CN101649228A - 一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油 - Google Patents
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Abstract
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，属于乳化代用燃料节能减排领域。本发明由商品柴油40－86％、微乳热值剂3－15％、自来水5－45％组成。其中微乳热值剂是将微乳剂与水裂解催化剂结合在一起，融为一剂，使光解水和热解水的催化剂同时使用，催化效率明显提高。所选用的水裂解催化剂均可使水裂解时所吸收的热量小于H2和O2燃烧所释放出的热量，因此，有利于提高燃烧热值。同时，本发明突破了现有微乳柴油技术加剂量大、热值低等不足，可达到加剂8％掺水20％、加剂11％掺水35％的稳定相清亮透明的高含水微乳柴油，并且全部通过了中国机械质量监督检测中心台架和排放试验及交通部汽车运输行业能源利用监测中心汽车道路检验。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种乳化代用燃料节能减排领域，特别涉及一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油。
二、背景技术
国家发改委、科技部于2007年1月25日联合发文颁布《中国节能技术政策大纲》(发改环资{2007}199)号，已将重点研发乳化剂和推广乳化柴油等技术列入其中，并对这些国家鼓励发展的节能新产品新技术应用给予财税优惠政策。由于我国柴油车猛增，巨大的柴油消耗不仅对日益枯竭的石油能源造成很大的压力，而且柴油机尾气中颗粒物NOX和HC的含量很高，既污染环境，又严重损害人体健康，因此柴油的高效和清洁燃烧成为能源研究中的重要课题。针对乳化柴油节油和减排效果明显，已产生了一些专利及成果。如专利申请号200710162396.X的“一种含果糖的乳化柴油燃料”、申请号200710162398.9的“一种含木糖醇的乳化燃料”、申请号200710105581.5的“一种含蔗糖的乳化柴油燃料”、申请号200710105582.X的“一种含葡萄糖的乳化柴油燃料”等发明专利，公开了用糖来提高乳化燃料的热效率，这对乳化燃料确实具有一定增效作用，糖在乳化燃料中所占比例为水溶液重量的10-50％，糖虽然溶于水中，但并未改变糖高分子固体物质的分子结构，只是物理变化，因此，对于长期运转的发动机还是存在积炭的倾向；如专利申请号200610105015.X的“乳化汽油、乳化柴油及乳化重油用乳化剂”发明专利，公开了乳化剂的配方组分，其效果好，可使乳化油保质期长不分层、成本低、节能减排起到积极作用，但乳化剂中的环烷酸是炼油厂作为有害物质从柴油中精制脱除出来的石油酸，再往柴油中添加进去，虽然与碱反应，但对燃烧产物还是存在着不利；如专利申请号01138773.4的“微乳化燃油生产工艺及配方”发明专利，和上述专利一样，微乳剂中含有75-90％的环烷酸，添加在柴油中对燃烧不利；如专利申请号200710113211.6的“微乳柴油添加剂及其应用”发明专利，对柴油的微乳化稳定性起到重要作用，具有透明、保存时间长、生产工艺简单、成本低等优点，但添加剂中未公开提高热值方面的组分，对提高掺水量显得不足；如专利申请号200710018114.9的“乳化柴油热值增能剂”发明专利，公开了提高乳化柴油热值的增能剂成分，对增加和提高乳化柴油的热效率效果明显，乳化柴油不分层、启动快，起到节能减排的积极效果，但增能剂中含有过氧化物，对乳化柴油的安定性有影响，甲苯和二甲苯有毒加入到乳化柴油中对人和环境不利；如专利号00125943.1的“一种加水燃油的制备方法”发明专利，公开了添加剂的组分，具有节能减排的显著效果，但添加剂中的磺酸钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠、硫酸钠等含有强酸硫、磷元素及强碱金属钠，对发动机和环境都不利，在使用上已受到严格的限制；如专利申请号01107633.X的“一种乳化柴油添加剂”发明专利，公开了添加剂成分，具有乳化柴油透明、稳定、燃烧完全、动力可靠等特点，但添加剂中也含有环烷酸、氢氧化钠和过氧化苯甲酰组分，存在着对燃烧后钠碱腐蚀和金属残留问题及环烷酸对燃烧不利等因素；如专利号02111285.1的“柴油乳化剂和乳化柴油”发明专利、申请号96106303.3的“柴油加水催化剂的制造方法及应用”发明专利、申请号200710013001.X的“乳化柴油添加剂”发明专利，添加剂分别含有磺酸盐、硫酸钾、氯酸钙、三氯化铁、磺酸钠、碳酸氢钠等成分，虽然这些专利公开的效果和使用效率都很好，对节油起到十分重要作用，但这些成分中的强酸元素硫、氯及强碱金属钾、钠、钙，燃烧后对发动机和环境都不利，因此在使用上受到了限制。
三、发明内容
