CN102746905B - 一种利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法，首先将柴油与二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵混合反胶束溶液按一定体积混合，再将全脂花生粉加入其中，通过超声辅助提取，然后固液分离即得到改性柴油。本发明的主要优点在于：制备得到的改性柴油，能够有效地使油、水相容而形成较为稳定的油包水型(W/O)改性柴油，同时由于表面活性剂也具有优良的燃烧性能，配制的改性柴油中含有部分水，在燃烧过程中存在微爆效应，使改性柴油的燃烧更完全；制得的改性柴油能与石化柴油以任意比互溶形成单一的均相体系。

Description

一种利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法

技术领域

本发明属于反胶束技术及其应用领域和新能源开发领域，具体涉及到一种利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法。

背景技术

我国是世界上经济发展最为迅速的国家之一，对能源的需求量长期持续高速增长，在现在的能源消耗构成中，除煤炭能够满足自给外，石油和天然气供给远远满足不了经济发展的需要，特别是石油，据中国最大的石油公司中国石油天然气集团公司预测，中国今年将消耗3.79亿吨原油、6440万吨汽油、1.44亿吨柴油和1310万吨煤油。根据去年的消费量，这些数字将表示今年原油使用量将增加大约3.8％，而石油产品使用量将增加3％。在这样的背景情况下，研究可以替代石油来生产高品质柴油的方法对我国不仅具有非常重要的现实意义，同时还具有非常重要的战略意义。

反胶束体系是将表面活性剂溶解到有机溶剂中形成的，国内外研究较多的是利用反胶束体系提取植物蛋白，而对油脂的研究较少。利用反胶束体系制得的植物油由于含有有机溶剂，不可直接食用，如果将其制成可食用的植物油，成本较高且操作繁琐，不能应用于工业化大规模生产，没有太大的现实意义。但是，将反胶束技术应用于制备高品质的改性柴油，具有很广的应用前景，其经济效益不可估量。

花生是全球最重要的五大油料作物之一，花生籽仁的主要成分是蛋白质、脂肪和碳水化合物，其含量分别为24％～36％、50％左右和10％～23％。我国的花生产量位居世界第一位，为我们的研究提供了丰富的原料。因此，将反胶束技术应用于改性柴油的研究是很有必要的。

发明内容

本发明的目的正是针对目前石油能源紧缺，清洁柴油稳定性差的问题，而提供的一种利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法，在提取制备的过程中，辅助以超声波，大大提高了效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法，首先将柴油与二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵混合反胶束溶液按一定体积混合，再将含油原料加入其中，通过超声波辅助提取，然后固液分离得到改性柴油。其具体步骤如下：

S1、选用市售全脂花生粉，过40-60目筛，作为原料备用；

S2、配制二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的混合反胶束溶液；

S3、将混合反胶束溶液与柴油混合形成混合体系，将过筛后的原料加入到该混合体系中，通过超声辅助提取，然后固液分离得到改性柴油；

S4、固液分离后的残渣与异辛烷混合，然后超声辅助进一步提取，固液分离后，即得到毛油；

S5、重复步骤S3，将所得的毛油作为原料与花生粉原料一起加入到所述混合体系中，进一步制备改性柴油。

本发明中，在步骤S1中，所述的全脂花生粉，是通过将花生轻微翻炒去红衣，然后直接粉碎过筛而得到的。

在步骤S2中，所述的反胶束溶液是由二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠-十六烷基三甲基溴化铵/异辛烷/正己醇/缓冲液组成的，其中：二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠∶十六烷基三甲基溴化铵的重量比例为1∶1～4∶1，二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵的添加量为30g/L～90g/L，异辛烷∶正己醇的体积比为2∶1-5∶1，缓冲液添加量为0.01L/L～0.10L/L，控制反胶束体系中水与二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比Wo为8～24，调节pH为7.0～9.0。优选的缓冲溶液是KCl-磷酸盐缓冲液或NaCl-磷酸盐缓冲液。

