重油乳化剂和含有该乳化剂的重油乳化燃料及其制备方法

专利名称：重油乳化剂和含有该乳化剂的重油乳化燃料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种重油乳化剂和含有该乳化剂的重油及其制备方法，尤其涉及一种将乳化剂与A重油、B重油、C重油或原油及水混合制成的重油乳化燃料，从而便于运输、减少大气污染物如炭黑(soot)和氮氧化物，改善大气环境；且通过乳化原油和水降低粘度， 便于运输并节约能源，减少重油的消费，节约能源。
背景技术：
由于与汽油发动机相比，压缩点火柴油发动机燃烧稀薄，所以会排出较多的氮氧化物(NOx)和颗粒状物质，严重影响危害城市环境。氮氧化物在太阳光下发生光化学反应， 引起臭气发生，从而导致城市居民的呼吸器官疾病。飘尘是粒径大小为ΙΟμπι以下的微小尘埃，众所周知飘尘很容易渗透到呼吸器官并吸附在肺上，引起支气管疾病，甚至引发肺癌。特别是在大城市，人口密集、车辆停滞时间长、道路和居住地间隔小、大型客车及货车等柴油车辆运行频繁，从而导致污染度骤高，对此急需解决对策。低NOx化技术可使用燃料和改善燃烧设备的前处理方法，比如延长燃料喷射时间、改造燃烧室形状、改善燃料喷射系统、排气再循环(EGR)、水喷射法、使用柴油水乳化 (emulsion)燃料等，还可以使用去除存在的排气的NOx的后处理方法，比如催化分解、催化还原、吸收、吸附等。其中，水和液体燃料混合乳化使用的方法是在几乎不降低热效率的前提下，减少 N0X、particulate、CO及HC的技术，近来备受瞩目。由于添加水能够降低火焰温度、水的急剧蒸发降能够低火焰温度及引起油滴的微小爆发、喷雾贯通力的加大增加了周围空气吸入量，因而会有这样显著的效果。此外在运输原油时，由于较高的粘度带来较多的能源损失， 通过与水乳化的方式可便于运输，同时节约能源。另外，如果2016年Tierf生效，与现在相比则须减少约80%以上的N0X。因此，乳化重油燃料将成为一种重要的解决方式和发展趋势。

发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种重油乳化剂和含有该乳化剂的重油及其制备方法，以使重油燃料便于运输，减少污染，节约能源。本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种重油乳化剂，由组分A和组分B按 1100 1001的重量配比混合而成，所述A组分为烷基聚氧乙烯中的一种或多种，所述B组分为烷基聚氧乙烯聚丙烯嵌段共聚物中的一种或多种。进一步，所述烷基聚氧乙烯醇中烷基聚氧乙烯的单体的聚合度为1 30，所述烷基聚氧乙烯与聚丙烯形成的嵌段共聚物的单体的聚合度为1 30。采用上述进一步方案的有益效果是，有利于乳化进行，避免乳化后生成沉淀。进一步，所述烷基聚氧乙烯醇为醇类，是壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、 月桂醇聚氧乙烯醚、鲸蜡醇聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、硬脂醇聚氧乙烯醚、十三醇聚氧乙烯醚及山梨糖醇酯中的一种的或任意几种的混合物；所述烷基聚氧乙烯聚丙烯嵌段共聚物中的烷基是壬基酚、月桂醇、甘油单硬脂酸酯和支链癸醇中的一种或任意几种的组合。采用上述进一步方案的有益效果为可根据具体需要选择适当的物质来制成乳化剂，以使其效果更好。含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料，含有上述所述的重油乳化剂，还含有含水的A重油(常压重油)、B重油(减压重油)、C重油(催化重油)或原油(混合重油)。本发明的有益效果是在夏季较高的储藏温度下及长时间储藏，也不会发生水与 A重油、B重油、C重油或原油的相分离问题；使用A重油或B重油或C重油时，由于水被A 重油或B重油或C重油包围着，不会使燃料箱、燃料供给系统腐蚀；此外，在柴油发动机或船舶用发动机或者锅炉内部燃烧时，A重油或B重油或C重油内部发生微小的爆炸，使重油接近于完全燃烧，从而减少了一氧化碳和碳水化合物的排放，有利于保护大气环境，同时可替代一般燃料使用，减少温室气体二氧化碳的排放；使用原油时，水包围在原油周围，降低粘度，在运输时可节约能源。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。进一步，所述含有的重油乳化剂为0. 01wt%15wt%。进一步，所述含水的A重油、B重油、C重油或原油中，所述水的含量为60wt%o采用上述进一步方案的有益效果为采用该配比既能达到较好的乳化效果，又不至于因添加的乳化剂太多，使燃料不能很好地燃烧使用。含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料的制备方法，所述方法包括将所制得的所述重油乳化剂加入含水的A重油、B重油、C重油或原油中，利用机械或者超声波进行乳化，使水微细化至直径为0. 1 20 μ m，其周围被所述A重油、B重油、C重油或原油包围。进一步，所述超声波振幅为5 200 μ m。采用上述进一步方案的有益效果为采用该振幅乳化，能够获得较好的乳化效果， 如果振幅小于5 μ m，乳化不充分；大于200 μ m时，能量过大，发生气化，反而对乳化不利。进一步，所述超声波振荡的时间为5 1800秒。采用上述进一步方案的有益效果为采用上述进一步方案的有益效果为采用该震荡时间，能够获得较好的乳化效果，乳化时间太短小于5秒乳化不充分，乳化时间过长， 就会引起过热现象或者蒸发量增加，反而破坏相稳定性。
