CN103562357B - C重油组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于制备C重油组合物的方法,所述方法不可能形成淤渣,具有优异点火性和可燃性,并且能够稳定操作燃烧装置如外部燃烧装置、柴油机装置和燃气轮机装置。本发明的方法包括用于制备二环芳烃含量为10体积%以上且45体积%以下的C重油组合物的方法,所述方法包括以基于所述组合物的总质量为1体积%以上且45体积%以下的量混合裂化重整的基础油,该裂化重整的基础油的总芳香族化合物含量为80体积%以上且15℃密度为0.90至1.20g/cm3。
Description
技术领域
本发明涉及C重油组合物及其制备方法,更具体地涉及用作燃料的C重油组合物,所述燃料用于燃烧装置如锅炉、柴油机装置以及燃气轮机和船舶。
背景技术
C重油已被广泛用作燃料,所述燃料用于外部燃烧装置如锅炉、大型船舶和发电机的柴油机装置,或燃气轮机装置。
已被用于各种目的,尤其是用于船舶的C重油在其他外国经常装载并且经常由于可燃性差导致造成引擎问题,这已成为严重问题。因此,日渐需求具有优异点火性和可燃性并且不造成燃烧问题的C重油(参见非专利文献1)。
为了改善这样的C重油的可燃性,专利文献1(日本专利申请公开No.8-277396)公开了一种这样的方法,其中重油用水和特定非离子型表面活性剂被形成为水包油型重油乳液并且乳液粒径和粘度被调节至特定范围并在预热后被燃烧。
备选地,专利文献2(日本专利申请公开No.2003-96474)公开了一种用于改善C重油的可燃性的方法,该方法通过包含50%以上的轻循环油(LCO)并且规定十六烷指数而得到改进。
然而,近年来,用于船舶的燃料如上所述在质量上显著降低并因此产生淤渣并且点火性和可燃性降低。作为结果,船舶上的大型柴油机经常具有燃烧问题,其引起高的烟排放,增高排气温度,污染排气***以及气缸或活塞(ring)的异常磨损。上述文献不代表任何实际的方案。
引文清单
专利文献
专利文献1:日本专利申请公开No.8-277396
专利文献2:日本专利申请公开2003-96474
非专利文献
非专利文献1:NOMURA,Hirotsugu的″Hakuyo nenryo no kagaku″,第164-166页,1994,由Seizando出版。
发明概述
技术问题
鉴于上述情况完成了本发明并且目的是提供这样的C重油组合物,其不太可能形成淤渣,点火性和可燃性优异并且使得燃烧装置如外部燃烧装置、柴油机装置、燃气轮机装置等能够稳定操作。
解决问题的方案
作为为了实现上述目的的渗入研究的结果,基于使用特定基础油可以解决上述问题的这种发现而完成了本发明。
即,本发明描述如下:
[1]一种用于制备C重油组合物的方法,所述C重油组合物的二环芳烃含量为10体积%以上且45体积%以下,所述方法包括:以基于所述组合物的总质量为1体积%以上且45体积%以下的量混合裂化重整的基础油,该裂化重整的基础油的总芳香族化合物含量为80体积%以上且15℃密度为0.90至1.20g/cm3;
[2]根据上述[1]所述的用于制备C重油组合物的方法,其中所述裂化重整的基础油的50℃运动粘度为0.3至10mm2/s、硫含量为8000质量ppm以下并且氮含量为100质量ppm以下;
[3]根据上述[1]或[2]所述的用于制备C重油组合物的方法,其中所述裂化重整的基础油的10体积%蒸馏温度(T10)为130至270℃、50体积%蒸馏温度(T50)为190至290℃并且90体积%蒸馏温度(T90)为230至390℃;
[4]根据上述[1]至[3]中任一项所述的用于制备C重油组合物的方法,其中所述裂化重整的基础油通过以下方式制备:使10体积%蒸馏温度为140℃以上且90体积%蒸馏温度为380℃以下的给料与含有中孔沸石和/或大孔沸石的用于裂化和重整反应的催化剂接触,以通过在反应温度为400至650℃且反应压力为1.5MPaG以下的裂化和重整反应而被裂化和重整,接触时间为1至300秒;和
[5]一种通过上述[1]至[4]中任一项所述用于制备C重油组合物的方法制备的C重油组合物,其中所述C重油组合物的15℃密度为0.85至1.05g/cm3、50℃运动粘度为400mm2/s以下、硫含量为3.5质量%以下、氮含量为1质量%以下并且闪点为70℃以上。
