專利名稱：：柴油機用粘稠烴包水乳液燃油以及制法的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種利用粘稠烴作柴油機用燃料，以及一種燃料產物的方法。已知本領域中用天然存在的瀝青，或者渣油中制成水包烴乳液，目的是為生產和/或運輸這些粘稠的烴。美國專利3,380,531；3,467,195；3,519,006；3,943,954；4,099,537；4,108,193；4,239,052以及4,570,656記載了這種典型的方法。除此之外，現有技術還披露從天然瀝青和/或渣油制成的水包烴乳液(hydrocarboninwateremulsions)可以用做燃料。請參見美國專利4,144,015；4,378,230；4,618,348和英國專利文獻974,042。如上所述的水包烴乳液，它可以在某些發電廠內用做燃料，誕生不適合于在柴油機，特別是低速柴油機內燃燒。自然，人們一直渴望能使用粘稠的天然瀝青和/或渣油作為柴油機的燃料。本發明之主要目的在于提供一種使用粘稠烴(viscoushydrocarbon)作為柴油機的燃料的方法。本發明這特殊目的在于提供一種前述的方法，其中所述的粘稠烴為為天然狀態的瀝青或者渣油。本發明之另一目的在于提供一種烴包水乳液(awaterinhydrocarbonemulsion)形式的柴油機用燃料。本發明的目的以及優點將在以下得以闡明。本發明涉及一種利用一種粘稠烴作為柴油機燃料油，以及燃料油產品的方法。根據本發明的方法，用粘稠烴制成水包烴乳液，目的是使得有利于該粘稠烴的生產和運輸到燃燒部位。水包烴乳液可用公知的方法制備，如US專利4,801,304；4,795,476；4,834,775；4,923,483，4,824,439；4,994,090；4,776,977；4,781,819；4,806,231；和4,915,819中所披露的方法。另外已知的制備水包烴乳液的方法在US專利4,934,398；4,618,348；4,666,457；4,684,372；和4,793,826也有描述。按照本發明的方法，采用烴水比例為60∶40至90∶10，優選在65∶35至75∶25能夠制成水包烴乳液。使用非-離子表面活性劑制備水包烴乳液。非-離子表面活性劑在乳液中的含量為大于或等于2000ppm。要求非-離子表面活性劑含有的環氧乙烷的數量大于或者等于10，優選為10-100之間。可用于本發明方法的粘稠烴是具有API比重小于或等于16API度，以及122華氏度黏度大于或等于100cPs。上述的水包烴乳液可以采用升高溫度，在高溫下混合來對水包烴乳液加熱來將其轉化，從而將水包烴乳液轉化成烴包水乳液。按照本發明，關鍵的是得到的烴包水乳液產物具有的平均水滴直徑小于或等于4微米(um)，最大落滴直徑小于或等于10微米(um)。為了獲得用與柴油機的燃料油產品，就必須要控制烴包水乳液的水滴直徑。以下因素能夠控制水滴的直徑1為了轉化而加熱水包烴乳液的加熱溫度，2非-離子表面活性劑的濃度；3非-離子表面活性劑的環氧乙烷(EO)含量；4在轉化方法中使用的混合能量；以及5在原始水包烴乳液內的烴水比例。特別是，發生轉化時的溫度和混合能量，隨著表面活性劑的濃度和EO含量的增加和烴含量的減少而增加。水滴大小的控制以及得到的烴包水乳液的關鍵在于(1)水的存在允許柴油機內更充分的燃燒，(2)水滴小能幫助霧化，(3)低溫下能充分燃燒燃油，導致少形成NOX產物以及少形成碳黑。以下將詳細描述本發明的進一步的優點和特征。本發明涉及一種利用一種粘稠烴，以烴包水乳液的形式作為柴油機燃油，以及燃油產品的方法。適用于本發明方法的粘稠烴包括天然瀝青和渣油，其特征為它的API比重為小于或等于16API度，其122華氏度的黏度大于或等于100cPs。為了運輸的目的，要處理這些本發明之粘稠烴，處理方法為制成水包烴乳液。按照本發明的方法，要形成水包烴乳液就要采用非離子表面活性劑作為乳化劑。水包烴乳液的特征為其烴水比例為約60∶40到90∶10，優選為65∶35到75∶25。要求非-離子表面活性劑含有的環氧乙烷的數量大于或者等于10，優選為10-100之間。非-離子表面活性劑在乳液中的含量為大于或等于2000ppm。用現有技術公知的方法可以制成水包烴乳液。例如這些方法披露與US專利4,776,977和4,934,398以及其他的上述討論過的材料中。為了得到一種粘稠烴燃料油，必須要把上述的水包烴乳液轉化烴包水乳液。按照本發明之方法，柴油機合適的燃料油包括一種烴包水乳液，其中它的乳液中水滴的大小要在臨界值之內。以發現為了在低溫下獲得更充分的燃燒，少形成氧化氮和碳黑，柴油機適用的烴包水乳液燃料油的平均水滴直徑必須小于等于4微米，最大水滴直徑小于或等于10微米。