[发明专利]稳定化的轻油油包水乳液以及用于制备所述稳定乳液的方法和装置/系统

说明书

技术领域

本发明涉及轻燃料油的油包水乳液，还涉及用于使轻燃料油的油包水乳液稳定的方法。

背景技术

燃料油的热值可通过燃烧被转化成机械能或电能，并且通常用于锅炉、涡轮机或发动机中。许多国家已设定标准和法规来控制空气污染物的最大容许排放水平，以保护环境。因此，减少因化石燃料燃烧产生的诸如氮氧化物(NOx)和碳氧化物(COx)、总烃(THC)、颗粒物质(PM)和烟之类的空气污染物的排放浓度和量是当下环境保护的重要主题。

为了克服上述问题，已开发一些方法通过混合燃料油、水及优选的特定添加剂形成乳液燃料油。

水和可燃性轻油的乳化改进燃烧过程中的燃烧效率，由此减少空气污染物的有害排放并且降低燃油消耗率，而不产生诸如二次排放或危险废物之类的不期望的副作用。

为了改进乳液的润滑效果，并且加强油与水之间的结合以产生具有高稳定性和长期储藏能力的乳液，在乳化过程中可添加乳化添加剂。

但是，利用现有技术已知的方法由轻油和水制得的乳液燃料油具有在长期储藏后不稳定的缺点。所得的乳液燃料油不是非常稳定，并且水和油易于彼此分离。大多数轻燃料油乳液在室温下仅可持续数天保持其乳化稳定性。因此，乳液燃料油通常在制得时立即使用，并且不利于大规模生产和远距离运输。

此外，有时优选在不添加乳化添加剂的情况下制备乳液，而这些乳液甚至更不稳定，通常小于1小时。

US 4,394,131描述石油燃料的稳定燃料乳液，其具有分散在其中的小比例的水，液滴尺寸为约0.5微米。该专利的试验部分公开了对于粘度为400 SSU(实施例1)和4000 SSU(实施例2)的残油已获得稳定(大于3个月)的乳液。在实施例1和2中最稳定的乳液的水滴尺寸为0.5微米，并且这些乳液通过以1650rpm的速度运转的旋转冲击式磨机制得。

相反，本发明的目的是提供轻油即在40℃下粘度低于2mm²/s的油的稳定乳液。US 4,394,131中公开的方法和乳液不能够提供轻油和水的稳定乳液。

本发明人出人意料地发现，水在轻油的燃料油乳液中的稳定性，在没有或含有添加的乳化添加剂的情况下，可通过显著减小粒度分布和平均粒度，即减小至约0.2微米(200nm)的平均粒度来更进一步得到改进。因此，本发明提供改进的不含乳化添加剂的轻燃料油乳液来克服上述不稳定问题。

此外，本发明人还发现，可通过减小微粒的粒度分布和平均尺寸来改进水在含有乳化添加剂的轻燃料油乳液中的稳定性。因此，本发明提供稳定性增高的改进的含有乳化添加剂的乳液轻燃料油。

具体实施方式

本发明的一个目的是提供稳定的轻燃料油油包水乳液。本发明的一个目的是提供可长期储存而不存在燃料油和水分离的乳液轻燃料。

本发明的另一个目的是提供具有改进的稳定性的油包水乳液轻燃料油，以及用于制备所述稳定的乳液的方法。可获得提高的稳定性，无论是否额外添加添加剂。

本发明的另一个目的是提供具有改进的稳定性的含有或不含有添加的乳化剂的油包水乳液轻燃料油，以及用于制备所述稳定乳液的方法。

本发明的另一个目的是制备具有减小的粒度分布或减小的平均粒度的乳液。

本发明的另一个目的是减小或消除乳化添加剂的需求，尽管本发明可与乳化添加剂的添加相结合。

另一目的是稳定的轻燃料油包水的乳液可以以连续在线生产方法生产。

为了获得这样稳定的燃料油包水的乳液，我们建立了测试程序，以了解和记录在乳化过程中各种步骤的效果，以及乳化剂在燃料油包水的乳液中的效果。

在本专利申请中轻油是指来自称为柴油的石油燃料油的特定分馏物的燃料油的普通概念，还包括并非源于石油的替代品，例如合成油、植物油、生物柴油、生物质液体(BTL)或气液(GTL)及其它可燃性油。优选地，所述油在15o℃下的密度为低于930kg/m³。

在下述试验中，我们采用在15℃下密度为840kg/m³的轻柴油(汽车用柴油)作为代表性轻油。该油的粘度在40℃下为2.2mm²/s(和0.1%硫)。分子链长为9-16。

相反，US 4,394,131专利中密度最低的油是船用残余燃料，其在15℃下密度为977kg/m³，在50℃下粘度为45mm²/s(含有0.5%硫)，并且分子链长为12-70。