发明的有益效果
本发明的C重油组合物不太可能形成淤渣并且点火性和可燃性优异。因此,本发明的C重油组合物作为燃料非常有用,所述燃料用于外部燃烧装置如锅炉、大型船舶和发电机的柴油机装置,以及燃气轮机装置。
实施方案描述
以下将详细描述本发明的优选实施方案。
用于制备本发明的C重油组合物的方法特征在于:以基于C重油组合物的总质量为1体积%以上和45体积%以下的量混合裂化重整的基础油,所述裂化重整的基础油的总芳香族化合物含量为80体积%以上并且15℃密度为0.90至1.20g/cm3。
基于C重油组合物的总质量,所述裂化重整的基础油的下限量必须为1体积%以上,优选5体积%以上,更优选10体积%以上,更优选15体积%以上。所述裂化重整的基础油的上限量必要地为45体积%以下,优选40体积%以下,更优选35体积%以下。低于1体积%的裂化重整的基础油的混合比不是优选的,因为由于降低的相容性导致可能形成淤渣。高于45体积%的混合比不是优选的,因为可燃性会降低。
要混合到本发明的C重油组合物中的裂化重整的基础油的总芳香族化合物含量必须为80体积%以上,优选90体积%以上,其目的是保持作为馏分(cutter stock)的相容性。本文中提及的总芳香族化合物含量是指依照日本石油学院标准JPI-5S-49-97″Petroleum Products-Determination ofHydrocarbon Types-High Performance Liquid Chromatography(石油产品-烃类型测定-高效液相色谱法)″测得的总芳香族化合物的含量。
要混合到本发明的C重油组合物中的裂化重整的基础油的15℃密度必要地为0.90g/cm3以上且1.20g/cm3以下。本文中提及的15℃密度是指依照JIS K2249″Crude petroleum and petroleum products-Determination ofdensity and petroleum measurement tables based on a reference temperature(15℃)(原石油和石油产品-基于参照温度(15℃)的密度和石油测量表)″获得的值。
对于要混合到本发明的C重油组合物中的裂化重整的基础油的除总芳香族化合物含量和15℃密度之外的其他性质没有特别限制。然而,所述裂化重整的基础油优选具有以下性质。
要混合到本发明的C重油组合物中的裂化重整的基础油的50℃运动粘度为0.3mm2/s以上且10mm2/s以下。作为用于C重油的高品质馏分,所述50℃运动粘度的上限更优选为8mm2/s以下,更优选6mm2/s以下。
要混合到本发明的C重油组合物中的裂化重整的基础油的硫的含量(硫含量)优选为8000质量ppm以下,并且为了降低燃烧废气中硫化合物的量,更优选5000质量ppm以下,更优选4000质量ppm以下。
要混合到本发明的C重油组合物中的裂化重整的基础油的氮的含量(氮含量)优选为100质量ppm以下,并且为了降低燃烧废气中的氮化合物的量,为80质量ppm以下,更优选70质量ppm以下。
要混合到本发明的C重油组合物中的裂化重整的基础油的蒸馏特性是初馏点(IBP)优选为105℃以上并且250℃以下,更优选120℃以上并且240℃以下,10体积%蒸馏温度(T10)优选为130℃以上并且270℃以下,更优选150℃以上并且250℃以下,50体积%蒸馏温度(T50)优选为190℃以上并且290℃以下,更优选210℃以上并且270℃以下,90体积%蒸馏温度(T90)优选为230℃以上并且390℃以下,更优选250℃以上并且370℃以下,以及终沸点(EP)优选为300℃以上并且440℃以下,更优选320℃以上并且420℃以下。
