專利名稱：燃料添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料，具體是涉及一種乳化組合物、一種烴燃料以及形成該烴燃料和水的乳狀狀液的方法。
在本發(fā)明中，提供一種乳化組合物，它包含乙氧基化烷基苯酚；脂肪酸酰胺；石腦油；油酸。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了所述組合物用于對內(nèi)燃機(jī)、明焰燃燒器(鍋爐)等中所用燃料和水的混合物進(jìn)行乳化的實際用途。但是，本發(fā)明并不限于這種用途，也可以用于其它用途，例如作為清潔劑，例如將油沉積物從如柏油路、混凝土、磚石建筑等的表面上浮起除去。
所述乙氧基化烷基苯酚是通式為R(OCH2CH2)nOH的非離子表面活性劑，式中，R是烷基苯酚，n表示乙氧基的數(shù)量。
所述乙氧基化烷基苯酚可以是聚氧乙烯(POE)-壬基苯酚，例如，從ICI以商品名SYNPERONIC NP購得的產(chǎn)品。在本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式中，可以使用POE(5)或POE(6)-壬基苯酚，例如SYNPERONIC NP5或SYNPERONIC NP6。
所述脂肪酸酰胺可以是脂肪酸二烷醇酰胺。在本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式中，所述脂肪酸酰胺可以是椰子二乙醇酰胺，例如，從Albright & Wilson以商品名EMPILAN 2502購得的產(chǎn)品。
所述石腦油可以是重質(zhì)石腦油。
在本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式中，所述組合物可以包含聚氧乙烯-壬基苯酚、椰子二乙醇酰胺和重質(zhì)石腦油。所述組合物較好包含1體積份聚氧乙烯-壬基苯酚、2體積份椰子二乙醇酰胺、2體積份重質(zhì)石腦油和1體積份油酸。
本發(fā)明還涉及包含本發(fā)明組合物的一種烴燃料。
所述烴燃料可以是醇基燃料、汽油、柴油，例如揮發(fā)性柴油或者它們的混合物。
所述烴燃料包含多達(dá)約40體積％水。所述烴燃料較好包含多達(dá)約25％水。
所述烴燃料可以包含約1.5-2體積％的本發(fā)明組合物。
本發(fā)明另一方面提供形成烴燃料和水乳狀液的方法，所述方法包括將乙氧基烷基苯酚、脂肪酸酰胺、石腦油和油酸加入到烴燃料中，形成混合物，再將水加入所述混合物中。
所述方法較好包括形成包含乙氧基烷基苯酚、脂肪酸酰胺、油酸和石腦油的添加組合物，且將所述添加組合物加入烴燃料中。
較好的是，將所述包含1體積份聚氧乙烯-壬基苯酚、2體積份椰子二乙醇酰胺、2體積份重質(zhì)石腦油和1體積份油酸的組合物加入烴燃料中，形成混合物。
有利的是，按照聚氧乙烯-壬基苯酚、椰子二乙醇酰胺、油酸和石腦油的順序依次混合添加劑組分，形成所述組合物。
現(xiàn)在，將結(jié)合以下一些非限制性實施例和試驗說明本發(fā)明。
實施例1制備了本發(fā)明包含1體積份聚氧乙烯-壬基苯酚(SYNPERONIC NP5或6)、2體積份椰子二乙醇酰胺(EMPILAN 2502)、1體積份油酸和2體積份重質(zhì)石腦油的添加組合物批料。這些組分按照上述順序依次混合。將組合物批料加入71.79升(15.792英制加侖)的基本烴燃料中。所用基本燃料是No.5燃料油70-30混合物，它包含70體積％Bunker C燃料油和30體積％柴油。使用壓縮空氣攪拌所述組合物和基本燃料的混合物，并靜置約2-5分鐘，使所述組合物和燃料油分散。之后，往所述混合物中加入23.93升(5.264加侖)水。使用壓縮空氣攪拌所得混合物約2-5分鐘，形成燃料/水乳狀液。若需要的話，可以在20分鐘之后再進(jìn)行第二次攪拌。從上述體積量來看，在所述最終混合物中，包含約25體積％水和約1.86體積％的組合物。