本发明的目的是针对当前现有乳化柴油技术的不足，提供一种制备简单、成本低、性能优、而且可解决高含水乳化柴油的热值低、稳定期短等缺陷的一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油。
解决上述问题所采用的技术方案一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，是由以下重量百分比的组分制成：
商品柴油 40-86％
微乳热值剂 3-15％
自来水 5-45％
其中：微乳热值剂的组分及重量百分比如下：
脂肪醇 7-26％
金属盐 0.5-8％
有机酸 50-75％
胺和铵 9-28％
所述脂肪醇，是由C1-C5正构、异构低中碳醇组成，其中包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇在内的醇类，任选其中一种或多种均等比例的混合物。
所述金属盐，是由多种有机酸和无机酸的金属盐组成，其中包括铁、锌、镁、钛、锂、钡、锰、镍在内的甲酸盐、乙酸盐、脂肪酸盐、环烷酸盐、碳酸盐、硝酸盐、碘化盐、溴化盐在内的金属盐类，任选其中一种或多种均等比例的混合物。
所述有机酸，是由二聚酸、硬脂酸、软脂酸、松香酸、脂肪酸、辛酸、油酸、月桂酸组成，任选其中一种或多种均等比例的混合物。
所述胺和铵，是由有机胺和无机铵组成，其中有机胺包括乙醇胺、乙二胺、异丙胺、二乙胺、三乙胺、异丁胺，无机铵包括氢氧化铵、碳酸氢铵，任选其中一种或多种均等比例的混合物。
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其制备方法为：(1)、微乳热值剂的制备：先向反应釜中加入脂肪醇，然后分别加入金属盐、有机酸、胺和铵，搅拌均匀；(2)、高含水微乳柴油的制备：先向调合罐中加入商品柴油，然后加入微乳热值剂，搅拌均匀，再加入自来水，搅拌至透明液体即为本发明产品。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)、改变现有技术掺水乳化柴油热值低的现状。水是没有热值的，现有技术掺水在10％以下具有节能、减排效果。如超过此值，热值就会大幅度降低，影响发动机动力性。本发明含有热值剂，主要成分是水裂解催化剂，它们都以燃烧后的金属氧化物形式起催化作用，这些金属化合物均有d电子，其所催化的水裂解反应为氧化还原反应，d电子易于转移循环，促进了氧化还原反应的进行。同时，这些金属的d轨道易于形成络合催化，增强了其表面吸附与反应的能力。为增大催化活性，本发明使用了混合金属为催化剂主体。水直接受热分解所需温度很高，大于2500℃，但经过水热解催化剂的一系列氧化还原反应，可大大地降低水的热解温度，从而使热值得到有效的提高。
(2)、加剂少、掺水多，弥补现有微乳化柴油技术的加剂多、掺水少的不足。目前，普通存在着微乳化柴油加水和加剂同等量，如20％的水，必须加入20％的乳化剂，由于加入这么多低于柴油热值的乳化剂，使乳化柴油热值进一步下降。另外，这些大分子的乳化剂，过量的加入对燃烧不利，容易产生积炭，造成机械磨损。本发明加入20％的水仅加剂8％，加入35％的水仅加剂11％即可使水形成纳米尺寸的颗粒、清亮透明、可与柴油互溶、稳定期达半年以上的高含水微乳化柴油。
(3)、制造易、成本低、既节油又省钱更环保。由于本发明加剂少，微乳化剂和热值剂制备在一起，使用起来简化工序、十分方便，并且剂的成本和柴油相当或略高，比现有乳化柴油技术中采用的比柴油价格还要高4倍以上的表面活性剂为乳化剂(每吨价格2-3万元以上)，极大的降低了造价，具有较好的经济效益、社会效益和环境效益。
(4)、微乳热值剂是将微乳剂与水裂解催化剂结合在一起，融为一剂，使光解水和热解水的催化剂同时使用，起到各取其长、相互促进、互相效应作用，催化效率明显提高。所选用的水裂解催化剂，均可使水裂解时所吸收的热量小于H2和O2燃烧所释放出的热量，因此，有利于提高燃烧热值。
四、具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。
实施例1
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其组分及重量百分比如下：
商品柴油 92％
微乳热值剂 3％
自来水 5％
其中：微乳热值剂组分及重量百分比如下：
脂肪醇 7％
金属盐 1％
有机酸 75％
胺和铵 17％
所述脂肪醇为甲醇；金属盐为甲酸铁、有机酸为二聚酸；胺和铵为乙醇胺。
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其制备方法为：(1)、微乳热值剂的制备：先向反应釜中加入甲醇，然后分别加入甲酸铁、二聚酸、乙醇胺，搅拌均匀；(2)、高含水微乳柴油的制备：先向调合罐中加入商品柴油，然后加入微乳热值剂，搅拌均匀，再加入自来水，搅拌至透明液体即为本发明产品。
实施例2
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其组分及重量百分比如下：
