一种380号清洁船用燃料油及其制备方法与流程

1.本发明属于船用燃料油技术领域，具体涉及一种380号清洁船用燃料油，并进一步公开其制备方法。


背景技术：

2.世界各国之间开辟水上通道的远洋巨轮大都以燃料油为动力，因为燃料油不仅比煤易于储存和运输，且价格也较便宜，据预测，全球船用燃料油市场需求接近3亿t。380号船用燃料油主要是国际航行集装箱运输的大马力船舶所需用油，随着经济和海内外贸易的蓬勃发展，国际各大港口的吞吐量持续猛增，使得主要用作远洋船舶的380号燃料油需求量大增，近年来已占据燃料油总消费结构的一半以上。随着国际海事组织(imo)出台2020年清洁燃料油新规实施，限定380号船用燃料油的指标是：50℃运动粘度小于380cst，硫含量小于0.5％，碳芳香度指数(ccai)不大于870。
3.船用燃料油不同牌号和标准的设立,是为了满足不同发动机工况船舶,对燃料油不同的使用要求而量身定制的。燃料油使用性质指标与船舶发动机类型不匹配，就会出现“水土不服”现象，反而导致发动机腐蚀内漏、磨损熄火甚至油路系统损坏等诸多安全问题。380号船用燃料油要求有极好的储存安定性，减少油泥沉积和沥青胶质堵塞，提高燃烧性能，减少燃料和动力消耗。
4.目前，国内市场常见的380号船用燃料油多为混调产品，不仅调和组分复杂，且各组分的兼容性及分散性差、且热稳定性和储存稳定性也不好，极易出现分层现象，严重时会导致船上燃油系统沉渣和油泥堵塞。有的380号船用燃料油产品还会选择非石油基组分代替石油基组分，却使得成品燃料油热值降低，影响了实际应用。因此，一些大型研究单位和炼化企业纷纷开始了380号船用燃料油的研究和制备生产工作。
5.中国专利cn102746890a公开了一种船用燃料油的制备方法，该产品通过减粘裂化然后分馏的方式得到减粘裂化调和组分，然后通过加入少量的催化柴油得到380号船用燃料油。但该产品的工艺转化率较低，且渣油硫含量依旧高于2％，无法满足清洁燃料油最新的指标要求。又如现有技术中一些燃料油产品会使用劣质重油通过溶剂脱沥青及加氢处理工艺得到调和船用燃料的调和液体组分，但是也存在工艺复杂、能耗高，实现比较困难的缺陷。
6.另外，传统的380号船用燃料油的制备工艺路线，一般是将重质残渣油或塔底油通过掺加适量的轻质油组分进行调和，以达到燃料油粘度和密度等的指标要求，但其所采用的轻质组分油一般为轻质柴油，鉴于二者之间的性质差别较大，会导致调和的燃料油安定性和配伍性不太好，进而易造成燃料油的稳定性和储存安定性差以及使用性质不好等缺点；并且，由于轻质柴油的附加值较高，企业在制备燃料油的过程中希望尽量减少轻质柴油的用量以降低成本。
7.因此，开发一种硫含量低、生产工艺简单易行、使用性能和储存安定性好、且成本较低的380号清洁船用燃料油产品具有积极的意义。


技术实现要素：

8.为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种380号清洁船用燃料油，所述燃料油基于炼化企业低附加值副产物作为稀释调和中间组分和调和配方，具有硫含量低、生产工艺简单易行、使用性能和储存安定性好等优点；
9.本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述燃料油的制备方法。
10.为解决上述技术问题，本发明所述的一种380号清洁船用燃料油，包括如下重量份的原料组分：
11.低硫渣油75-92份；
12.乙烯焦油2-10份；
13.催化油浆5-16份；
14.裂解碳九3-10份；
15.乳化剂0.2-1.0份。
16.具体的，所述低硫渣油为原油常减压装置的渣油组分经加氢处理后的清洁低硫常渣产物；通常情况下，加氢处理工艺采用上流式反应器，加氢条件参数中，控制温度为390℃-400℃，氢分压为13.9mpa-14.5mpa，空速为0.6-1.0h-1
，所用的加氢催化剂为多孔氧化铝负载镍、钴、钼等活性金属组分，在加氢处理后选用所得大于349℃的组分，作为本发明调和所述380船用燃料油的低硫清洁常压渣油。
17.优选的，所述低硫渣油20℃时的密度为930kg/m
3-960 kg/m3，50℃时的运动粘度为300mm2.s-1-980mm2.s-1
，优选为400mm2.s-1-850mm2.s-1