本文提及的50℃运动粘度是指依照JIS K2283″Crude petroleum andpetroleum products-Determination of kinematic viscosity and calculation ofviscosity index from kinematic viscosity(原油和石油产品-运动粘度测定和由运动粘度的粘度指数计算)″获得的值。本文中提及的硫含量是指依照在JIS K2541-1992中规定的″Crude Oil and Petroleum Products-Sulfurcontent Test Method(原油和石油产品-硫含量测试方法)″的″RadiationExciting Method(辐射激发方法)″测得的硫含量。本文中提及的氮含量是指依照JIS K2609″Crude petroleum and petroleum products-Determinationof nitrogen content(原油和石油产物-氮含量确定)″测得的氮含量。所述蒸馏特性依照JIS K2254″Petroleum Products-Distillation Test Method(石油产物-蒸馏测试方法)″的″Atmospheric Distillation Test Method(常压蒸馏测试方法)″测量。
在本发明中使用的裂化重整的基础油的特征在于它通过以下方式制备:使10体积%蒸馏温度为140℃以上且90体积%蒸馏温度为380℃以下的给料与含有中孔沸石和/或大孔沸石的用于裂化和重整反应的催化剂接触,以通过在反应温度为400至650℃且反应压力为1.5MPaG以下的裂化和重整反应而被裂化和重整,接触时间为1至300秒。
具体地,在本发明中使用的裂化重整的基础油通过分馏由所述裂化和重整反应制备的裂化和重整反应产物而制备。
所述裂化和重整反应是这样的反应:使给料与用于裂化和重整反应的催化剂接触以利用所述给料中含有的饱和烃作为氢源并且使所述饱和烃进行氢转移反应以部分地氢化多环芳烃,从而开环和转化为单环芳烃;或者是这样的反应:所述给料中含有的或通过裂化过程产生的饱和烃环化并脱氢为单环芳烃,并且可以产生主要含有芳烃的燃料基础油。
用于所述裂化和重整反应的给料是这样的油:优选该油的10体积%蒸馏温度为140℃以上且90体积%蒸馏温度为380℃以下,更优选10体积%蒸馏温度为150℃以上且90体积%蒸馏温度为360℃以下。
本文中提及的10体积%蒸馏温度和90体积%蒸馏温度是指依据JISK2254“Petroleum products-Determination of distillation characteristics(石油产品-蒸馏特性测定)″测得的值。
10体积%蒸馏温度为140℃以上且90体积%蒸馏温度为380℃以下的给料的实例包括在流化床催化裂化装置中产生的轻循环油(LCO)、LCO的加氢精制油、液化煤馏油、来自重油的加氢裂化油、直馏煤油、直馏瓦斯油、焦化装置煤油、焦化装置瓦斯油和来自含油砂的加氢裂化油。
当使所述给料与用于裂化和重整反应的催化剂接触时所采用的反应形式的实例包括固定床、移动床和流化床。因为在本发明中,重馏分用作所述给料,所述流化床是优选的,因为它可以以连续方式去除沉积在催化剂上的焦炭部分并且能够使反应以稳定方式进行。特别优选的是连续再生型流化床,其中所述催化剂在反应器和再生器之间循环使得可以连续重复反应-再生循环。当使所述给料与用于裂化和重整反应的催化剂接触时,优选为气态。如果需要,所述给料可以用气体稀释。
用于裂化和重整反应的催化剂含有结晶型铝硅酸盐。
所述结晶型铝硅酸盐优选是中孔沸石和/或大孔沸石,因为它们可以增强单环芳烃的收率。
中孔沸石是具有10元环基本结构的那些并且可以是具有AEL,EUO,FER,HEU,MEL,MFI,NES,TON和WEI型晶体结构的那些中的任一种。在这些沸石中,MFI-型沸石是优选的,因为它们可以进一步增强单环芳烃的收率。
大孔沸石是具有12元环基本结构的那些。大孔沸石的实例包括具有AFl,ATO,BEA,CON,FAU,GME,LTL,MOR,MTW和OFF型晶体结构的那些。在这些沸石中,优选的是具有BEA,FAU和MOR型结构的那些,因为它们可以用于工业目的,并且更优选的是具有BEA型结构的那些,因为它们可以增大单环芳烃的收率。
不同于上述中孔和大孔沸石,所述结晶型铝硅酸盐可以含有具有10-元环或更小的基本结构的小孔沸石和具有14-元环或更大的基本结构的超大孔沸石。
小孔沸石的实例包括具有ANA,CHA,ERI,GIS,KFI,LTA,NAT,PAU和YUG型晶体结构的那些。
超大孔沸石的实例包括具有CLO和VPI型晶体结构的那些。
