包含水与液态烃的乳液的燃料制造技术

包含水与液体烃的乳液的燃料，所述乳液通过添加如下两种物质进行反应所获得的聚合物表面活性剂来稳定化：（ｉ）用至少一个由二羧酸或其衍生物衍生的基团进行官能化的聚烯烃低聚物；和（ｉｉ）包含直链氧化烯单元的聚氧化烯，所述聚氧化烯与长链烷基相连接，所述烷基可任选含有一或多个烯属不饱和键。所述燃料具有随时间的高度稳定性，不形成粘附于金属表面上的含碳沉积物。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
包含水与液态烃的乳液的燃料本专利技术涉及包含水与液态烃的乳液的燃料。更具体地说，本专利技术涉及包含水与液态烃的乳液的燃料，这种乳液通过添加乳化剂来进行稳定。已知液态烃的燃烧，例如加入内燃机或用于产生热量，会导致产生许多的污染物，特别是烟灰、颗粒物、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)、硫氧化物(SOX)和未燃烧的烃，其明显加重了大气污染。还已知向燃料中添加控制数量的水可显著减少污染物的产生。据信这种效应是在燃烧区中存在水所引起的各种现象所致。例如，通过水降低峰燃烧温度(peak combustion temperature)减少了氮氧化物(NOX)的排放，而高温促进所述氮氧化物的形成。另外，水的瞬时蒸发促进了燃料在燃烧室更好地分散，从而明显减少了烟灰、颗粒物和CO的形成。这些现象的发生对燃烧过程的生热量没有不利影响。人们已试图提出过若干种解决方案以在使用时也就是说在燃料即将注入到燃烧室之前，向液体燃料中添加水，或直接将水加入到燃烧室中。然而，这些方案需要对燃烧装置的结构进行改变，并且不能够实现水在燃料中的最佳分散，而这是实现污染物显著减少同时不损害该过程的热量产生量的必要条件。因而，迄今为止进行的最有前途且付出过许多努力的方向是，在乳化剂(表面活性剂)存在下配制液体烃与水的乳液，使得水在烃相中以可行的最小尺寸的胶束的形态均匀地分散。例如，专利EP-A-475620叙述了柴油机燃料与水的微乳状液，其含有十六烷改进剂和包含亲水性表面活性剂和亲脂性表面活性剂的乳化体系。这些表面活性剂选自C9-C24羧酸或磺酸的乙氧基化C12-C18烷基铵盐：亲水性表面活性剂含有至少六个环氧乙烷单元，而亲脂性表面活性剂含有少于六个环氧乙烷单元。-->专利EP-A-630398叙述了呈乳液形态的燃料，其由烃燃料、3至35wt％的水和至少0.1wt％的乳化体系所组成，所述乳化体系由失水山梨糖醇油酸酯、聚亚烷基二醇和乙氧化烷基酚所组成。专利申请WO97/34969叙述了水与烃例如柴油机燃料的乳液。这种乳液通过添加一种乳化剂来稳定化，所述乳化剂由失水山梨糖醇倍半油酸酯、聚乙二醇单油酸酯和乙氧化壬基酚所组成。这种乳化剂的总HLB(亲水-亲脂平衡)值为6至8。在专利EP-A-812615中叙述了一种制备液体燃料与水的稳定化的乳液的方法。这种方法包括通过使所述燃料、水和表面活性剂混合来制备第一乳液，随后将如此获得的乳液与更多的水混合来得到最终的乳液。所述乳液使用亲水性表面活性剂或亲脂性表面活性剂或它们的混合物来稳定化。可使用的亲脂性表面活性剂是山梨糖醇脂肪酸酯，如失水山梨糖醇单油酸酯，而适用于这种目的的亲水性表面活性剂是含有聚氧化烯链的山梨糖醇脂肪酸酯，例如聚氧乙烯失水山梨糖醇三油酸酯。通过添加乙二醇或聚乙二醇可进一步稳定所述乳液。