专利名称：一种内燃机用石油焦浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种石油焦浆，更特别地说，是指一种可在内燃机中使用的石油焦浆
及其制备方法。该石油焦浆是将石油提炼过程中的副产品一石油焦粉碎后添加到柴油 中。
背景技术：
目前，水煤浆是大家所熟知的一种浆体代油燃料，其组成主要是煤炭(约70% )、 水(约29%)和少量的添加剂(约1%)，在锅炉、炉窑等场合有着广泛的应用。但由于其 灰分较高，在一些要求低灰分的行业还不能进行应用。 而石油焦是一种石油提炼过程中的副产品，其主要成分是碳氢化合物，其发热值 比煤炭还要高，并且具有比煤炭更低的灰分，因此，以石油焦为主体，制备得到的水焦浆或 油焦浆可以替代水煤浆或油煤浆进行应用，并且可以在要求低灰分的行业进行应用，如玻 璃窑、高档瓷砖窑等。 在公开号CN1923982A
公开日2007年3月7日的"一种以石油焦粉为主的液体燃 料及其制备方法"中，该燃料是将一定质量分的石油焦粉、柴油、油浆和分散剂经混合调匀 制得。该燃料是一种适用于工业锅炉用的燃料。 但现有的水焦浆或油焦浆主要是用于燃油锅炉用燃料、熔窑熔制玻璃用燃料等， 还没有能够用于内燃机中。究其原因，主要是因为(1)目前石油焦浆所使用的石油焦粉粒 度大多数在5 ii m 200 ii m，粒度较粗，如果用于内燃机中，十分容易堵塞内燃机雾化喷嘴。 (2)由于石油焦的热值为8600千卡/公斤，而柴油的热值为9600千卡/公斤，石油焦的热 值还是低于柴油的热值，因此，添加了石油焦的柴油用于内燃机中，内燃机的输出功率会有 所减小。
发明内容
为了使石油提炼过程中的副产品——石油焦能够具有高副加值的再利用，本发明 提出了一种将石油焦、降粘剂、稳定剂和功率恢复添加剂掺混入柴油中制得可适用于内燃 机使用的石油焦浆。 本发明的一种内燃机用石油焦浆是在100g的石油焦颗粒(0. 5 5iim)中加入 100ml 250ml的柴油、0. 5ml 2. Oml的降粘剂、0. 5ml 2. Oml的稳定剂和0. 05g 1. Og 的功率恢复添加剂组成。 本发明是一种内燃机用石油焦浆的制备方法，其包括下列制备过程 第一步，采用机械粉碎的方式，对炼油厂所产生的石油焦进行粉碎处理，获得粒度
为10 ii m 100 ii m的第一级石油焦颗粒； 第二步，采用气流粉碎的方式，将机械粉碎得到的石油焦颗粒进行超细粉碎，获得 0. 5iim 5iim的第二级石油焦颗粒；第三步，将第二级石油焦颗粒与柴油在搅拌速度500 3000r/min下搅拌10
345min后，加入降粘剂和稳定剂在搅拌速度500 3000r/min下搅拌10 45min后，加入 功率恢复添加剂在搅拌速度500 3000r/min下搅拌10 45min后，制得内燃机用石油焦 浆； 所述的柴油可以是0号柴油、-10号柴油或者-20号柴油。 所述的降粘剂可以是钛酸酯偶联剂NDZ-401，钛酸酯偶联剂NDZ-102，钛酸酯偶联 剂NDZ-101中的一种。 所述的稳定剂可以是氟表面活性剂JF-2100、氟表面活性剂JF-2400中的一种。
所述的功率恢复添加剂可以是粒径为0. liim lym的铝粉、粒径为0. 2iim 2ym的硼粉中的一种。 本发明制得的适用于内燃机用的石油焦浆的优点是 ①有效地对石油提炼过程中的副产品——石油焦进行高副加值的再利用。
②减少了内燃机对柴油的消耗。 ③本发明制备得到的石油焦浆能够应用于内燃机中，制得的石油焦质量浓度为 35 % 50%的石油焦浆在柴油机转速为2600r/min的条件下测得柴油机的输出功率为 6. 1Kw 5. 73Kw。 ④本发明制得的石油焦浆中由于采用超细0. 5 ii m 5 ii m的石油焦颗粒掺入柴油 中，其在输油管路、以及内燃机的喷嘴中输送时，不会造成堵塞。 ⑤本发明制得的石油焦浆静置7天后无沉淀，静置放置30天后有部分石油焦颗粒 形成软团聚而沉淀，但搅拌后可恢复使用。 ⑥本发明制得的石油焦浆在内燃机的应用中，由于足够细的石油焦颗粒具有较大 的比表面积，在短时间内就能够完全燃烧，并且通过添加功率恢复添加剂，使得石油焦浆的 热值达到柴油的热值。
