CN101007970A

CN101007970A - 一种以重油改性替代重柴油的燃料油及其生产方法

Info

Publication number: CN101007970A
Application number: CN 200610023666
Authority: CN
Inventors: 金柏林; 陈丕烈; 陈钧; 朱方荣
Original assignee: 金柏林
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: CN101007970B

Abstract

一种以重油改性替代重柴油的燃料油及其生产方法。它是由重油，柴油，乳化剂，含苯化合物，含苯胺的印染工厂工业废水及磷酸按一定配比加料，在四个串联的喷雾混合乳化器中顺序进行四步反复循环喷雾混合乳化及过滤而制得。本发明燃料油的燃烧热值可达9000－12000KCal/kg，它是一种具有良好的流动性，着火性和雾化性，并具有低灰分，低硫分，低机械杂质，无腐蚀性的新燃料油，该油燃烧完全，降低油耗，有利于环保，在室温下储存二年不分层。且生产方法简便，乳化器设备造价低，效果好，经济实用，生产成本低，是一种适宜于工业化生产的生产方法。可用于燃油锅炉，工业炉及中低速柴油机。

Description

一种以重油改性替代重柴油的燃料油及其生产方法

技术领域

本发明涉及液体含碳燃料，具体是关于一种以重油改性替代重柴油的燃料油及其生产方法。

背景技术

重油是由石油的裂解残渣油和石油分馏出汽油、煤油及柴油后剩下的残渣油制得。其特点是粘度大，通常只能用于锅炉、工业炉等作燃料用。为了改善重油的运动粘度和燃烧时的雾化，在具体应用中，重油在进入燃烧器前，必须预先用高压水蒸汽加热，但高压水蒸汽加热设备庞大，企业投资大，且由于重油燃烧不完全，易造成环境污染。目前一些中小型企业一般都是采用重柴油作为燃料油用于锅炉或工业炉，但因近年来，我国的油品价格受国际市场原油价格上涨影响，这直接影响了中小企业的生产成本。且当代石油工业面临油品变重，残碳过高，石油资源枯竭等问题，有些原油分馏出汽油、煤油及柴油后，剩下的重质油的质量极低，燃烧困难，甚至无法着火燃烧，这些低质量重油长期堆积在仓库。为了能综合利用这些自然资源，给这些低质量重油找出路，本发明的研究目的，是对重油，尤其是低质量重油进行改性，使之成为替代重柴油的燃料油，以满足市场燃料油的需要。

发明内容

本发明提供一种以重油改性替代重柴油的燃料油及其生产方法。

一种以重油改性替代重柴油的燃料油是由重油、柴油，乳化剂，含苯化合物，含苯胺的印染厂工业废水及磷酸组成。它是一种具有良好的流动性，着火性和雾化性，并且具有高热值，低灰分，低硫分，低机械杂质，无腐蚀性的新燃料油。

本发明以重油改性替代重柴油的燃料油的组分与重量％含量如下：

组分重量％含量

重油 70-85

柴油 2-8

乳化剂 1-3

含苯化合物 1-5

含苯胺的印染厂工业废水 5-15

磷酸 1-5

本发明以重油改性替代重柴油的燃料油的原料油是重油，可以是品牌重油，例如20号，60号，100号，200号，也可以是低质重油，例如渣油，#1 80重油，#250重油，#280重油或石油残渣油的350-540℃馏分的其它重质油。另一个原料油是柴油，包括重柴油或轻柴油。

为了使重油改性的燃料油产物成为油包水型的物理状态，本发明选用HLB值(亲水亲油平衡值)＜6的乳化剂产品，例如江阴市华元化工厂生产的S60，S65，S80或S85，它们的HLB值介于1.5-5.9之间。