在裂化和重整反应在固定床中进行的情况下,基于100质量%的整个催化剂,在所述用于裂化和重整反应的催化剂中的所述结晶型铝硅酸盐的含量优选为60至100质量%,更优选70至100质量%,特别优选90至100质量%。如果所述结晶型铝硅酸盐含量为60质量%以上,则单环芳烃的收率可以充分地增加。在裂化和重整反应在流化床中进行的情况下,基于100质量%的整个催化剂,在所述用于裂化和重整反应的催化剂中的所述结晶型铝硅酸盐的含量优选为20至60质量%,更优选30至60质量%,特别优选35至60质量%。如果所述结晶型铝硅酸盐的含量为20质量%以上,则单环芳烃的收率可以充分地增加。如果所述结晶型铝硅酸盐的含量高于60质量%,则所述催化剂中可以包含的粘合剂的含量降低,并且所得的催化剂将不适合用于流化床。
用于裂化和重整反应的催化剂优选含有磷和/或硼。如果含有磷和/或硼,则用于裂化和重整反应的催化剂可以防止单环芳烃的收率随时间降低,并且还抑制在催化剂表面上形成焦炭。
在将磷结合在用于裂化和重整反应的催化剂中的方法的实例包括离子交换法和浸渍法。更具体的实例包括:其中将磷加载到结晶型铝硅酸盐、结晶型铝镓硅酸盐(aluminogallosilicate)或结晶型铝锌硅酸盐(aluminozincosilicate)上的方法,其中磷化合物在沸石合成期间被包含以使结晶型铝硅酸盐的内部骨架的一部分被磷取代的方法,以及其中在沸石合成期间使用含有磷的结晶促进剂的方法。对于上述方法中使用的含磷酸根离子的水溶液没有特别限制。然而,优选使用的是通过将磷酸、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵或另一种水溶性磷酸盐以任意浓度溶解在水中而制备的溶液。
将硼结合在用于裂化和重整反应的催化剂中的方法的实例包括离子交换法和浸渍法。更具体地的实例包括:其中其中将硼加载到结晶型铝硅酸盐、结晶型铝镓硅酸盐或结晶型铝锌硅酸盐上的方法,其中硼化合物在沸石合成期间被包含以使结晶型铝硅酸盐的内部骨架的一部分被硼取代的方法,以及其中在沸石合成期间使用含有硼的结晶促进剂的方法。
用于裂化和重整反应的催化剂中磷和/或硼的含量基于该催化剂的总质量优选为0.1至10质量%,其中下限更优选为0.5质量%以上并且上限更优选为9质量%以下,特别优选8质量%。基于催化剂的总质量为0.1质量%以上的磷含量可以防止单环芳烃的收率随时间降低,并且10质量%以下的磷含量可以增大单环芳烃的收率。
如果需要,用于裂化和重整反应的催化剂可以含有镓和/或锌。镓和/或锌的包含导致增大的单环芳烃的产生速率。
用于裂化和重整反应的催化剂中镓的形式的实例包括其中镓结合在结晶型铝硅酸盐的晶格骨架内的催化剂(结晶型铝镓硅酸盐),其中镓负载于结晶型铝硅酸盐上的催化剂(负载镓的结晶型铝硅酸盐)和以所述两种形式包含镓的催化剂。
用于裂化和重整反应的催化剂中锌的形式的实例包括其中锌结合在结晶型铝硅酸盐的晶格骨架内的催化剂(结晶型铝镓硅酸盐),其中锌负载于结晶型铝硅酸盐上的催化剂(负载锌的结晶型铝硅酸盐)和以所述两种形式包含锌的催化剂。
结晶型铝镓硅酸盐或结晶型铝锌硅酸盐具有其中SiO4,AlO4和GaO4/ZnO4结构存在于所述骨架中的结构。结晶型铝镓硅酸盐或结晶型铝锌硅酸盐可以例如通过以下方式制备:通过水热合成的凝胶-结晶化,或将镓或锌***到结晶型铝硅酸盐的骨架中。备选地,结晶型铝镓硅酸盐或结晶型铝锌硅酸盐可以通过将铝***到结晶型镓硅酸盐或结晶型锌硅酸盐的晶格骨架中制备。
负载镓的结晶型铝硅酸盐可以通过如下方式制备:利用常规方法如离子交换法或浸渍法将镓加载在结晶型铝硅酸盐上。对于这些方法中使用的镓来源没有特别限制,并且所述来源的实例包括镓盐,如硝酸镓和氯化镓,以及氧化镓。
负载锌的结晶型铝硅酸盐可以通过如下方式制备:利用常规方法如离子交换法或浸渍法将锌加载在结晶型铝硅酸盐上。对于这些方法中使用的锌来源没有特别限制,并且所述来源的实例包括锌盐,如硝酸锌和氯化锌,以及氧化锌。
在用于裂化和重整反应的催化剂含有镓和/或锌的情况下,基于该催化剂的100质量%的总质量,镓和/或锌在其中的含量优选为0.01至5.0质量%,更优选0.05至2.0质量%。0.01质量%以上的镓和锌的含量导致增加的单环芳烃的产生速率,并且5.0质量%以下的含量可以进一步增大单环芳烃的收率。