商品柴油 86％
微乳热值剂 4％
自来水 10％
其中：微乳热值剂组分及重量百分比如下：
脂肪醇 8％
金属盐 0.5％
有机酸 63.5％
胺和铵 28％
所述脂肪醇为乙醇；金属盐为乙酸锌；有机酸为硬脂酸；胺和铵为乙二胺。
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其制备方法同实施例1。
实施例3
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其组分及重量百分比如下：
商品柴油 79％
微乳热值剂 6％
自来水 15％
其中：微乳热值剂组分及重量百分比如下：
脂肪醇 10％
金属盐 7％
有机酸 60％
胺和铵 23％
所述脂肪醇为丙醇；金属盐为脂肪酸镁；有机酸为软脂酸；胺和铵为异丙胺。
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其制备方法同实施例1。
实施例4
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其组分及重量百分比如下：
商品柴油 72％
微乳热值剂 8％
自来水 20％
其中：微乳热值剂组分及重量百分比如下：
脂肪醇 12％
金属盐 4％
有机酸 69％
胺和铵 15％
所述脂肪醇为异丙醇；金属盐为环烷酸钛；有机酸为松香酸；胺和铵为二乙胺。
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其制备方法同实施例1。
实施例5
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其组分及重量百分比如下：
商品柴油 66％
微乳热值剂 9％
自来水 25％
其中：微乳热值剂组分及重量百分比如下：
脂肪醇 15％
金属盐 6％
有机酸 61％
胺和铵 18％
所述脂肪醇为丁醇；金属盐为碳酸锂；有机酸为脂肪酸；胺和铵为三乙胺。
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其制备方法同实施例1。
实施例6
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其组分及重量百分比如下：
商品柴油 60％
微乳热值剂 10％
自来水 30％
其中：微乳热值剂组分及重量百分比如下：
脂肪醇 17％
金属盐 3％
有机酸 62％
胺和铵 18％
所述脂肪醇为异丁醇；金属盐为硝酸钡；有机酸为辛酸；胺和铵为异丁胺。
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其制备方法同实施例1。
实施例7
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其组分及重量百分比如下：
商品柴油 54％
微乳热值剂 11％
自来水 35％
其中：微乳热值剂组分及重量百分比如下：
脂肪醇 18％
金属盐 2％
有机酸 70％
胺和铵 10％
所述脂肪醇为戊醇；金属盐为碘化锰；有机酸为油酸；胺和铵为氢氧化铵。
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其制备方法同实施例1。
实施例8
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其组分及重量百分比如下：
商品柴油 47％
微乳热值剂 13％
自来水 40％
其中：微乳热值剂组分及重量百分比如下：
脂肪醇 20％
金属盐 5％
有机酸 50％
胺和铵 25％
所述脂肪醇为异戊醇；金属盐为溴化镍；有机酸为月桂酸；胺和铵为碳酸氢铵。
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其制备方法同实施例1。
实施例9
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其组分及重量百分比如下：
商品柴油 40％
微乳热值剂 15％
自来水 45％
其中：微乳热值剂组分及重量百分比如下：
脂肪醇 26％
金属盐 8％
有机酸 57％
胺和铵 9％
所述脂肪醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇，以1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶1均等比例的混合物；金属盐为甲酸铁、乙酸锌、脂肪酸镁、环烷酸钛、碳酸锂、硝酸钡、碘化锰、溴化镍，以1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶1均等比例的混合物；有机酸为二聚酸、硬脂酸、软脂酸、松香酸、脂肪酸、辛酸、油酸、月桂酸，以1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶1均等比例的混合物；胺和铵为乙醇胺、乙二胺、异丙胺、二乙胺、三乙胺、异丁胺、氢氧化铵、碳酸氢铵，以1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶1均等比例的混合物。