所述含苯化合物是选自苯、甲苯或二甲苯，含苯化合物和含苯胺的印染厂工业废水都是起助燃剂的作用，还有灭霉菌及细菌作用。

所述磷酸，用于调节pH值为7-9，对脱硫也有利，并能改善燃料油产物的储藏稳定性及燃烧性能。

本发明以重油改性替代重柴油燃料油的生产方法，生产方法的工艺流程图参见图1。

将重油、柴油、乳化剂、含苯化合物、含苯胺的印染厂工业废水和磷酸按上述配方的配比加料，在四个串联的喷雾混合乳化器中顺序进行四步反复循环喷雾混合乳化和过滤。第一步，配料加入喷雾混合乳化器1中(“喷雾混合乳化器已申请“实用新型”专利”)通过反复循环喷雾混合乳化0.5-2小时，混合液料反应温度上升到50-70℃，混合液料放出，通过180-320目过滤；第二步，第一步所得滤液进入喷雾混合乳化器2，操作同喷雾混合乳化器1，放出的混合液料通过M28-M14过滤，第三步，第二步所得滤液再进入喷雾混合乳化器3同样操作，放出的混合液料通过M10-M5过滤；第四步，第三步所得滤液再进入喷雾混合乳化器4，同样操作，放出的混合液料通过M10-M5过滤，即得重油改性替代重柴油的燃料油产品。

所述喷雾混合乳化器的结构见图2-图4，主要包括混合釜3，进料罐6，喷雾装置5，渣油泵1，热电阻测温头2，三通阀门7和排料管4。所述进料罐6下部的加料管9安装在混合釜3的上盖上，并伸入混合釜3内。所述喷雾装置5包括喷雾通道19及导向板15。喷雾通道19包括依次相通的喷嘴入口10，湍流道11，混合腔12与喷嘴出口13。喷嘴入口10呈漏斗形，湍流道11的直径是1.2-3mm，混合腔12壁的二侧各设有一液流导口14。导向板15垂直向设置在喷雾通道19上，并位于液流导口14和喷嘴出口13之间，导向板15上布满小孔16，小孔16的孔径为1-3mm，导向板15上的开孔率为60-80％。也可以在混合釜3的下方设置一过滤网20。所述渣油泵置于三通阀门7和混合釜3底部出料口18之间的连接管道8上，排料管4与三通阀门7相连。所述热电阻测温头2固定设置于混合釜3内，并通过导线穿过混合釜3的上盖与温度指示仪17相连。

本发明以重油改性替代重柴油的燃料油是一种深灰色发亮的乳化油，其燃烧热值可达9000-12000KCal/kg，是一种具有良好的流动性，着火性和雾化性，并且具有高热值，低灰分，低硫分，低机械杂质，无腐蚀性的燃料油，可用于燃油锅炉，工业炉及中、低速柴油机。本发明以重油改性替代重柴油的燃料油产品的性能参数列于表1。

表1

项目	单位	本发明以重油改性替代重柴油的燃料油	10号重柴油指标	试验方法
项目	单位	本发明以重油改性替代重柴油的燃料油	10号重柴油指标	试验方法	凝点	℃	4-19	＜10	GB/T 3533
运动粘度(50℃)	mm²/s	8-18.6	＜13.5	GB/T 265	凝点	℃	4-19	＜10	GB/T 3533
运动粘度(50℃)	mm²/s	8-18.6	＜13.5	GB/T 265	闪点(闭口)	℃	＞80	＞65	GB/T 261
机械杂质	％	0.06-0.07	＜0.1	GB/T 511	闪点(闭口)	℃	＞80	＞65	GB/T 261
机械杂质	％	0.06-0.07	＜0.1	GB/T 511	残碳	％	0.3-0.5	＜0.5	GB/T 268
灰分	％	0.03-0.04	＜0.04	GB/T 508	残碳	％	0.3-0.5	＜0.5	GB/T 268
灰分	％	0.03-0.04	＜0.04	GB/T 508	硫含量	％	0.2-0.5	＜0.5	GB/T 387
水溶性酸或碱		无	无	GB/T 259	硫含量	％	0.2-0.5	＜0.5	GB/T 387
水溶性酸或碱		无	无	GB/T 259	水分	％	0.2-0.4	＜0.5	GB/T 260