取决于反应模式,用于裂化和重整反应的催化剂被形成为粉末、颗粒或团粒。例如,所述催化剂以粉末的形式用于流化床并且以颗粒或团粒的形式用于固定床。用于流化床的催化剂的平均粒径优选为30至180μm,更优选50至100μm。用于流化床的催化剂的体积密度优选为0.4至1.8g/cc,更优选0.5至1.0g/cc。所述平均粒径是指通过用网筛分类获得的粒径分布为50质量%时的粒径。所述体积密度是依照在JIS R9301-2-3中规定的方法测得的值。为了制备颗粒或团粒催化剂,如果需要,可以将惰性氧化物作为粘合剂添加至所述催化剂,接着利用各种成型设备的任一种进行成型。
在用于裂化和重整反应的催化剂含有无机氧化物作为粘合剂的情况下,可以使用含磷的粘合剂。
对使给料与用于裂化和重整反应的催化剂接触、然后与其反应的反应温度没有特别限制。然而,所述反应温度优选为400至650℃。下限反应温度需要为400℃以上以允许所述给料容易反应,并更优选为450℃以上。上限反应温度需要为650℃以下以充分增大单环芳烃的收率,更优选600℃以下。
使所述给料与用于裂化和重整反应的催化剂接触、然后与其反应的反应压力优选为1.5MPaG以下,更优选1.0MPaG以下。如果所述反应压力在1.5MPaG以下,则可以限制副产物轻质气体生成并且降低反应器的压力阻力。
如果反应如所需地进行,则对所述给料和用于裂化和重整反应的催化剂的接触时间没有特别限制。然而,例如,当气体经过所述用于裂化和重整反应的催化剂时进行测量,所述反应时间优选为1至300秒。下限接触时间更优选为5秒以上,并且上限接触时间更优选为150秒以下。如果所述接触接触时间为1秒以上,则确保所述给料和催化剂之间的反应。如果所述接触时间为300秒以下,则可以限制由于焦化导致的碳沉积在催化剂上并且此外抑制通过焦化生成的轻质气体的量。
通过上述裂化和重整反应生成的裂化和重整反应产物被分成各自具有给定性能的馏分,由此制备用于本发明的裂化重整的基础油。
为了将裂化和重整反应产物分成给定的馏分,可以使用常规蒸馏单元和气液分离单元。蒸馏单元的一个实例是包含多级蒸馏单元以通过蒸馏分离多个馏分的装置如汽提塔。气液分离单元的一个实例是包含气液分离罐、用于将反应产物引入到该气液分离罐中的进入管、布置在气液分离槽上部的气体组分排放管和布置在气液分离槽下部的液体组分排放管的装置。
用于本发明中的裂化和重整基础油优选是含有9个以上碳原子的烃的馏分。
对于不同于在用于制备本发明的C重油组合物的方法中要混合的裂化重整的基础油的C重油基础油没有特别限制。然而,这样的基础油的实例包括常压瓦斯油、常压渣油、渣油脱硫瓦斯油、真空瓦斯油、真空渣油、抽提油、轻循环油和催化裂化渣油。在本发明中,所述裂化重整的基础油可以联合这些C重油基础油中的一种或多种类型使用。所述常压瓦斯油和常压渣油是通过在常压蒸馏单元中在常压下蒸馏原油而制得的瓦斯油和渣油。渣油脱硫瓦斯油是当常压渣油或真空渣油在直接渣油脱硫单元中被脱硫时制得的瓦斯油。所述真空瓦斯油和真空渣油是通过在真空蒸馏单元中在减压下蒸馏常压渣油而制得的瓦斯油和渣油。所述抽提油是通过从用于润滑油给料的真空蒸馏单元抽提和分离而制备出的不适合用于润滑油的芳族组分。所述轻循环油和催化裂化渣油是通过在流化床催化裂化设备中通过裂化真空-蒸馏的瓦斯油和真空蒸馏的渣油制备的瓦斯油和渣油。
在本发明的C重油组合物中,这些C重油基础油以基于所述重油组合物的总质量为55至99体积%,优选60至95体积%,更优选65至90体积%,最优选65至85体积%的量混合。
本发明的C重油组合物必要地是使用上述裂化重整的基础油作为必需组分制备的并满足JIS三级重油标准的C重油组合物。
本发明的方法制备二环芳烃含量为10体积%以上并且45体积%以下的C重油组合物。下限二环芳烃含量优选为10体积%以上,其目的是保持相容性以限制淤渣形成。上限优选为45体积%以下,其目的是保持可燃性。
本文中使用的二环芳烃含量是指通过如下获得的二环芳烃含量,即依照由日本石油学院标准JPI-5S-49-97限定的″PetroleumProducts-Determination of Hydrocarbon Types-High Performance LiquidChromatography(石油产物-烃类型确定-高效液相色谱)″,测量通过由日本石油学院标准JPI-5S-22-83限定的″a composition analysis method ofasphalt using column chromatography(使用柱色谱的沥青的组成分析方法)″分离的芳香族化合物含量。