，硫含量小于0.5wt％。本发明选择的低硫渣油，是380号燃料油的基础调和原料，清洁环保、热值高、燃烧性能好，能够起到调节燃料油性能指标的作用。
18.具体的，所述乙烯焦油50℃时的运动粘度为60mm2.s-1-110mm2.s-1
，20℃时的密度为985kg/m
3-1040kg/m3，硫含量小于0.2wt％。由于乙烯焦油粘度小，硫含量小，可以与其他组分一起中和渣质组分粘度，改善流动性，能够调配出性能指标合乎要求的380号清洁燃料油。
19.具体的，所述催化油浆为炼油厂催化裂化装置外甩釜底油经过沉降剂脱固处理后得到的低颗粒含量的清洁催化油浆；通常工艺中，油浆沉降剂的牌号选择shgt6，沉降条件40℃-70℃，沉降剂加入量为100ppm-700ppm，沉降时间24h-36h，移取上部90％的油浆，作为调和380船用燃料油的低硅铝含量的清洁催化油浆。
20.所述的催化油浆，20℃时的密度为990kg/m
3-1150 kg/m3，铝硅含量为50mg.kg-1-300mg.kg-1
，采用脱固后的催化油浆引入燃料油中，除了降低成本，还降低了燃料油中的机械杂质和灰分，燃料油的性质和使用要求得到优化。
21.具体的，所述裂解碳九为乙烯裂解装置的副产物工业用碳九；
22.所述裂解碳九20℃时的密度为850kg/m
3-1010 kg/m3，50℃时的运动粘度为10mm2.s-1-100mm2.s-1
，硫含量小于0.02wt％。
23.具体的，所述乳化剂采用主要成分是含重量百分比20％-45％的混合脂肪甘油酯、重量百分比5％～15％的脂肪酸镁盐、重量百分比20％～60％烷基苯磺酸盐,优选的乳化剂配方是重量百分比40％混合脂肪甘油酯、重量百分比10％脂肪酸镁盐、重量百分比50％烷基苯磺酸盐。所述乳化剂能和裂解碳九组分协同作用，进一步调配燃料油的组合使用性质
和粘度，提高了燃料油的稳定性，有助于进一步调配燃料油的性质和粘度，提高了燃料油的稳定性。
24.本发明还公开了一种制备所述380号清洁船用燃料油的方法，包括如下步骤：
25.(1)取选定量的所述裂解碳九和乳化剂混合，充分搅拌混匀；
26.(2)继续依次加入选定量的所述乙烯焦油和催化油浆，充分搅拌混匀；
27.(3)继续加入选定量的所述低硫渣油，充分搅拌混匀，即得。
28.具体的，所述步骤(1)中，控制所述搅拌步骤的转速为50rpm-200rpm，搅拌时间为10-20min。
29.具体的，所述步骤(2)中，控制所述搅拌步骤的温度为30℃-50℃，搅拌转速为50rpm-200rpm，搅拌时间为15-25min。
30.具体的，所述步骤(3)中，控制所述搅拌步骤的温度为50℃-80℃，搅拌转速为300rpm-600rpm，搅拌时间为15-30min。
31.本发明所述380号清洁船用燃料油，以低硫渣油、乙烯焦油、催化油浆、裂解碳九和乳化剂为基础原料，制得燃料油产品无论粘度、硫含量、总沉积物、铝硅含量、闪点等各项指标都达到了质量标准，并且稳定性测试结果显示，所述燃料油的油品的储存稳定性良好，能够充分发挥出燃料油的燃烧性能，适应大马力船舶对380号环保燃料油的使用要求。
32.本发明所述380号清洁船用燃料油，首次采用乙烯装置副产物裂解碳九作为调和燃料油的组分，由于裂解碳九粘度和密度较小，且可以灵活调配渣油等重质基础组分的粘度和密度指标，可用于替代传统的以附加值高的轻柴油作为稀释剂，有效降低了燃料油成本，增加了经济竞争力，为裂解碳九的利用开辟了新的用途和出路。更重要的是，由于所述裂解碳九组分主要含有芳烯烃和环烯烃以及轻质胶质，性质介于沥青质胶质等芳香性高的组分和饱和烃性质组分之间，可以作为一种中间组分调配燃料油，一方面同芳香性组分相似相容，与沥青质胶质等芳香性组分在分子间力的作用下，互相结合蒂合，另一方面又能与饱和烃性质组分在范德华力等的作用下，互相作用，使得燃料油调和油的胶核束能够更好地分散在周围组分中，不易析出和沉积，有效防止了因组分性质差别大，导致胶体混合溶液中的胶核束容易析出沉积的缺陷，大大提高了燃料油的稳定性，满足380号船用燃料油的指标要求。
33.本发明所述380号清洁船用燃料油，添加了提高燃料油稳定性和使用性质的乳化剂，还能进一步降低粘度，并且通过乳化剂的乳化作用，以及与裂解碳九的协同作用，提高燃料油的稳定性，从而提高燃料油的燃烧性能，防止环境污染，减少废气排放，节约燃料油成本。
