由石油渣油基燃料油制成的水乳型燃料制造技术

提供一种通过将燃料油用水或含水液体乳化，使燃料油形成分散相而含水液体形成连续相制成的，可用来代替石油渣油基燃料油如４号、５号和６号燃料油及由石油分馏过程得到的减压渣油的含水粗滴乳液。配方中可包括乳液稳定剂和任选的其它各类添加剂，尤其是低碳链烷醇来稳定乳液的性质。通过将燃料油，特别是６号燃料油和水加热到高于约６０℃，按适当比例混合两种热液体，并对混合物施加剪切，形成粗滴乳液。粗滴乳液在几方面要优于燃料油本身，包括它可在环境温度下泵送，无需预热，并且能够清洁燃烧，ＮＯ↓［ｘ］及其它污染物和杂质的排水量显著降低。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是1998年4月22日申请的共同未决申请号09/064,678的部分继续，该申请全文并入本文作为参考。
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及称作船用燃料和渣油燃料的各种液体燃料，并涉及能替代这些燃料提供粘度更低且燃烧更清洁优点的燃料。2.专利技术背景船用燃料是一类用作轮船及工业燃料及用于大型加热设备中的重质渣油，称作6号燃料油，又称船用C级锅炉燃料油的燃料油在燃油发电厂中用作主要燃料，在船运业也用作深通风容器的主要动力燃料。称作4号和5号燃料油的燃料油则用于一些商业用途如学校、住宅建筑和其它大型建筑，和大型固定式发动机及船舶发动机。最重的燃料油是由分馏过程得到的沸点在565℃以上的减压残余油，常称作“减压渣油”。减压渣油主要作为沥青和焦化装置的进料。编号燃料油的粘度随所定号数的升高而增高。因此，4号、5号和6号燃料油的粘度和比重要高于1号、2号和3号燃料油，减压渣油的粘度最高。由于粘度很高，减压渣油和较高编号燃料油在泵送前一般都需要加热。编号燃料油中，6号燃料油的比重最重(15/15℃时一般为0.9861)且粘度最高(37.8℃时一般为36000cSt)。泵送6号燃料油需要预热到约165°F(74℃)，这就会大大增加使用费用，且装置的投资成本也要提高。4号和5号燃料油尽管所需热量少一些，但也存在类似问题。此外，减压渣油和编号燃料油的含硫量都很高(编号燃料油中，6号燃料油的含硫量最高)，与许多石油燃料类似，它们的使用要承担高NOX排放和高颗粒物排放的风险。专利技术概述现已发现，渣油基燃料油如减压渣油、减粘裂化的减压渣油、液化焦炭及4、5和6号燃料油可通过将油与一种含水液体混合形成粗滴乳液，并加入足量的乳化稳定剂使乳液稳定的方法来转化为低粘度的可清洁燃烧的液体燃料。得到的燃料乳液可用作非乳化型燃料的代用品。例如，由6号燃料油制成的乳液可用于任何以前常使用6号燃料油的热炉、锅炉、发动机、燃烧式汽轮机或发电厂。另外，由减压渣油、减粘裂化的减压渣油或液化焦炭制成的乳液可用作6号燃料油或更低编号燃料油的替代品。对任一编号的燃料油来说，得到乳液的粘度都低至足以在环境温度下泵送乳液，对于由6号燃料油制成的乳液来说，这一点特别有价值。并且，燃烧乳液能使NOX和颗粒物的排放量较非乳化型燃料油显著降低。这样就能降低废气处理的需要和费用。烟灰的生成量也显著减少，这就减少了维修次数并能使锅炉的传热效率提高。在柴油发动机和燃烧式发动机中，乳液能延长润滑油的使用寿命。一般而言，乳液中的燃料组分燃烧更加完全，使得燃料效率和热效率有所提高。此外，由于油能在环境温度下泵送，省去了加热或一系列运输容器和管线的需要，可降低维修费用和投资成本。由减压渣油或减粘裂化的减压渣油制成的乳液还能提供的好处是无需将渣油与切割油(即蒸馏馏分)调和就能具有编号燃料油的特性，这就为编号燃料油提供了一种更廉价的替代品。从下面的描述中将进一步了解本专利技术的特征、任选项、优点和具体实施方案。附图简介附图说明图1是使用三种不同再烧燃料，其中之一是本专利技术范围的燃料时，再燃烧阶段提供的热输入量比例与锅炉再烧后NOX减少率的关系图，再烧阶段前NOX浓度为450ppm。图2类似与图1，不同之处是再烧阶段前NOX浓度为800ppm。图3为紧接再烧燃料(一种本专利技术范围的粗滴乳液)进料点下游的化学计量比(空气比燃料)与再烧阶段中NOX减少率的关系图。图4是使用两种本专利技术范围的不同粗滴乳液时，再烧阶段前NOX浓度不同的两种情况下，再烧阶段提供的热输入量比例与再烧阶段中NOX的减少率的关系图。