用于从柴油燃料去除脂肪酸盐污染物的燃料过滤器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明描述了一种用于从燃料中去除不良脂肪酸盐的系统和方法。燃料穿过过滤 系统，该过滤系统包括合适的离子交换介质或树脂和过滤介质。 技术背景
[0002] 为了确保可靠和稳定的发动机性能，燃料喷射系统的燃料清洁度要求极为苛刻。 在很大程度上，燃料过滤负责满足与磨粒和未溶解的水的控制相关联的燃料清洁度要求。 然而，燃料中脂肪酸盐的存在可能会导致喷射器粘着，且在极端情况下，甚至可能会堵塞精 细的过滤器。出于本公开的目的，脂肪酸盐被定义为可使用适用于燃料的美国石油化学家 学会（AOC巧标准Cc 17-95油中脂肪酸盐滴定法来测量的任何化学物质。通常情况下，月旨 肪酸盐是金属駿酸盐。它们在环境温度下可W呈现为半固体或软的污染物，或者在燃料系 统中的温度和压力条件下可变成固体的溶解物质。脂肪酸盐的问题通常是使用駿酸基燃料 润滑性能增强剂或用于保护管线的腐蚀抑制剂的结果。当燃料被金属离子（例如水或润滑 油污物中携带的金属离子）污染，氨离子被金属离子置换，从而形成了脂肪酸盐。柴油燃料 中的基本成分，例如由燃料精炼工艺或海上运输产生的，例如氨氧化钢、氨氧化巧或润滑油 污染物，与駿酸反应W去除氨离子，生成了水分子和金属駿酸盐。脂肪酸盐与其母駿酸相比 较难溶解，且它们还会降低抑制腐蚀添加剂的有效性。在很大程度上，通过尝试在运输之前 提高散装燃油的质量W及通过使用清除喷射器上的沉积物或者阻止其沉积的添加剂，脂肪 酸盐问题得到了一定的处理。然而，该些方法并不是一直有效或具有实践性，因此，脂肪酸 盐问题急需一种过滤方案。较佳地，该将是发动机上或车载过滤的形式，或者是使用点/输 送至到发动机燃料箱的形式。
[0003] 在野外条件下，传统的车载燃油过滤并不去除脂肪酸盐，也没有消除喷射器粘 着问题。据报道，半固态金属駿酸盐已堵塞了高效散装油箱过滤器（2010年9月第十届 国际过滤会议中，史蒂芬R.威斯布鲁克、詹姆斯?多伊尔、菲利普?约翰逊的"Analysis and Identification of Contaminants in Diesel Fuel Filtration and Storage Systems"Proc)，且在超高效的先进燃料过滤器（2012年4月11日世界过滤大会中， 马克?维乔雷克，威廉?哈伯卡普?己里范德根的"肥XT GE肥RATION DIESEL F肥L FILT邸叩roc)也已发现。尽管如此，由于该问题发生在如此低浓度的水平，人们不会想到该 个办法来消除脂肪酸盐的问题。钢的浓度是小于0. 1卵m，当浓度低至Ippm，钢通常不会引 起问题，钢的浓度更高时通常会造成粘着。钢的浓度在0. 1和Ippm之间之间时，问题发生 与否取决于駿酸和其浓度的性质。该样看来，Ippm的钢W十六締基班巧酸（已知会引起喷 射器沉积的腐蚀抑制剂）的形式存在，每毫升燃料中足W形成1?3 ym的脂肪酸盐颗粒， 小于传统设计的燃料过滤器能够过滤的6至15 ym的颗粒。事实上，它甚至小于工业上用 于控制污染物的颗粒计数器所能探测的颗粒尺寸最小值。值得注意的是，对于其他金属如 铅、锋、铜，甚至更低的浓度（W02010/003504 A1从柴油机燃料中去除金属）也会出现问题。 实际问题是，大部分的W低浓度存在的金属駿酸盐在周围环境中依然保持可溶。在发动机 应用中，尽管其他例子（包括铅、锋、铜和铁）也可能引起问题，脂肪酸盐的形成最普遍地与 钢、钟、巧或儀离子的存在有关。因此，人们并不期望传统的过滤器能提供可行的脂肪酸盐 问题解决方案。
[0004] W02010/003504 A1描述了用于从燃料中去除金属离子的离子交换树脂的使用。人 们W为，如果金属离子被去除，脂肪酸盐就不会形成。本申请证明了去除特定金属的能力。 然而，燃料的润滑性能并没有改善，在某些情况下离子交换实际上降低了燃料的润滑性能。 该方法的显著缺点是，它没有解决去除之前形成的脂肪酸盐的问题，特别是半固体脂肪酸 盐。在该种形式中，金属不是W离子形式形成的，因此不适合通过离子交换去除。在实际应 用中，包括车载过滤，脂肪酸盐在金属污染物处去除过程的上游形成，因此已经存在。
