基于植物和/或矿物油的燃料的再乳化的方法、燃料和组合物的制作方法

专利名称：基于植物和/或矿物油的燃料的再乳化的方法、燃料和组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够均化和再乳化基于矿物油和/或植物油和水的混合物的(再)乳 化组合物。
本发明还涉及这种(再)乳化组合物的制备方法及其用途。
本发明还涉及长时间(至少一年)稳定的均勻燃料及其制备方法。
背景技术：
燃料被用在众多领域中，例如飞机、机动车或轮船，或者加热的领域。
燃料是由精炼化石来源的原油而得到的数百种烃的混合物。燃料实际上通常是 烃的混合物对于汽油，可包括大约20-30%的烷烃CnH2n+2、5%的环烷烃、30-45%的烯烃和 30-45%的芳族化合物。
1998年关于燃料质量的欧洲指令引入了针对汽油、柴油(diesel)和粗柴油(gas oil)的欧洲规范。这个指令得到了 2003年的指令的强化，旨在促进生物燃料或其他可再生 燃料在运输目的中的应用。
生物燃料或农业燃料是由源于生物质的非化石有机物质所生产的燃料。有两个主 要途径油的途径(产生于油棕榈、向日葵、油菜、麻风树属或蓖麻)及衍生物(生物柴油)， 以及醇的途径(通过使用酵母进行糖发酵而得到的生物乙醇)，这以水解的淀粉、水解的纤 维素或水解的木质素为原料。
鉴于越来越强的生态忧虑，这些燃料被要求要进行发展。此外还允许将植物来源 的燃料(目前的标准为约10%，不久将为30% )与矿物来源的燃料混合。而且，目前在燃 料中的水残余量不应超过200ppm。
实际上，基于植物和/或矿物油的燃料存在着随时间的可混合性问题。
这是因为，相当数量水的存在会导致醇与柴油燃料的分离或者醇与汽油燃料的分 离。燃料中水的存在尤其可归因于(i)从空气中的水的吸收，(ii)所存在的固有水含量， 以及(iii)柴油/汽油燃料从精炼厂管道中吸收的水，这些管道通常用水进行冲洗。
因而，在容器中储存的过程中，燃料中的各种成分将逐渐分离而形成层(相分 离)，所述层将在各种成分的各种不同密度的作用下形成。在容器中，在容器充填过程中剩 下的空间(其用或多或少载有水蒸汽的空气充填)之下，因而将存在由含有悬浮的水微滴 的燃料(汽油、粗柴油等)组成的第一相。在这层燃料物质之下，将存在由具有或多或少 悬浮物质和细菌的植物油组成的第二相，并且在更下面将存在由具有细菌的水组成的第三 相。实际上，这种相分离的后果是不利地影响燃料的效率。
关于乙醇生物燃料，已发现乙醇吸引并结合空气中的湿气，由此生成乙醇/水结 合物。燃料中的水导致发动机的爆震以及烟灰的积聚，这能够损害发动机的某些部件。该 燃料天然地含有0. 5%的悬浮的水。当水的百分数超过这个阈值时，水滴聚集并与燃料分 离。水/乙醇结合物重于水分子，因而积聚在油箱的底部。这就是相分离。乙醇为用于提3供能量的燃料的辛烷值作出了显著的贡献；因此，当乙醇分离并落到油箱的底部时，剩余燃料不再具有足够的辛烷值来向发动机合适地供料。此外，乙醇/水混合物只是部分可燃的， 这会在发动机中导致严重的问题。即使制备了基本上脱水的乙醇，但由于其是非常吸湿性 的，因此其将快速地从大气中吸收湿气，除非对其使用了特殊的储存技术。
在现有技术中，已经提供了由ELF生产的产品Aquazole ，该产品85%的组成为粗柴油，13%的组成为水并且2-3%的组成为石油和在粗柴油中进行水的“稀释”所需的化学 添加剂。然而，这种产品由于其不稳定性已退出了销售。具体来说，该乳液具有大约三周的 使用寿命。
而且，从现有技术可知还添加添加剂，例如提高辛烷值(汽油发动机)的有机金属 化合物(有毒)或提高十六烷值(柴油发动机)的添加剂，以改善燃料的爆炸性。然而，这 些添加剂并不使得能够乳化可能已经相分离或者还未相分离的燃料。
因此，除了在低温下稳定，对于温度突变稳定，对于氧化稳定以及抗细菌污染之 外，矿物和/或植物油燃料必须还要在储存时稳定。发明内容
本发明的目的在于提供避免了上述所有或部分缺陷的新的乳化组合物。
本发明的主题是旨在均化和再乳化燃料的(再)乳化组合物，包含相对于所述组 合物的总重量以重量计的
