CN102181312B - 微乳状柴油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

微乳状柴油，主体油由微乳剂、柴油、活性液为原料组成，主体油各组分及重量百分比范围是：微乳剂12～35％；柴油30～75％；活性液13～35％；在主体油中再加入10～25％重量的溶剂改变流动性和比重，`再加入0.1～1％重量的动力剂调整热值。本产品互溶性好，无沉淀，不分层，适应温度范围宽，生产工艺简单，综合成本低，有较高稳定性和燃烧性，节油率高达5％以上，尾气污染低，本产品适合作柴油车、船舶、发电机等柴油内燃机燃料，当自来水高于18％以上时可应用于窑炉、工业、餐饮等行业，具有良好的经济效益、环保效益和社会效益。

Description

微乳状柴油及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种微乳状柴油及其制备方法，属于合成燃料。

背景技术

众所周知，能源环保、节能减排问题是当今世界密切关注的重要课题。经历了1973年世界第一次石油危机后许多国家开始研究石油的代用能源。我国也在“六五”开始组织了代用燃料应用技术的攻关，意在用石油替代能源来解决石油的短缺和危机。随着我国经济的发展，石油后备资源不足的问题已充分显现，石油产量远远不能满足国民经济发展的需求，我国经济和社会发展将步入“石油制约风险期，预计2020年和动车燃料需求将占多年石油总耗量59％，柴油车和汽车将成为石油消耗增长的主要因素。不仅燃料消耗剧增，而且柴油车和汽车尾气排放是造成当今大中城市空气污染的主要原因。我国柴油车和汽车排放标准的升级约用十年的时间跨过发达国家几十年走过的路，现在要求达到零排放的呼声越高涨起来。当今世界普遍关注的两大问题，一是和平与发展，二是能源与环保，而能源与环境已是影响各国政治和经济可持续发展的一个重要因素，国家能源产业是国计民生的基础产业，随着石油资源的日趋减少，替代燃料的开发与发展已经成为国家重点支持发展的紧迫课题。80年代初期，鉴我国能源短缺，国家计委、国家科委和中科院联合发文，组织有关单位分工研究柴油机和汽油机燃料用乳化油技术，随着乳化理论不断完善，取得可喜成果。特别是国家经贸委在2001年10月23日颁布的《节约和替代燃料“十五”规划》中明确指出：“大力推广燃油掺水乳化等技术”；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技术应用给予财税优惠政策，因此乳化柴油成为能源研究中的重要课题；针对乳化柴油和节能减排技术，已产生了一些专利及成果，但是现有技术中效果较好的乳化柴油，由于生产工艺复杂，使成本提高，而不利于普及应用。鉴于上述的情况，对乳化柴油的改良，使其即具有优越的燃烧性能，成本低，是人们普遍期待解决的问题。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明的任务在于提供一种微乳状柴油，本技术生产工艺简单，产品成本低，性能稳定，能代替标准柴油使用。

本发明所采用的技术方案是：微乳状柴油，主体油由微乳剂、柴油、活性液为原料组成，再加入溶剂改变流动性和比重，加入动力剂调整热值，其主体油各组分及重量百分比范围是：微乳剂12～35％；柴油30～75％；活性液13～35％；

所述微乳剂是已有技术，商品由吉林市富源化工厂生产；

所述的活性液是自来水或含有阴离子表面活性剂0.0001～0.15％重量的水溶液；

用于改变主体油流动性和比重的溶剂，用量以主体油为基准，在主体油中加入10～25％重量的煤油、260号溶剂油、200号溶剂油、190号溶剂油、航煤、轻航煤、轻灯烃、重石脑油、塔顶油其中的一种或多种，当多种成分时，比例为均等；

用于调整主体油热值的动力剂，由以下组份组成，其重量百分比范围是：硝酸异辛酯或硝酸环已酯81～85％；环氧氯丙烷3～6％；异丙醇4～8％；山梨醇酐单油酸酯1～5％；动力剂用量以主体油为基准，在主体油中加入0.1～1％重量。