在步骤S3中，混合反胶束溶液与柴油的体积比为2∶1-1∶2，全脂花生粉原料添加到所述混合体系中的比例为50-150g/L，所述的超声波辅助提取，超声波频率20-50KHz，功率120-240W，温度50-100℃，时间5-15min；所述的固液分离是使用离心分离的方法，所用转速为3000-6000r/min，离心时间为10-15min。得到的产品即为高品质的改性柴油成品，不需要进一步的处理即可使用。通过步骤S2中Wo值控制改性柴油中的水含量。

使用本发明制备得到的改性柴油为油包水型(W/O)改性柴油，能够有效地使油、水相容而形成较为稳定的油包水型(W/O)改性柴油，其保存期可长达一年之久，同时由于表面活性剂也具有优良的燃烧性能，配制的改性柴油中含有部分水，在燃烧过程中存在微爆效应，使改性柴油的燃烧更完全，有效地降低了尾气污染物的排放，达到了节能、环保的目的。

在步骤S4中，异辛烷与残渣体积比例为10∶1-20∶1，所述的超声波辅助提取，超声波频率20-50KHz，功率150-270W，温度80-100℃，时间5-10min；所述的固液分离是使用离心分离的方法，所用转速为4000-8000r/min，离心时间为8-12min。

含油谷物均可应用于本发明，如葵花籽、玉米胚芽、大豆、芝麻等等，还有一些副产品如废油脂、油厂制油后的下脚料等，都可以应用于本发明。

本发明与现有技术相比所具备的优点在于：

(1)利用柴油形成的W/O体系和混合反胶束体系，共同将花生中的油提取出来，形成具有高稳定性的改性柴油；

(2)表面活性剂二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵价格便宜，且除了具备优良的表面活性、较高的十六烷值和燃烧性能外，其来源更为广泛，经济性能、市场性能也更好，同时表面活性剂还是一种清洁的、环保的生物能源，具有优良的可再生性和降解性；

(3)使用表面活性剂制备得到的油包水型(W/O)改性柴油，能够有效地使油、水相容而形成较为稳定的油包水型(W/O)改性柴油，其保存期可长达一年之久，同时由于表面活性剂也具有优良的燃烧性能，配制的改性柴油中含有部分水，在燃烧过程中存在微爆效应，使改性柴油的燃烧更完全，有效地降低了尾气污染物的排放，达到了节能、环保的目的；

(4)制得的改性柴油粘度得到大幅度降低，而且能与石化柴油以任意比互溶形成单一的均相体系，稳定性大大提高；

(5)在此过程中，辅助以超声波，大大提高了效率，节省了时间。

具体实施方式

本发明中原材料的选择：选用高含油量的花生，除此之外，其它含油谷物均可应用于本发明，如葵花籽、玉米胚芽、大豆、芝麻等等，还有一些副产品如废油脂、油厂制油后的下脚料等，都可以应用于本发明。应用范围很广泛。下面使用全脂花生粉作为优选实施例，来介绍本发明的实施步骤。

本发明的操作步骤如下：首先配制二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵/异辛烷/正己醇混合反胶束体系，然后将混合反胶束体系与柴油按一定体积混合，得到新的混合体系，然后将过筛后的全脂花生粉加入其中，超声波辅助提取，然后固液离心分离得到改性柴油，残渣进一步提取分离，循环利用。

实施例1

取28g十六烷基三甲基溴化铵，加入800mL异辛烷，200mL正己醇，超声使其溶解，然后加入52g二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠，搅拌至溶解完全，加入pH为8的缓冲溶液60mL，使混合反胶束溶液的Wo为20，置于摇床中振摇2h，并静置至透明。取配制好的混合反胶束溶液1000mL与1000mL柴油混合，加入200g过筛后的全脂花生粉，在超声温度80℃，功率210W，频率45KHZ条件下，提取10min，然后以5000r/min转速离心分离12min，除去残渣即得改性柴油成品；取20g残渣，加入300mL异辛烷，在超声温度90℃，功率240W，频率45KHZ条件下，提取5min，然后以6000r/min转速离心分离10min，得到异辛烷与油的混合溶液，可作为原料与花生粉一起加入到下一步的反应中。

