用于從柴油燃料去除脂肪酸鹽污染物的燃料過濾器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明描述了一種用于從燃料中去除不良脂肪酸鹽的系統(tǒng)和方法。燃料穿過過濾 系統(tǒng)，該過濾系統(tǒng)包括合適的離子交換介質(zhì)或樹脂和過濾介質(zhì)。 技術(shù)背景
[0002] 為了確保可靠和穩(wěn)定的發(fā)動機(jī)性能，燃料噴射系統(tǒng)的燃料清潔度要求極為苛刻。 在很大程度上，燃料過濾負(fù)責(zé)滿足與磨粒和未溶解的水的控制相關(guān)聯(lián)的燃料清潔度要求。 然而，燃料中脂肪酸鹽的存在可能會導(dǎo)致噴射器粘著，且在極端情況下，甚至可能會堵塞精 細(xì)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(xué)家 學(xué)會（AOC巧標(biāo)準(zhǔn)Cc 17-95油中脂肪酸鹽滴定法來測量的任何化學(xué)物質(zhì)。通常情況下，月旨 肪酸鹽是金屬駿酸鹽。它們在環(huán)境溫度下可W呈現(xiàn)為半固體或軟的污染物，或者在燃料系 統(tǒng)中的溫度和壓力條件下可變成固體的溶解物質(zhì)。脂肪酸鹽的問題通常是使用駿酸基燃料 潤滑性能增強(qiáng)劑或用于保護(hù)管線的腐蝕抑制劑的結(jié)果。當(dāng)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，氨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(yùn)輸產(chǎn)生的，例如氨氧化鋼、氨氧化巧或潤滑油 污染物，與駿酸反應(yīng)W去除氨離子，生成了水分子和金屬駿酸鹽。脂肪酸鹽與其母駿酸相比 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(yùn)輸之前 提高散裝燃油的質(zhì)量W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，該些方法并不是一直有效或具有實(shí)踐性，因此，脂肪酸 鹽問題急需一種過濾方案。較佳地，該將是發(fā)動機(jī)上或車載過濾的形式，或者是使用點(diǎn)/輸 送至到發(fā)動機(jī)燃料箱的形式。
[0003] 在野外條件下，傳統(tǒng)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(jù)報(bào)道，半固態(tài)金屬駿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(jìn)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?己里范德根的"肥XT GE肥RATION DIESEL F肥L FILT邸叩roc)也已發(fā)現(xiàn)。盡管如此，由于該問題發(fā)生在如此低濃度的水平，人們不會想到該 個辦法來消除脂肪酸鹽的問題。鋼的濃度是小于0. 1卵m，當(dāng)濃度低至Ippm，鋼通常不會引 起問題，鋼的濃度更高時通常會造成粘著。鋼的濃度在0. 1和Ippm之間之間時，問題發(fā)生 與否取決于駿酸和其濃度的性質(zhì)。該樣看來，Ippm的鋼W十六締基班巧酸（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W形成1?3 ym的脂肪酸鹽顆粒， 小于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的燃料過濾器能夠過濾的6至15 ym的顆粒。事實(shí)上，它甚至小于工業(yè)上用 于控制污染物的顆粒計(jì)數(shù)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、鋒、銅，甚至更低的濃度（W02010/003504 A1從柴油機(jī)燃料中去除金屬）也會出現(xiàn)問題。 實(shí)際問題是，大部分的W低濃度存在的金屬駿酸鹽在周圍環(huán)境中依然保持可溶。在發(fā)動機(jī) 應(yīng)用中，盡管其他例子（包括鉛、鋒、銅和鐵）也可能引起問題，脂肪酸鹽的形成最普遍地與 鋼、鐘、巧或儀離子的存在有關(guān)。因此，人們并不期望傳統(tǒng)的過濾器能提供可行的脂肪酸鹽 問題解決方案。
[0004] W02010/003504 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W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(shí)際上降低了燃料的潤滑性能。 該方法的顯著缺點(diǎn)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。在該種形式中，金屬不是W離子形式形成的，因此不適合通過離子交換去除。在實(shí)際應(yīng) 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(jīng)存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明描述了一種用于從應(yīng)用流體中去除不良脂肪酸鹽的系統(tǒng)和方法。在一個實(shí) 例中，應(yīng)用流體可W是柴油燃料。
