CN1354227A

CN1354227A - 由煤炭、水、油组成的油基三元混合燃料

Info

Publication number: CN1354227A
Application number: CN 00132662
Authority: CN
Inventors: 荣惠林; 江龙; 李兴长
Original assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-06-19

Abstract

本发明属于燃料,特别涉及一种由煤炭、水、油组成的油基三元混合燃料。其特征在于由煤炭、水、燃油及分散剂和乳化剂组成,以重量百分比计,煤炭4－20%、燃油70－90%、水5－20%、分散剂0.5－5%和乳化剂0.5－5%。本发明的三元混合燃料,具有稳定性好、不分层、燃烧完全和无残渣等特点,是一种清洁燃料,使用时无需改造燃烧锅炉及锅炉喷嘴。

Description

由煤炭、水、油组成的油基三元混合燃料

本发明属于燃料，特别涉及一种由煤炭、水、油组成的油基三元混合燃料。

我国煤多油少，煤的开发利用在国民经济发展中具有极其重要的战略地位。八十年代兴起的油煤浆、水煤浆燃料可用于燃油锅炉中代油燃烧，因此引起了人们的普遍关注。但由于油煤浆、水煤浆这两种煤浆所用煤的含灰量大、颗粒粗、燃烧时需改造燃烧锅炉及锅炉喷嘴，用户深感不便，而且煤中所含的杂质在燃烧时对环境污染很大，所以用户并不欢迎，严重影响了上述两种煤浆的工业化推广应用。

本发明的目的在于克服水煤浆、油煤浆代油燃烧时需改造燃烧锅炉及锅炉喷嘴，以及容易对环境造成污染的缺陷，提供一种经过精细加工的由煤炭、水、油组成的油基三元混合燃料。

本发明的油基三元混合燃料是由煤炭、水、燃油及分散剂和乳化剂组成，以重量百分比计的组成为，煤炭4-20％、燃油70-90％、水5-20％、分散剂0.5-5％和乳化剂0.5-5％。

所述的煤炭可以是精选煤、焦炭、焦油、炭黑、活性炭、木炭、煤烟或灯烟等；所述的煤炭的灰份小于1％，粒径小于10微米。

所述的燃油可以是汽油、柴油、煤油、重油或渣油等。

所述的分散煤炭用的分散剂可以是离子型表面活性剂、或非离子型表面活性剂或两者的混合体以及高聚物。

分散用的离子型表面活性剂是长链烷基苯基磺酸钠、长链烷基硫酸钠、长链烷基胺或长链烷基酸等，其中：烷基(CH₂)数为C₁₂～C₂₀。如十二烷基苯基磺酸钠等。

分散用的非离子型表面活性剂是失水山梨醇脂肪酸酯或烷基聚氧乙烯衍生物等，其中：烷基(CH₂)数为C₁₂～C₂₀。失水山梨醇脂肪酸酯是Span60、Span65、Span80或Span85。

分散用的高聚物是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、聚甲基乙基醚、松香、松脂、沥青、芳香类树脂、氧化橡胶、硝化纤维素、醋酸纤维素、苄基纤维素、慢干性涂料、底漆、瓷漆、醇酸树脂清漆或沥青漆等等。

所述的水的乳化剂可以是离子型表面活性剂、或非离子型表面活性剂或是两者的混合体。

乳化用的离子型表面活性剂是双烷基琥珀酸磺酸酯或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。

乳化用的双烷基琥珀酸磺酸酯是双-2-乙基己基磺基琥珀酸钠(AOT)。

乳化用的非离子型表面活性剂是烷基酚聚氧乙烯醚(TritonX)、聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚的加成物，其中：烷基(CH₂)数为C₁₂～C₂₀。

本发明的油基三元混合燃料的制备方法是，以重量百分比计：在70-90％的燃油中加入0.5-5％的乳化剂，在高速搅拌下逐渐加入5-20％的水，形成乳状液，在乳状液中加入0.5-5％的分散剂，继续高速搅拌逐渐加入4-20％的煤炭，继续搅拌形成煤炭、水、油的均匀浆体，制成煤炭、水、油组成的油基三元混合燃料。

本发明的制备方法还可以是：先在燃油中加入分散煤的分散剂，在高速搅拌下逐渐加入煤炭，然后再加入乳化剂，在高速搅拌下逐渐加入水，形成煤炭、水、油的均匀浆体，制成煤炭、水、油组成的油基三元混合燃料。