表1显示本发明以重油改性替代重柴油燃料油的性能参数基本上接近10号重柴油的指标值。

本发明以重油改性替代重柴油的燃料油的稳定性好，用离心机在6000转/分钟转速下进行离心分离5小时无任何分层现象，在70℃恒温水浴中加热48小时不破乳，在室温下保存2年不分层。

本发明以重油改性替代重柴油的燃料油是均匀细小颗粒的乳化液，其60-70％的颗粒直径是小于5μm，其余颗粒直径是介于5-10μm之间。因此燃烧完全，油耗降低，且有利于环保。

本发明可以将使用前必须预加热的品牌重油或更可以将那些低质量重油改性为一种性能优良的替代重柴油的燃料油，它可以直接通过燃烧器喷雾与燃烧，也可用于中、低速柴油机，为市场提供了一种新型的燃料油。并在配方中采用了印染厂的工业废水，为本发明产品减低成本，又减少了工业废水对环境的污染。

本发明制备方法简便，乳化器设备造价低，乳化效果好，经济实用，生成成本低，替代重柴油的燃料油产品的价格低于作为原料油的重油和重柴油的价格，因此本发明是一种适宜于工业化生产的生产方法，具有很大的经济效益和社会效益。

本发明以重油改性替代重柴油的燃料油用于发电机组的135或180型号的柴油机上，柴油机工况良好，油耗降低，与轻柴油使用效果对比列于表2。

表2

使用油品	机温温度℃	循环水温℃	排气温度℃	主机工况	废气颜色	油耗T/h	油温℃
使用油品	机温温度℃	循环水温℃	排气温度℃	主机工况	废气颜色	油耗T/h	油温℃	本发明燃料油产品	55	51	380	正常	中灰	60	50
轻柴油	50	48	360	正常	深灰	70	35	本发明燃料油产品	55	51	380	正常	中灰	60	50
轻柴油	50	48	360	正常	深灰	70	35	对比	+5	+3	+20	正常	改善	-10	+15

本发明以重油改性替代重柴油的燃料油用于熔铝工业炉中使用，燃料油从燃烧器喷出的雾化状况良好，火焰明亮，燃烧完全，炉温稳定，油耗降低，与重柴油使用效果对比列于表3。

表3

使用油品	油压MPa	炉膛温度℃	热风进管温度℃	烟道横排气温度℃	烟度	油耗kg/h
使用油品	油压MPa	炉膛温度℃	热风进管温度℃	烟道横排气温度℃	烟度	油耗kg/h	本发明燃料油产品	1.7	840-940	230-280	90-120	淡青色	60
重柴油	1.2	720-800	200-240	80-95	黑	72	本发明燃料油产品	1.7	840-940	230-280	90-120	淡青色	60
重柴油	1.2	720-800	200-240	80-95	黑	72	对比	+0.5	+(120-140)	+(30-40)	+(10-25)	改善	-12

