[發明專利]用于從柴油燃料去除脂肪酸鹽污染物的燃料過濾器

有效

• 申請號: 201380040452.6
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN104541047B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: C·W·特洛鮑;S·D·惠特克;C·伯布林克;B·M·維爾德根;M·T·維喬雷克
• 申請（專利權）人: 康明斯過濾IP公司
• 主分類號: F02M37/00
• 分類號: F02M37/00;B01D35/00
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司31266
• 代理人: 須一平

技術領域

本發明描述了一種用于從燃料中去除不良脂肪酸鹽的系統和方法。燃料穿過過濾系統，該過濾系統包括合適的離子交換介質或樹脂和過濾介質。

技術背景

為了確保可靠和穩定的發動機性能，燃料噴射系統的燃料清潔度要求極為苛刻。在很大程度上，燃料過濾負責滿足與磨粒和未溶解的水的控制相關聯的燃料清潔度要求。然而，燃料中脂肪酸鹽的存在可能會導致噴射器粘著，且在極端情況下，甚至可能會堵塞精細的過濾器。出于本公開的目的，脂肪酸鹽被定義為可使用適用于燃料的美國石油化學家學會(AOCS)標準Cc?17-95油中脂肪酸鹽滴定法來測量的任何化學物質。通常情況下，脂肪酸鹽是金屬羧酸鹽。它們在環境溫度下可以呈現為半固體或軟的污染物，或者在燃料系統中的溫度和壓力條件下可變成固體的溶解物質。脂肪酸鹽的問題通常是使用羧酸基燃料潤滑性能增強劑或用于保護管線的腐蝕抑制劑的結果。當燃料被金屬離子(例如水或潤滑油污物中攜帶的金屬離子)污染，氫離子被金屬離子置換，從而形成了脂肪酸鹽。柴油燃料中的基本成分，例如由燃料精煉工藝或海上運輸產生的，例如氫氧化鈉、氫氧化鈣或潤滑油污染物，與羧酸反應以去除氫離子，生成了水分子和金屬羧酸鹽。脂肪酸鹽與其母羧酸相比較難溶解，且它們還會降低抑制腐蝕添加劑的有效性。在很大程度上，通過嘗試在運輸之前提高散裝燃油的質量以及通過使用清除噴射器上的沉積物或者阻止其沉積的添加劑，脂肪酸鹽問題得到了一定的處理。然而，這些方法并不是一直有效或具有實踐性，因此，脂肪酸鹽問題急需一種過濾方案。較佳地，這將是發動機上或車載過濾的形式，或者是使用點/輸送至到發動機燃料箱的形式。

在野外條件下，傳統的車載燃油過濾并不去除脂肪酸鹽，也沒有消除噴射器粘著問題。據報道，半固態金屬羧酸鹽已堵塞了高效散裝油箱過濾器(2010年9月第十屆國際過濾會議中，史蒂芬R.威斯布魯克、詹姆斯·多伊爾、菲利普·約翰遜的“Analysis?and?Identification?of?Contaminants?in?Diesel?Fuel?Filtration?and?Storage?Systems”Proc)，且在超高效的先進燃料過濾器(2012年4月11日世界過濾大會中，馬克·維喬雷克，威廉·哈伯卡普·巴里范德根的“NEXT?GENERATION?DIESEL?FUEL?FILTER”Proc)也已發現。盡管如此，由于該問題發生在如此低濃度的水平，人們不會想到這個辦法來消除脂肪酸鹽的問題。鈉的濃度是小于0.1ppm，當濃度低至1ppm，鈉通常不會引起問題，鈉的濃度更高時通常會造成粘著。鈉的濃度在0.1和1ppm之間之間時，問題發生與否取決于羧酸和其濃度的性質。這樣看來，1ppm的鈉以十六烯基琥珀酸(已知會引起噴射器沉積的腐蝕抑制劑)的形式存在，每毫升燃料中足以形成1～3μm的脂肪酸鹽顆粒，小于傳統設計的燃料過濾器能夠過濾的6至15μm的顆粒。事實上，它甚至小于工業上用于控制污染物的顆粒計數器所能探測的顆粒尺寸最小值。值得注意的是，對于其他金屬如鉛、鋅、銅，甚至更低的濃度(WO2010/003504?Al從柴油機燃料中去除金屬)也會出現問題。實際問題是，大部分的以低濃度存在的金屬羧酸鹽在周圍環境中依然保持可溶。在發動機應用中，盡管其他例子(包括鉛、鋅、銅和鐵)也可能引起問題，脂肪酸鹽的形成最普遍地與鈉、鉀、鈣或鎂離子的存在有關。因此，人們并不期望傳統的過濾器能提供可行的脂肪酸鹽問題解決方案。

WO2010/003504?A1描述了用于從燃料中去除金屬離子的離子交換樹脂的使用。人們以為，如果金屬離子被去除，脂肪酸鹽就不會形成。本申請證明了去除特定金屬的能力。然而，燃料的潤滑性能并沒有改善，在某些情況下離子交換實際上降低了燃料的潤滑性能。該方法的顯著缺點是，它沒有解決去除之前形成的脂肪酸鹽的問題，特別是半固體脂肪酸鹽。在這種形式中，金屬不是以離子形式形成的，因此不適合通過離子交換去除。在實際應用中，包括車載過濾，脂肪酸鹽在金屬污染物處去除過程的上游形成，因此已經存在。

發明內容

本發明描述了一種用于從應用流體中去除不良脂肪酸鹽的系統和方法。在一個實例中，應用流體可以是柴油燃料。

可使用過濾系統從柴油燃料中去除不良的脂肪酸鹽。該過濾系統可包括一個或多個殼體、離子交換介質和過濾介質。離子交換介質和過濾介質可容納在一個或多個殼體中。離子交換介質能夠去除一種或多種溶解的金屬離子，且因此使用離子交換樹脂中和燃料中的脂肪酸鹽。過濾介質能夠去除未溶解的脂肪酸鹽。

該過濾系統可進一步包括顏色指示器，以指示離子交換介質內包含的樹脂已達到其交換容量。