為了進(jìn)行下述試驗，使用了具有全調(diào)制工業(yè)Hev-e-Oil燃燒器的74.6kW(100馬力)Scotch Marine鍋爐。將所述鍋爐改成可以從兩個來源，即裝有上述No.5混合燃料油(沒有添加劑)的主容器和裝有實施例1所得燃料的輔助容器接受燃料。將鍋爐的回油管重新排列成可以再次分別循環(huán)經(jīng)過主燃料油泵和燃燒器的旁通閥。這就能使供給鍋爐的燃料在兩個來源之間按需要變換，而無需考慮回油的因素。使用上述鍋爐和組合物按以下詳細(xì)所述進(jìn)行了一系列的試驗。
試驗1所述鍋爐起始時以從主容器提供的No.5燃料油運(yùn)行，直到鍋爐壓力達(dá)到約344Kpa(50磅/平方英寸)。一旦達(dá)到這個壓力，將鍋爐的操作轉(zhuǎn)換為實施例1所得的燃料，開始觀察火焰。觀察到順利的轉(zhuǎn)換過程?；鹧嫘纬傻煤芎茫冶萅o.5燃料油火焰更密更長。鍋爐以自動全調(diào)制模式操作。當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)換時，運(yùn)行過程中的鍋爐顯得更為平靜。也觀察到蒸汽壓力升至約361.7Kpa(52.5psi)。
試驗2使用實施例1中所得的燃料點(diǎn)燃鍋爐，并升至對應(yīng)于大約361.7Kpa(52.5psi)的操作溫度。在接近高火位置將鍋爐設(shè)定為手動模式，固定所有燃料空氣比率連接的位置，目的是在相同條件下比較No.5燃料油和實施例1的燃料。在此運(yùn)行過程中，所述鍋爐并未設(shè)定為最佳效率。使用Enerac 2000燃燒分析器對兩種燃料進(jìn)行燃燒試驗，上述分析器測量二氧化碳、一氧化碳、可燃?xì)怏w、過量空氣和氧氣排放物。在下表1中列出了這些結(jié)果。所述試驗結(jié)果顯示，盡管過量空氣和氧氣的量有所增加，使用本發(fā)明燃料時二氧化碳、一氧化碳和可燃?xì)怏w的排放降低。
試驗3進(jìn)行蒸汽流量試驗。為此，在供水泵和鍋爐之間安裝一個流量計。鍋爐用實施例1的燃料運(yùn)行，并升至約379Kpa(55psi)的操作壓力。在約832.6kg/小時(1834磅/小時)下隨機(jī)地測量蒸汽產(chǎn)生量。使用流量計測量預(yù)定時間內(nèi)進(jìn)入鍋爐的水量，并根據(jù)鍋爐工業(yè)中蒸發(fā)的水的重量和加侖數(shù)之間適用的關(guān)系(即，每小時蒸汽量的磅數(shù)除以500等于每分鐘蒸發(fā)的水的加侖數(shù))來進(jìn)行計算。
試驗4將實施例1的燃料所產(chǎn)生的蒸汽流量和No.5混合燃料油進(jìn)行比較。將鍋爐設(shè)定在手動模式下來將火焰固定在位。這一試驗的結(jié)果顯示，基于在17分鐘內(nèi)蒸發(fā)約345.4升(76加侖)的水，實施例1的燃料以約1114.7kg/h(2235磅/小時)的燃燒速度產(chǎn)生蒸汽；基于在15分鐘內(nèi)蒸發(fā)約295.4升(65加侖)的水，所述No.5燃料油則以約983.8kg/h(2167磅/小時)的燃燒速度產(chǎn)生蒸汽。測量實施例1所述燃料的平均煙囪溫度約為265.6℃(510°F)，所述No.5燃料油的平均煙囪溫度約246.1℃(475°F)。
試驗5進(jìn)行了觀察本發(fā)明燃料乳化特性的穩(wěn)定性試驗。將實施例1制得的一批燃料靜置約6天，然后將鍋爐點(diǎn)燃。觀察到清潔的燃燒過程，沒有出現(xiàn)任何燃料分離。在運(yùn)行過程中，再將來自另一批的實施例1所得的22.7升(5加侖)燃料加入輔助容器中。當(dāng)加入這另一批燃料后沒有出現(xiàn)可見的分離現(xiàn)象，并且燃燒器中的火焰沒有顯示區(qū)別。鍋爐運(yùn)行到消耗完所有燃料為止。