附图说明

图1是本发明生产方法的工艺流程图。

图2是本发明生产方法中采用的喷雾混合乳化器的结构示意图。

图3是图2中喷雾装置的纵向剖面图。

图4是图3中导向板的左视图。

具体实施方式

实施例1

参见图1-图4：第一步，将#180重油75公斤，苯1公斤，含有苯胺的印染厂工业废水15公斤，重柴油7公斤，磷酸1公斤及乳化剂S80(HLB值为4.3)1公斤的原料液通过进料罐6及其加料管9进入喷雾混合乳化器1的混合釜3内，将三通阀门7与喷嘴入口10的通道打开，而关闭与排料管4的通道，启动渣油泵1，通过过滤网20(网孔径0.1-0.5mm)滤去杂质后由混合釜3底部出料口18流出的液料经渣油泵1，管道8及三通阀门7进入喷雾装置5的喷嘴入口10，进入湍流道11(当泵流量为3立方米/小时，湍流道直径为2.2mm，液流粘度为18.6mm²/s时，雷诺数＝6811)，液体流动呈湍流态，因此液流在湍流道11中发生分子撞击与摩擦，使液料混合并颗粒更细化，液料出湍流道11向混合腔12喷出均匀细小颗粒的雾状乳化液，并由喷嘴出口13高速冲出，部分液料反相穿过导向板15上的小孔16进入混合腔12壁外，从而使混合腔12壁的内外产生压力差，使液料又通过液流导口14形成小范围流窜，使混合乳化效果更好。这样使混合液料通过混合釜3底部出料口18，渣油泵1与喷雾装置5构成一个循环回路，如此反复循环喷雾混合乳化45分钟，混合釜3内的温度逐渐上升，通过热电阻测温头2测定，在温度指示仪17上显示出温度的情况，当温度上升到50℃，混合的料液完成混合乳化，将三通阀门7与喷嘴入口10的通通关闭，而打开与排料管4的通道，混合液从排料管4排出，通过180-320目过滤；第二步，所得滤液进入喷雾混合乳化器2，再进行反复循环喷雾混合乳化，操作同喷雾混合乳化器1，藉各阀门的开与关控制混合液的进入与排出。打循环的渣油泵2的流量为4.2立方米/小时，湍流道直径为2.2mm，液流粘度为18.6mm²/s时，液流的雷诺数＝9536。排出的混合液料通过M28-M14过滤；第三步，得到的滤液再进入喷雾混合乳化器3，操作同喷雾混合乳化器2，打循环的渣油泵3的流量为7.5立方米/小时，湍流直径为2.2mm，液流粘度为18.6mm²/s时，液流的雷诺数＝17028。排出的混合液料通过M10-M5过滤；第四步，得到的滤液再进入喷雾混合乳化器4，操作同喷雾混合乳化器2，打循环的渣油泵4的流量为3立方米/小时，湍流道直径为2.2mm，液流粘度12.7mm²/s时，液流的雷诺数＝9975。排出的混合液料通过M10-M5过滤，滤液即为重油改性替代重柴油的燃料油产品。产品测试的性能如下：运动粘度(50℃)为12.7mm²/s，密度为0.8900g/cm³，pH值为7.5，残碳为0.3％，灰分为0.04％，水分0.2％，硫含量0.4％，闭口闪点为88℃，凝固点18℃，用德国Lesto 325 M/XL及Testo 350测得低热值为9759KCal/公斤，高热值为11472KCal/公斤，产品用离心机在6000转/分钟的转速下离心分离5小时，无任何分层现象。

实施例2

渣油80公斤，苯4公斤，含有苯胺的印染厂工业废水8公斤，轻柴油5公斤，磷酸2公斤及乳化剂S85(HLB值为1.8)1公斤加入喷雾混合乳化器1的混合釜3内，反复循环喷雾混合乳化2小时，温度上升到70℃，混合的料液完成混合乳化，其中湍流道直径为3mm，其中混合液在每一步的反复循环喷雾混合乳化过程中，液流的雷诺数都是大于3000，显示液流呈湍流态。其余循环喷雾混合乳化操作同实施例1，最后过滤得的滤液即为替代重柴油的燃料油产品。产品的运动粘度(50℃)为16.8mm²/s，密度为0.9174g/cm³，pH值为8.2，残碳含量为0.4％，灰分为0.03％，硫含量0.2％，闭口闪点为85℃，凝点为8℃，水溶性酸或碱为无。

实施例3

将#250重油83公斤，二甲苯2公斤，含有苯胺的印染工业废水6公斤，轻柴油2公斤，磷酸5公斤，及乳化剂S60(HLB值为4.7)2公斤加入喷雾混合乳化器1的混合釜3内。反复循环喷雾混合乳化1小时，温度上升到60℃，混合的料液完成混合乳化，其中湍流道直径为1.2mm，其中混合液在每一步的反复循环喷雾混合乳化过程中，液流的雷诺数都是大于3000，显示液流呈湍流态。其余循环喷雾混合乳化操作同实施例1，最后过滤得的滤液即为替代重柴油的燃料油产品。产品的密度为0.9218g/cm²，运动粘度(50℃)为13.9mm/s，pH值为7.0残碳含量为0.5％，灰分为0.03％，机械杂质0.06％，凝点12℃，闭口闪点为82℃，在70℃恒温水浴中保存48小时不分层。