具体实施例方式以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。本发明实施例所述的重油乳化剂，由组分A和组分B按1100 1001的重量配比混合而成，所述A组分为烷基聚氧乙烯中的一种或多种，所述B组分为烷基聚氧乙烯聚丙烯嵌段共聚物中的一种或多种；所述烷基聚氧乙烯醇中烷基聚氧乙烯的单体的聚合度为 1 30，所述烷基聚氧乙烯与聚丙烯形成的嵌段共聚物的单体的聚合度为1 30 ；所述烷基聚氧乙烯醇中的醇类成分为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、 鲸蜡醇聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、硬脂醇聚氧乙烯醚、十三醇聚氧乙烯醚及山梨糖醇酯中的一种的或任意几种的混合物；所述烷基聚氧乙烯聚丙烯嵌段共聚物中的烷基成分为壬基酚、月桂醇、甘油单硬脂酸酯和支链癸醇中的一种或任意几种的组合。本发明实施例所述的含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料，含有上述所述的重油乳化剂，所述含有的重油乳化剂为0.01wt% 15wt% ；还含有含水的A重油、B重油、C重油或原油，所述含水的A重油、B重油、C重油或原油中，所述水含量为Iwt % 60wt %。本发明实施例所述的所述方法包括将所制得的所述重油乳化剂加入加水的A重油、B重油、C重油或原油中，利用机械或者超声波进行乳化，所述超声波振幅为5 200 μ m， 振荡5 1800秒，使水微细化至直径为0. 1 20 μ m，其周围被所述A重油、B重油、C重油或原油包围。实施例1A组分是由聚合度为10的聚氧乙烯醇单体构成的月桂醇聚氧乙烯醚，B组分是由聚合度为10的烷基-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物单体构成的壬基酚-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；取A组分50g及B组分0. 5g相混合，将得到的乳化剂加入到含水30wt% 的A重油IOkg中，用振幅20 μ m的超声波震荡900秒，将水的平均直径乳化为0. 1 μ m，水周围被A重油包裹从而乳化。实施例2A组分为由聚合度为1的聚氧乙烯醇单体构成的鲸蜡醇聚氧乙烯醚，B组分为由聚合度为1的烷基-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物单体构成的单硬脂甘油酸酯-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；取A组分0. 5g及B组分50g相混合，将得到的乳化剂加入到含水30Wt%的B重油IOkg中，用振幅200 μ m的超声波振荡5秒，此时水的平均直径乳化为 10 μ m,水周围被B重油包裹从而乳化。实施例3A组分为由聚合度为30的聚氧乙烯醇单体构成的硬脂醇聚氧乙烯醚350g和由聚合度为30的聚氧乙烯醇单体构成的十三醇聚氧乙烯醚350g组成；B组分为由聚合度为30 的烷基-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物单体构成的单硬脂甘油酸酯-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物350g和由聚合度为30的烷基-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物单体构成的月桂醇-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物350g组成。将A、B组分混合，并把得到的乳化剂加入到含水60wt %的C重油IOkg中，用振幅100 μ m的超声波振荡900秒，此时水的平均直径乳化为20 μ m，水周围被C重油包裹从而乳化。实施例4A组分由聚合度为15的聚氧乙烯醇单体构成的油醇聚氧乙烯醚0.25g和由聚合度为15的聚氧乙烯醇单体构成的辛基酚聚氧乙烯醚0. 25g组成；B化合物是由聚合度为15 的烷基-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物单体构成的单硬脂甘油酸酯-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物0. 25g和聚合度为15的烷基-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物单体构成的辛基酚-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物0. 25g组成。将A、B组分混合，并把得到的乳化剂加入到含水Iwt %的A重油IOkg中，用振幅5 μ m的超声振动1800秒，此时水的平均直径乳化为ΙΟμπι，水周围被A重油包裹并形成乳化。实施例5A化合物是由20个聚氧乙烯醇单体构成的鲸蜡醇聚氧乙烯醚。B化合物是由20个烷基-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物单体构成的单硬脂甘油酸酯-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物。各取5g A、B组分混合，将得到的乳化剂加入到含水30wt%的A重油IOkg 中，用振幅20 μ m的超声波震荡900秒，此时水的平均直径乳化为2 μ m,水周围被A重油包裹并形成乳化。