在本发明中采用煤炭、水、燃油三元混合燃料，这种燃料属于一种互不相容的混合体系，因此在放置和运输期间的分层与沉淀以及体系的流动性能是研究的难点，本发明通过控制各组份的相对含量、颗粒大小以及添加剂的选用、用量来控制上述性能，以来保证该三元体系的稳定性。本发明中由于在煤炭、燃油中加入了一部分水，并利用了水油混合爆炸以及燃烧时发生水煤气反应等过程，使燃料的热值和燃烧效率优于水煤浆。水油混合发生爆炸以及水煤气反应的相关文献请见：Y.Kitamuna，Q，Hllan8，and T.TakahaShi；J.of Colloid andinterface，156，188-194，1993；张倩，《现代化工》，1995年第11期。

本发明的三元混合燃料，具有稳定性好、不分层、燃烧完全和无残渣等特点，是一种清洁燃料，使用时无需改造燃烧锅炉及锅炉喷嘴。在本发明中，煤炭与水能生成水煤气，所包含的微水滴在高温下具有微爆炸性能，所含的水分能使燃烧更完全、更充分。以柴油三元体系为例，在消耗相当于1吨柴油热值的该种三元燃料时可省100-300元，或者说可省去10-20％的柴油。此外，这种燃料中的水分能大大降低柴油所产生的污染，减少NO_x释出，对节省能源、降低污染、保护环境有着重大作用。通过在煤炭研究总院进行的热值测定，证明这种三元混合燃料的热值可以自由控制，可以满足不同用途的需要。

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

图1.本发明实施例5的流变曲线图；

图2.本发明实施例8的流变曲线图。

其中：

■.粘度值

实施例1：

在710克的汽油中加入40克双-2-乙基己基磺基琥珀酸钠(AOT)，在高速搅拌下逐渐加入50克的水，形成乳状液，在乳状液中加入50克失山梨醇月桂酸脂(Span65)，继续高速搅拌逐渐加入经过粉碎后粒度为10微米以下的煤粉150克，继续搅拌成煤水油均匀浆体，最后得到的煤水油浆体流变性能近似于牛顿(Newton)型，切变速率为50秒^-1，粘度为1000Pa.s，静止一个月不发生油水分离和颗粒沉淀。

实施例2：

在750克柴油中加入10克聚乙烯吡咯酮和10克失水山梨醇单硬脂肪酸酯(Span60)，充分搅拌下逐渐加入100克水，形成乳状液，然后加入10克己基酚聚氧乙烯，在高速搅拌下逐渐加入经过研磨粉碎后的粒度为5微米的焦煤120克，其灰份小于1％，充分搅拌成均匀浆体，最后得到煤水油浆，其流变性能近似于Bingham型流体，当切变速率为50秒^-1时粘度为1500mPa.s，静止一个月不发生油水分离和颗粒沉淀。

实施例3：

取经过研磨粉碎后的粒度为5微米的煤粉200克，其灰份小于1％。将700克渣油加热至80℃，然后加入20克聚氧乙烯和聚氧丙烯醚的聚合物(Pluronic F68)，在高速搅拌下逐渐加入煤粉和10克十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，在加热时和搅拌时逐渐加入70克水，继续搅拌成煤水油均匀浆体，最后得到煤水油浆，在恒温80℃时粘度为2000mPa.s，切变速率为50秒^-1，室温下为软膏状，有利于长期保存、远途运输。

实施例4：

取经过优选后的粒度为3微米的炭黑150克，其灰份为0.2％。在700克柴油中加入30克聚氧乙烯辛基苯酚醚-1(X-15)充分搅拌成均匀浆体，然后加入20克聚乙烯醇和炭黑，在高速搅拌下逐渐加入水100克，继续搅拌成煤水油均匀浆体，最后得到煤水油三元浆体，在恒温下粘度为1500mPa.s，切变速率为50秒^-1，搅拌时成流动体。

实施例5：

在850克汽油中加入40克失水山梨醇三油酸酯(Span85)，充分搅拌下逐渐加入50克水，形成乳状液，然后加入10克十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，在高速搅拌下逐渐加入经过细磨并精制的木炭和灯烟的混合物50克，其粒度为2微米，灰份为1％，充分搅拌后，得类牛顿型三元体系，粘度为30Pa.s，切变速率为50秒^-1。实施例6：