【发明内容】
[0005] 本发明描述了一种用于从应用流体中去除不良脂肪酸盐的系统和方法。在一个实 例中，应用流体可W是柴油燃料。
[0006] 可使用过滤系统从柴油燃料中去除不良的脂肪酸盐。该过滤系统可包括一个或多 个壳体、离子交换介质和过滤介质。离子交换介质和过滤介质可容纳在一个或多个壳体中。 离子交换介质能够去除一种或多种溶解的金属离子，且因此使用离子交换树脂中和燃料中 的脂肪酸盐。过滤介质能够去除未溶解的脂肪酸盐。
[0007] 该过滤系统可进一步包括颜色指示器，W指示离子交换介质内包含的树脂已达到 其交换容量。
[000引该方法设及使燃料通过具有适当的离子交换介质和过滤介质的过滤系统。在该个 过程中，由駿酸润滑性和/或腐蚀抑制添加剂转化成金属盐的脂肪酸盐被还原成酸形式并 恢复其功能。
【附图说明】
[0009] 图1示意性地示出过滤系统的概念，其中离子交换介质和过滤介质储存在于不同 的壳体之中。
[0010] 图2A和2B分别示意性地示出壳体中的装置W及过滤元件中的装置。
[0011] 图3示出了使用离子交换树脂转化"脂肪酸盐"的反应机制。
[0012] 图4是示出发动机试验过程中证实的脂肪酸盐"可接受"水平的曲线图。
[0013] 图5A示出了根据一个实施例的具有由离子交换介质支撑的过滤介质的过滤元件 的横剖面。
[0014] 图5B示出了根据另一实施例的具有由离子交换介质支撑的过滤介质的过滤元件 的横剖面。
[0015] 图6示出了包括具有树脂凸缘的介质卷的过滤元件的示意图。
[0016] 图7A示出包括具有树脂凸缘的介质卷的装置的剖视图。
[0017] 图7B示出包括具有树脂凸缘的介质卷的装置的另一个剖视图。
【具体实施方式】
[0018] 本公开描述了一种用于从应用流体中去除脂肪酸盐的系统和方法，该流体例如为 柴油燃料（任何形式的柴油燃料，包括但不限于超低硫柴油，加氨处理的馈出物燃料或生 物柴油）。出于本公开的目的，脂肪酸盐（soap)被定义为可使用适用于燃料的美国石油化 学家学会（A0C巧标准Cc 17-95油中脂肪酸盐滴定法测量的任何化学物质。通常情况下， 脂肪酸盐是金属駿酸盐。在环境温度下，它们可W呈现为半固体或软的污染物，或者呈现为 可在燃料系统中的温度和压力条件下变成固体的溶解物质。
[0019] 从燃料中取出脂肪酸盐设及使燃料流经过滤系统。通过去除脂肪酸盐，可减少喷 射器粘着和堵塞现象，并且对于已被脂肪酸盐污染的燃料，由于駿酸添加剂的转化而导致 的润滑和/或腐蚀抑制功能可W还原（通常，添加剂被用于溶解喷射器沉积物或防止其形 成，参见 W02010/003504A1)。
[0020] 该过滤系统可包括：
[0021] ?一个或多个壳体（筒、容器、管道或其他管体），优选地，壳体适用于车载发动机 过滤，含有离子交换介质和过滤介质，过滤介质具有通向壳体的燃料入口和通向壳体（或 多个壳体）的燃料出口。
[0022] ?能够从燃料中去除溶解金属离子的一种或更多种离子交换介质。在一些实例中， 离子交换介质是一种离子交换树脂。本文中的术语"离子交换树脂"指含有官能团的用于离 子交换的物质。该物质可W具有聚合结构。离子交换树脂可W呈凸缘化ead)的形式。优 选地，该离子交换树脂是酸形式的阳离子交换树脂，其能够去除广泛的金属离子，该些金属 离子选自但不限于；处于其恰当化合价的钢、钟、儀、巧、锋、铁、铜、侣和铅离子。例如，钢和 钟的化合价为一，儀、巧、锋、铜和铅的化合价为二，及侣和铁的化合价为=。也可W使用横 酸盐或駿酸官能化树脂，但也可考虑其他类型的官能团。还可W使用具有针对不同金属物 质的不同选择性的离子交换介质混床。优选地，离子交换介质具有耐燃料性（不膨胀，不物 理也不化学降解，燃料的使用也不会在功能上对其产生不利的影响）。在一些实例中，阳离 子交换可W W酸化形式进行。
[0023] ?旨在去除不溶性脂肪酸盐的过滤介质。该种介质在工作条件下呈现出（1)在约 4]im