CN102216436A - 加水燃料、添加剂调整燃料油、添加剂、以及它们的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实现油水的均匀分散从而提高燃烧效率的同时，可使该油水的均匀分散长期稳定的添加剂、通过添加该添加剂而得到的添加剂调整燃料油和加水燃料、以及它们的制造方法。本发明所述添加剂的制造方法，是添加于燃料油中，从而用于生成加水燃料或其加水前的调整燃料油的添加剂的制造方法，具有：将分子量比较小的醇类溶解于脂肪酸类或分子量比较大的醇类中，从而生成中间生成物1的步骤；在中间生成物1中加入表面活性剂，从而生成中间生成物2的步骤；在中间生成物2中仅加入胺化合物或加入胺化合物和乙二醇，从而生成中间生成物3的步骤；以及在中间生成物3中加入氨水或氨气，从而生成所希望的添加剂的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及加水燃料、通过加水可成为加水燃料的加水前调整燃料油、所添加的添加剂、以及它们的制造方法。
背景技术
由于石油资源的枯竭和伴随石油的使用出现的环境问题等，在燃料油中混合水而成的加水燃料受人瞩目。已知加水燃料能够得到与仅燃烧燃料油时同等的燃烧效率，并已提出了各种加水燃料。
作为与以往的加水燃料有关的技术，例如，有专利文献1-4。
专利文献1：日本特开2008-81740、“在微粒子状态下混合水和可燃性油而制造乳液燃料的方法和该乳液燃料的制造装置以及乳液燃料”
专利文献2：日本特开2007-284527、“重油添加剂”
专利文献3：日本特开2006-111666、“乳液燃料制造方法、乳液燃料制造装置以及具有该乳液燃料制造装置的乳液燃料利用设备”
专利文献4：日本特开2004-67913、“水乳液燃料制造方法“
然而，在以往的加水燃料中，存在着燃烧的稳定性欠缺、油水发生分离等长期稳定性欠缺的问题以及油水的均匀性欠缺的问题等，并不是足以胜任实用化的加水燃料。
发明内容
发明所要解决的课题
于是，本发明的课题在于，提供一种实现油水的均匀分散从而提高燃烧效率的同时，可使该油水的均匀分散长期稳定的添加剂、通过添加该添加剂而得到的添加剂调整燃料油和加水燃料、以及它们的制造方法。
解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明所述添加剂的制造方法具有下述构成。即，一种添加于燃料油从而用于生成加水燃料或者生成其加水前的调整燃料油的添加剂的制造方法，其特征在于，具有：在脂肪酸类或分子量比较大的醇类中溶解分子量比较小的醇类，从而生成中间生成物1的步骤；在中间生成物1中加入表面活性剂，从而生成中间生成物2的步骤；在中间生成物2中仅加入胺化合物或添加胺化合物和乙二醇，从而生成中间生成物3的步骤；以及，在中间生成物3中加入氨水或氨气，从而生成所希望的添加剂的步骤。
在此，作为燃料油，可使用汽油、煤油、轻油、A重油、B重油、C重油、原油、植物油、动物油、废油、造纸排水黑液。
作为脂肪酸类，优选丁酸、戊酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、廿二碳酸、二十四碳酸、α-亚麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、亚油酸、r-亚麻酸、二均-r-亚麻酸、花生四烯酸、油酸、芥酸、马来酸、富马酸、十二烷酸中的任意一种或其酯。
作为分子量比较大的醇类，优选戊醇、己醇、戊醇、十一烷醇、十二烷醇、十三烷醇。
作为分子量比较小的醇类，优选甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇。
作为表面活性剂，优选聚氧化亚烷基支化癸醚、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯单油酸酯、聚氧化乙烯聚氧化丙烯烷基醚、聚氧化乙烯油胺、聚氧化乙烯硬脂胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、油酸二乙醇酰胺。
作为胺化合物，优选单乙醇胺、异丙醇胺、正丙醇胺或环己胺。
作为脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇、氨水或氨气的混合比，为1∶1.0～1.5∶0.0～0.7∶0.3～0.9∶0.01～0.7(摩尔浓度)，更优选为1∶1.1～1.4∶0.4～0.6∶0.4～0.8∶0.003～0.2(摩尔浓度)。
