生产改善的柴油燃料的方法技术

一种用于连续生产改善的柴油燃料的方法，该燃料具有改善的点火特性，更具体而言具有更高的导电性、更高的十六烷值和增加的润滑性以及具有更高的完全燃烧百分比，致使在内燃柴油机中同时发生颗粒生成减少和NO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产改善的柴油燃料的方法


[0001]本专利技术涉及用于内燃机的烃燃料升级(upgrading)的系统和方法，并且更具体而言涉及用于连续生产改善的柴油燃料的方法，该改善的柴油燃料具有增强的点火特性，更具体而言具有更大电导率和/或润滑性，允许更大百分比的完全燃烧，从而在功率损失可忽略不计的内燃机柴油发动机中燃烧时，同时致使更少的烟尘产生和氮氧化物(NOx)减少。

技术介绍

[0002]柴油燃料是世界上使用最广泛的液态烃燃料之一。内燃机使用柴油的主要问题；无论是重型还是轻型，无论是道路发动机还是非道路发动机，都需要在固体碳颗粒(烟尘)和氮氧化物(NOx)排放之间进行权衡。如果需要排放较少的烟尘，可以提高发动机燃烧室的温度，而使其燃烧得更好。烟尘排放量会下降，但燃烧室会产生更多氧化剂，这意味着NOx排放量会显著增加。如果降低燃烧室的温度，则会出现相反的效果，NOx排放量会下降，但烟尘形成会更高。
[0003]现有技术示出了解决上述问题的一些努力。
[0004]例如，PCT专利公开号WO 2014168889 A1(文献D1)公开了一种通过燃料与添加剂或燃料增强剂的分子断裂和重组进行燃料裂解和优化的方法，包括：预热燃料；将所述预热燃料与水和至少一种添加剂混合直至形成微乳液混合物；使所述混合物通过泵直至达到所需压力；和将所述混合物引导至流体动力学空化反应器，在该反应器中形成空化气泡并发生解聚和新聚合物链的形成，从而提供改性燃料。D1声称所公开的方法：使用不昂贵的添加剂提高燃料体积；改进API指标；产生“更清洁”的燃料；减少燃料中有害要素，如：燃烧时的硫、CO、Ox和碳颗粒以及原油粘度；改进热值；提高D6和D2燃料中的十六烷值；能够增加较轻燃料中的辛烷值；和由于更清洁的燃烧过程，减少相关的系统维护。
[0005]然而，文献D1中公开的方法有几个不足，例如：
[0006]·
D1没有充分和清楚地描述“空化”是什么意思，因为它仅将其描述为气泡发生装置，然而，D1没有提及实现他们所寻找的效果的理想工艺条件。对于空化反应器的作用，也没有在技术上进行合理解释。
[0007]·
D1没有描述所添加的添加剂或燃料改善剂，它们只提到了一系列纯物质，如水、甲醇等。这些物质不是添加剂，因为它们不会给燃料添加任何特性。
[0008]·
D1提及了柴油的分子断裂和解聚以及随后的再聚合。首先，柴油不含聚合物分子，无论如何，柴油不是聚合物。也不希望破坏分子，因为这会失去其热值。所有这些技术论点都基于错误的假设，即柴油是聚合物或包含聚合物分子。任何了解碳氢化合物的人都不会认为这种语义是充分的，论点也不是有效的。
[0009]·
D1中描述的所有好处都没有明确的目的，它们似乎是在改性所述燃料而“改进”燃烧，但它们并没有解释“改进”的含义。
[0010]·
D1提到所述改性燃料“允许”产生更少的CO、NOx和SO2排放。减少CO没有多大意义，因为现代发动机目前不产生这种气体。NOx的减少是相关的，但D1没有证明这种效果，也
没有解释实现这种效果的意义。SO2排放的减少也是不准确的，因为这种排放取决于燃料中硫的浓度。没有能够对柴油进行改性或分子分解，从而产生停止硫氧化物产生的效果。只有分离所述燃料并产生另一硫的料流，才能降低硫浓度。另一个不精确之处是发动机很少产生SO2，SO3的排放是更为常见的。此外，D1揭示的降低百分比也缺乏证明其合理性的逻辑解释。
[0011]PCT专利公开号WO 2015053649(文献D2)描述了旨在制备用于内燃机和锅炉中燃烧的各种含水燃料混合物以及用于从水中去除石油和石油产品的微米粒子和纳米粒子的空化反应器。D2公开了如果在空化场(cavitation field)中进行灌注水
‑
油混合物的高强度水力机械处理(空化过程)，则它们会变成油水乳液形式的替代燃料类型，其中水会进入精细分散的相，这在微观层面上会对液体燃料的燃烧(无论是在一滴量级上还是在火炬中的液滴群燃烧过程中均会)产生积极影响。
[0012]D2公开了广为人知的燃料乳液的生产。D2公开的乳液中的水浓度非常高(超过8％)，这在燃烧像D2中描述的燃料油的燃料时会产生众所周知的效果。
[0013]美国专利申请No.20160046878(文献D3)公开了用于升级或改进重油原料质量的系统和方法。D3中描述的系统和方法利用空化能，如超声空化能，将超声或其他空化能(例如，空化力、剪切力、微射流、冲击波、微对流、局部热点等)传递至重油中而在通常认为不适合处理重油的低压氢条件(例如，小于500psig)下驱动加氢转化。
[0014]D3公开了对重质原油的改性，但没有带来任何明确的改善。它只是提到他们通过利用空化而改善了重质原油。它不关注燃烧。另一方面，D2将流体动力空化与超声混淆。它们却是不同的现象。
[0015]世界上也有很多科学努力去解决这个问题，但都没有成功，因为许多能够不增加NOx而减少烟尘的技术基本上将燃料的热功率降低了20％左右，并且它们还使燃料在许多参数上超出规格。它们在技术上是绝对不可行的。
[0016]鉴于上述问题和需要，申请人开发了一种用于连续生产改善的柴油燃料的方法，该改善的柴油燃料具有增强的点火特性，更具体而言具有更大的导电性和增强的润滑性，允许更大百分比的完全燃烧。
[0017]本专利技术的方法包括将柴油燃料与两种特定添加剂混合并均质化，并将所述混合均质化的混合物在具有转子的振荡动力反应器(shock power reactor)内进行受控空化(cavitation)，以获得改善的双极性柴油燃料。在内燃机中使用该改善的柴油燃料，允许减少总氮氧化物(NOx)排放以及减少超过30％的总烟尘和总P.M.排放量。该改善的柴油燃料打破了柴油内燃机中NOx和烟尘产生的权衡，燃料耗损(fuel penalty)仅为0％
‑
3％。