图1是实施例1中经机械粉碎后的石油焦颗粒扫描电镜照片。
图2是实施例1中经气流粉碎后的石油焦颗粒扫描电镜照片。
具体实施例方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明 本发明的一种内燃机用石油焦浆是在100g的粒径为0. 5 5 ii m的石油焦颗粒中 加入100ml 250ml的柴油、0. 5ml 2. 0ml的降粘剂、0. 5ml 2. Oml的稳定剂和0. 05g l.Og的功率恢复添加剂组成。柴油可以是0号柴油、-10号柴油或者-20号柴油。降粘剂 可以是钛酸酯偶联剂NDZ-401 ，钛酸酯偶联剂NDZ-102，钛酸酯偶联剂NDZ-101中的一种。稳 定剂可以是氟表面活性剂JF-2100、氟表面活性剂JF-2400中的一种。功率恢复添加剂可以 是粒径为0. 1 ii m 1 ii m的铝粉、粒径为0. 2 ii m 2 ii m的硼粉中的一种。
本发明的一种内燃机用石油焦浆的制备方法，其包括下列制备过程
第一步，采用机械粉碎的方式，对炼油厂所产生的石油焦进行粉碎处理，获得粒度 为10 ii m 100 ii m的第一级石油焦颗粒； 第二步，采用气流粉碎的方式，将机械粉碎得到的石油焦颗粒进行超细粉碎，获得0. 5iim 5iim的第二级石油焦颗粒； 在本发明中，此步骤是为了更进一步提高石油焦浆中石油焦颗粒的燃烧效率，所
以对机械粉碎后的石油焦颗粒再进行气流粉碎得到更细的石油焦颗粒。第三步，将第二级石油焦颗粒与柴油在搅拌速度500 3000r/min下搅拌10
45min后，加入降粘剂和稳定剂在搅拌速度500 3000r/min下搅拌10 45min后，加入
功率恢复添加剂在搅拌速度500 3000r/min下搅拌10 45min后，制得内燃机用石油焦
浆； 100g的石油焦颗粒中加入100ml 250ml的柴油、0. 5ml 2. Oml的降粘齐U、
0. 5ml 2. Oml的稳定剂和0. 05g 1. Og的添加剂。 所述的柴油可以是0号柴油、-10号柴油或者-20号柴油。 所述的降粘剂可以是钛酸酯偶联剂NDZ-401，钛酸酯偶联剂NDZ-102，钛酸酯偶联 剂NDZ-lOl中的一种。在本发明中，为了能够提高石油焦浆中石油焦颗粒用量(浓度)，降 低石油焦浆的粘度，在所制备的石油焦浆中添加一定量的降粘剂，能够起到降低粘底的作 用，从而提高了对石油提炼过程中产生的石油焦的有效利用率。 所述的稳定剂可以是氟表面活性剂JF-2100、氟表面活性剂JF-2400中的一种。在 本发明中，为了防止石油焦浆中石油焦颗粒过快的静置沉淀下来，在石油焦浆中添加稳定 剂，能够减缓石油焦颗粒沉淀的速度，提高石油焦浆的稳定性，从而提高了石油焦浆的保存 期。 所述的功率恢复添加剂可以是粒径为0. 1 ii m 1 ii m的铝粉、粒径为0. 2 y m
2ym的硼粉中的一种。在本发明中，为了使制备的石油焦浆能够适用于内燃机，并且不影响
内燃机的输出功率，添加了功率恢复添加剂。 ^MMi石油焦质量浓度为35^的石油焦浆 第一步，采用机械粉碎(CF冲击式粉碎机，浙江丰利粉碎设备有限公司)的方式， 对炼油厂所产生的石油焦进行粉碎处理，获得粒度为10 ii m 30 ii m的第一级石油焦颗粒， 参见图l所示； 第二步，采用气流粉碎(JFC-5型气流粉碎机，北京航空航天大学粉体技术研 究开发北京市重点实验室)的方式，将机械粉碎得到的石油焦颗粒进行超细粉碎，获得 0. 5iim 4iim的第二级石油焦颗粒，参见图2所示； 第三步，将第二级石油焦颗粒与柴油在搅拌速度1000r/min下搅拌20min后，加入 降粘剂和稳定剂在搅拌速度1600r/min下搅拌10min后，加入功率恢复添加剂在搅拌速度 2000r/min下搅拌10min后，制得内燃机用石油焦浆； 100g的石油焦颗粒中加入221ml的0号柴油、0. 5ml的降粘剂NDZ-401、2ml的稳 定剂JF-2100和0. 2g的功率恢复添加剂铝粉。 采用NDJ-1转子粘度计(上海精密科学仪器有限公司)测得实施例1制得的石油 焦质量浓度为35%的石油焦浆的粘度为220mPa s。 静置7天后无沉淀，静置放置30天后，观察实施例1制得的石油焦质量浓度为 35 %的石油焦浆中有部分石油焦颗粒形成软团聚而沉淀，搅拌后可恢复使用。
