用于沥青质重油/水乳液燃料的燃料添加剂和燃烧方法技术

用于加入沥青质重Ｏ／Ｗ乳液燃料的燃料添加剂，包括氢氧化镁颗粒、多羧酸和／或它们的一种或多种盐、分散悬浮剂、饱和或不饱和脂肪酸，余量是水，分散悬浮剂是磷酸盐、多磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐或盐酸盐。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于沥青质重油/水(后面称为“O/W”)型乳液燃料的燃料添加剂，并且涉及燃烧方法。更具体地说，本专利技术涉及用于水和沥青质重油例如Orinoco焦油的乳液燃料的燃料添加剂，Orinoco焦油有很高的钒、硫和氮含量，即使当大量加入该燃料添加剂时也不会有害于该燃料乳液的分散稳定性，并且甚至可以帮助改善稳定性，其通过防止燃烧过程中锅炉的高温和低温腐蚀、防止未燃烧的碳、SO3和NOx引起的损害，以及通过改进加热表面的热吸收速率，从而使锅炉等在更长的时间内进行稳定操作。本专利技术也涉及该燃料的燃烧方法。沥青质重油例如Orinoco焦油和Athabasca沥青都是超重油，在400℃或更高的温度下它们是浆液或半固体，它们含有60％-70％或更多的重馏分，在该状态下它们不流动。因为该油如此的稠，其不能像石油一样便于使用。另外，因为它含有大量的重金属钒以及硫和氮，当其用作锅炉的燃料时，锅炉必须被很好地维护以防腐蚀和形成淤渣。另外，燃烧过程中产生的废气要进行环境检测，这种检测比以前更加严格。由于这样的问题和缺点，该重油的工业应用就耽搁了。但是，近年来，已经开发了把水和表面活性剂加到Orinoco焦油中形成O/W乳液燃料的技术。其能够使该油很容易使用和运输。这种油的可回收的储量是巨大的，在整个中东正在竞争该可回收的石油储量。于是，因为包括不用经过石油输出国组织(OPEC)批准就可以得到稳定的供应的原因，该油很便宜以及可以输送到热电厂使用，所以在加拿大、英国、中国等国家已经迅速地把该油用作新的燃料，更不用说日本了。关于使用这种沥青质乳液燃料的问题是由于锅炉内燃烧的灰收集后引起的过热器、再热器等的高温管线部分的迅速腐蚀以及由于该油中含有的高含量的钒引起的高温腐蚀。因为该燃料也含有高含量的硫和氮。所以也需要增加环境测量。另外的问题涉及高含量灰。具体来说，是担心大量粘附性灰会降低炉子中的热吸收，使得炉内的温度上升、废气温度上升，锅炉可连续操作的时间减少。有很多方法来防止高温腐蚀和硫化腐蚀以及提高燃烧效率，抑制燃烧产生的有害物质。其是把氢氧化镁、醋酸镁、硝酸镁、氢氧化钙、碳酸钙、白云石或其它碱土金属化合物或硫酸铁和由mFeO.nFe2O3(其中m,n是0或大于0的数值)表示的铁化合物的细颗粒等分散在油/水或水/油(下面称为“W/O”)乳液中，形成一种燃料添加剂，然后把它们分别或以混合物的形式加到燃料中或加到燃烧炉中。但是，上述现有技术燃料添加剂是用于油型燃料，例如A、B和C重油、焦油、沥青、轻油、二次加工油和其它本质上不同于本专利技术的沥青质重O/W乳液燃料的油。如下所述，如果没有改进，就不可能把这些现有技术燃料添加剂用于O/W乳液燃料，因为它们对这些乳液燃料有严重的不利影响。不像油型燃料，沥青质重O/W乳液燃料有少量连续相的水。例如，在Orinoco焦油O/W乳液(叫做原始乳液)燃料的情况下，连续相水的量总计不超过约30％重量。由于分散在少量水中的沥青质重油细颗粒的量是水量的两倍多，这些颗粒碰撞并聚结，就使该分散液不稳定。关于用于沥青质重O/W乳液燃料的燃料添加剂，为什么认为其特别的重要，是因为该添加剂对该乳液的稳定性没有不利的影响。但是，在上述类型的现有技术的燃料添加剂中所用的表面活性剂会破坏O/W乳液燃料的活化剂。甚至在水中刚加入稀释的氢氧化镁也影响O/W乳液燃料的分散稳定性，导致该重油颗粒凝聚，因此使得半固体重油与水分离。本专利技术的一个目的是提供一种能够使氢氧化镁均匀地加入沥青质重O/W乳液燃料的燃料添加剂，即使大量加入该添加剂，该添加剂不仅对该乳液燃料的分散稳定性没有不利的影响，而且实际上还帮助改进稳定性。JP-A平10-53778和PCT-JP-A平10-508898都公开了在制备O/W乳液燃料的过程中直接加入镁、铁的醋酸盐、硫酸盐、硝酸盐或氢氧化物的方法。在Orinoco焦油的情况下，在以前有一段时间，该油中确实含有硝酸镁。但是，因为事关国家的环境以及需要，近来生产不含有镁化合物的这样的油；输入到日本的这样的油不含镁。