CN1221643C - 为船舶加燃料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种为具有柴油机和/或锅炉的船舶加燃料的方法，该方法包括：在基本没有烃馏分稀释油的条件下，为具有储油罐的船舶提供高内相比(HIPR)乳液，该乳液包含10-40重量%的水和一种燃油，该燃油包含选自常压渣油、减压蒸馏渣油、碱粘裂化渣油和其它重精制物流的至少一种。没有馏分稀释油避免了不相容性问题并且可以使用该乳液而不用沉降、过滤和离心。

Description

为船舶加燃料的方法和设备
本发明涉及燃油在水中的乳液，特别涉及船用燃油在水中的乳液。
在航运业内，使用馏出油和渣油。这样的燃料往往储存在船上并泵送到进行燃烧的柴油机或锅炉。
在低温下，船用燃料变得较粘，使它们难以在船上和船附近泵送。降低粘度的一种方法是向渣油中加入稀释剂。通常采用轻烃馏分稀释油。这稀释燃料使其在低温下可充分流动，满足使用要求。但是，馏分稀释油在芳族与链烷特性角度来说，组成是可变的，并且还含有不溶性的杂质，这些不溶性杂质在燃料燃烧之前必须去除。通常，这种去除是在船上进行的，例如使用沉降槽、过滤器和离心的复杂装置。此外，如果由于溶剂特性不同而采取在储油罐内隔离两种燃料的步骤，使用传统的船用燃料加燃料的船舶才能用不同的船用燃料重新加燃料。如果不采取这样的步骤，则可能由于沥青质沉淀而出现成渣。
使用乳液改善重烃输送描述于US 5863301和CA 2145030中。乳液的制备和应用还描述于EP0156486A和EP0162591A中。
WO 99/54426涉及基于减压渣油、减粘裂化减压渣油、流动焦炭和燃油No.4、5和6的含水粗乳液，据说是非乳化燃油的有用替代品。但是，由于燃油No.4、5和6还含有烃馏分稀释油，因此仍然存在不相容性问题的可能性。
现在已经发现，在基本没有烃馏分稀释油的条件下使用燃油制成的乳液可以混合而没有潜在的不相容性问题。这对于船舶是特别有利的，因为它消除了对沉降槽、过滤器和/或离心的复杂装置的需要。
因此，根据本发明，提供了一种为具有柴油机和/或锅炉的船舶加燃料的方法，该方法包括：
(a)为所述船舶提供储油罐，该储油罐可操作地连接到所述柴油机和/或锅炉；
(b)在基本没有烃馏分稀释油的条件下，向所述储油罐中引入第一种高内相比(HIPR)乳液(A)，该乳液包含10-40重量％的水和一种燃油，该燃油包含至少一种选自常压渣油、减压蒸馏渣油、减粘裂化渣油和其它重精制物流的组分；和
(c)在基本没有烃馏分稀释油的条件下，向任选含有乳液(A)的所述储油罐中引入第二种高内相比(HIPR)乳液(B)，该乳液包含10-40重量％的水和一种燃油，该燃油选自常压渣油、减压蒸馏渣油、减粘裂化渣油和其它重精制物流的至少一种；
并且其中乳液(A)和(B)相互不同。
本发明还涉及一种为具有柴油机和/或锅炉的船舶加燃料的方法，所述船舶具有储油罐，该储油罐可操作地连接到所述柴油机和/或锅炉，所述储油罐含有残余的第一种高内相比乳液A，在没有烃馏分稀释油的条件下，该乳液A包含10-40重量％的水和一种燃油，该燃油包含选自常压渣油、减压蒸馏渣油和减粘裂化渣油的至少一种，所述方法包括在没有烃馏分稀释油的条件下，向所述储油罐中引入第二种高内相比乳液B来为所述船舶重新加燃料，所述乳液B包含10-40重量％的水和一种燃油，该燃油包含选自常压渣油、减压蒸馏渣油和减粘裂化渣油的至少一种；并且其中乳液A和B相互不同，所述乳液独立地包含平均直径为2-50微米的燃油滴以及在每种乳液中的燃油在50℃的粘度为1000-100,000cSt。
本发明的乳液具有降低的粘度。