在680克汽油中加入10克松香和20克苄基纤维素，充分搅拌下逐渐加入70克水，形成乳状液，在高速搅拌下逐渐加入10克松脂和经过研磨粉碎后的粒度为10微米的煤烟210克，其灰份小于1％，充分搅拌成均匀浆体，最后得到煤水油浆，其流变性能近似于Bingham型流体，当切变速率为50秒^-1时粘度为1700mPa.s，静止一个月不发生油水分离和颗粒沉淀。

实施例7：

取经过研磨粉碎后的粒度为5微米的煤粉200克，其灰份小于1％，将700克重油加热至50℃，然后加入10克聚甲基乙基醚，在高速搅拌下逐渐加入煤粉，在加热和搅拌条件下逐渐加入含有20克烷基酚聚氧乙烯醚的70克水中继续搅拌成煤水油均匀浆体，最后得到煤水油浆，在恒温50℃时粘度为1800mPa.s，切变速率为50秒^-1，室温下为软膏状，有利于长期保存、远途运输。

实施例8：

取经过粉碎后粒度为10微米的焦炭100克，其灰份0.5％，将煤粉加入到含有50克沥青分散剂的730克的汽油里，充分搅拌成均匀浆体，在高速搅拌下逐渐加入20克烷基酚聚氧乙烯醚和100克水，继续搅拌成煤水油均匀浆体，最后得到的煤水油浆体流变性能近似于牛顿(Newton)型，切变速率为50秒^-1，粘度为407mPa.s，静止一个月不发生油水分离和颗粒沉淀。

实施例9：

在900克柴油中逐渐加入5克聚乙烯醇和50克水成乳状液，然后继续在高速搅拌下逐渐加入5克醋酸纤维素和经过优选后的粒度为8微米的木炭40克，其灰份为0.2％，继续搅拌成煤水油均匀浆体，最后得到稳定的煤水油三元浆体，在室温下粘度为56mPa.s，切变速率为50秒^-1，搅拌时成流动体。

实施例10：

在700克重油中加入15克十二烷基苯基磺酸钠，在高速搅拌下逐渐加入经过研磨粉碎后的粒度为10微米的煤烟170克，其灰份小于1％，在充分搅拌下逐渐加入15克聚氧乙烯醚和聚丙乙烯醚的加成物及100克水，形成乳状液，最后得到煤水油浆。其流变性能近似于Bingham型流体当切变速率为50秒^-1时粘度为1200mPa.s，静止一个月不发生油水分离和颗粒沉淀。

Claims

1.一种由煤炭、水、油组成的油基三元混合燃料，其特征在于该油基三元混合燃料由煤炭、水、燃油及分散剂和乳化剂组成，以重量百分比计，煤炭4-20％、燃油70-90％、水5-20％、分散剂0.5-5％和乳化剂0.5-5％。

2.根据权利要求1所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的煤炭是精选煤、焦炭、焦油、炭黑、活性炭、木炭、煤烟或灯烟。

3.根据权利要求1或2所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的煤炭的灰份小于1％，粒径小于10微米。

4.根据权利要求1所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的燃油是汽油、柴油、煤油、重油或渣油。

5.根据权利要求1所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的分散剂是离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的混合物、高聚物、离子型表面活性剂和高聚物的混合物或非离子型表面活性剂和高聚物的混合物。

6.根据权利要求5所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的非离子型表面活性剂是失水山梨醇脂肪酸酯或烷基聚氧乙烯衍生物，其中：烷基数为C₁₂～C₂₀。

7.根据权利要求5所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的离子型表面活性剂是长链烷基苯基磺酸钠、长链烷基硫酸钠、长链烷基胺或长链烷基酸，其中：烷基数为C₁₂～C₂₀。

8.根据权利要求5所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的高聚物是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、聚甲基乙基醚、松香、松脂、沥青、芳香类树脂、氧化橡胶、硝化纤维素、醋酸纤维素、苄基纤维素、慢干性涂料、底漆、瓷漆、醇酸树脂清漆或沥青漆。

9.根据权利要求1所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的乳化剂是离子型乳化剂、非离子型乳化剂或是两者的混合物。

10.根据权利要求9所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的离子型乳化剂是双烷基琥珀酸磺酸酯或十六烷基三甲基溴化铵。

11.根据权利要求10所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的双烷基琥珀酸磺酸酯是双-2-乙基己基磺基琥珀酸钠。

12.根据权利要求9所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的非离子型乳化剂是烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚的加成物，其中：烷基数为C₁₂～C₂₀。