這種燃料油乳液產物的水烴比例約為40∶60到10∶90，優選為約35∶75到25∶75，非離子表面活性劑的含量等于2000ppm，而EO含量優選介于10-100，這樣該產物可以在低溫下有效地被霧化，而且充分燃燒。當水滴直徑超過上述的臨界值時，油料的霧化不完全，大大降低燃燒效率，而燃燒要求高溫，因此，形成大量的碳黑和NOX污染物。柴油機使用的烴包水乳液燃料產物可以通過對水包烴乳液進行控制的轉化方法，從用于運輸粘稠烴而形成的水包烴乳液中得到。根據本發明，水包烴乳液在高溫下進行轉化，即大于或等于90攝氏度，臨界混合能為大于等于6×106J/立方米，從而將該乳液轉化成具有所要求的包括平均和最大值的水滴直徑的烴包水乳液。通過在轉化過程中控制溫度和混合能來控制乳液的轉化，其中所述的溫度是非離子表面活性劑的濃度和EO含量的函數，而混合能是水包烴乳液中烴含量的函數。溫度要求大于等于90℃，混合能大于或等于6.00×106J/立方米。從以下的實施例將進一步明了，該轉化方法為一個溫度，混合能，以及非離子表面活性劑(EO含量)，乳液內表面活性劑的量，以及粘稠烴的性質和烴含量的函數。本發明的優點將在如下實施例中進一步闡明。實施例1取四份水包烴乳液樣品，其用于轉化時的烴水比例為70∶30，其中粘稠烴的API比重為8.5度，86華氏度時的黏度為700cPs。使用非離子表面活性劑制成這四份樣品，其表面活性劑的濃度為3000ppmEO含量分別為13，17，33和38。將每一種樣品度加熱到80，90，100℃，8.5×106J/立方米用混合能混合。監測轉化成乳液所需的時間，得到的水滴平均和最大直徑。其結果見表1。表1溫度(℃)</tables>從表內可見，轉化時間隨著EO含量增加而延長，隨溫度降級而縮短。包括最大和平均(maxandmean)的平均水滴直徑(averagedropdiameter)隨溫度的降低而變小。實施例2按實施例1所述的方法制備另外的乳液，其中要把烴的含量降低到75∶25到80∶20。將該乳液進行轉化，轉化溫度為90℃，混合能8.5×106J/立方米。結果見表2。表2烴含量(％)</tables>從表2中可以看出，隨著烴含量增加，轉化時間隨平均水滴直徑的變小而縮短。實施例3按照實施例2的方法制備乳液，不同的是表面活性劑的濃度降低到2000ppm。其結果見表3。表3溫度(℃)<>從表中可見，隨著表面活性劑的濃度降低轉化時間的縮短，平均水滴直徑為溫度的函數。實施例4按照實施例1的方法制備乳液，使用的表面活性劑的環氧乙烷(EO)含量為17。在變化的溫度和混合能條件下，轉化該乳液。其結果見表4和表5。表4<><p>表5表4，表5中可以看出，隨著平均水滴直徑變小，混合能增加。從以上的表述可以見，本發明的方法使得以在烴乳液內以水的形式形成燃料油，這種水形式可將利用粘稠烴作為低速柴油機的燃油。本發明也可以以其他方式不超出其本質特征或發明構思來實施。上述的實施例僅為說明起見，而非限定之意。任何來自本范圍和其等同物的變換都將包括本發明之保護范圍之內。權利要求1.使用粘稠烴作為柴油機的燃油的方法，包括(A)提供一種水包烴乳液，其烴水比例為60∶40到90∶10，非離子表面活性劑的含量為大于或等于2000ppm，所述的烴的特征為API比重小于或等于16度API，122華氏度黏度大于或等于100cPs，所述的表面活性劑含有的環氧乙烷(EO)含量為大于或等于10；(B)將所述的水包烴乳液加溫和混能，使得將所述的水包烴乳液轉化成烴包水乳液，其特征為平均水滴直徑小于或等于4微米(um)，最大水滴直徑小于或等于10微米(um)，其中，升高的溫度隨著表面活性劑中環氧乙烷含量的增加而增高，混合能隨著烴含量的減少而增加；(C)霧化所述的烴包水乳液；以及(D)在柴油機內燃燒所述的烴包水乳液。2.如權利要求1所述的方法，其中所述的升高的溫度為大于或等于90℃，所述的混合能為大于或等于6.0×106J/立方米。3.如權利要求1所述的方法，其中所述的環氧乙烷(EO)含量介于10到100之間。4.一種柴油機用燃油，包括一種其烴水比例為40∶60到10∶90之間的烴包水乳液，和含量大于或等于2000ppm的非離子表面活性劑，所述的烴的特征為其API比重小于等于10度API，122華氏度的黏度大于或等于100cPs，所述的非離子表面活性劑內含有環氧乙烷的量為大于或等于10，所述的烴包水乳液的特征為平均水滴直徑小于等于4微米(um)，最大水滴直徑小于等于10微米(um)。全文摘要一種柴油機用燃油以及制備體烴包水形式乳液的方法，其中平均水滴直徑小于等于4微米，最大水滴直徑小于等于10微米。文檔編號C10L10/02GK1160745SQ9710071公開日1997年10月1日申請日期1997年2月5日優先權日1996年2月9日發明者赫西列奧·里瓦斯,古斯塔沃·A·努涅斯,圖利奧·科曼納爾斯,曼努埃爾·奇里諾斯申請人:英特衛普有限公司