主体油各组分及重量百分比范围还可以是：微乳剂12～16％；柴油68～75％；活性液13～16％。

作窑炉的燃料时，主体油各组分及重量百分比范围可以是：微乳剂18～30％；柴油40-63％；活性液18-30％。

作为工业炉的燃料时，主体油各组分及重量百分比范围可以是：微乳剂25～33％；柴油32～50％；活性液25～35％。

应用于餐饮行业时，主体油各组分及重量百分比范围可以是：微乳剂33～35％；柴油28～30％；活性液35～37％。

微乳状柴油的制备方法包括以下步骤：

(1)、制备原料：

制备动力剂：称取硝酸异辛酯或硝酸环己酯加入到混合釜、然后依次加入环氧氯丙烷、异丙醇、山梨醇酐单油酸酯，上述步骤均在常压、常温下搅拌进行，各原料添加结束后，继续搅拌半小时混合均匀，即得到本动力剂；

(2)、制备主体油：在常温、常压下，按配比选取微乳剂、柴油、活性液，然后依次加入混合釜中，加入时就开启搅拌，每成份加入后均搅拌15分钟，各原料添加结束后，继续搅拌至少半小时，混合均匀，即得到透明的微乳状柴油主体油；

(3)、调整主体油的热值和比重：，在主体油中加入动力剂和溶剂，混合搅拌均匀，使成品油的热值达到9600kcaL/kg以上，比重符合国标要求。

本发明与现有技术相比特点如下：

1、本技术的微乳状柴油是一种多相分散体，它是一种液体以极小的液滴形式分散在另一种与其不相混溶的液体所构成的，分散相粒子直径在10～100nm之间，微乳状柴油清澈透明，颜色与0^#国标柴油相近，放在零下20℃冻结成一块，溶解后与未冻结前一样，不发生分层，与国标柴油可任何比例混溶。

2、根据不同行业配制不同用途的产品，例如应用柴油内燃机上时，本技术的微乳状柴油热值不能低于9600kcaL/kg；应用在餐饮行业时，加水就多一些，热值为5500kcaL/kg，满足要求；实验证明每加1％的水，热值就降近50kcaL/kg，如果加入15％的水，热值就下降近675～750kcaL/kg，本技术根据不同用途，加入不同的水量，能满足不同行业的热值要求，因而比使用现有的柴油节能、省钱。

根据水的特性，水的热导率高，而水的沸点比柴油低，使微乳状柴油内相水受热快，达到沸点和蒸发早，由于蒸气造成的压力突破油包水膜壳，产生微爆效应，微爆效应使油和水获得第二次雾化(第一次雾化是由机体真空度和喷油器完成)，使扩散更均匀化，在空气中的分布更加均匀，空气的利用率提高。在其它条件相同下，空燃比降低，这一切形成了稀薄燃烧，燃烧的更加完全、更加充分，减少排气带走的热量，从而降低了油耗率。如果加入20％的水，热值不够，而且微爆效应也不一样，这样就满足不了柴油内燃机所需动力的要求。本技术使用在柴油内燃机上的产品，水最高加入量占产品总量的15％，节油率高达5％以上，因为加水量选择合理，有效的发挥了水的特性，利用微爆效应使油耗率降低。

3、本技术生产工艺简单，生产过程都是在常温常压下进行，操作容易，而微乳剂的价格与柴油相当，因此，使综合成本降低，具有较好的经济效益。

4、微乳状柴油燃烧中，C又能与CO直接反应生成CO₂(水煤气反应)，大大减少CO的生成量和排放量，促进完全燃烧和“微乳状柴油”燃烧后，吸收气缸内零件和正质的热量以使自身气化，同时减少喷入气缸内的燃料量；再者水参与燃烧后的微爆，产生二次雾化过程以及能减少燃烧辐射热等均使气缸内温度下降，使NO_X产生的量下降，另外掺水燃烧后过热蒸气充满了燃烧室，对空气进行稀释，从而防止局部富氧，因而也扼制了NO_X生成和排出。综上所述本技术降低有害尾气排放量，具有良好的环保效益。