对比实施例1A组分是由聚合度为35的聚氧乙烯醇单体构成的月桂醇聚氧乙烯醚。仅取A组分 0. 5g作为乳化剂加入到含水30Wt%的A重油IOkg中，用振幅5 μ m的超声波震荡1800秒。对比实施例2B组分是由聚合度为10的烷基-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物单体构成的壬基酚-聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物，取B化合物1500g，作为乳化剂加入到含水左右的A重油IOkg中，用振幅200 μ m的超声波震荡5秒。对比实施例3用振幅5 μ m的超声波震荡1800秒含水30衬％的A重油10kg。对比实施例4用振幅20 μ m的超声波振荡15分钟含水30wt%的B重油10kg。对比实施例5用振幅20 μ m的超声波振荡5秒含水0. 5wt %的C重油10kg。对比实施例6于40°C，转速200rpm下，将含水20wt%的沙特产原油IOkg搅拌15分钟。试验实施例1乳化重油的分离度测试将以上实施例和对比实施例所获得A重油、B重油、C重油或原油各取200ml加入到量筒，置于恒温槽内12小时，随着时间经过观察相分离程度，结果如表1所示。利用简便而灵敏的容量法(Volumetric method)计算出乳化稳定常数(Emulsion Stability Index :ESI)，其公式如下:ESI = 100-(So+Sw)；S0 = (V0/Vw) XlOO ；Sw = (YJYa) X 100其中，S0是油层的分离度，Sw是水层的分离度，Va是乳化系的总体积，V0是随时间经过从乳化系分离的油层体积，Vw是随时间经过从乳化系分离的水层体积。当ESI等于 100%，则表示无相分离的稳定状态。表1乳化重油的分离度测试
权利要求
1.一种重油乳化剂，其特征在于，由组分A和组分B按1100 1001的重量配比混合而成，所述A组分为烷基聚氧乙烯中的一种或多种，所述B组分为烷基聚氧乙烯聚丙烯嵌段共聚物中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的重油乳化剂，其特征在于，所述烷基聚氧乙烯醇中烷基聚氧乙烯的单体的聚合度为1 30，所述烷基聚氧乙烯与聚丙烯形成的嵌段共聚物的单体的聚合度为1 30。
3.根据权利要求1所述的重油乳化剂，其特征在于，所述烷基聚氧乙烯醇为醇类，是壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、鲸蜡醇聚氧乙烯醚、油醇聚氧乙烯醚、硬脂醇聚氧乙烯醚、十三醇聚氧乙烯醚及山梨糖醇酯中的一种的或任意几种的混合物；所述烷基聚氧乙烯聚丙烯嵌段共聚物中的烷基是壬基酚、月桂醇、甘油单硬脂酸酯和支链癸醇中的一种或任意几种的组合。
4.含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料，其特征在于，含有权利要求1-3任一项所述的重油乳化剂，还含有含水的A重油、B重油、C重油或原油。
5.根据权利要求4所述的含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料，其特征在于，所述含有的重油乳化剂为0. Olwt% 15wt%。
6.根据权利要求4所述的含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料，其特征在于，所述加水的A重油、B重油、C重油或原油中，所述水的含量为Iwt % 60Wt%。
7.根据权利要求4-6任一项所述的含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料的制备方法， 其特征在于，将所制得的所述重油乳化剂加入加水的A重油、B重油、C重油或原油中，利用机械或者超声波进行乳化，使水微细化至直径为0. 1 20 μ m，其周围被所述A重油、B重油、C重油或原油包围。
8.根据权利要求7所述的含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料的制备方法，其特征在于，所述超声波振幅为5 200 μ m。
9.根据权利要求7所述的含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料的制备方法，其特征在于，所述超声波振荡的时间为5 1800秒。
全文摘要
本发明涉及一种重油乳化剂和含有该乳化剂的重油及其制备方法，所述重油乳化剂，由组分A和组分B按1∶100～100∶1的重量配比混合而成，所述A组分为烷基聚氧乙烯中的一种或多种，所述B组分为烷基聚氧乙烯聚丙烯嵌段共聚物中的一种或多种；所述含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料，含有上述所述的重油乳化剂，还含有含水的A重油、B重油、C重油或原油；含有该重油乳化剂的重油乳化剂燃料的制备方法，其特征在于，将所制得的所述重油乳化剂加入加水的A重油、B重油、C重油或原油中，利用机械或者超声波进行乳化，使水微细化至粒径为0.1～20μm，其周围被所述A重油、B重油、C重油或原油包围。
文档编号C10L1/32GK102234552SQ201010209770
公开日2011年11月9日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年4月29日
发明者李京喜, 金文璨 申请人:Enfc株式公司