对除所述二环芳烃含量之外的本发明的C重油组合物的其他性质没有特别限制。优选地,所述组合物具有以下性质。
本发明的C重油组合物15℃密度(在15℃的密度)优选为0.85g/cm3以上,更优选0.88g/cm3以上,最优选0.90g/cm3以上。所述15℃密度还优选为1.05g/cm3以下,更优选1.00g/cm3以下,最优选0.99g/cm3以下。低于0.85g/cm3的15℃密度不是优选的,因为单位体积的热值小。高于1.05g/cm3的15℃密度也不是优选的,因为可能发生燃烧失败。
本发明的C重油组合物的70℃密度(在70℃的密度)优选为0.80g/cm3以上,更优选0.83g/cm3以上。所述70℃密度也优选为1.00g/cm3以下,更优选0.95g/cm3以下。低于0.80g/cm3的70℃密度不是优选的,因为单位体积的热值小。高于1.00g/cm3的70℃密度也不是优选的,因为可能发生燃烧失败。
本文中提及的密度是指依照JIS K2249″Crude petroleum andpetroleum products-Determination of density and petroleum measurementtables based on a reference temperature(15℃)(原石油和石油产品-基于参照温度(15℃)的密度和石油测量表)″获得的值。
本发明的C重油组合物的50℃运动粘度优选为400mm2/s以下,更优选350mm2/s以下,最优选300mm2/s以下。如果所述50℃运动粘度高于400mm2/s,则可能发生所述组合物的燃烧失败。
所述C重油组合物的100℃运动粘度优选为50mm2/s以下,更优选45mm2/s以下。如果所述100℃运动粘度高于50mm2/s,则可能发生所述组合物的燃烧失败。
本文中提及的运动粘度是指依照JIS K2283″Crude petroleum andpetroleum products-Determination of kinematic viscosity and calculation ofviscosity index from kinematic viscosity(原油和石油产品-运动粘度测定和由运动粘度的粘度指数计算)″获得的值。
本发明的C重油组合物的硫含量优选为3.5质量%以下,更优选3.0质量%以下。如果所述硫含量高于3.5质量%,则从引擎排出的硫氧化物的量可能增加。
本文提及的硫含量是指依照JIS K2541“Crude oil and petroleumproducts-Determination of sulfur content(原油和石油产品-硫含量确定)″测得的残余碳含量。
本发明的C重油组合物的氮含量优选为1.0质量%以下,更优选0.5质量%以下。如果所述氮含量高于1.0质量%,则从引擎排出的氮氧化物的量可能增加。
本文提及的氮含量是指依照JIS K2609″Crude petroleum andpetroleum products-Determination of nitrogen content(原油和石油产品-氮含量确定)″测得的残余碳含量。
从处理中的安全性角度,本发明的C重油组合物的闪点优选为70℃以上,更优选72℃以上。
本文中提及的闪点是指依照JIS K2265″Crude oil and petroleumproducts-Determination of flash point(原油和石油产品-闪点确定)″的Pensky-Martens闭杯法测得的值。
本发明的C重油组合物的CCAI优选为900以下,更优选870以下。如果所述CCAI大于900,则可能发生所述组合物的燃烧失败。
本文中使用的CCAI(计算碳芳香度指数:依照内燃机国际理事会(TheInternational Council on Combustion Engines)的决定定义的)是集中在芳香族化合物含量和点火性之间的关系并且通过以下公式计算的指数,其中重油的密度和粘度方便地通过芳香度表示:
