水/烃乳化燃料及其制备和用途制造技术

本发明专利技术涉及一种乳化燃料，该燃料主要成分是水和液态烃形成的一种乳液，其中水／液态烃的重量比的范围为５／９５－３５／６５；本发明专利技术的特点是这种乳化系统至少有１５％重量的脂肪酸酯和聚烷氧基丙三醇，以及以下组分中的至少一种：脂肪酸酯、脱水山梨糖醇酯、以及至少一种琥珀酸或酐与至少一种胺、聚胺、脂肪酸、（聚）烷氧基脂肪酸、醇、聚烷氧基醇及其混合物缩合的产品。本发明专利技术还涉及一种生产这种乳化燃料的方法，一种用作乳化燃料的乳化添加剂的组成，一种通过加入该添加剂来改善乳化燃料热稳定性的方法，以及这种乳化燃料用于车用燃料的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水/烃乳化燃料及其制备和用途本专利技术涉及一种包含水和液态烃的乳化燃料，可用于热发动机和热机。特别是，本专利技术涉及一种改进了高温热稳定性的水/烃乳化燃料。由于污染的限制和石油烃经济的因素，多年以来，很多油品公司致力于燃料(特别是马达燃料)的改进，包括石油烃替代燃料的开发研究。因为水能跟烃形成稳定的乳状液，所以很快成为一种特别受关注的特殊替代物。这样，市场上销售的燃料至少包含5wt％的水，通过表面添加剂(或乳化系统)维持乳化的水烃的混合物。相对于传统的仅包括烃类的汽车燃料，这些燃料在柴油发动机中的燃烧过程中可能减少污染物、特别是氮氧化物、一氧化碳、颗粒物和未燃烧烃的排放。欧洲专利EP 630398描述了一种基于烃燃料和水的乳化燃料，其中乳化系统包含了三种添加剂的组合：脱水山梨醇油酸酯(较好的是脱水山梨醇倍半油酸酯)，聚烃基乙二醇(较好的是聚乙二醇)和烷基苯酚乙氧化物(较好的是壬基酚乙氧化物)。欧洲专利EP 888421描述了一种基于水在至少一种烃中乳化燃料，该燃料包括乳化系统，乳化系统包括至少一种山梨糖醇酯(较好的是脱水山梨醇油酸酯)，至少一种脂肪酸酯(较好选自油酸盐和/或硬脂酸盐和/或蓖麻醇酸聚乙二醇酯)，和至少一种聚烷氧基烷基酚(较好的是聚乙氧基壬基酚和/或辛基酚)。专利申请WO 01/48123描述了可改善乳化燃料热稳定性方法，以允许燃料存储和使用的温度范围可从-10℃到70℃。这种改善是通过用一种乳化系统实现的，这种系统由至少一种山梨糖醇酯(较好的是脱水山梨醇倍半油酸酯)，至少一种聚烷氧基脂肪酸酯(较好的是选自于油酸盐和/或硬脂酸盐和/或蓖麻醇酸聚乙二醇酯)，至少一种聚烷氧基支链烃(较好的是选自异构(iso-)、二(di-)、三(tri-)烃基醇，最好的是包含3到10组乙氧基的异十三醇)。US 6371998描述了一种液态烃燃料，其中带有含水的液泡。所述的-->液泡具体构成为，例如由4wt％的聚氧化乙烯-10-硬脂酸醇，7.2wt％的双硬脂酸丙三醇，5wt％的大豆甲基酯，5wt％的脱水山梨醇倍半油酸酯和78.8wt％的水。最后，专利申请WO 01/51593描述了一种基于水和液态烃的乳化燃料，该燃料能在更宽的温度范围(-20℃到+50℃)内改善热稳定性。所用的聚合乳化剂是通过一种官能作用的聚烯烃低聚体和聚氧化烯之间的反应获得。为了比较，该申请也描述了一种乳化系统，该乳化系统包含87wt％的脱水山梨醇一油酸酯，3wt％脱水山梨醇三油酸酯，10wt％用10摩尔乙烯氧化的乙氧基蓖麻油。然而，以上专利描述的乳化燃料没有足够的高温稳定性。事实上，当燃料在较高的温度，高于60℃的情况下几个小时，水相和烃相就会分离。值得注意的是，用这种乳化燃料不能与新的发动机技术相容，例如装有直接喷射泵系统的柴油发动机。在这个喷射系统中，燃料的温度通常都在70℃以上，当发动机熄火时，乳化剂将滞留在供应系统，从而导致相分离，特别是在注射泵中。这种现象将会导致产生包括车辆重启困难在内的许多问题。为解决这个问题，本专利技术提出了较上述的众所周知的乳化燃料，具有改善的高温相对稳定性，且不降低燃料的其它性能。事实上，申请人发现：通过用一种至少包含两种表面添加剂的特别乳化系统，能改善所述乳化剂的高温稳定性。为达到这一目标，本专利技术涉及一种含有主要成份为水/烃重量比范围为5/95-35/65的水和液态烃乳化液的乳化燃料。乳化液的比例典型的是至少80％，较好的是至少90％，最好的是重量比至少95％。