乳液的相比率独立地为10-60％的水，优选为30-50％的水，更优选为30-40％的水。
这些乳液通常是高度浓缩的，优选含有平均直径为2-50微米，优选为10-30微米的燃油滴。在非常低的水浓度下，通常小于25％，然后将分布成被薄水膜分开的变形油滴，并且因此太粘而不能应用。
优选地，即使在环境温度(例如5℃)下，乳液是可泵送的而不用加热。这些乳液在25℃的粘度可以为100-1000cSt，优选为100-500cSt，最优选为100-300cSt。
优选地，所述乳液独立地包含20-50体积％的水，更优选为30-40体积％的水。
优选地，所述乳液独立地包含50-80体积％的燃油，更优选为60-70体积％的燃油。
合适的燃油包括来自精炼加工的渣油，如常压渣油、真空蒸馏渣油、减粘裂化渣油和其它重质炼油物流。燃油在50℃的初始粘度可以是1000-100,000cSt，优选为500-1,000cSt。
所述乳液还可以独立地包含表面活性剂。合适的表面活性剂包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂及其混合物。
合适的非离子表面活性剂包括乙氧基化的烷基酚、乙氧基化的醇和乙氧基化的山梨糖醇醚。
合适的阴离子表面活性剂包括长链(如烃)羧酸和磺酸的盐，以及长链(如烃)硫酸盐。
合适的阳离子表面活性剂包括脂肪二胺、咪唑、乙氧基化的胺、酰胺基-酰胺和季铵化合物的盐酸盐。
当使用表面活性剂时，其可以按0.1-5重量％的量存在，以乳液的总重量为基准。
本发明的乳液还可以独立地包含传统的燃料添加剂。合适的添加剂可以包括十六烷值改进剂、燃烧促进剂、腐蚀抑制剂、杀菌剂、Sox还原剂、Nox还原剂、炱分改良剂和烟灰释放剂。
有利地，水溶性添加剂与本发明的乳液相容，因为它们溶解在包围乳液的燃油滴的连续水相中。这些可以任选添加到所制备的乳液中，或者在乳化前加入到水相中。
本发明的乳液可以使用任何合适的方法制备。例如，通过把燃油与水直接混合可以制备所述乳液。混合可以在10-1000，优选50-250s-1的低剪切条件下进行。混合可以在合适的表面活性剂存在下进行。另外，燃油可以直接与合适的表面活性剂的水溶液混合。
对于设计为用重燃油运行的柴油机，更优选为船用重燃料柴油机，本发明的乳液是特别有用的。因此，本发明还提供一种为重燃料柴油机加燃料的方法，该方法包括把本发明的乳液引入到所述发动机中。
有利地，本发明的乳液具有足够低的粘度，使它们可以用方便的方式从储油罐移送到燃料发动机。因此，尽管乳液可以预加热以提高它们到船或在船附近的流动性，但是预加热不是必要的。
由于其较低的粘度，本发明的乳液不需要含有烃馏分稀释油。实际上，本发明的乳液基本没有烃馏分稀释油。这是有利的，因为馏分稀释油通常是芳族的，并且对燃料的燃烧和点火质量有有害影响。此外，馏分稀释油往往含有显著量的不溶性杂质。因此在没有这样的稀释油的情况下，乳液中的不溶性杂质含量可以较低，例如小于20ppm，优选小于1ppm，以乳液的总重量为基准。
当乳液中不溶性杂质的量低于20ppm时，在使用前不必使乳液排出这些杂质。这在船舶上是特别有利的，因为通常用来从船用燃料重排出固体杂质常用的设备往往是复杂的并且体积大。当使用本发明的乳液作为船用燃料时，该乳液可以从船的储油罐泵送到燃料发动机中，而不需要通过各种沉降、过滤和/或离心步骤处理该乳液。实际上，在许多情况下，不希望使乳液经过例如离心作用，离心作用往往导致乳液分离成其组分。在本发明的一个实施方案中，乳液可以直接从储油罐流到燃料发动机中。