CCAI=D-140.7log(log(V+0.85))-80.6
(D:15℃密度(kg/m3),V:50℃运动粘度(mm2/s))
本发明的C重油组合物的残碳含量优选为15质量%以下,更优选10质量%以下。如果所述残碳含量大于15质量%,则可能发生所述组合物的燃烧失败。
本文中提及的残碳含量是指依照JIS K2270″Crude petroleum andpetroleum products-Determination of carbon residue(原油和石油产品-残碳确定)″测得的残碳含量。
本发明的C重油组合物的含灰量优选为0.10质量%以下,更优选0.05质量%以下。如果所述含灰量高于0.10质量%,则可能发生所述组合物的燃烧失败。
本文中提及的含灰量是指依照JIS K2272″Testing Methods for Ashand Sulfated Ash of Crude Oil and Petroleum Products(原油和石油产品的灰分和硫酸化灰分的测试方法)″获得的值。
本发明的C重油组合物的钒含量优选为100质量ppm以下,更优选80质量ppm以下。如果所述钒含量大于100质量ppm,则可能发生所述组合物的燃烧失败。
所述钒含量是指依照JPI-5S-11″Method of Test for Vanadium in Fuel(燃料中钒的测试方法)″获得的值。
本发明的C重油组合物的含水量优选为0.5体积%以下,更优选0.3体积%以下。如果所述含水量大于0.5体积%,则所述组合物将以冰的形式沉积并且可能引起金属腐蚀或滤器堵塞。
本文中提及的含水量是指依照JIS K2275″Crude oil and petroleumproducts-Determination of water contem(原油和石油产品-含水量确定)″测得的值。
利用燃料点燃分析器测得的本发明的C重油组合物的点火延迟优选为15ms以下。利用燃料点燃分析器测得的点火延迟优选为15ms以下,更优选13ms以下,更优选11ms以下,原因在于为了安全地操作柴油机装置,从将燃料注射到燃烧室中直至燃料点火的时间短是有益的。
利用燃料点火分析器测得的本发明的C重油组合物的燃烧时间优选为25ms以下。利用燃料点火分析器测得的燃烧时间优选为25ms以下,更优选23ms以下,原因在于为了安全地操作柴油机装置,在燃烧室中的短时火焰(short flame)是有益的。
本发明中使用的燃料点火分析器是由FUEL TECH Japan LTD制造的″燃料点火分析器(Fuel Ignition Analyzer):FIA-100″,其中加热至120℃的约0.1ml的燃料在20MPa的点火压力下注射到体积为1L、压力为4.5MPa并且温度为450℃的填充有空气的恒容积燃烧室中,由此测量所述点火延迟和燃烧时间。
本文提及的点火延迟是指燃烧室中的压力从初始压力增加至0.02MPa的时间期。
本文中提及的燃烧期是指通过从直至达到最大压力的时间扣除所述点火延迟获得的时间期。
利用热重法-示差热分析测得的在氮气氛(100ml/分钟)下本发明的C重油组合物的质量减少10%时的温度优选为400℃以下,更优选350℃以下。如果利用热重法-示差热分时析在氮气氛下所述质量减少10%时的温度高于400℃,则可能发生所述组合物的燃烧失败。
本文中提及的热重法-示差热分析是这样的分析方法:其中在指定温度条件下加热样品以同时测量与蒸发/热裂化相关的重量降低和与蒸发/氧化/热裂化相关的热值的变化。具体地,约10mg的样品在5mm内径铂秤盘中称重并置于由Rigaku Corporation制造的Thermoflex TAS300上。然后将样品以100℃/分钟的速率从室温加热至1000℃。
利用热重法-示差热分析测得的在氮气氛(100ml/分钟)下本发明的C重油组合物的质量减少50%时的温度优选为600℃以下,更优选550℃以下。如果利用热重法-示差热分析在氮气氛下所述质量减少50%时的温度高于600℃,则可能发生所述组合物的燃烧失败。