所述的燃料的特点是其包含的乳化系统中至少有15wt％的脂肪酸酯和(聚)烷氧基化多元醇；其组成中至少一种组分包含脂肪酸酯、山梨糖醇酐以及至少琥珀酸或酐与至少一种胺、聚胺、脂肪酸、(聚)烷氧基脂肪酸、醇、聚烷氧基醇、或以上所述化合物所形成的缩合的产品。与已知的乳化燃料相比，本专利技术所述的燃料具有更好的热稳定性，允许在冷的或常温和升温到75℃以上的温度下使用和存储。值得一提的是本专利技术燃料能与最新的，如直喷式发动机技术较好的相容。-->为了在升高的温度中维持较长时间的稳定性(换句话说，为了使水滴在油相中完全均匀分散，避免两相聚合最终导致水相和油相的分离)，本专利技术的乳化燃料包含的乳化系统至少含有两种组分，或者是至少有两类酯，或者是一种脂肪酸和聚烷氧基多元醇酯以及一种琥珀酸或酐与至少一种胺、聚胺、脂肪酸、(聚)烷氧基脂肪酸、醇、聚烷氧基醇缩合的产品。脂肪酸和山梨糖醇酐(sorbitan)形成的酯，在下文也叫山梨糖酸酐酯(sorbitan ester)，由脂肪酸酯和山梨糖醇酯或所述酯的混合物形成。术语“山梨糖醇酐”对本领域普通技术人员是公知的，代表一种山梨糖醇酐(anhydride of sorbitol)的四边形环(cyclic tetraol)，可从后面的脱水作用获得。Tetraol是一种包含4个羟基基团的多元醇。山梨糖醇酐通常能与山梨糖醇形成化学平衡。所述的山梨糖醇酯包含一种或多种单酯，一种或多种聚酯，或单酯和聚酯的混合物。例如，它能通过一种或多种脂肪酸和山梨糖醇酐的酯化作用获得。山梨糖醇酯中的脂肪酸可以是直链或支链的，饱和或不饱和的，较好的包括6到22个碳原子，更好的是12到18个碳原子。举例说明并不限于，例如，所述的脂肪酸可以从月桂酸(十二烷酸)，棕榈酸，硬脂酸，油酸，亚油酸，亚麻酸和它们的混合物中选取。较好的是，所述的山梨糖醇酯包含至少一种脱水山梨醇油酸酯。例如，适合的脱水山梨醇油酸酯是脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇双油酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯、脱水山梨糖醇四油酸酯、脱水山梨醇倍半油酸酯。特别好的是，所述山梨糖醇酯包含至少一种从脱水山梨糖醇单油酸酯和脱水山梨醇倍半油酸酯中选取的酯。脂肪酸和聚烷氧基多元醇形成的酯(下面称作多元醇酯)包含单酯、多酯或单酯和多酯的混合物。在多元酯中，每个酯分子组分的脂肪酸可以相同或不同。而且，从一种酯分子到另一种酯分子也可以是不同的，因此，也可以是多元酯混合物的情形。我们所说的多元醇包含2到5个羟基基团，较好的是烷撑二醇，丙三醇，季戊四醇，它们烷基化衍生物及其混合物。所述的多元酯中的脂肪酸可以是直链或支链的，饱和或不饱和的，-->较好的包括6到22个碳原子，更好的是12到18个碳原子。这些脂肪酸是存在于自然界中的蔬菜和/或动物油中，以自由态或酯化态的形式存在，例如但并不限于月桂酸(十二烷酸)，棕榈酸，硬脂酸，油酸，亚油酸，亚麻酸和它们的混合物。多元酯中的聚烷氧基基团具有一种相同或不同的烷氧基单元，每个烷氧基单元较好的是包含1到5个碳原子，更好的包含1到4个碳原子。较好的聚烷氧基基团由乙氧基单元组成。较好的聚烷氧基基团包含至少一种聚乙氧基基团。每摩尔酯(或烷氧基数量)中烷氧基单元的平均摩尔数较好的在3-50之间，特别是当多元醇为丙三醇时，更好的是10-35之间。较好的多元醇酯部分或全部由一种脂肪酸三酯和聚烷氧基丙三醇或所述的三酯的混合构成。更好的是，多元醇酯部分或全部由一种脂肪酸三酯和聚烷氧基丙三醇或所述的三酯混合构成。例如，所述的多元醇酯可以通过一种酯或脂肪酸酯的混合物和多元醇聚烷氧化获得，或者通过一种或多种脂肪酸和一种或多种多元醇的聚烷氧基衍生物酯化形成。较好的是，所述的多元醇酯可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乳化燃料，主要成分为水及液态烃的乳化液，其中水／烃的重量比范围为５／９５－３５／６５，其特征在于：该乳化燃料包括一种乳化系统，该系统包含至少有１５ｗｔ％的脂肪酸酯和（聚）烷氧基多元醇，以及以下组分中的至少一种：脂肪酸酯、脱水山梨糖醇酯、以及至少一种琥珀酸或酐与至少一种胺、聚胺、脂肪酸、（聚）烷氧基脂肪酸、醇、聚烷氧基醇及其混合物缩合的产品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2003-6-2 03/066141.