a) 5%-40% 的 N-油基(oleyl) _1，3-丙二胺，
b)50% -95%的N，N，，N，-聚氧亚乙基-N-牛油丙二胺，
c) 5%-40% 的溶剂。
在其中已进行了多年大量研究并且其中尽管已有昂贵且大量实施手段但还未找 到令人信服的解决方案的领域中，本申请人公司已经开发了一种具有某些优点的新组合 物。
这是因为，本组合物能够再乳化基于矿物油(烃)和/或植物油和水的燃料(即 使该燃料已经相分离)，以形成长时间稳定的再乳化液。根据本发明的组合物因而具有如 下优点再乳化上述第三相，也即具有细菌的水性相，并且将其再混合以及将其与其它相均 化。
而且，借助于本发明组合物而得到的燃料的再乳化液是长时间稳定的。
另外，这种再乳化液将使得能够在从储存直至燃料废物产品方面产生一系列的积 极效果，也就是说各种成分(矿物油、水、植物油等)的更好均化，胶溶作用和流变性(这 是因为燃料的粘度将是恒定的)，这本身将会导致燃烧的改善(均勻燃烧)，柴油发动机、汽 油发动机等的优化的效率(燃料消耗降低、表面清洁性、发动机的逐步清洁)以及污染的降 低(二氧化碳排放的降低、污垢的减少)。
这些效果将在下面的实施例中进行说明。
优选地，该组合物包含相对于乳液总重量以重量计的
a)12%-16% 的 N-油基-1，3-丙二胺，
b)60% -78%的N，N，，N，-聚氧亚乙基_N_牛油丙二胺，
c) 12%-18% 的溶剂。
N, N’，N’ -聚氧亚乙基-N-牛油丙二胺优选为含有7mol氧化亚乙基的牛油二胺。 这种含有7mol氧化亚乙基的化合物在环境空气中为液体，并且含有约3%的C14、 30%的C16、40%的的C18和1 %的C2Q。已知其作为润湿、分散和乳化剂。Ceca Arkema Group的产品Dinoramox S7尤其适用于本组合物。
化合物N-油基-1，3-丙二胺对应于CAS No. 7173-62-8。尤其是，来自于Ceca以 商品名DinOram 0出售的产品适用于本组合物。
有利地，该溶剂选自于异丙苯和煤油。
本发明的另一主题在于含有至少一种矿物油、一种植物油和水的燃料，其另外还 含有根据上述特征之一的乳化组合物。
优选地，矿物油以0% -97%重量的水平存在，植物油以0% -97%重量的水平存在 并且水以0. 001% -8%重量的水平存在，相对于所述燃料的总重量计。
有利地，该乳化组合物以重量计以3% -48%的水平存在，相对于所述燃料的总重量计。
本发明的一个目标涉及制备上述乳化组合物的方法，其特征在于该方法包括的步 骤在于
i)加热N-油基-1，3-丙二胺和N，N’，N’ -聚氧亚乙基_N_牛油丙二胺，以获得第 一液体混合物，
ii)在搅拌下添加溶剂到这种第一混合物中，以获得液体乳化组合物。
根据本发明的一个特征，加热步骤i)在30°C -50°C，优选35°C _45°C并且更优选 为40°C的温度下进行。
优选地，在加热i)的过程中，搅拌以20转/分钟-50转/分钟进行。
根据本发明的一个特征，加热和搅拌进行至少5天。
有利地，溶剂为异丙苯，使得由步骤ii)所得的乳化组合物在0°C -20°C的温度下 仍为液体。
本发明的另一目标还涉及根据上述特征之一的燃料的制备方法，包括的步骤在 于将3% -48%重量的如上所述的乳化组合物添加到基础燃料中，所述基础燃料包含相对 于所述基础燃料重量的0% -99%重量的植物油、0% -99%重量的矿物油和0. 01% -8%重 量的水。
优选地，乳化组合物通过上述制备方法获得。
本发明还涉及如上所述的乳化组合物在均化和再乳化基于矿物油、植物油和水的 燃料中的用途。
为了更好地理解本发明的主题，下面将描述一种使得能够获得根据本发明的乳液 的设备。下面的描述是以纯粹示例性而非限制性的实施例的方式给出的；该乳化设备图是 一个示意图，其目的仅是为了示例说明在实施本发明乳液的实施例中采用的设备的原理。


图1以轴向剖面示出了使得能够获得本发明组合物的乳化设备；
图2是定子和转子的叶片的部分且示意性的图示，叶片的相互配合使得能够获得 高剪切度，并且因此获得细到足以被包括在本发明范围内的乳液；