实施例2

取20g十六烷基三甲基溴化铵，加入800mL异辛烷，200mL正己醇，超声使其溶解，然后加入40g二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠，搅拌至溶解完全，加入pH为8的缓冲溶液50mL，使混合反胶束溶液的Wo为16，置于摇床中振摇2h，并静置至透明。取配制好的混合反胶束溶液1000mL与800mL柴油混合，加入200g过筛后的全脂花生粉，在超声温度100℃，功率240W，频率45KHZ条件下，提取10min，然后以6000r/min转速离心分离12min，除去残渣即得改性柴油成品；取20g残渣，加入400mL异辛烷，在超声温度80℃，功率240W，频率45KHZ条件下，提取10min，然后以7000r/min转速离心分离10min，得到异辛烷与油的混合溶液，可作为原料与花生粉一起加入到下一步的反应中。

实施例3

取25g十六烷基三甲基溴化铵，加入750mL异辛烷，250mL正己醇，超声使其溶解，然后加入45g二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠，搅拌至溶解完全，加入pH为8的缓冲溶液60mL，使混合反胶束溶液的Wo为20，置于摇床中振摇2h，并静置至透明。取配制好的混合反胶束溶液500mL与1000mL柴油混合，加入150g过筛后的全脂花生粉，在超声温度75℃，功率210W，频率45KHZ条件下，提取10min，然后以5000r/min转速离心分离12min，除去残渣即得改性柴油成品；取20g残渣，加入200mL异辛烷，在超声温度90℃，功率240W，频率45KHZ条件下，提取5min，然后以6000r/min转速离心分离10min，得到异辛烷与油的混合溶液，可作为原料与花生粉一起加入到下一步的反应中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法，首先将柴油与混合反胶束溶液混合，再将含油原料加入其中，通过超声辅助提取，然后固液分离得到改性柴油，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

S1、选用市售全脂花生粉，过40-60目筛，作为原料备用；

S2、配制二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的混合反胶束溶液；

S3、将上述混合反胶束溶液与柴油混合形成混合体系，将过筛后的花生粉原料加入到该混合体系中，通过超声辅助提取，然后固液分离得到改性柴油；

S4、固液分离后的残渣与异辛烷混合，然后超声辅助进一步提取，固液分离后，即得到毛油；

S5、重复步骤S3，将所得的毛油作为原料与花生粉原料一起加入到所述混合体系中，进一步制备改性柴油。

2.根据权利要求1所述的利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的全脂花生粉，是通过将花生轻微翻炒去红衣，然后直接粉碎过筛而得到的。

3.根据权利要求1所述的利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述的混合反胶束溶液是由二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠-十六烷基三甲基溴化铵/异辛烷/正己醇/缓冲液组成的，其中：二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠：十六烷基三甲基溴化铵的重量比例为1∶1～4∶1，在配制的所述混合反胶束溶液中，二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵添加量为30g/L～90g/L，异辛烷：正己醇的体积比例为2∶1-5∶1，缓冲液添加量为0.01L/L～0.10L/L，控制所述混合反胶束溶液中水与二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比Wo为8～24，调节pH为7.0～9.0。

4.根据权利要求1所述的利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法，其特征在于，在步骤S3中，混合反胶束溶液与柴油的体积比为2∶1-1∶2，全脂花生粉原料添加到所述混合体系中的比例为50-150g/L，所述的超声波辅助提取，超声波频率20-50KHz，功率120-240W，温度50-100℃，时间5-15min；所述的固液分离是使用离心分离的方法，所用转速为3000-6000r/min，离心时间为10-15min。

5.根据权利要求1所述的利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法，其特征在于，在步骤S4中，异辛烷与残渣体积比例为10∶1-20∶1，所述的超声波辅助提取，超声波频率20-50KHz，功率150-270W，温度80-100℃，时间5-10min；所述的固液分离是使用离心分离的方法，所用转速为4000-8000r/min，离心时间为8-12min。

6.根据权利要求1至5任一项所述的利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法，其特征在于，所述含油原料为含油谷物或废油脂。

7.根据权利要求3所述的利用混合反胶束体系制备改性柴油的方法，其特征在于，所述缓冲液是KCl-磷酸盐缓冲液或NaCl-磷酸盐缓冲液。