一种乳化燃料，主要成分为水及液态烃的乳化液，其中水/烃的重量比范围为5/95-35/65，其特征在于：该乳化燃料包括一种乳化系统，该系统包含至少有15wt％的脂肪酸酯和(聚)烷氧基多元醇，以及以下组分中的至少一种：脂肪酸酯、脱水山梨糖醇酯、以及至少一种琥珀酸或酐与至少一种胺、聚胺、脂肪酸、(聚)烷氧基脂肪酸、醇、聚烷氧基醇及其混合物缩合的产品。2.根据权利要求1所述的燃料，其特点是包含在所述的脱水山梨糖醇酯中的脂肪酸是直链或支链的，饱和或不饱和的，包含6到22个碳原子。3.根据权利要求2所述的燃料，其特点是所述的脂肪酸选自于月桂酸，棕榈酸，硬脂酸，油酸，亚油酸，亚麻酸和它们的混合物。4.根据以上权利要求任意一项所述的燃料，其特点是所述的脱水山梨糖醇酯包含至少一种脱水山梨糖醇油酸酯。5.根据权利要求4所述的燃料，其特点是所述的酯包含至少一种脱水山梨糖醇单油酸酯和脱水山梨糖醇倍半油酸酯。6.根据以上权利要求任意一项所述的燃料，其特点是所述的多元醇酯中的多元醇包含2到5个羟基基团，较好的是烷撑二醇，丙三醇，季戊四醇，它们烷基化的衍生物以及它们的混合物。7.根据以上权利要求任意一种所述的燃料，其特点是所述的多元酯中的脂肪酸可以是直链或支链的，饱和或不饱和的，较好的包括6到22个碳原子。8.根据以上权利要求任意一项所述的燃料，其特点是所述的多元酯中的脂肪酸是从自然界中的蔬菜和/或动物油选取的，以自由态或酯化态的形式存在。9.根据以上权利要求任意一项所述的燃料，其特点是所述的多元酯中的聚烷氧基基团具有一种相同或不同的烷氧基单元，每个较好的烷氧基单元包含1到5个碳原子。10.根据以上权利要求任意一项所述的燃料，其特点是所述的多元酯中的聚烷氧基基团包含至少一种聚乙氧基基团。11.根据以上权利要求任意一项所述的燃料，其特点是所述的多元酯中，每摩尔酯中的烷氧基单元的平均摩尔数在3-50之间。12.根据以上权利要求任意一种所述的燃料，其特点是所述的酯中的脂肪酸为丙三醇时，每摩尔酯中的烷氧基单元的平均摩尔数在10-35之间。13.根据以上权利要求任意一项所述的燃料，其特点是所述的多元醇酯部分或全部由一种脂肪酸三酯和聚烷氧基丙三醇或所述的三酯的混合构成。14.根据以上权利要求任意一项所述的燃料，其特点是所述的多元醇酯可以通过蔬菜和/或动物油烷氧化得到。15.根据以上权利要求任意一项所述的燃料，其特点是所述的多元醇酯部分或全部由乙氧基蔬菜油组成。16.根据以上权利要求任意一项所述的燃料，其特点是所述的蔬菜油可以是：菜子油、大豆油、蓖麻油、葵花油、棕榈油、和从含树脂的树中抽提出的油、和所述油的混合物。17.根据权利要求1-11中任一项所述的燃料，其特点是多元醇酯是一种亚羟基乙二醇聚烷氧化形成的双酯；更好的是乙烯基乙二醇聚烷氧化形成的二油酸酯，分子量在200-1000。18.根据以上权利要求中任一项所述的燃料，其特点是所述的多元醇酯的重量比例范围从0.5-5wt％，较好的是0.5-2wt％。19.根据以上权利要求中任一项所述的燃料，其特点是所述的乳化系统包含15-100wt％的至少一种多元醇酯、基团中至少有一种多元醇酯、以及山梨糖醇酯和琥珀酸或酐与至少一种胺、聚胺、脂肪酸、聚烷氧基脂肪酸、醇、聚烷氧基醇的缩合产物、或所述化合物的混合物中的至少一种。20.根据以上权利要求任意一种所述的燃料，其特点是所述的乳化系统包含15-100wt％的至少一种山梨糖醇酯和至少一种多元醇酯，山梨糖醇酯与多元醇酯的总重量比的变化范围为20/80到80/20。21.根据权利要求20所述的燃料，其特点是所述的乳化系统中，山梨糖醇酯与多元醇酯的总重量比的变化范围为40/60到60/40。22.根据以上权利要求任一项所述的燃料，其特点是所述的乳化燃料油中山梨糖醇酯较好的含量范围为0.5-5wt％，更好的是0.5-2wt％。23.根据以上权利要求中任一项所述的燃料，其特点是所述的乳化燃料中的乳化系统包含0-8...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克托尔，洛朗达利克斯，加布丽埃勒拉吕，
申请(专利权)人：道达尔法国公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]