油包水型乳化燃料油制造技术

技术编号:1685284 阅读:239 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
油包水型乳化燃料油,是采用乳化剂和保护性胶体将碳细颗粒分散在水中生成水/碳混合物并将水/碳混合物分散和乳化于重油中而制备的。这种乳化燃料油由100%(体积)的重油和20-45%(体积)的水/碳混合物组成,水以直径超过20μm但不超过35μm的颗粒的形式均匀分散和乳化于重油中。当与100份(重量)的重油混合的水/碳混合物的量为20-35%(体积)时,分散水颗粒的直径为25-35μm,而当所述量为35-45%(体积)时,它们的粒径为20-25μm。乳化燃料油的火焰温度等于不含水的重油的火焰温度,因此在热平衡中极其有利。而且,乳化燃料油对阻止全球变暖是有效的,因为燃烧油量的减少导致所排出的CO↓[2]量的减少。(*该技术在2018年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水分散在重油中的油包水型乳化燃料油,更具体为涉及有助于节能和降低二氧化碳的排放以阻止全球变暖的油包水型乳化燃料油。作为乳化燃料油的常规生产方法来说,已有人提出了一种使用表面活性剂作为乳化剂将水分散在重油中的方法。就乳化方法而言,已知的就有静态混合器法、水喷射进入油法、机械搅拌法、超声波法等。当表面活性剂用作乳化剂时,乳化很简单。但是,在热贮存阶段水倾向于从乳化燃料油中部分分离出来。如果产生分离水,当该乳化燃料油燃烧时就会不利地引起某种麻烦。因此,尽管已对乳状燃料油作过许多研究,但是乳化燃料油过去在实际中的应用只是尝试性的。另外,水的最大添加比例为10%,通常小于或等于百分之几,还未尝试使用比这更大的添加量,因为它易于引起某种麻烦。因此,不能如期望的那样获得相当大的节能的经济效应。另外,作为重油来说,这里就有各种重油诸如A重油、B重油、C重油以及含有丰富的沥青质、重金属、树脂的重残油。但是,最近一种强烈的要求就是只打算将C重油和如比C重油更重的残油之类的重油采用锅炉或其他类似的东西等进行燃烧,其它种类的重油应该用于其它用途。但是,在C重油和如比C重油更重的重残油按上述的常规方法使用水和表面活性剂来进行分散时,水和重油的分离倾向变得更强烈,实际应用也就相当困难。鉴于前面提到的情况,本专利技术人提出了乳化燃料油的一种生产方法,即将有碳组分分散于其中的水在重油中进行分散和乳化以改进上述常规的乳化燃料油(参考JP-A6-145675)。本专利技术的目标是提供一种与这种常规技术相比得到进一步改善的具有均匀的水滴分散性、燃烧效率、降低二氧化碳排放等的乳化燃料油。更具体而言,本专利技术提供了一种乳化燃料油,它具有良好的燃烧效率并能减少二氧化碳的排放,水向重油的乳化-分散简单又安全,所产生的乳化燃料油在很长一段时间内都是稳定的不会引起水的分离、析出或诸如此类情况,与常规的乳化燃料油相比,它可含有丰富的水。附图说明图1采用图解法说明了水颗粒在本专利技术的乳化燃料油中的周边状况。图2采用图解法说明了水颗粒在使用常规的表面活性剂制备的乳化燃料油中的周边状况。在乳化燃料油中,将20-45%(体积)的水/碳混合物组分与100%(体积)的重油混合。分散和乳化于重油中的水颗粒的直径为大于20μm到35μm,当与100%(体积)的重油相混合的水/碳混合物的比例为20-35%(体积)时,搅拌和分散水/碳混合物使得分散的水颗粒的直径为25μm到35μm,当比例为35-45%(体积)时,水颗粒的直径为大于20μm到25μm,并且水颗粒均匀分散于重油中。在下文中对本专利技术作详细的描述。在本专利技术中,所使用的水/碳混合物组分是采用分散剂和保护性胶体将碳细颗粒分散在水中而制备的。作为碳细颗粒来说,可用碳黑、灯黑、火炬烟黑、烟灰等。通过适当使用保护性胶体诸如胶和明胶和分散剂诸如萘甲醛缩合物磺酸盐将碳细颗粒分散在水中而制备的印度墨水优选为本专利技术的水/碳混合物组分。正如后面所述,优选使用含有颗粒直径在特定范围内的碳细颗粒的印度墨水。另外,可以使用通过研磨墨棒(通过灯黑、火炬烟黑、烟灰或其它与胶凝结而制备)进入水中得到印度墨水。此外,也可使用通过以下方法来制备的其它适用的墨适当采用保护性胶体诸如胶、明胶和分散剂诸如萘甲醛缩合物磺酸盐或其它对碳细颗粒诸如碳黑、灯黑、火炬烟黑和烟灰进行分散,用球磨机和辊对碳细颗粒进行分散或用水将它加以稀释。优选直径为大约0.01-0.3μm的小的碳细颗粒。