[发明专利]用于油水混合燃料的添加剂

说明书

本发明涉及的是一种将重油、柴油等烃类燃料与水混合共同作为燃料使用时所用的添加剂。

在重油、柴油等油类燃料中混入一定量的水，通过机械和/或化学的方法使其充分混合乳化后作为燃料使用，可以达到节能和减轻环境污染的目的，经济效益与社会效益都十分巨大。燃油加水的技术目前已多有报道，如：US4743357，US3649527，WO82/02241，JP57-49696等文献对此都有所介绍，其所采取的措施多为在适当无机催化剂和必要的酸碱环境及温度、压力下使水参与催化裂化反应而产生甲烷、一氧化碳及轻质油类燃料。由于先要在较高条件下对油-水混合物进行催化裂解的化学处理后才能使用，所以使用不方便，其节能效果也会因处理时的能耗而受到影响。

国内对于油-水乳化燃料的研究也有报道，但多为单独采用乳化的措施。如《节能技术》1990(3)13-19对乳化技术进行了介绍，可采用乳化剂或各种形式的机械方式乳化。但由于只单纯使油-水形成普通的乳化体系后即使用，所以掺水的比例及节油的效果均有限，其掺水比例一般为10～20％，节油率为10％左右。

本发明的目的在于提供一种可以显著提高掺水量及大幅度提高节油效果的用于油-水混合燃料的添加剂。

根据重油、柴油等燃料油的燃烧特点以及与水混合后为使其能充分燃烧，提高热效率，本发明添加剂的必要组成(重量％)为：至少为含有聚乙基醚类化合物的非离子型表面活性剂30～70，多聚乙醛，最好是四聚乙醛15～35，有机过氧化物3～5，苯二酚类化合物4～12。添加剂中的各种成分通过从不同角度的配合和协同，使油-水混合燃料中的油性燃料被充分燃烧，水性成分经一系列反应产生氢、一氧化碳等物质参与燃烧过程，从而达到最佳的节能和减轻污染的效果。

作为燃料，使油与水均匀混合成乳化体系是首先和必要的，为此，本发明采用表面活性剂作为乳化手段。非离子型表面活性成分因其具有适用范围广并可与多种乳化剂混用而必不可少。经过实验，在这类表面活性成分中，以聚乙基醚类，如苯乙基苯基聚氧乙基醚等效果为好。为提高乳化效果，一般多建议采用两种或多种不同类型的表面活性成分联合使用的复合型乳化剂。例如在本发明中，可与上述非离子型表面活性成分组成复合型乳化剂的可以有三乙醇胺、十二烷基磺酸盐等阳离子型或阴离子型的离子型表面活性成分，其中首推选用三乙醇胺。有研究表明，一般乳化体系属于热力学不稳定体系，易发生破乳而被破坏，但如果能进一步形成微乳体系，则可以成为一种热力学的稳定状态，对稳定乳化油十分有利，而胺类物质可有助于微乳体系的形成。同时本发明的实验也表明，三乙醇胺对提高燃料的十六烷值也有利，并且可以减缓燃烧时SO₂等有害物质的排放速度，有利于使其与水中的钙离子结合成为极细的炉灰被残留下来，减少了SO₂等含硫物质对环境的污染。除三乙醇胺外，十二烷基磺酸钙等阳离表面活性成分也可具有类似的作用。在使用复合型乳化剂时，以添加剂的总重量为基准，所用的非离型表面活性成分可为20-40％，离子型表面活性成分可为10～30％。具体使用时各类表面活性成分的配合比例可以根据燃油乳化的难易而作适当的调整。

目前在对于油水乳化燃料的燃烧过程及其节油机理的研究中一般认为，使燃料充分乳化，形成油包水型的乳化体系，利用其在高温下产生“微爆”形成的二次雾化，有利于油性成分的进一步分散，以至可达到近似煤气的充分燃烧效果。同时，由于有水蒸汽存在，还可以使水分解而产生水煤气效应，生成CO和H₂，也参与燃烧。在供氧充足的条件下，甚至重油在高温下也可以裂解而产生一定量的CO和H₂。这些都有利于燃料的充分燃烧和热效率的提高。本发明添加剂中的有机过氧化物可有助于这些过程的实现，试验结果也证明这些物质的存在对充分燃烧和热效率的提高是有作用的。所使用的这些有机过氧化物的热分解温度一般不宜过低，半衰期也不宜过短，以免过早分解失效，例如过苯甲酸叔丁酯、过氧化二权丁基等化合物都可以达到要求，并具有很好的使用效果。

重油、柴油等燃油燃烧结焦是普遍现象，是由于在高温下其中的不饱合成分发生聚合所致。为阻止这一过程并使其全部参与燃烧，本发明添加剂中还应有对苯二酚、对-二权丁基对苯二酚等苯二酚类化合物。这类物质的用量可根据所用燃油的成分性质而定，不饱合成分多，用量可适当增加，反之，可适当减少。