本发明的添加剂是由上述制造方法制造的添加剂，其中，作为原料至少具有脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇、氨水或氨气。
本发明的添加剂调整燃料油的制造方法，是通过加水可成为加水燃料的加水前调整燃料油的制造方法，其特征在于，具有将上述添加剂添加于燃料油，从而生成所希望的添加剂调整燃料油的步骤。
作为添加剂和燃料油的混合比，优选为0.03～0.3∶1(容积)，更优选为0.05～0.2∶1。
本发明的添加剂调整燃料油，是通过上述制造方法制造的添加剂调整燃料油，其中，作为添加剂的原料，至少具有脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇或仅乙二醇、氨水或氨气。
本发明的加水燃料的制造方法，其特征在于，具有在上述添加剂调整燃料油中添加水，从而生成所希望的加水燃料的步骤。
作为水和添加剂调整燃料油的混合比为0.1～0.8∶1(容积)，更优选为0.2～0.6∶1(容积)。
本发明的加水燃料是通过上述制造方法制造的加水燃料，其中，作为添加剂的原料，至少具有脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇或仅乙二醇、氨水或氨气。
发明效果
根据本发明得到的加水燃料，通过添加适当的添加剂，实现油水的均匀分散从而提高燃烧效率的同时，可使该油水的均匀分散长期稳定，因此，即便是加水前的调整燃料油，也可进行运输和保存，其方便性高。
附图说明
图1为表示生成加水燃料的流程的说明图。
图2为表示制造添加剂的实施例的说明图。
图3为表示制造添加剂调整燃料油的实施例的说明图。
图4为表示制造加水燃料的实施例的说明图。
图5为表示烧杯内加水燃料的差异的实验结果照片。
具体实施方式
下面，根据附图所示的实施例说明本发明的实施方式。另外，实施方式并不限定于下述例示，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可利用上述专利文献等以往公知的技术，适当地改变设计。
图1为表示生成加水燃料的流程的说明图。
本发明人通过将特定的添加剂添加于燃料油中，得到了可实现加水燃料中油水的均匀分散及其长期安定化的结果。
在此，燃料油是指汽油、煤油、轻油、A重油、B重油、G重油、原油、植物油、动物油、废油、造纸厂废油(黑液)等通常的可燃油。另外，本发明所述加水燃料，是指将规定量的水和本发明的添加剂混合于该燃料油而形成的燃料。
添加剂的制造方法如下所述。
首先，使分子量比较小的醇类溶解于脂肪酸类或分子量比较大的醇类中，从而生成中间生成物1。
另外，脂肪酸类既可以仅是脂肪酸，还可以是与脂肪酸酯的混合物。
在此，分子量比较大的醇类是指具有大的烷基的液体，例如，是指戊醇、己醇、戊醇、十一烷醇、十二烷醇、十三烷醇等。也可以是异化合物等具有侧链的醇。
另外，分子量比较小的醇类是指具有小的烷基的液体，例如，是指甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇等。
另外，脂肪酸类例如是指丁酸、戊酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、廿二碳酸、二十四碳酸、α-亚麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、亚油酸、r-亚麻酸、二均-r-亚麻酸、花生四烯酸、油酸、芥酸、马来酸、富马酸、十二烷酸等的可熔融甲醇或乙醇、丙醇的一元～多元脂肪酸。
接着，向上述中间生成物1中添加表面活性剂，并搅拌好达到一定的条件，从而生成中间生成物2。
生成中间生成物2时的反应温度优选为0～40℃，搅拌条件优选在空气的混入少的范围进行搅拌。
在此，表面活性剂例如是指非离子系的聚醚类表面活性剂(聚氧化亚烷基支化癸醚、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯单油酸酯、聚氧化乙烯聚氧化丙烯烷基醚等)、或非离子系的酰胺类活性剂(聚氧化乙烯油胺、聚氧化乙烯硬脂胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、油酸二乙醇酰胺等)。
接着，向上述中间生成物2中仅添加胺化合物、或者添加胺化合物和乙二醇并搅拌好，达到一定的条件，从而生成中间生成物3。