34.本发明所述380号清洁船用燃料油的制备方法，各原料之前按照特定的工艺顺序和制备工艺条件进行加热搅拌混合，保证各物料充分混合和相互作用，在相似相容的分子间力作用下，大大提高了燃料油的匹配性和稳定性，从而大大提高了燃料油的使用性能。
具体实施方式
35.本发明下述实施例和对比例中，各实施例和对比例所采用的重质基础原料油、催化油浆、回炼油、乙烯焦油和稀释轻油的性质分析结果见表1。表1中的低硫渣油为原油常减压装置的渣油组分经加氢处理后的清洁低硫常渣产物。
36.表1燃料油组分的主要性质分析结果
37.项目低硫渣油催化油浆裂解碳九乙烯焦油乳化剂运动黏度(50℃)/(mm2·
s-1
)661.6412.111.35156.41.40密度/(kg
·
m-3
)20℃9371073100810361041碳芳香度指数(ccai)781965665903-硫含量(质量分数)/％0.3010.390.030.12-残炭(质量分数)/％3.911.80.604.0-灰分/(质量分数)/％0.0100.0270.0170.011-铝+硅/(mg
·
kg-1
)26210-19-38.实施例1
39.本实施例所述380号清洁船用燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油90重量份，催化油浆6重量份，乙烯焦油2重量份，裂解碳九6重量份，乳化剂0.8重量份。
40.本实施例所述380号清洁船用燃料油的制备方法，包括如下步骤：
41.(1)取选定量的所述裂解碳九和乳化剂混合，于150rpm中速搅拌15min，混合均匀；
42.(2)继续依次缓慢加入选定量的所述乙烯焦油和催化油浆，缓慢加热至48℃，继续180rpm中速搅拌20min，混合均匀；
43.(3)继续加入选定量的所述低硫渣油，将温度缓慢升高至80℃，于600rpm高速搅拌25min，混合均匀，最后降至室温，制得所需380号燃料油。
44.实施例2
45.本实施例所述380号清洁船用燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油92重量份，催化油浆5重量份，乙烯焦油7重量份，裂解碳九3重量份，乳化剂1重量份。
46.本实施例所述380号清洁船用燃料油的制备方法，包括如下步骤：
47.(1)取选定量的所述裂解碳九和乳化剂混合，于160rpm中速搅拌10min，混合均匀；
48.(2)继续依次缓慢加入选定量的所述乙烯焦油和催化油浆，缓慢加热至45℃，继续170rpm中速搅拌15min，混合均匀；
49.(3)继续加入选定量的所述低硫渣油，将温度缓慢升高70℃，于600rpm高速搅拌25min，混合均匀，最后降至室温，制得所需380号燃料油。
50.实施例3
51.本实施例所述380号清洁船用燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油80重量份，催化油浆12重量份，乙烯焦油6重量份，裂解碳九4重量份，乳化剂0.3重量份。
52.本实施例所述380号清洁船用燃料油的制备方法，包括如下步骤：
53.(1)取选定量的所述裂解碳九和乳化剂混合，于165rpm中速搅拌10min，混合均匀；
54.(2)继续依次缓慢加入选定量的所述乙烯焦油和催化油浆，缓慢加热至46℃，继续175rpm中速搅拌16min，混合均匀；
55.(3)继续加入选定量的所述低硫渣油，将温度缓慢升高至75℃，于650rpm高速搅拌25min，混合均匀，最后降至室温，制得所需380号燃料油。
56.实施例4
57.本实施例所述380号清洁船用燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油85重量份，催化油浆8重量份，乙烯焦油5重量份，裂解碳九8重量份，乳化剂0.4重量份。
58.本实施例所述380号清洁船用燃料油的制备方法同实施例1。
59.实施例5
60.本实施例所述380号清洁船用燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油75重量份，催化油浆16重量份，乙烯焦油10重量份，裂解碳九10重量份，乳化剂0.2重量份。