实施例1制得的石油焦质量浓度为35%的石油焦浆用于常柴牌R180柴油机(常 柴股份有限公司)中，能够使柴油机稳定运转，并且利用CW60型电涡流测功机(航空工业总公司南峰机械厂)在柴油机转速为2600r/min的条件下测得柴油机的输出功率为6. lKw， 高于柴油机的标定功率5. 9Kw，表明实施例l制得的石油焦浆可以替代0号柴油用于柴油机 中。 ^MMl石油焦质量浓度为45X的石油焦浆 第一步，采用机械粉碎(CF冲击式粉碎机，浙江丰利粉碎设备有限公司)的方式， 对炼油厂所产生的石油焦进行粉碎处理，获得粒度为10 ii m 50 ii m的第一级石油焦颗 粒； 第二步，采用气流粉碎(JFC-5型气流粉碎机，北京航空航天大学粉体技术研 究开发北京市重点实验室)的方式，将机械粉碎得到的石油焦颗粒进行超细粉碎，获得 0. 5iim 5iim的第二级石油焦颗粒； 第三步，将第二级石油焦颗粒与柴油在搅拌速度800r/min下搅拌20min后，加入 降粘剂和稳定剂在搅拌速度1600r/min下搅拌10min后，加入功率恢复添加剂在搅拌速度 2000r/min下搅拌20min后，制得内燃机用石油焦浆； 100g的石油焦颗粒中加入145ml的-20号柴油、lml的降粘剂NDZ_102、lml的稳 定剂JF-2100和0. 4g的功率恢复添加剂硼粉。 采用NDJ-1转子粘度计(上海精密科学仪器有限公司)测得实施例2制得的石油 焦质量浓度为45%的石油焦浆的粘度为470mPa s。 静置7天后无沉淀，静置放置30天后，观察实施例2制得的石油焦质量浓度为
45 %的石油焦浆中有部分石油焦颗粒形成软团聚而沉淀，搅拌后可恢复使用。 实施例2制得的石油焦质量浓度为45%的石油焦浆用于常柴牌R180柴油机(常
柴股份有限公司)中，能够使柴油机稳定运转，并且利用CW60型电涡流测功机(航空工
业总公司南峰机械厂)在柴油机转速为2600r/min的条件下测得柴油机的输出功率为
5. 86Kw，与柴油机的标定功率59Kw相当，表明实施例2制得的石油焦浆可以替代_20号柴
油用于柴油机中。 ^MMl石油焦质量浓度为50X的石油焦浆 第一步，采用机械粉碎(CF冲击式粉碎机，浙江丰利粉碎设备有限公司)的方式， 对炼油厂所产生的石油焦进行粉碎处理，获得粒度为10 ii m 50 ii m的第一级石油焦颗 粒； 第二步，采用气流粉碎(JFC-5型气流粉碎机，北京航空航天大学粉体技术研 究开发北京市重点实验室)的方式，将机械粉碎得到的石油焦颗粒进行超细粉碎，获得 0. 5iim 3iim的第二级石油焦颗粒； 第三步，将第二级石油焦颗粒与柴油在搅拌速度1200r/min下搅拌20min后，加入 降粘剂和稳定剂在搅拌速度1600r/min下搅拌10min后，加入功率恢复添加剂在搅拌速度 2000r/min下搅拌20min后，制得内燃机用石油焦浆； 100g的石油焦颗粒中加入120ml的-20号柴油、2. Oml的降粘剂NDZ_102、0. 5ml 的稳定剂JF1100和0. 6g的功率恢复添加剂铝粉。 采用NDJ-1转子粘度计(上海精密科学仪器有限公司)测得实施例3制得的石油 焦质量浓度为50%的石油焦浆的粘度为900mPa s。 静置7天后无沉淀，静置放置30天后，观察实施例3制得的石油焦质量浓度为
650 %的石油焦浆中有部分石油焦颗粒形成软团聚而沉淀，但搅拌后可恢复使用。 实施例3制得的石油焦质量浓度为50%的石油焦浆用于常柴牌R180柴油机(常