試驗6將鍋爐在接近最佳效率條件下運(yùn)行，進(jìn)行另一個排放試驗。所述試驗以No.5燃料油批料開始，然后，將鍋爐改成實施例1所得的燃料，此時不調(diào)節(jié)燃料/空氣比。使用Enerac 2000分析器測量氮的氧化物和二氧化硫的排放，并計算燃燒效率。結(jié)果列于下表1中。
表1，本發(fā)明燃料和No.5燃料油的比較
試驗7進(jìn)行了對比試驗，目的是確定兩種燃料產(chǎn)生指定量蒸汽所消耗的燃料量。在關(guān)閉供水泵并同時開啟燃料閥之后，立即開始各個試驗。記錄起始時間和供水量讀數(shù)。使用23.9升(5.264加侖)燃料進(jìn)行各個試驗。預(yù)先將各樣品稱重。切斷燃料閥并記錄后一供水泵關(guān)閉的時間來停止各個試驗。供水泵通過MacDonnelMiller No.157組合件來自動控制，上述組合件與泵在固定的低水位時嚙合使其啟動，在一固定的高水位與泵松脫而使泵停止。所述試驗的結(jié)果列于下表2中。
表2，燃料消耗比較試驗
實施例2除了將所述組合物和柴油(代替No.5混合燃料油)混合以外，如實施例1所述以相同的方式制備本發(fā)明的燃料。使用本發(fā)明的燃料在一臺內(nèi)燃機(jī)(RICARDO P6柴油試驗機(jī))上進(jìn)行了一系列試驗。迫使用柴油對照樣品進(jìn)行了類似的小型試驗。對照樣品和本發(fā)明柴油的試驗結(jié)果列于下表3和4中。
表3，柴油對照樣品試驗—室溫25℃；大氣壓力76.70(Cm.HA)
表4，本發(fā)明燃料試驗—室溫25℃；大氣壓力76.70(CM.HA)
結(jié)果表明，當(dāng)在一定范圍的rpm值內(nèi)本發(fā)明燃料和對照燃料比較時，燃料消耗速度類似或稍低，但功率輸出較大。和表3進(jìn)行比較，表4中廢氣溫度也較低。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)使用本發(fā)明的燃料運(yùn)行時，未燃盡的沉積物也至少有所降低。
申請人認(rèn)為，本發(fā)明的優(yōu)勢在于本發(fā)明的組合物為內(nèi)燃機(jī)、船用鍋爐即明焰燃燒器等的用途提供了成本相對合算的燃料補(bǔ)充劑。本發(fā)明組合物中所用的各組分容易以相對較低的成本獲得，并且容易冷混合。通過將相對少量的組合物加入燃料和顯著量的水中(通常燃料∶水為3∶1)，能選擇加入的四種組分獲得有效結(jié)果。申請人也認(rèn)為，在輕質(zhì)到重質(zhì)燃料范圍內(nèi)無需顯著調(diào)節(jié)組合物的量。申請人認(rèn)為，本發(fā)明另一優(yōu)勢在于所述最終混合物是穩(wěn)定的乳液，它在長時間內(nèi)不會出現(xiàn)沉積現(xiàn)象。
申請人也認(rèn)為，本發(fā)明的優(yōu)勢在于所述組合物的燃燒比較干凈，因此提供了一種環(huán)保燃料。相比不含所述組合物的燃料，氮和硫的氧化物、一氧化碳和二氧化碳含量降低。此外，廢氣排放物中的氧氣含量和過量空氣含量都顯著增大，而且其中煙和未燃盡的碳也顯著減少。
申請人也認(rèn)為，由于廢氣溫度的降低，本發(fā)明的燃料也提高了內(nèi)燃機(jī)的使用壽命。
本發(fā)明的另一優(yōu)勢在于所述組合物沒有氣味、沒有酸性、無毒，因此若接觸時對皮膚無害。此外，組合物的閃點(diǎn)和與其混合的燃料基本相同，因此，將燃料加入該組合物中不會影響在傳送和運(yùn)輸過程中的安全性。
申請人也認(rèn)為，所述組合物可以直接代替常用的烴燃料，此時空氣和燃料的流可稍加調(diào)節(jié)，用以優(yōu)化燃燒性能。
已經(jīng)使用常規(guī)柴油的內(nèi)燃機(jī)出現(xiàn)了碳堵塞以及其它燃料沉積物的問題。申請人認(rèn)為，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)使用包含本發(fā)明組合物的燃料時，這些燃和沉積物會裂開并被消耗掉。即使長時間使用之后，內(nèi)燃機(jī)組件，尤其是燃料泵組件不會出現(xiàn)不利磨損或腐蝕的有害現(xiàn)象，而且，較老的內(nèi)燃機(jī)也得以順利運(yùn)行。