在生成中间生成物3时引起发热，因此，优选充分搅拌，以使反应均匀。
在此，胺化合物是指单乙醇胺、二乙醇胺或丙醇胺等。
接着，向上述中间生成物3中加入氨水或氨气并搅拌好，以调整为规定的条件，从而生成本发明的添加剂。
若过量加入氨气，添加剂发生凝胶化，因此，优选调整氨气量。
原料的混合方式有各种各样的组合，因此，最佳比率因原料而异，但作为大致的比率，可利用下述值作为基准。
脂肪酸类或分子量比较大的醇类∶分子量比较小的醇类∶表面活性剂∶仅胺化合物或胺化合物和乙二醇∶氨水或氨气＝1∶1.0～1.5∶0.0～0.7∶0.3～0.9∶0.001～0.7(摩尔浓度)，更优选脂肪酸类或分子量比较大的醇类∶分子量比较小的醇类∶表面活性剂∶仅胺化合物或胺化合物和乙二醇∶氨水或氨气＝1∶1.1～1.4∶0.4～0.6∶0.4～0.8∶0.003～0.2(摩尔浓度)。
(实施例)
制造添加剂的实施例为如下所述。
如图2所示，在2.50mol油酸中混合3.94mol甲醇并进行搅拌，接着，依次混合0.19mol聚氧化亚烷基支化癸醚、0.70mol异丙胺、0.55mol乙二醇、0.01mol氨气并进行搅拌，由此制造了添加剂。
通过添加剂进行的燃料油的调整方法如下所述。
将本发明的上述添加剂混合于汽油、煤油、轻油、A重油、B重油、G重油、原油、植物油、动物油、废油、造纸厂废油(黑液)等的燃料油中并进行搅拌，从而生成添加剂调整燃料油。
也可以以该添加剂调整燃料油的状态加以保存，在使用时加水，从而生成加水燃料。
作为添加剂的原料的脂肪酸等的种类，可根据作为添加对象的燃料油的种类进行适宜的调整，由此，也可使后述的加水量最佳化。
添加剂的必要量因燃料油的种类或用于添加剂的表面活性剂的种类而异，但作为大致的比率，可将下述值作为基准。
添加剂∶燃料油＝0.03～0.3∶1(容积)，
更优选为添加剂∶燃料油＝0.05～0.2∶1(容积)。
(实施例)
制造添加剂调整燃料油的实施例为如下所述。
如图3所示，在10升(容积77％)煤油中混合3升添加剂(容积23％)并进行搅拌，从而制造出添加剂调整燃料油。
通过添加剂调整燃料油进行的加水燃料的调整方法为如下所述。
在本发明的上述添加剂调整燃料油中，混合水并加以搅拌，从而生成加水燃料。
若搅拌时混入空气，则存在混合气体发生***的危险，因此，优选采用没有空气混入的搅拌。
根据水的比率，生成燃料发生液化或凝胶化。另外，若水的比率过高，则产生燃烧温度或燃烧卡路里的降低。例如，当作为燃气轮机用燃料时，加水优选作为锅炉用供水。
另外，在添加剂原料的混合比没有充分适宜的情况下、或没有充分促进添加剂反应的情况下，加水后会产生白色沉淀物，但不会阻碍燃烧。
对加水量而言，从燃烧效率和经济效率方面考虑，作为其大致的比率，可将下述值作为基准。
水∶添加剂调整燃料油＝0.1～0.8∶1(容积)
更优选为，水∶添加剂调整燃料油＝0.2～0.6∶1`(容积)。
(实施例)
制造加水燃料的实施例为如下所述。
如图4所示，通过在13升(容积72％)煤油中混合5升(容积28％)水并加以搅拌，从而制造加水燃料。
图5是表示加水燃料均匀度的实验结果的照片。
从左侧烧杯开始越向右，添加剂比率就越高，煤油与水与添加剂的比率分别为煤油∶水∶添加剂＝63％∶31％∶6％、59％∶29％∶12％、56％∶27％∶17％、53％∶26％∶21％。
通常，根据油水的混合率或添加剂的添加率，加水燃料的状态发生变化。但是，在本发明的加水燃料中，虽然根据加水的比率产生白浊而透明度降低，但没有双层分离、粒状分离，油水可保持均匀的混合状态。另外，可长时间稳定地保持该均匀状态。
工业实用性
根据本发明，可作为各种燃料而实用，例如，可作为温风锅炉、温水锅炉、蒸汽锅炉等各种锅炉的燃料；发电机、农业机械、汽车、船舶等柴油发动机的燃料，工业上的利用价值高。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种添加剂的制造方法，是添加于燃料油中，从而用于生成无油水分离且长期稳定地保持均匀的混合状态的加水燃料或其加水前的调整燃料油的添加剂的制造方法，其特征在于，具有：
将分子量比较小的醇类溶解于脂肪酸类或分子量比较大的醇类中，从而生成中间生成物1的步骤；
在中间生成物1中加入表面活性剂，从而生成中间生成物2的步骤；
在中间生成物2中仅加入胺化合物或加入胺化合物和乙二醇，从而生成中间生成物3的步骤；以及
在中间生成物3中加入氨水或氨气，从而生成所希望的添加剂的步骤。