图5是再烧阶段提供的热输入量比例为四个不同值时，进入再烧阶段的NOX浓度与再烧阶段中NOX的减少率的关系图。图6是进入再烧阶段的NOX浓度为三个不同值时，再烧阶段提供的热输入量比例与再烧阶段中NOX的减少率的关系图。图7是再烧阶段停留时间为两个不同值时，再烧阶段提供的热输入量比例与再烧阶段中NOX的减少率的关系图。图8是进入再烧阶段的NOX浓度为0.38lb/MMBtu的条件下，对于两种不同再烧燃料，其中之一是本专利技术范围燃料，再烧阶段提供的热输入量比例与再烧阶段中NOX的减少率的关系图。图9是进入再烧阶段的NOX浓度为1.0lb/MMBtu的条件下，对于两种不同再烧燃料，其中之一是本专利技术范围燃料，再烧阶段提供的热输入量比例与再烧阶段中NOX的减少率的关系图。图10是比较锅炉直接使用6号燃料油作为主燃料与使用6号燃料油乳液为主燃料时，输入锅炉的热量与锅炉NOX排放量的关系图。图11是比较锅炉直接使用6号燃料油作为主燃料与使用6号燃料油乳液为主燃料时，输入锅炉的热量与锅炉颗粒物排放量的关系图。本专利技术详述和优选具体方案本专利技术所用的渣油基燃料油是石油在410K(390°F)或更高温度的分馏产物。来自蒸馏过程的渣油是黑色的粘性物，其沸点在565℃和以上范围，编号燃料油是渣油与一或多种蒸馏馏分的调和油。因渣油是减压瓦斯油蒸出后留下的残渣，故称为“减压残渣”或“减压渣油”，是最高沸点的蒸馏馏分。减粘裂化渣油又称作“减粘裂化炉沥青”，是一种经加热通过热裂化过程来降低其粘度的减压渣油。液化焦炭是通过将焦炭加热到约300°F(150℃)或更高温度获得的，在此温度下焦炭变为液体。4号和5号燃料油是用20％到50％馏出油稀释的残渣，6号燃料油是用5％到20％馏出油(全部为体积比)稀释的渣油。这些燃料油按照ASTM D396-92的要求和它们大致的标定分析(重量百分比)如下表14号、5号和6号燃料油 本专利技术有关于减压渣油、减粘裂化的减压渣油、液化焦炭及这些物料与一或多种石油馏分的调和油的利用。特别感兴趣的调和油是4号、5号和6号燃料油，优选的调和油是5号和6号燃料油，最优选6号燃料油。本文所用术语“含水液体”是指乳液的连续相，由水或是一种基本不溶于燃料油且含水作为主要组分(即重量比或体积比大于50％，优选大于90％，最优选大于95％)的均相液体组成。因下面提及的本专利技术优选乳液含有添加剂，这些添加剂部分或全部与水相容或是说溶于水中，因而含水液体优选是这些添加剂的水溶液。乳液是粗滴乳液，从事乳化技术的人员都能理解所用术语的意思，表示分散相液滴的尺寸较大，足以形成乳状或混浊状而不是澄清外观的一类乳液。换句话说，粗滴乳液是指若分散相和连续相单独存在时是无色透明液体，则分散相液滴的尺寸达到使乳液本身呈乳白或混浊状外观的一类乳液。这与微乳液有所不同，微乳液中的液滴尺寸较小，足以使得到的乳液呈均匀的单一液相状态。本专利技术的粗滴乳液是一种分散相为燃料油，连续相为含水液体的乳液。液滴的尺寸可用传统的切力泵或类似混合设备通过物理剪切作用控制到一定程度。液滴尺寸也可通过选择稳定乳液作用的添加剂如表面活性剂的种类和用量来控制。分散相和连续相的相对量可在本专利技术范围内变动。在本专利技术的某些具体方案中，分散相一般要占粗滴乳液体积的从约50％到约85％，优选从约55％到约80％(体积)，更优选从约60％到约75％(体积)，最优选从约65％到约70％(体积)。在本专利技术的另一些具体方案中，分散相要占粗滴乳液体积的从约30％到50％。乳液稳定剂可以是一种乳化剂或混合乳化剂。本专利技术对乳化剂的选择要求并不苛刻，可使用各类不同乳化剂，包括阴离子型、阳离子型和非离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可清洁燃烧的低粘度液体燃料，由包括如下组分的粗滴乳液组成： （ｉ）石油来源的燃料油分散相，选自来自原油分馏过程的渣油、减粘裂化渣油、液化焦炭和调和蒸馏馏分的渣油； （ｉｉ）含水液体连续相，和 （ｉｉｉ）用量足以稳定所述乳液的乳液稳定添加剂， 所述分散相占所述粗滴乳液的从约５０％到约８５％（体积）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：鲁道夫W冈纳曼，
申请(专利权)人：鲁道夫W冈纳曼，
类型：发明
国别省市：US[美国]