技术实现思路

[0018]因此，本专利技术的主要目的是提供一种用于连续生产改善的柴油燃料的方法，该改善的柴油燃料具有增强的点火特性，更具体而言具有更大的导电性和增强的润滑性，这允许更大百分比的完全燃烧，致使烟尘生成减少且同时NOx降低。
[0019]本专利技术还有的一个主要目的是提供一种连续生产上述性质的改善的柴油燃料的方法，该方法包括将柴油燃料与两种特定添加剂混合并均质化，并将所述混合均质化的混合物在具有转子的振荡动力反应器内进行受控空化，以获得改善的双极性柴油燃料。
[0020]本专利技术还有的一个附加目的是提供一种连续生产上述性质的改善的柴油燃料的方法，其中所述改善的柴油燃料在用于内燃机中时允许减少总氮氧化物(NOx)排放以及减少超过30％的总烟尘和总P.M.排放。
[0021]本专利技术的另一个主要目的是提供一种连续生产上述性质的改善的柴油燃料的方法，其中所述改善的柴油燃料打破柴油燃烧发动机中NOx和烟尘生成的权衡，燃料耗损仅为0
‑
3％。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生产改善的柴油燃料的方法，包括以下步骤：a)混合和均质化以下料流：包含商用柴油燃料的第一料流(SD)；包含用作表面活性剂的乙氧基化酯混合物的第一添加剂的第二料流(S1)；包含第二添加剂的第三料流(S2)，所述第二添加剂包含含有水溶性表面活性剂和环状芳族烃的混合物的水性乳液，从而产生包含SD+S1+S2的混合均质化的料流；和b)通过在具有转子的振荡动力反应器内使混合均质化的混合物进行受控空化，将步骤a)中获得的所述混合均质化的料流中所含的柴油燃料转化为双极性柴油燃料，以获得所述改善的柴油燃料。2.根据权利要求1所述的生产改善的柴油燃料的方法，其中在步骤a)中，所述第一添加剂包含可以用6
‑
80摩尔范围内的环氧乙烷进行乙氧基化的乙氧基化脂肪酸酯，其中其分子由1,4
‑
脱水山梨糖醇和脂肪酸形成。3.根据权利要求1所述的生产改善的柴油燃料的方法，其中在步骤a)中，所述第二添加剂包含由具有一个或两个甲基基团的芳族溶剂如对“p
‑”
或邻“o
‑”
二甲苯与余量的四种可以是烷基型链或者也可以是壬基型链的乙氧基苯酚衍生的表面活性剂混合而形成的水基混合物，其中所述表面活性剂的化学余量应配制为匹配所述第一添加剂的HLB值。4.根据权利要求1所述的生产改善的柴油燃料的方法，其中在步骤a)中，所述第一料流(SD)包含通过螺旋齿轮泵在60
‑
100psig的压力下泵送的非极性商用柴油(CD)，所述螺旋齿轮泵具有40HP的电机且最大流量为35
‑
350加仑/min，并且工作压力为60
‑
100psig，其中所述泵在环境温度和罐的流体静压(最小为1psi)下以4
‑
1400L/min的范围从恒定体积流体源(罐)接收柴油，以及其中所述第一料流通过Coriolis质量流量计测量，并且通过主流量控制阀NPS150级标准RF法兰连接件在20
‑
90psig的压力、即与所述螺旋齿轮泵提供的相同压力下进行调节。5.根据权利要求1所述的生产改善的柴油燃料的方法，其中在步骤a)中，所述第二料流(S1)通过渐进式腔注射泵提供，所述渐进式腔注射泵的最大比例流量为0
‑
5加仑/min(优选4.55加仑/min)，且工作压力为25
‑
120psig(优选100psig)，其中所述渐进式腔注射泵在环境温度下在罐的流体静压下从罐接收所述第一添加剂，以及其中由所述渐进式腔注射泵提供的所述第二料流通过直管式Coriolis质量流量计进行测量，用控制阀进行调节，所述控制阀以25
‑
125psig(优选100psig)的最大压力调节所述第二料流。6.根据权利要求1所述的生产改善的柴油燃料的方法，其中在步骤a)中，所述第三料流(S2)通过渐进式腔注射泵提供，所述渐进式腔注射泵的最大流量为0
‑
10加仑/min(优选8.75加仑/min)，并且工作压力为25
‑
125psig(优选100psig)，其中所述渐进式腔注射泵在环境温度下在罐的流体静压下从罐接收所述第二添加剂，以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞尔希奥，
申请(专利权)人：吉列尔莫，
类型：发明
国别省市：