利用热重法-示差热分析测得的在氮气氛(100ml/分钟)下本发明的C重油组合物的质量减少90%时的温度优选为800℃以下,更优选750℃以下。如果利用热重法-示差热分析在氮气氛下所述质量减少90%时的温度高于800℃,则可能发生所述组合物的燃烧失败。
如果需要,本发明的C重油组合物可以含有各种添加剂如低温流动改进剂、十六烷值改进剂、抗氧化剂、稳定剂、分散剂、金属失活剂、微生物消毒剂、燃烧改进剂、抗静电剂、识别剂(identification agent)和着色剂。
上述添加剂可以是依照通常方式合成的那些添加剂或商购获得的添加剂。一些商购获得的添加剂经常为其中有助于所需效果的活性组分用合适溶剂稀释的形式。在使用商购获得的添加剂的情况下,其有效组分被稀释,它们优选被添加以使所述C重油组合物的性质满足上述要求。添加剂的量任意选择,但基于C重油组合物的总质量,所述添加剂的总量通常优选为0.5质量%以下,优选0.2质量%以下。
实施例
将参照以下实施例描述本发明,但本发明不局限于此。
[实施例和比较例]
使用表1中列出的裂化重整的基础油、通过在真空蒸馏单元中在减压下蒸馏常压渣油而制得的真空渣油和在常压蒸馏单元中在常压下通过蒸馏原油而制得的直馏瓦斯油来制备实施例1至4的试验燃料。为了比较,还制备了不含裂化重整的基础油的样品和商购获得的产品。
以以下方式制备表1中列出的裂化重整的基础油。
(用于制备裂化重整的基础油的方法)
使轻循环油LCO(10体积%蒸馏温度为215℃,90体积%蒸馏温度为318℃,15℃密度为0.9258g/cm3,饱和含量为23体积%,烯烃含量为2体积%,并且总芳香族化合物含量为75体积%)与用于裂化和重整反应的催化剂(MFI类型沸石,负载0.2质量%的镓和0.7质量%的磷并且含有粘合剂)接触并在以下条件下反应:反应温度为538℃,反应压力为0.3MPaG,在流化床反应器中LCO和催化剂接触时间为60秒,以进行裂化和重整反应。裂化和重整反应产物通过蒸馏进行分馏,由此制得如表1所示的裂化和重整的基础油1至3。
这些样品的评价结果列于表2中。所述C重油组合物的性质依照上述试验方法和测量方法进行测量。
依照ISO10307-1进行干燥淤渣的测量。
从表2中发现,本发明的C重油组合物在点火性和可燃性方面与商购获得的产品相当或更好,并且可以限制淤渣形式。
[表1]
[表2]
工业实用性
本发明的C重油组合物不太可能形成淤渣并且点火性和可燃性优异。
因此,本发明的C重油组合物作为用于外部燃烧装置如锅炉、大型船舶和发电机的柴油机装置以及燃气轮机的燃料非常有用。
Claims (6)
1.一种用于制备C重油组合物的方法,所述C重油组合物的二环芳烃含量为10体积%以上且45体积%以下,所述方法包括以基于所述组合物的总质量为1体积%以上且45体积%以下的量混合裂化重整的基础油,
所述裂化重整的基础油的总芳香族化合物含量为80体积%以上且15℃密度为0.90至1.20g/cm3,
所述裂化重整的基础油通过以下方式制备:使10体积%蒸馏温度为140℃以上且90体积%蒸馏温度为380℃以下的给料与含有中孔沸石和/或大孔沸石的用于裂化和重整反应的催化剂接触,以通过在反应温度为400至650℃且反应压力为1.5MPaG以下、接触时间为1至300秒的条件下进行裂化和重整反应。
2.根据权利要求1所述的用于制备C重油组合物的方法,其中所述裂化重整的基础油的50℃运动粘度为0.3至10mm2/s、硫含量为8000质量ppm以下并且氮含量为100质量ppm以下。
3.根据权利要求1或2所述的用于制备C重油组合物的方法,其中所述裂化重整的基础油的10体积%蒸馏温度(T10)为130至270℃、50体积%蒸馏温度(T50)为190至290℃并且90体积%蒸馏温度(T90)为230至390℃。
4.根据权利要求1所述的用于制备C重油组合物的方法,其中所述C重油组合物的15℃密度为0.85至1.05g/cm3、50℃运动粘度为400mm2/s以下、硫含量为3.5质量%以下、氮含量为1质量%以下并且闪点为70℃以上。
5.根据权利要求1所述的用于制备C重油组合物的方法,其中所述中孔沸石具有10元环的骨架结构。
6.根据权利要求1所述的用于制备C重油组合物的方法,其中所述大孔沸石具有12元环的骨架结构。
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