专利申请WO92/19701叙述了减少燃气轮机NOX排放的方法，其中使用水与柴油机燃料的乳液。所述乳液通过添加一种乳化剂来稳定化，所述乳化剂选自：通过烷基胺或羟基烷基胺与脂肪酸缩合所获得的链烷醇酰胺；和乙氧化烷基酚。所述乳化剂优选具有小于或等于8的HLB值。可加入物理稳定剂如腊、纤维素衍生物或树脂来改进稳定性。如在专利申请WO93/07238中所述，上述乳液可通过添加具有伯羟基端基的双官能嵌段聚合物，特别是含有氧化丙烯/氧化乙烯嵌段的共聚物来进一步稳定化。根据申请人的实验，以水与液体烃的乳液的形式来使用燃料，成功的可能性主要与用乳化燃料来替换通用的液体燃料的可能性相关，所述替换是以不需要对燃烧装置进行任何结构改变并不对这种装置的正确功能产生不利影响为条件的。特别是，呈乳液形态的燃料需要在宽温度范围和一定时间内的高度稳定性(例如在正常贮存条件下即-20℃至+50℃至少3个月)，从而-->避免停留于油箱中时形成趋向于沉积在箱底的富水相。向燃烧室中加入这种水相，会对发动机的性能带来相当大的损害，或甚至永久破坏。另外，本申请人发现，添加乳化剂来改进乳液的稳定性，在燃烧过程中可导致形成粘附于燃烧室内表面和喷嘴上的含碳沉积物。这种现象可对发动机的运行产生不利影响，结果需要频繁维护来除去这些沉积物。本申请人现已发现，使用以下限定的聚合物表面活性剂作为乳化剂可制备含有水和液体烃的乳液的燃料。如此获得的燃料表现出在宽温度范围和一定时间内的高度稳定性，不形成粘附于金属表面上的含碳沉积物。因而，在第一方面，本专利技术涉及包含水与液体烃的乳液的燃料，这种乳液通过乳化剂来稳定化，其特征在于，所述乳化剂是通过如下两种物质进行反应所获得的聚合物表面活性剂：(i)用至少一个由二羧酸或其衍生物衍生的基团官能化的聚烯烃低聚物；和(ii)包含直链氧化烯单元的聚氧化烯，所述聚氧化烯与长链烷基相连接，所述烷基可任选含有一或多个烯属不饱和键。在另一方面，本专利技术涉及给包含至少一个燃烧室的燃烧装置加燃料的方法，包括：将燃料加入到所述的至少一个燃烧室中；在所述至少一个燃烧室中引燃所述燃料；其中所述燃料包含上述水和液体烃的乳液。优选地，所述燃烧装置是内燃机。优选地，所述聚烯烃低聚物的平均分子量为300至10000，优选为500至5000。所述聚烯烃低聚物一般通过一种或多种含2至16个碳原子的烯烃均聚或共聚获得，所述烯烃例如选自：-α-烯烃，即其中双键在端位的烯烃，例如：乙烯，丙烯，1-丁烯，异丁烯，4-甲基-1-戊烯，1-己烯，1-辛烯，2-甲基-1-庚烯等；-内单烯烃，即其中双键不在端位的烯烃，例如：2-丁烯，3-戊烯，4-辛烯等。-->所述烯烃还可与含有至少一个烯属不饱和键的其它烃共聚合，所述其它的烃例如是单乙烯基芳烃(如苯乙烯，对甲基苯乙烯等)或共轭双烯(如1，3-丁二烯、异戊二烯、1，3-己二烯等)。优选地，所述聚烯烃低聚物是在作为催化剂的路易斯(Lewis)酸存在下，由含有4个碳原子的烯烃的混合物聚合得到的，所述混合物一般含35至75wt％的1-丁烯和30至60wt％的异丁烯，所述催化剂例如为三氯化铝或三氟化硼。这些聚合产物一般称为“聚异丁烯”，因为它们主要含有下式的异丁烯重复单元：异丁烯重复单元的数量通常不少于80mol％。所述聚氧化烯包含直链氧化烯单元，这些直链氧化烯单元赋予其亲水性，特别是式-CH2CH2O-或-CH2CH2CH2O-的单元。