图3是显示在使用富含本发明再乳化组合物的燃料之前的锅炉散热片的照片；
图4表示与图3中一样的散热片，但是其是在用本发明再乳化组合物处理之后两 个半月的。
具体实施方式
尽管图1和2中所示的乳化设备并不构成本发明的一部分，但下面仍将对其进行 简要描述。标号1在整体上指代乳化器的定子。定子1基本上由h和Ih两部分借助螺栓 2组装在一起而组成。定子1容纳整体上以3标记的转子，转子3通过轴4相对于定子被旋 转驱动。转子3和轴4相对于定子1的旋转依靠密封轴承系统5而成为可能。
定子的Ih部分包括用来形成乳液的产品的进口管例如，成分a)沿着箭头Fl传 送，而乳液的成分b)沿着箭头F2传送(或者相反)。合并后的混合物进入定子，该定子包 括通过螺钉固定到定子的Ih部分的圆形叶片架6，叶片架6的叶片是径向的且指向转子 3，也就是说在与待乳化产品的进入侧相反的一侧上。转子3的与叶片架6相对的端部具有 带有径向叶片的板的形状。叶片和按照同心圆布置，叶片位于叶片的两个 相继的圆之间的圆环形空间中。
待乳化产品经由叶片架6的中心圆孔进入叶片架6和转子3之间的区域，以离心 方式穿过叶片架6和转子3之间的空间并被喷射在所述空间的周缘，以便能够沿着箭头F3 从设备中排出。显然，输入产品的物流在固定的叶片和通过轴4驱动旋转的叶片3这之 间进行连续剪切。已知的是，所获得的乳液的细度尤其取决于叶片3旦和6旦的同心圆的数 量，取决于所述叶片边缘之间的径向间隔并且取决于轴4的转速。换句话说，对于给定的设 备和给定的通过量，所得乳液的特性取决于转子的转速。
优选地，大约6500转/分钟的转速适宜于获得根据本发明的流体乳液。
如上限定的方法使得能够连续获得均勻一致的乳液；不过也可以分批生产本发明 的乳液(分批法)。
如上所指出的，本发明的主题尤其是使得能够均化和再乳化基础燃料的所有各种 成分的再乳化组合物，所述基础燃料由植物油、矿物油和水组成。植物油或矿物油可各自对 应于基础燃料总量的99%，而水可对应于基础燃料的大约0. 1-8%。
该再乳化组合物尤其包括两种特定二胺的使用幻^油基-1，3_丙二胺(例如产 品Diniram 0)和b)N，N’，N’ -聚氧亚乙基-N-牛油丙二胺(尤其是含有7mol氧化亚乙 基的牛油二胺，例如产品Dioramox S7)，并且此外浓度也是非常特定的，第一种二胺为大 约5-40%，而第二种二胺为大约50-95% (重量/总组合物重量)。
这是因为本申请人已经发现，这两种选择，也就是说一方面是从具有乳化作用的 所有现有胺中选择所用的胺并且另一方面是对非常特定的浓度的选择，使得能够获得能使 燃料再乳化的组合物，无论燃料是基于矿物油和/或植物油和水。
这两种胺借助于第三种化合物溶解溶剂，例如异丙基苯(CAS No. 98-82-8)或煤 油。
可加入其它化合物，例如杀真菌剂、杀菌剂以及其他通常用于燃料中的添加剂。
本组合物的各种优点可能归因于再乳化组合物中各种化合物的化学结构。
这是因为，由可被部分乙氧基化的高分子量的长链组成的含有氨基官能基团的复杂化合物使得能够显著地降低燃料的烃和或多或少可溶的成分之间的界面张力，因而确保 了不溶成分的“胶溶”类型的分散(在分子级别上)，并且因而赋予了燃料以非常高的均勻 性。这种胶溶作用使得能够逐步“清洁”利用本发明组合物处理过的车辆的油箱。此外，该 组合物中的极性化合物保护油箱(还有发动机等)免于腐蚀现象。
表面张力的降低还具有降低燃料粘度的效果并且还使得能够降低燃料/金属界 面张力的角度，因而通过将湍流转变为层流而改善了燃料的流变性能。
这种双重作用将导致形成更为一致且非常细分的雾，在其中与氧化性空气的接触 面积扩展至最大。
如此再乳化的油的这些混合物的燃烧因而提供了更为完全的燃烧并且极大地限 制了不燃物的生成；因而灰烬只包含低含量的碳。
而且，正如在下面试验中所显示出的，根据本发明的再乳化组合物的强抗氧化性 能使得能够抵抗燃料中的可氧化化合物的腐蚀。这是因为，氨基化合物阻止了释放原子氧 的氧化物的离解以及分子氧的离解。原子氧“0”能够将三氧化硫SO3氧化生成硫酸根so4。 再乳化组合物具有干扰以下能力的作用该能力是指金属氧化物被碱金属钒酸盐溶解并且 对于尤其由钠和钒的氧化物形成的催化剂具有“毒化”作用。