5、微乳状柴油的潜热远大于国标柴油，内燃机燃烧后的缸内峰值温度下降，与此同时，由于水的蒸气的热导率大于油和油蒸气的相应值以及水的微爆效应形成混合气均化等因素，气缸内局部高温区和炭粒高温等均受到抑制。因此燃料的原有高温缺氧，脱氢裂解大大减少，这种裂解颗粒较难燃烧，常是来不及完全燃烧而被排出。碳的热值为33.44MJ/kg，减少炭颗的形成和排放，就提高了碳热值的利用率，同时减少了炭的高温辅射传热，这些都能降低油耗率。因此，本技术的经有关部门检测热值热值为9600kcaL/kg的微乳状柴油，虽然热值低于标准柴油，但能代替标准的柴油使用。实验证明：本技术热值为9600kcaL/kg的产品，作轮船内燃机的燃料用时，发动机运行稳定，不熄火，动力不低于标准柴油；作柴油车燃料用，每小时120公里速度，与使用热值为11000kcaL/kg的柴油燃料速度相当。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。

实施例1

微乳状柴油的主体油由微乳剂、柴油、活性液为原料混合制成，再加入溶剂改变流动性及比重，加入动力剂调整热值，制成本成品油。

应用于柴油车、船舶、拖拉机、发电机等内燃机时，其主体油各组分及重量百分比是：

微乳剂12％；

柴油75％；

活性液13％；

主体油各组分及重量最佳百分比是：

微乳剂：15％；

柴油70％；

活性液15％；

所述微乳剂是已有技术，由吉林市富源化工厂生产。微乳剂由C₈～C_n有机酸与氨水及乙醇胺、三乙胺、环已胺反应而成。琥珀色至棕褐色液体，微有胺味，溶于水，易溶于有机溶剂和油品。在微乳状柴油生产中作W/O型乳化剂，稳定剂、润滑剂和助溶剂，具有良好的乳化力和分散力；

活性液选为水或含有阴离子表面活性剂0.0001～0.15％重量的水溶液；

用于改变主体油流动性和比重的溶剂，用量以主体油为基准，在主体油中加入10～25％重量的煤油；

调整主体油热值的动力剂，由以下组份组成，其重量百分比是：硝酸异辛酯：85％；环氧氯丙烷：5％；异丙醇：7％；山梨醇酐单油酸酯：3％；动力剂用量以主体油为基准，在主体油中加入0.1～1％重量。

制备微乳状柴油的方法包括以下步骤：

(1)、制备原料：

动力剂：称取硝酸异辛酯加入到混合釜；依次加入环氧氯丙烷、异丙醇、山梨醇酐单油酸酯，上述步骤均在常压、常温下搅拌进行，各原料添加结束后，继续搅拌半小时混合均匀，即得到本动力剂；

(2)、制备主体油：在常温、常压下，按配比选取微乳剂、柴油、活性液，然后依次加入混合釜中，经搅拌混合均匀，加入时就开启搅拌，每成份加入后均搅拌15分钟，各原料添加结束后，继续搅拌半小时，即得到微乳状柴油主体油；

(3)、调整主体油的热值和比重：以主体油为基准，在主体油中加入动力剂和溶剂，混合搅拌均匀，使成品油的热值在9600kcaL/kg以上，比重达到国标要求。

实施例2

本微乳状柴油作窑炉的燃料时，主体油各成份及重量百分比如下：

微乳剂24％；

柴油50％；

水26％；

本实施例的制备方法与实施例1相同。

实施例3

本微乳状柴油作为工业炉的燃料时，主体油各成份及重量百分比如下：

微乳剂29％；

柴油39％；

活性液32％；

制备方法与实施例1相同。

实施例4(应用于餐饮行业)