柴股份有限公司)中，能够使柴油机运转，并且利用CW60型电涡流测功机(航空工业总公
司南峰机械厂)在柴油机转速为2600r/min的条件下测得柴油机的输出功率为5. 73Kw，与
柴油机的标定功率5. 9Kw相当，表明实施例2制得的石油焦浆可以替代-20号柴油用于柴
油机中。
权利要求
一种内燃机用石油焦浆，其特征在于该石油焦浆是在100g的粒径为0.5～5μm的石油焦颗粒中加入100ml～250ml的柴油、0.5ml～2.0ml的降粘剂、0.5ml～2.0ml的稳定剂和0.05g～1.0g的功率恢复添加剂组成；所述的柴油可以是0号柴油、-10号柴油或者-20号柴油；所述的降粘剂可以是钛酸酯偶联剂NDZ-401，钛酸酯偶联剂NDZ-102，钛酸酯偶联剂NDZ-101中的一种；所述的稳定剂可以是氟表面活性剂dF-2100、氟表面活性剂JF-2400中的一种；所述的功率恢复添加剂可以是粒径为0.1μm～1μm的铝粉、粒径为0.2μm～2μm的硼粉中的一种。
2. 制备如权利要求1所述的一种内燃机用石油焦浆的方法，其特征在于包括有下列步骤第一步，采用机械粉碎的方式，对炼油厂所产生的石油焦进行粉碎处理，获得粒度为 10 ii m 100 ii m的第一级石油焦颗粒；第二步，采用气流粉碎的方式，将机械粉碎得到的石油焦颗粒进行超细粉碎，获得 0. 5iim 5iim的第二级石油焦颗粒；第三步，将第二级石油焦颗粒与柴油在搅拌速度500 3000r/min下搅拌10 45min 后，加入降粘剂和稳定剂在搅拌速度500 3000r/min下搅拌10 45min后，加入功率恢 复添加剂在搅拌速度500 3000r/min下搅拌10 45min后，制得内燃机用石油焦浆；用量100g的石油焦颗粒中加入100ml 250ml的柴油、0. 5ml 2. Oml的降粘剂、 0. 5ml 2. Oml的稳定剂和0. 05g 1. Og的添加剂；所述的柴油可以是0号柴油、-10号柴油或者-20号柴油；所述的降粘剂可以是钛酸酯偶联剂NDZ-401，钛酸酯偶联剂NDZ-102，钛酸酯偶联剂 NDZ-101中的一种；所述的稳定剂可以是氟表面活性剂dF-2100、氟表面活性剂JF-2400中的一种； 所述的功率恢复添加剂可以是粒径为0. 1 ii m 1 ii m的铝粉、粒径为0. 2 ii m 2 ii m的硼粉中的一种。
3. 根据权利要求2所述的内燃机用石油焦浆的制备方法，其特征在于制得的石油焦 质量浓度为35% 50%的石油焦浆的粘度为220mPa s 900mPa s。
4. 根据权利要求2所述的内燃机用石油焦浆的制备方法，其特征在于制得的石油焦 浆静置7天后无沉淀，静置放置30天后有部分石油焦颗粒形成软团聚而沉淀，但搅拌后可 恢复使用。
5. 根据权利要求2所述的内燃机用石油焦浆的制备方法，其特征在于制得的石油焦 质量浓度为35% 50%的石油焦浆在柴油机转速为2600r/min的条件下测得柴油机的输 出功率为6. 1Kw 5. 73Kw。
全文摘要
本发明公开了一种内燃机用石油焦浆及其制备的方法，该方法采用机械粉碎对石油焦进行一次粉碎，获得粒度为10μm～100μm的石油焦颗粒；然后采用气流粉碎机对一次粉碎后的石油焦颗粒进行二次粉碎，获得0.5μm～5μm的超细石油焦颗粒；将得到的超细石油焦颗粒与柴油、降粘剂、稳定剂和功率恢复添加剂经搅拌均匀制得内燃机用石油焦浆。制得的石油焦浆具有良好的液态流动性和稳定性，静置7天后无沉淀，静置30天后具有少量软团聚颗粒，经打散后可恢复。该内燃机用石油焦浆在柴油机转速为2600r/min的条件下测得柴油机的输出功率为5.86KW～6.1KW。
文档编号C10L1/20GK101709236SQ20091023799
公开日2010年5月19日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者孙志兴, 李金芝, 沈志刚, 蔡楚江, 邢玉山, 麻树林 申请人:北京航空航天大学