本发明的乳液相对于传统燃油所具有的另一个优点是尽管两种不同燃油的混合物对于储存来说可能太不稳定，但是两种不同的本发明乳液的混合物可能不会如此。这种增大的混溶性与包围每种乳液的燃油滴的共同的水相和表面活性剂种类的存在有关。因为这种混溶性和提高的相容性，由本发明的乳液加燃料的船舶可以用不同的乳液重新加燃料，而没有由于第二种乳液与储油罐中存在的残余第一种乳液接触所产生的问题(不相容性)。相反，如果采取隔开储油罐中的两种燃料的步骤，用传统船用燃料加燃料的船舶才能用不同的船用燃料重新加燃料。如果不采取这样的步骤，可能由于沥青质沉淀而发生“成渣”。
现在通过仅参考以下实验的实施例描述本发明。
用来自英国的BP’s Coryton和Grangemouth炼油厂的两种uncut减压渣油原料制备单独的乳液，制备基于在EP-A-0156486和EP-A-0162591中所述的“高内相比(HIPR)”方法。这些分别称为乳液C和G。
把每种渣油加热到70℃。把5重量份的每种渣油加入到初始在环境温度下的1重量份的Igepal CA＝630(辛基酚9-乙氧基化物)在去离子水的2重量％溶液中。然后使用手持低速(1200rpm)家用搅拌机把这些组分混合1分钟，以产生HIPR乳液，其呈现均匀结构。由于这些组分的相对密度，体积份和重量份的使用可以认为是可互换的。在初始混合阶段后，可以加入另外量的去离子水作为稀释阶段。用这种方法，制备了用约0.25重量％表面活性剂稳定的65重量％渣油乳液C和G。
使用Galai CIS-1仪器测定乳液C和G的油滴尺寸分布，并且这些表明油滴直径在5-40微米范围内，体积平均统计直径约为20微米。乳化条件的改善(例如表面活性剂种类、表面活性剂浓度、第一阶段混合时间和速度)可以产生平均直径为5-30微米的乳液。
对每种乳液C、G以及由它们制备的50∶50二元组合的储存稳定性试验，并且在40℃监测它们的油滴尺寸分布与时间的函数关系。当试图确定乳液中的不稳定性迹象时，这种方法是常用的。没有发现不稳定性与时间有关的证据。这表明，在这些测试中这两种乳液是相容的并且可以相互混合。

Claims (9)

1.一种为具有柴油机和/或锅炉的船舶加燃料的方法，所述船舶具有储油罐，该储油罐可操作地连接到所述柴油机和/或锅炉，所述储油罐含有残余的第一种高内相比乳液A，在没有烃馏分稀释油的条件下，该乳液A包含10-40重量％的水和一种燃油，该燃油包含选自常压渣油、减压蒸馏渣油和减粘裂化渣油的至少一种，所述方法包括在没有烃馏分稀释油的条件下，向所述储油罐中引入第二种高内相比乳液B来为所述船舶重新加燃料，所述乳液B包含10-40重量％的水和一种燃油，该燃油包含选自常压渣油、减压蒸馏渣油和减粘裂化渣油的至少一种；并且其中乳液A和B相互不同，所述乳液独立地包含平均直径为2-50微米的燃油滴以及在每种乳液中的燃油在50℃的粘度为1000-100,000cSt。
2.根据权利要求1的方法，其中把乳液泵送到柴油机和/或锅炉而不用沉降、或不用过滤或不用离心，或者不用沉降、过滤和离心。
3.根据权利要求2的方法，其中把乳液直接从储油罐泵送到柴油机和/或锅炉。
4.根据权利要求1的方法，其中所述乳液独立地包含表面活性剂。
5.根据权利要求1或4的方法，其中所述乳液独立地包含平均直径为10-30微米的燃油滴。
6.根据权利要求1或4的方法，其中所述乳液独立地含有20-50体积％的水。
7.根据权利要求6的方法，其中所述乳液独立地含有30-40体积％的水。
8.根据权利要求5的方法，其中所述乳液独立地含有20-50体积％的水。
9.根据权利要求8的方法，其中所述乳液独立地含有30-40体积％的水。
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