61.本实施例所述燃料油的制备方法同实施例1。
62.实施例6
63.本实施例所述380号清洁船用燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油90重量份，催化油浆6重量份，乙烯焦油2重量份，裂解碳九10重量份，乳化剂0.8重量份。
64.本实施例所述燃料油的制备方法同实施例1。
65.对比例1
66.本对比例所述燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油90重量份，催化油浆6重量份，乙烯焦油2重量份，乳化剂0.8重量份。
67.本对比例所述燃料油采用以下方法制备：称取2份乙烯焦油、6份催化油浆、乳化剂0.8份，缓慢加热至48℃，继续180rpm中速搅拌20min，混合均匀，余下步骤的制备方法同实施例1。
68.对比例2
69.本对比例所述燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油90重量份，催化油浆6重量份，乙烯焦油2重量份，裂解碳九2重量份，乳化剂0.8重量份。
70.本对比例所述燃料油的制备方法同实施例1。
71.对比例3
72.本对比例所述燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油90重量份，催化油浆6重量份，乙烯焦油2重量份，裂解碳九11重量份，乳化剂0.8重量份。
73.本对比例所述燃料油的制备方法同实施例1。
74.对比例4
75.本对比例所述燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油90重量份，催化油浆6重量份，乙烯焦油2重量份，裂解碳九6重量份。
76.本对比例所述燃料油采用以下方法制备：称取2份乙烯焦油、6份催化油浆、裂解碳九6份，缓慢加热至48℃，继续180rpm中速搅拌20min，混合均匀，余下步骤的制备方法同实施例1。
77.对比例5
78.本对比例所述燃料油，包括如下重量份的原料组分：低硫渣油90重量份，催化油浆6重量份，乙烯焦油2重量份，裂解碳九7重量份。
79.本对比例所述燃料油的制备方法同对比例4。
80.对比例6
81.本对比例所述燃料油的原料组分同实施例1，其区别仅在于，在进行加工制备时，各原料一并混合进行搅拌调和。
82.上述实施例1-5和对比例1-7所得到的船舶燃料油的主要性能指标以及380号船舶燃料油的国家标准见表2。各实施例和对比例所得到的船舶燃料油通过不稳定性参数试验检测其组分间是否出现相分离，考察稳定性。
83.表2船舶燃料油的性能测试结果
[0084][0085][0086]
综上，本发明所述380号清洁船用燃料油，无论粘度、硫含量、总沉积物、铝硅含量、闪点等各项指标都达到了质量标准，并且稳定性测试结果显示，所述燃料油的油品的储存稳定性良好，燃料油的不稳定性参数小于10。不加裂解碳九或加入过少，燃料油的粘度和不稳定性参数等都不合格，裂解碳九加入过多，燃料油出现聚集分层。说明本发明所述380号
燃料油，由于加入了中间性质组分裂解碳九，能够替换传统的柴油作为稀释组分，防止燃料油调配组分之间性质差别大容易沉积，显著提高了380号燃料油的配伍和稳定性。
[0087]
并且，当所述燃料油中不添加乳化剂时，燃料油的不稳定性参数由5.2降低到8.5，说明加了乳化剂后，燃料油的相容性和稳定性变好；而在不加乳化剂的情况下，裂解碳九加入7份便出现分层。由实施例6和实施例1可以看出，加入乳化剂时，裂解碳九由6份增加到10份，燃料油的稳定性参数仍为7.9，小于10，仍然比较稳定，体现了乳化剂和裂解碳九的相互作用使得本发明的380号燃料油进一步降低粘度，优化了使用性能和储存安定性好，从而大大提高了燃料油的燃烧性能，防止环境污染，减少废气排放，节约燃料油成本。
[0088]
本发明所述380号清洁船用燃料油在进行产品制备时，经特定原料添加顺序下进行合成，所得到的380号船用燃料油性能指标优良，能够充分发挥出燃料油的燃烧性能，适应大马力船舶对380号环保燃料油的使用要求。
[0089]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。