实施例4

将100号重油72公斤，甲苯4kg，含有苯胺的印染工业废水12kg，重柴油8kg，磷酸3kg及乳化剂S65(HLB值为2.1)1公斤加入喷雾混合乳化器1的混合釜3内。反复循环喷雾混合乳化0.5小时，温度上升到60℃，混合的料液完成混合乳化，其中湍流道直径为2mm，其中混合液在每一步的反复循环喷雾混合乳化过程中，液流的雷诺数都是大于3000，显示液流呈湍流态。其余循环喷雾混合乳化操作同实施例1，最后过滤得到的滤液即为替代重柴油的燃料油产品。产品的运动粘度(50℃)为8.5mm²/s，pH值为8.0，残碳含量为0.3％，灰分为0.04％，硫含量0.2％，机械杂质0.06％，凝点为4℃，闭口闭点为86℃。

Claims

1.一种以重油改性替代重柴油的燃料油，其特征在于它是由下列组分及重量％含量组成：

组分重量％含量

重油 70-85

柴油 3-8

乳化剂 1-3

含苯化合物 1-5

含苯胺的印染厂工业废水 5-15

磷酸 1-5

所述乳化剂是市售产品S60，S65，S80或S85，乳化剂的亲水亲油平衡值介于1.5-5.9之间；

所述含苯化合物是选自苯，甲苯或二甲苯；

所述燃料油的pH值为7-9。

2.权利要求1所述的以重油改性替代重柴油燃料油的生产方法，其特征在于将重油，柴油，乳化剂，含苯化合物，含苯胺的印染厂工业废水和磷酸按配比加料，在四个串联的喷雾混合乳化器中顺序进行四步反复循环喷雾混合乳化和过滤：第一步，配料加入喷雾混合乳化器1中，反复循环喷雾混合乳化0.5-2小时，反应温度上升到50-70℃，混合液料放出，通过180-320目过滤；第二步，第一步所得滤液进入喷雾混合乳化器2，操作同喷雾混合乳化器1，放出的混合液料通过M28-M14过滤；第三步，第二步所得滤液再进入喷雾混合乳化器3，同样操作，放出的混合液料通过M10-M5过滤；第四步，第三步所得滤液再进入喷雾混合乳化器4，同样操作，放出的混合液料通过M10-M5过滤，即得重油改性替代重柴油的燃料油。

3.如权利要求2所述的以重油改性替代重柴油的燃料油的生产方法，其特征在于，生产方法中采用的喷雾混合乳化器的结构主要包括混合釜(3)，进料罐(6)，喷雾装置(5)，渣油泵(1)，热电阻测温头(2)，三通阀门(7)和排料管(4)，所述进料罐(6)下部的加料管(9)安装在混合釜(3)的上盖上，并伸入混合釜(3)内；所述喷雾装置(5)包括喷雾通道(19)及导向板(15)，喷雾通道(19)包括依次相通的喷嘴入口(10)，湍流道(11)，混合腔(12)与喷嘴出口(13)，喷嘴入口(10)呈漏斗形，湍流道(11)的直径是1.2-3mm，混合腔(12)壁的两侧各设有一液流导口(14)，导向板(15)垂直向设置在喷雾通道(19)上，并位于液流导口(14)和喷嘴出口(13)之间，导向板(15)上布满小孔(16)；在混合釜(3)的下方设置一过滤网(20)；所述渣油泵(1)置于三通阀门(7)和混合釜(3)的底部出料口(18)之间的连接管道(8)上，排料管(4)与三通阀门(7)相连；所述热电阻测温头(2)固定设置于混合釜(3)内，并通过导线穿过混合釜(3)的上盖与温度指示仪(17)相连。

4.如权利要求3所述的以重油改性替代重柴油的生产方法，其特征在于生产方法中采用的喷雾混合乳化器中的导向板(15)上布满的小孔(16)的孔径为1-3mm，导向板(5)上的开孔率为60-80％。