對于指定的rpm，實施例2中的試驗表明，使用本發(fā)明燃料的內(nèi)燃機(jī)所需的燃料流量相對較低，而且在此流量下，功率輸出較大。廢氣溫度也低得多。還可以認(rèn)為，為了獲得相同功率輸出，rpm較低，操作溫度也較低，對內(nèi)燃機(jī)使用壽命是有利的。
申請人認(rèn)為，通過將組合物加入在油中運(yùn)輸?shù)拇罅咳剂现?，可以減輕油溢災(zāi)難事故的發(fā)生。所述組合物的乳化性質(zhì)也就可以消除在水面上形成浮油的問題。
權(quán)利要求
1.一種乳化組合物，它包含乙氧基化烷基苯酚；脂肪酸酰胺；石腦油；油酸。
2.權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述乙氧基化烷基苯酚是聚氧乙烯(POE)-壬基苯酚。
3.權(quán)利要求1或2所述的組合物，其中，所述脂肪酸酰胺是脂肪酸二烷醇酰胺。
4.權(quán)利要求3所述的組合物，其中，所述脂肪酸二烷醇酰胺是椰子二乙醇酰胺。
5.權(quán)利要求1-4任一項所述的組合物，其中，所述石腦油是重質(zhì)石腦油。
6.權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述乙氧基化烷基苯酚是聚氧乙烯(POE)-壬基苯酚，所述脂肪酸酰胺是椰子二乙醇酰胺，所述石腦油是重質(zhì)石腦油；所述組合物包含1體積份聚氧乙烯-壬基苯酚、2體積份椰子二乙醇酰胺、2體積份重質(zhì)石腦油和1體積份油酸。
7.一種烴燃料，所述烴燃料包含權(quán)利要求1-6任一項所述的組合物。
8.權(quán)利要求7所述的烴燃料，其中，它包含不超過40體積％的水。
9.權(quán)利要求8所述的烴燃料，其中，它包含不超過25體積％的水。
10.權(quán)利要求7-9任一項所述的烴燃料，其中，所述烴燃料包含1.5-2體積％乳化組合物。
11.形成烴燃料和水的乳狀液的方法，所述方法包括將乙氧基烷基苯酚、脂肪酸酰胺、石腦油和油酸加入一種烴燃料中，形成混合物，再將水加入所述混合物中。
12.權(quán)利要求11所述的方法，所述方法包括形成包含乙氧基烷基苯酚、脂肪酸酰胺、油酸和石腦油的添加組合物，并將所述添加組合物加入烴燃料中。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述添加組合物包含1體積份聚氧乙烯-壬基苯酚、2體積份椰子二乙醇酰胺、1體積份油酸和2體積份重質(zhì)石腦油。
14.權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，按照聚氧乙烯-壬基苯酚、椰子二乙醇酰胺、油酸和石腦油的順序依次混合各組分，形成所述添加組合物。
15.權(quán)利要求1所述的組合物，所述組合物基本如本文所述。
16.權(quán)利要求7所述的烴燃料，所述烴燃料基本如本文所述。
17.形成權(quán)利要求11所述的含烴燃料和水的乳狀狀液的方法，所述方法基本如本文所述。
全文摘要
一種乳化組合物，它包含乙氧基化烷基苯酚、脂肪酸酰胺、石腦油和油酸。所述組合物用于對內(nèi)燃機(jī)、明焰燃燒器(鍋爐)等中的燃料和水的混合物進(jìn)行乳化。所述組合物較好包含1體積份聚氧乙烯－壬基苯酚、2體積份椰子二乙醇酰胺、2體積份重質(zhì)石腦油和1體積份油酸。本發(fā)明還涉及包含本發(fā)明組合物的烴燃料以及形成包含所述組合物的烴燃料和水的乳狀液的方法。
文檔編號C10L10/02GK1652818SQ03810258
公開日2005年8月10日 申請日期2003年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者M·J·馬德斯雷 申請人:水燃料(控股)有限公司