[0006] 可使用過濾系統(tǒng)從柴油燃料中去除不良的脂肪酸鹽。該過濾系統(tǒng)可包括一個或多 個殼體、離子交換介質(zhì)和過濾介質(zhì)。離子交換介質(zhì)和過濾介質(zhì)可容納在一個或多個殼體中。 離子交換介質(zhì)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(zhì)能夠去除未溶解的脂肪酸鹽。
[0007] 該過濾系統(tǒng)可進(jìn)一步包括顏色指示器，W指示離子交換介質(zhì)內(nèi)包含的樹脂已達(dá)到 其交換容量。
[000引該方法設(shè)及使燃料通過具有適當(dāng)?shù)碾x子交換介質(zhì)和過濾介質(zhì)的過濾系統(tǒng)。在該個 過程中，由駿酸潤滑性和/或腐蝕抑制添加劑轉(zhuǎn)化成金屬鹽的脂肪酸鹽被還原成酸形式并 恢復(fù)其功能。
【附圖說明】
[0009] 圖1示意性地示出過濾系統(tǒng)的概念，其中離子交換介質(zhì)和過濾介質(zhì)儲存在于不同 的殼體之中。
[0010] 圖2A和2B分別示意性地示出殼體中的裝置W及過濾元件中的裝置。
[0011] 圖3示出了使用離子交換樹脂轉(zhuǎn)化"脂肪酸鹽"的反應(yīng)機(jī)制。
[0012] 圖4是示出發(fā)動機(jī)試驗(yàn)過程中證實(shí)的脂肪酸鹽"可接受"水平的曲線圖。
[0013] 圖5A示出了根據(jù)一個實(shí)施例的具有由離子交換介質(zhì)支撐的過濾介質(zhì)的過濾元件 的橫剖面。
[0014] 圖5B示出了根據(jù)另一實(shí)施例的具有由離子交換介質(zhì)支撐的過濾介質(zhì)的過濾元件 的橫剖面。
[0015] 圖6示出了包括具有樹脂凸緣的介質(zhì)卷的過濾元件的示意圖。
[0016] 圖7A示出包括具有樹脂凸緣的介質(zhì)卷的裝置的剖視圖。
[0017] 圖7B示出包括具有樹脂凸緣的介質(zhì)卷的裝置的另一個剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本公開描述了一種用于從應(yīng)用流體中去除脂肪酸鹽的系統(tǒng)和方法，該流體例如為 柴油燃料（任何形式的柴油燃料，包括但不限于超低硫柴油，加氨處理的饋出物燃料或生 物柴油）。出于本公開的目的，脂肪酸鹽（soap)被定義為可使用適用于燃料的美國石油化 學(xué)家學(xué)會（A0C巧標(biāo)準(zhǔn)Cc 17-95油中脂肪酸鹽滴定法測量的任何化學(xué)物質(zhì)。通常情況下， 脂肪酸鹽是金屬駿酸鹽。在環(huán)境溫度下，它們可W呈現(xiàn)為半固體或軟的污染物，或者呈現(xiàn)為 可在燃料系統(tǒng)中的溫度和壓力條件下變成固體的溶解物質(zhì)。
[0019] 從燃料中取出脂肪酸鹽設(shè)及使燃料流經(jīng)過濾系統(tǒng)。通過去除脂肪酸鹽，可減少噴 射器粘著和堵塞現(xiàn)象，并且對于已被脂肪酸鹽污染的燃料，由于駿酸添加劑的轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致 的潤滑和/或腐蝕抑制功能可W還原（通常，添加劑被用于溶解噴射器沉積物或防止其形 成，參見 W02010/003504A1)。
[0020] 該過濾系統(tǒng)可包括：
[0021] ?一個或多個殼體（筒、容器、管道或其他管體），優(yōu)選地，殼體適用于車載發(fā)動機(jī) 過濾，含有離子交換介質(zhì)和過濾介質(zhì)，過濾介質(zhì)具有通向殼體的燃料入口和通向殼體（或 多個殼體）的燃料出口。
[0022] ?能夠從燃料中去除溶解金屬離子的一種或更多種離子交換介質(zhì)。在一些實(shí)例中， 離子交換介質(zhì)是一種離子交換樹脂。本文中的術(shù)語"離子交換樹脂"指含有官能團(tuán)的用于離 子交換的物質(zhì)。該物質(zhì)可W具有聚合結(jié)構(gòu)。離子交換樹脂可W呈凸緣化ead)的形式。優(yōu) 選地，該離子交換樹脂是酸形式的陽離子交換樹脂，其能夠去除廣泛的金屬離子，該些金屬 離子選自但不限于；處于其恰當(dāng)化合價的鋼、鐘、儀、巧、鋒、鐵、銅、侶和鉛離子。例如，鋼和 鐘的化合價為一，儀、巧、鋒、銅和鉛的化合價為二，及侶和鐵的化合價為=。也可W使用橫 酸鹽或駿酸官能化樹脂，但也可考慮其他類型的官能團(tuán)。還可W使用具有針對不同金屬物 質(zhì)的不同選擇性的離子交換介質(zhì)混床。優(yōu)選地，離子交換介質(zhì)具有耐燃料性（不膨脹，不物 理也不化學(xué)降解，燃料的使用也不會在功能上對其產(chǎn)生不利的影響）。在一些實(shí)例中，陽離 子交換可W W酸化形式進(jìn)行。
[0023] ?旨在去除不溶性脂肪酸鹽的過濾介質(zhì)。該種介質(zhì)在工作條件下呈現(xiàn)出（1)在約 4]im