一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其制备方法同实施例1。
本发明的工业产品，经中国矿井采掘机械质量监督检测中心台架排放试验，检测结果排放见下表：
| 序号 | 检测项目 | 商品柴油 | 本发明油水混合柴油 | 减少率 | 国标限值 |
| 1 | CO g/kw.h | 2.31 | 1.94 | -16％ | 34 |
| 2 | HC g/kw.h | 0.14 | 0.05 | -64.3％ | 3 |
| 3 | NOX g/kw.h | 9.15 | 8.18 | -10.6％ | 18 |
| 4 | ge标定点 g/kw.h | 262.0 | 267.9 | ||
| 5 | RB标定点Bosch单位 | 2.6 | 2.2 | -15.4％ | 3.6 |
| 6 | RB最大扭短点Bosch单位 | 4.0 | 2.9 | -27.5％ | 3.9 |
检测结论：(1)、功率、油耗与商品柴油相比无明显变化。(2)、排放CO、HC、NOX在国家标准规定限值之内，并比原机用柴油降低10-64％以上。(3)、烟度值比原机用商品柴油好，特别是在最大扭矩点可降低1.1波许单位。(4)、综上所述，该油水混合柴油的研制是成功的，可以推广使用。
本发明的工业产品，经国家质检部门检验，其质量达到GB252-2000国家轻柴油标准(水分指标除外)。经交通部汽车运输行业能源利用监测中心汽车道路检验，其动力性、经济性、油耗与商品0号柴油相当或略高，完全可以正常使用，IV档加速时间对比系数为1.006，与原车商品0号柴油相比，加速时间增加0.6％；汽车自由加速烟度量值下降了32.7％。通过在柴油汽车上使用二年近5万公里，各种性能与商品0号柴油相当，从未发生过中途熄火和爬坡无力等现象，对发动机进行拆检，除正常磨损外，未有异常腐蚀等现象发生。因此，本发明是一种很好的节能减排绿色环保产品，具有十分广泛的应用价值。
Claims (7)
1、一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其特征是按重量百分比由以下组分制成：
商品柴油 40-86％
微乳热值剂 3-15％
自来水 5-45％。
2、根据权利要求1所述的一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其特征是微乳热值剂的组分及重量百分比如下：
脂肪醇 7-26％
金属盐 0.5-8％
有机酸 50-75％
胺和铵 9-28％。
3、根据权利要求1所述的一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其特征是所述的脂肪醇，是由C1-C5正构、异构低中碳醇组成，其中包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇在内的醇类，任选其中一种或多种均等比例的混合物。
4、根据权利要求1所述的一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其特征是所述的金属盐，是由多种有机酸和无机酸的金属盐组成，其中包括铁、锌、镁、钛、锂、钡、锰、镍在内的甲酸盐、乙酸盐、脂肪酸盐、环烷酸盐、碳酸盐、硝酸盐、碘化盐、溴化盐在内的金属盐类，任选其中一种或多种均等比例的混合物。
5、根据权利要求1所述的一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其特征是所述的有机酸，是由二聚酸、硬脂酸、软脂酸、松香酸、脂肪酸、辛酸、油酸、月桂酸组成，任选其中一种或多种均等比例的混合物。
6、根据权利要求1所述的一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其特征是所述的胺和铵，是由有机胺和无机铵组成，其中有机胺包括乙醇胺、乙二胺、异丙胺、二乙胺、三乙胺、异丁胺，无机铵包括氢氧化铵、碳酸氢铵，任选其中一种或多种均等比例的混合物。
7、根据权利要求1所述的一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油，其特征是制备方法为：(1)、微乳热值剂的制备：先向反应釜中加入脂肪醇，然后分别加入金属盐、有机酸、胺和铵，搅拌均匀；(2)、高含水微乳柴油的制备：先向调合罐中加入商品柴油，然后加入微乳热值剂，搅拌均匀，再加入自来水，搅拌至透明液体即为本发明产品。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130102 Termination date: 20130721 |