以前，在氢氧化镁浆液燃料添加剂中氢氧化镁的最大浓度是约35％重量。为了进一步增加该浓度，必须增加该颗粒的大小。本专利技术的另一个目的是提供一种低价格的燃料添加剂，其中，具有粒径为0.1-10μm，更优选0.5-5μm的氢氧化镁颗粒的最大浓度是60％重量。为了达到上述目的，本专利技术提供一种用于沥青质重O/W乳液燃料的燃料添加剂，该燃料添加剂包括(1)30％-60％重量的粒径为0.1-10μm的氢氧化镁颗粒；(2)0.1％-1％重量的多羧酸或其盐；(3)0-1％重量的含有一种或多种Li、Na、K和NH4的磷酸盐、多磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐和盐酸盐的分散悬浮剂；(4)0-0.5％重量的具有8-22个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸；和(5)剩余％重量的水。除了上述的组分之外，本专利技术的燃料添加剂还包括(6)1％-10％重量的粒径为0.1-10μm的铁化合物；(7)0.01-1％重量的增稠剂；和(8)0.1-10％重量的烃油。使用燃烧沥青质重O/W乳液燃料的方法也可以达到上述目的，包括把该燃料添加剂加到燃料中并燃烧，或把该燃料添加剂直接加到燃烧气氛中。通过把上述组分混合在一起形成燃料添加剂，就可以得到高浓度的、粒径为0.1-10μm的氢氧化镁颗粒。另外，其可以很容易地与沥青质重O/W乳液燃料混合，其中，其很容易地分散和甚至帮助稳定该乳液燃料。因此，其可以防止锅炉的高温腐蚀等，防止由燃烧气引起的问题，改进加热表面的热吸收速率和在更长的时间内使该锅炉稳定操作。下面详细介绍本专利技术的燃料添加剂的每一种组分。氢氧化镁(1)和铁化合物(6)是用来保护锅炉以避免产生各种问题，或抑制这些问题。所用氢氧化镁和铁化合物的粒径为0.1-10μm。人们知道，水可溶的镁例如硫酸镁或醋酸镁可以加到燃烧气氛中作为均相液体组分(水溶液)，并且燃烧产生氢氧化镁(MgOH)的超细颗粒(直径10-50埃)。然而，其缺点是，如果这样产生的颗粒太小，在管线表面与V2O5的起始粘结就很差。非常小的颗粒产生的其它问题是吹灰机除去烟灰的性能就要受损(不均匀颗粒的流动性降低)。甚至当含有分散在其中的组分颗粒的浆液加到燃烧气氛中时，如果使用直径为10μm或更大的粗糙颗粒，这些颗粒的比表面积就变的太小，除了该浆液的稳定性降低之外，还降低了对腐蚀组分(V2O5,SO3)的活性。由于这些原因，优选地是在本专利技术的燃料添加剂中所用的氢氧化镁(1)和铁化合物(6)的粒径为0.1-10μm，更优选0.5-5μm。多羧酸和/或其盐(2)、分散悬浮剂(3)和饱和或不饱和脂肪酸(4)用来分散氢氧化镁(1)和铁化合物(6)，(偏)丙烯酸、衣康酸(酐)、马来酸(酐)等的聚合物、共聚物、或与其它可共聚的单体的共聚物，或其盐。钠、钾、锂和NH4是合适的盐。它们的分子量较好的是3000-50000。可以使用的例子包括下列酸或其盐(a)丙烯酸共聚物，(b)偏丙烯酸共聚物，(c)至少一种马来酐、衣康酐、马来酸和衣康酸和至少一种丙烯酸、偏丙烯酸、甲基乙烯基醚和其它可共聚的单体(乙烯基化合物)的共聚物，(d)丙烯酸和烷基甲基丙烯酸酯的共聚物，(e)偏丙烯酸和聚丁二烯的马来化合物聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于沥青质重Ｏ／Ｗ乳液燃料的燃料添加剂，所说的燃料添加剂包括： （１）３０－６０％重量的粒径为０．１－１０μｍ的氢氧化镁； （２）０．１－１％重量的多羧酸和／或它们的盐； （３）０－１％重量的分散悬浮剂，其包括一种或多种Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ和ＮＨ↓［４］的磷酸盐、多磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐和盐酸盐； （４）０－０．５％重量的具有８－２２个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸；和 （５）剩余％重量的水。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中井滋，小野泽光雄，石冈高昌，
申请(专利权)人：太凤工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]