2.如权利要求1所述的添加剂的制造方法，其中，燃料油为汽油、煤油、轻油、A重油、B重油、C重油、原油、植物油、动物油、废油、造纸排水黑液中的任意一种。
3.如权利要求1或2所述的添加剂的制造方法，其中，脂肪酸类为丁酸、戊酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、廿二碳酸、二十四碳酸、α-亚麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、亚油酸、r-亚麻酸、二均-r-亚麻酸、花生四烯酸、油酸、芥酸、马来酸、富马酸、十二烷酸中的任意一种或其酯。
4.如权利要求1～3中任一项所述的添加剂的制造方法，其中，分子量比较大的醇类为戊醇、己醇、十一烷酸、十二烷醇、十三烷醇中的任意一种。
5.如权利要求1～4中任一项所述的添加剂的制造方法，其中，分子量比较小的醇类为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇中的任意一种。
6.如权利要求1～5中任一项所述的添加剂的制造方法，其中，表面活性剂为非离子系的聚醚类表面活性剂，即为聚氧化亚烷基支化癸醚、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯单油酸酯、聚氧化乙烯聚氧化丙烯烷基醚中的任意一种。
7.如权利要求1～6中任一项所述的添加剂的制造方法，其中，胺化合物为单乙醇胺、异丙醇胺、正丙醇胺或环己胺及其衍生物。
8.如权利要求1～7中任一项所述的添加剂的制造方法，其中，脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇、氨水或氨气的摩尔混合比为1∶1.0～1.5∶0.0～0.7∶0.3～0.9∶0.001～0.7(摩尔浓度)，更优选为1∶1.1～1.4∶0.4～0.6∶0.4～0.8∶0.003～0.2(摩尔浓度)。
9.一种添加剂，其是由权利要求1～8中任一项所述的制造方法制造的添加剂，其中，作为原料，至少具有脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇或仅乙二醇、氨水或氨气。
10.一种添加剂调整燃料油的制造方法，其是通过加水能够成为加水燃料的加水前调整燃料油的制造方法，其中，具有：
将权利要求9所述的添加剂加入燃料油中，从而生成所希望的添加剂调整燃料油的步骤。
11.如权利要求10所述的添加剂调整燃料油的制造方法，其中，添加剂和燃料油的混合比为0.03～0.3∶1(容积)，更优选为0.05～0.2∶1(容积)。
12.一种添加剂调整燃料油，其是由权利要求10或11所述的制造方法制造的添加剂调整燃料油，其中，作为添加剂的原料，至少具有脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇或仅乙二醇、氨水或氨气。
13.一种加水燃料的制造方法，其特征在于，具有：
在权利要求12所述的添加剂调整燃料油中加入水，从而生成所希望的加水燃料的步骤。
14.如权利要求13所述的加水燃料的制造方法，其中，水和添加剂调整燃料油的混合比为0.1～0.8∶1(容积)，更优选为0.2～0.6∶1(容积)。
15.一种加水燃料，其是由权利要求13或14所述的制造方法制造的加水燃料，其中，
作为添加剂的原料，至少具有脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇、氨水或氨气；
所述加水燃料无油水分离且长期稳定地保持均匀的混合状态。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
基于条约第19条(1)的说明书`
根据审查员的意见进行修改的权利要求1，明确了本发明的加水燃料为无油水分离且长期稳定地保持均匀的混合状态的加水燃料。另外，权利要求6明确了作为表面活性剂使用非离子系的聚醚类表面活性剂。
在对比文件1中，记载了加水燃料用的添加剂，并公开了在其材料中使用表面活性剂或氨。在对比文件2中，公开了在相同领域中氨与胺化合物具有同等的作用。
然而，对比文件中公开的是微乳液，与本发明所述的均匀的可溶化物是不同的。如图5所示的实施例，本发明的加水燃料是没有双层分离、也没有粒状分离，并且长期稳定地保持油水均匀混合的透明状态的加水燃料。