本微乳状柴油的主体油各成份及重量百分比如下：

微乳剂32％；

柴油33％；

活性液35％；

制备方法与实施例1相同。

实践证明本发明所提供的微乳状柴油配合相应的燃烧器在窑炉、工业锅炉和餐饮中雾化燃烧时，燃烧速度和火焰传播速度快，因此燃烧的定容性较好，燃烧持续期短，这种放热规律有助于热效率提高，由于该油气化热比较大，在进入进气管或进入燃烧室后，能吸收沿途壁面和燃烧室周围高温零件壁面的热量而使其气化，这就等于利用部份余热，使燃料本身的能量升高，同时降低了燃烧室周围的温度，从而减少了对外的散热，提高了热效率，也消除了燃烧不充分而造成废气排放，有较为明显的环保效果。

本发明所提供的微乳状柴油经实践证明在柴油车上使用，速度在120公里/小时，爬坡与国标柴油相比动力相当。从微乳剂和自来水加入量达到30％这个数量上看，替代商品柴油是可观的，而且明显降低有害尾气排放量，应用在窑炉、工业炉、餐饮行业效果更好，解决柴油过热现象，而且燃烧稳定、火力集中、热效率高，达到用户的要求，还降低有害气体排放量，本技术来源广泛，综合成本低廉，经济效益可观。目前石油资源短缺，本燃料替代柴油，补充了油品的不足，为能源市场提供优秀环保洁净燃料，也是为子孙后代造福，社会效益不可估量。

Claims (5)

1.一种微乳状柴油，主体油由微乳剂、柴油、活性液为原料组成，再加入溶剂改变流动性和比重，加入动力剂调整热值，其主体油各组分及重量百分比范围是：

微乳剂  12～35%；

柴油    30～75%；

活性液  13～35%；

所述微乳剂是已有技术,商品由吉林市富源化工厂生产；

所述的活性液是自来水或含有阴离子表面活性剂0.0001～0.15%重量的水溶液；

用于改变主体油流动性和比重的溶剂，用量以主体油为基准，在主体油中加入10～25%重量的煤油、260号溶剂油、200号溶剂油、190号溶剂油、重石脑油、塔顶油其中的一种或多种，当多种成分时，比例为均等；

用于调整主体油热值的动力剂，由以下组份组成，其重量百分比范围是：硝酸异辛酯或硝酸环己酯81～85%；环氧氯丙烷3～6%；异丙醇4～8%；山梨醇酐单油酸酯1～5%；动力剂用量以主体油为基准，在主体油中加入0.1～1%重量。

2.根据权利要求1所述的微乳状柴油，其特征在于：主体油各组分及重量百分比范围是：

微乳剂12～16%；

柴油  68～75%；

活性液  13～16%。

3.根据权利要求1所述的微乳状柴油，其特征在于：主体油各组分及重量百分比范围是：

微乳剂 18～30%；

柴油  40-63%；

活性液  18-30%。

4.根据权利要求1所述的微乳状柴油，其特征在于：主体油各组分及重量百分比范围是：

微乳剂 25～33%；

柴油  32-50%；

活性液  25-35%。

5.制备权利要求1所述微乳状柴油的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

⑴、制备原料：

制备动力剂：称取硝酸异辛酯或硝酸环己酯加入到混合釜、然后依次加入环氧氯丙烷、异丙醇、山梨醇酐单油酸酯，上述步骤均在常压、常温下搅拌进行，各原料添加结束后，继续搅拌半小时混合均匀，即得到本动力剂；

⑵、制备主体油：在常温、常压下，按配比选取微乳剂、柴油、活性液，然后依次加入混合釜中，加入时就开启搅拌，每成份加入后均搅拌15分钟，各原料添加结束后，继续搅拌至少半小时，混合均匀，即得到透明的微乳状柴油主体油；

⑶、调整主体油的热值和比重：在主体油中加入动力剂和溶剂，混合搅拌均匀，使成品油的热值达到9600kcaL/kg以上，比重符合国标要求。