此外，含氮衍生物起到了酸攻击的“限制剂”的作用。
现在将对纯示例性而并不意味着限制本发明范围的本发明乳液的实施例进行描 述。进行这些试验的目的是为了证明根据本发明的燃料的长时间稳定性以及其有效性。
实施例1 发动机油的质量的监测
相据本发明的(再)罰,化组合物的组成
对于这个试验以及对于下面的试验(试验2至4)，根据本发明的再乳化组合物包 含相对于组合物总重量的
a) 14. 76% 的 N-油基-1，3-丙二胺(Dinoram 0)，
b) 69. 53% 的 N，N，，N，-聚氧亚乙基-N-牛油丙二胺(Dinoramox S7)，
c) 15. 71%的异丙苯。
这个试验在具有如下特性的FlO型Volvo卡车的柴油发动机上进行
权利要求
1.旨在均化和再乳化燃料的乳化组合物，包含相对于所述组合物的总重量以重量计的a)5% -40% 的 N-油基-1，3-丙二胺，b)50%-95%的N，N，，N，-聚氧亚乙基-N-牛油丙二胺，c)5%-40%的溶剂。
2.权利要求1的乳化组合物，包含时于乳液总重量以重量计的a)12% -16% 的 N-油基-1，3-丙二胺，b)60%-78%的N，N，，N，-聚氧亚乙基-N-牛油丙二胺，c)12% -18%的溶剂。
3.权利要求1和2中任一项的乳化组合物，其中该溶剂选自于异丙苯和煤油。
4.含有至少一种矿物油、一种植物油和水的燃料，其特征在于该燃料另外还含有权利 要求1-3之一的乳化组合物。
5.权利要求4的燃料，其中矿物油以0% -97 %重量的水平存在，植物油以0 % -97 %重 量的水平存在并且水以0. 001% -8%重量的水平存在，相对于所述燃料的总重量计。
6.权利要求4和5中任一项的燃料，其中该乳化组合物以重量计以3%-48%的水平存 在，相对于所述燃料的总重量计。
7.权利要求1-3之一的乳化组合物的制备方法，其特征在于该方法包括的步骤在于 i)加热N-油基-1，3-丙二胺和N，N’，N’ -聚氧亚乙基-N-牛油丙二胺，以获得第一液体混合物， )在搅拌下添加溶剂到这种第一混合物中，以获得液体乳化组合物。
8.权利要求7的乳化组合物的制备方法，其中加热步骤i)在30°C-50°C，优选 35°C -45°C并且更优选为40°C的温度下进行。
9.权利要求7和8中任一项的乳化组合物的制备方法，其中在加热i)的过程中，搅拌 以20转/分钟-50转/分钟进行。
10.权利要求7-9之一的乳化组合物的制备方法，其中加热和搅拌进行至少5天。
11.权利要求7-10之一的乳化组合物的制备方法，其中溶剂为异丙苯，所以由步骤ii) 所得的乳化组合物在0°C -20°C的温度下时仍为液体。
12.权利要求4-6之一的燃料的制备方法，包括的步骤在于将3%-48%重量的权利 要求1-3之一的乳化组合物添加到基础燃料中，所述基础燃料包含相对于所述基础燃料重 量的0% -99%重量的植物油、0% -99%重量的矿物油和0. 01% -8%重量的水。
13.权利要求12的燃料的制备方法，其中权利要求1-3之一的乳化组合物通过权利要 求7-10之一的制备方法获得。
14.权利要求1-3之一的乳化组合物在均化和再乳化基于矿物油、值物油和水的燃料 中的用途。
全文摘要
本发明的主题是旨在均化和再乳化燃料的乳化组合物，包含相对于所述组合物的总重量以重量计的a)5％-40％的N-油基-1，3-丙二胺，b)50％-95％的N，N’，N’-聚氧亚乙基-N-牛油丙二胺和c)5％-40％的溶剂。本发明还涉及含有上述组合物的燃料，所述组合物的制备方法及其用途。
文档编号C10L1/32GK102031167SQ201010608738
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月29日 优先权日2009年10月1日
发明者A·德萨格, A·梵莱尔 申请人:Mexel工业公司