另外，对比文件所述表面活性剂是阴离子系的表面活性剂，由于使用铵型表面活性剂，因此，作为燃烧气体必然导致氮氧化物比率的增高。但在本发明中，能够抑制氮氧化物的生成，有助于抑制环境负荷。
Claims (15)
1.一种添加剂的制造方法，是添加于燃料油中，从而用于生成加水燃料或其加水前的调整燃料油的添加剂的制造方法，其特征在于，具有：
将分子量比较小的醇类溶解于脂肪酸类或分子量比较大的醇类中，从而生成中间生成物1的步骤；
在中间生成物1中加入表面活性剂，从而生成中间生成物2的步骤；
在中间生成物2中仅加入胺化合物或加入胺化合物和乙二醇，从而生成中间生成物3的步骤；以及
在中间生成物3中加入氨水或氨气，从而生成所希望的添加剂的步骤。
2.如权利要求1所述的添加剂的制造方法，其中，燃料油为汽油、煤油、轻油、A重油、B重油、C重油、原油、植物油、动物油、废油、造纸排水黑液中的任意一种。
3.如权利要求1或2所述的添加剂的制造方法，其中，脂肪酸类为丁酸、戊酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、廿二碳酸、二十四碳酸、α-亚麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、亚油酸、r-亚麻酸、二均-r-亚麻酸、花生四烯酸、油酸、芥酸、马来酸、富马酸、十二烷酸中的任意一种或其酯。
4.如权利要求1～3中任一项所述的添加剂的制造方法，其中，分子量比较大的醇类为戊醇、己醇、十一烷酸、十二烷醇、十三烷醇中的任意一种。
5.如权利要求1～4中任一项所述的添加剂的制造方法，其中，分子量比较小的醇类为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇中的任意一种。
6.如权利要求1～5中任一项所述的添加剂的制造方法，其中，表面活性剂为聚氧化亚烷基支化癸醚、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯单油酸酯、聚氧化乙烯聚氧化丙烯烷基醚、聚氧化乙烯油胺、聚氧化乙烯硬脂胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、油酸二乙醇酰胺中的任意一种。
7.如权利要求1～6中任一项所述的添加剂的制造方法，其中，胺化合物为单乙醇胺、异丙醇胺、正丙醇胺或环己胺及其衍生物。
8.如权利要求1～7中任一项所述的添加剂的制造方法，其中，脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇、氨水或氨气的摩尔混合比为1∶1.0～1.5∶0.0～0.7∶0.3～0.9∶0.001～0.7(摩尔浓度)，更优选为1∶1.1～1.4∶0.4～0.6∶0.4～0.8∶0.003～0.2(摩尔浓度)。
9.一种添加剂，其是由权利要求1～8中任一项所述的制造方法制造的添加剂，其中，作为原料，至少具有脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇或仅乙二醇、氨水或氨气。
10.一种添加剂调整燃料油的制造方法，其是通过加水能够成为加水燃料的加水前调整燃料油的制造方法，其特征在于，具有：
将权利要求9所述的添加剂加入燃料油中，从而生成所希望的添加剂调整燃料油的步骤。
11.如权利要求10所述的添加剂调整燃料油的制造方法，其中，添加剂和燃料油的混合比为0.03～0.3∶1(容积)，更优选为0.05～0.2∶1(容积)。
12.一种添加剂调整燃料油，其是由权利要求10或11所述的制造方法制造的添加剂调整燃料油，其中，作为添加剂的原料，至少具有脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇或仅乙二醇、氨水或氨气。
13.一种加水燃料的制造方法，其特征在于，具有：
在权利要求12所述的添加剂调整燃料油中加入水，从而生成所希望的加水燃料的步骤。
14.如权利要求13所述的加水燃料的制造方法，其中，水和添加剂调整燃料油的混合比为0.1～0.8∶1(容积)，更优选为0.2～0.6∶1(容积)。
15.一种加水燃料，其是由权利要求13或14所述的制造方法制造的加水燃料，其中，作为添加剂的原料，至少具有脂肪酸类或分子量比较大的醇类、分子量比较小的醇类、表面活性剂、仅胺化合物或胺化合物和乙二醇、氨水或氨气。
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