直链氧化烯单元的数量主要由在聚合物表面活性剂中存在的亲脂部分特别是聚烯烃低聚物和长链烷基的性质和长度来决定。优选地，聚氧化烯是含有2至40、优选5至20个式-CH2CH2O-的氧化乙烯单元的聚氧乙烯。或者，聚氧化烯是含有2至30、优选5至15个式-CH2CH2O-的氧化乙烯单元和不超过12、优选1至10个下式的支化氧化乙烯单元的共聚物：其中R1是含有1至3个碳原子的烷基。优选R1是甲基。在共聚物的情况下，所述氧化烯单元呈嵌段或交替地随机沿所述-->链分布。氧化烯单元的数量以每链的平均单元数来表达。聚氧化烯与长链烷基相连接。为直链或支链结构的这种烷基可任选含有一个或多个烯属不饱和键，通常含有8至24个碳原子。聚氧化烯与长链烷基的连接优选由酯基或醚基来实现，可通过如下方法来获得：(a)使聚氧化烯(聚亚烷基二醇)与脂肪酸或其衍生物特别是酯进行缩合，形成相应的聚氧化烯单酯；(b)用氧化烯，特别是用环氧乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含水与液体烃的乳液的燃料，所述乳液通过乳化剂来稳定化，其特征在于，所述乳化剂是通过如下两种物质进行反应所获得的聚合物表面活性剂：（ｉ）用至少一个由二羧酸或其衍生物衍生的基团官能化的聚烯烃低聚物；和（ｉｉ）包含直链氧化烯单元的聚氧化烯，所述聚氧化烯与长链烷基相连接，所述烷基可任选含有一个或多个烯属不饱和键。

【技术特征摘要】
EP 2000-1-12 00100579.21.包含水与液体烃的乳液的燃料，所述乳液通过乳化剂来稳定化，其特征在于，所述乳化剂是通过如下两种物质进行反应所获得的聚合物表面活性剂：(i)用至少一个由二羧酸或其衍生物衍生的基团官能化的聚烯烃低聚物；和(ii)包含直链氧化烯单元的聚氧化烯，所述聚氧化烯与长链烷基相连接，所述烷基可任选含有一个或多个烯属不饱和键。2.如权利要求1的燃料，其中所述聚烯烃低聚物的平均分子量为300至10000。3.如权利要求2的燃料，其中所述聚烯烃低聚物的平均分子量为500至5000。4.如前述任一权利要求的燃料，其中所述聚烯烃低聚物由具有4个碳原子的烯烃的混合物聚合得到，并主要含有下式的异丁烯重复单元：5.如前述任一权利要求的燃料，其中所述聚氧化烯是具有2至40个式-CH2CH2O-的氧化乙烯单元的聚氧乙烯。6.如权利要求5的燃料，其中所述聚氧乙烯具有5至20个氧化乙烯单元。7.如权利要求1至4任一项的燃料，其中所述聚氧化烯是具有2至30个式-CH2CH2O-的氧化乙烯单元、和不超过12个下式的带支链的氧化乙烯单元的共聚物：其中R1是具有1至3个碳原子的烷基。8.如权利要求7的燃料，其中所述R1是甲基。9.如前述任一权利要求的燃料，其中所述聚氧化烯与直链或带支链结构的具有8至24个碳原子的长链烷基相连接，所述烷基可任选含有一或多个烯属不饱和键。10.如前述任一权利要求的燃料，其中所述聚氧化烯经过酯基与长链烷基相连接。11.如权利要求1至9任一项的燃料，其中所述聚氧化烯经过醚基与长链烷基相连接。12.如前述任一权利要求的燃料，其中所述聚烯烃低聚物通过与二羧酸衍生物的反应来进行官能化，所述衍生...

【专利技术属性】
技术研发人员：G里沃尔塔，T阿姆布罗斯尼，A斯特里欧，E阿尔比扎逖，
申请(专利权)人：CAM技术股份公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]