通过搅拌和分散重油中的物质,其中采用分散剂和保护性胶体对碳细颗粒进行分散,吸附了保护性胶体的碳细颗粒包围水颗粒的界面,重油组分中具有高分子极性的重油部分包围碳细颗粒,在水颗粒的周围就形成了一个牢固的界面。这样就生成了油包水型的乳化燃料油。顺便提一句,本专利技术中使用的水不受特别的限制。可以使用普通的城市用水,工业用水或类似用水,此外,也可使用井水,河水,潮湿的土壤水和海水。在本专利技术的乳化燃料油中,与100%(体积)的重油相混合的水/碳混合物组分的范围为20-45%(体积)。分散和乳化于重油中的水颗粒的粒径为大于20μm到35μm。另外,在本专利技术的乳化燃料油中进行搅拌和分散使得水/碳混合物组分与重油的混合比例为20-35%(体积)的情况下,水颗粒的粒径为25μm到35μm,在水/碳混合物组分与重油的混合比例为35-45%(体积)的情况下,水颗粒的粒径为大于20μm到25μm。也就是说,当重油的混合比例在上述范围内提高时,水颗粒的粒径变大,相反,当重油的混合比例在上述范围内降低时,水颗粒的粒径变小。因此,通过确定重油与水/碳混合物组分的混合比例以及水颗粒的颗粒尺寸,可以使水颗粒均匀分散在重油中,吸收了保护性胶体的碳细颗粒包围上面提到的水颗粒界面,而重油中的高分子和极性重油部分包围它们从而形成环绕水颗粒的牢固界面。这样,便生成油包水型乳化燃料油。在前面提到的范围内的水颗粒的粒径在水/碳混合物组分的混合比例小到20-35%(体积)的情况下可通过降低搅拌频率和缩短搅拌时间而得到。另一方面,在前面提到的范围内的水颗粒的粒径在水/碳混合物组分的混合比例高达35-45%(体积)的情况下可通过提高搅拌频率和延长搅拌时间而得到。本专利技术中乳化燃料油的最好的实施例为30%(体积)的水/碳混合物组分与100%(体积)的重油相混合,进行搅拌和分散使得分散和乳化于重油中的水颗粒具有30μm左右的粒径以便于水颗粒均匀分散于重油中。这种油包水型的状态特别稳定,重油和水经长时间之后也不会分离或析出。本专利技术中的油包水型的状态可以使用图例加以描述。图1用图解法说明了本专利技术的乳化燃料油中水颗粒的周边状况。分散在重油中的水颗粒1的周边(界面)被含有丰富的保护性胶体诸如胶的水相2所包围,碳细颗粒3吸附在水相2的整个表面上,重油组分中具有高分子和极性的重油部分4包围这个界面,从而在水颗粒1的周围形成一个牢固的界面。顺便提一句,这种乳化燃料油的基相为重油相5。图2用图解法说明了采用常规的表面活性剂制备的乳化燃料油中的水颗粒的周边状况。在这种情况下,重油11以细颗粒的形式分散在水颗粒10的外表面。作为经本专利技术者的实验证实的结论,发现经长期贮存后重油和水组分发生分离。因为本专利技术的乳化燃料油是一种具有这种形态的油包水型乳化燃料油,所以它的优点在于水颗粒可在重油中保持稳定并具有相当高的燃烧效率。接着,将对使用本专利技术的乳化燃料油进行的燃烧作描述。当采用燃烧器燃烧本专利技术乳化燃料油时,从燃烧器喷射而出的油滴经加热而燃烧。同时,油滴中的水颗粒经受辐射热,也被迅速加热,并爆炸般地立即汽化为蒸汽(蒸汽的体积大约为水的1000倍)。这时,油滴通过水颗粒汽化为蒸汽变为雾状微粒(这种现象被称之为微爆炸),因此,传热和蒸发以及汽化都很迅速。于是,与氧气反应就变得容易,并且很容易燃烧,因此可以保持很好燃烧状态。在本专利技术中,使用的是一种分散于重油中的水碳混合物组分,它是按照水的0.3-0.001%(重量)这一比例将碳细颗粒添加到水中作为碳细颗粒并与水混合而制备的。通常,它大约为0.1-0.01%(重量)。这些比例的变化取决于乳化燃料油的重油的质量、湿度或贮存期或其它。因为它是从使用一个相当小的量开始的,优选方案是预先制备一种低密度的水碳混合物组本文档来自技高网...

【技术保护点】
油包水型乳化燃料油,它是采用分散剂和保护性胶体将碳细颗粒分散在水中生成水/碳混合物并将水/碳混合物分散和乳化于重油中而制备的,所述乳化燃料油含有100%(体积)的重油和20-45%(体积)的水/碳混合物,水以直径为大于20μm到35μm的颗粒的形式均匀分散和乳化于重油中,当与100%(体积)的重油相混合的水/碳混合物的量为20-35%(体积)时,分散的水颗粒的直径为25-35μm,而当所述量为35-45%(体积)时,它们的直径为大于20μm到25μm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:岛田善成
申请(专利权)人:株式会社吴竹精升堂岛田善成岛田忠直
类型:发明
国别省市:JP[日本]

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