CN105907434B - 一种静电喷雾装置及用静电喷雾装置制备微乳化柴油的方法 - Google Patents

一种静电喷雾装置及用静电喷雾装置制备微乳化柴油的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种静电喷雾装置及用静电喷雾装置制备微乳化柴油的方法，静电喷雾装置包括注射泵、不锈钢针头、高压直流电源、接地铜圈、产品容器和磁力搅拌器；所述注射泵将蒸馏水按一定流速通过不锈钢针头流出；所述高压直流电源为不锈钢针头施加高压静电，与所述接地铜圈之间形成高压静电场；所述产品容器中盛有柴油与功能复配乳化剂的混合液，在所述磁力搅拌器的低速搅拌下均匀混合。蒸馏水在高压静电场的作用下形成静电喷雾，雾化后进入产品容器中与混合液进行混合，并在磁力搅拌的作用下离散到混合液中，形成微乳化柴油。本发明专利制备微乳化柴油的方法操作简单，雾化粒径可控，且功能乳化剂使用量较低。

Description

一种静电喷雾装置及用静电喷雾装置制备微乳化柴油的方法
技术领域
本发明涉及本发明属于能源化工技术领域，涉及微乳化柴油的制备方法，具体涉及一种静电喷雾装置及用静电喷雾装置制备微乳化柴油的方法。
背景技术
微乳化柴油是由柴油、水、表面活性剂和助表面活性剂按适当比例组成的透明或半透明、各向同性的热力学稳定体系。与普通柴油相比，微乳化柴油在燃烧时会产生“微爆”效应(二次雾化)和化学效应(水煤气反应)，具有燃烧性能好、资源利用率高、环境污染少等优点。因此，微乳化柴油制备方法的研究对于微乳化柴油工业化生产及推广使用具有很好的指导意义。
目前，微乳化柴油的制备工艺主要有机械搅拌乳化工艺、均质乳化工艺、射流混合乳化工艺、超声乳化工艺等。尽管各种形式的乳化工艺各有其优缺点，但其乳化原理基本相仿，即通过借助外界物理能量，使水相形成细小液滴均匀分散在油相中，并在功能乳化剂的作用下形成稳定的W/O型微乳液。虽然微乳化柴油的研究取得了一定的进展，但仍未能够推广使用，其主要原因是因为微乳化柴油所需的功能乳化剂含量较高，经济成本制约了微乳化柴油的推广使用。因此，研究使用微量功能乳化剂的制备工艺极为必要。
液体高压静电喷雾是借助高压静电场力使液滴破碎成微小颗粒的过程。在高压静电场中，液体受到同性电荷之间的排斥力、液滴本身表面张力、剪切力以及重力的相互作用，在喷嘴处形成稳定的锥形液滴，即所谓的“泰勒锥”，在“泰勒锥”的末端液滴开始喷射雾化。因此，利用蒸馏水静电喷雾后产生的雾化液滴制备微乳化柴油，可以使微乳液的粒径更小，分布更加均匀，且在相同水含量的条件下降低功能乳化剂的使用量
发明内容
为了解决现有技术的上述缺陷。本发明提供以下技术方案：
一种静电喷雾装置，包括注射泵、不锈钢针头、高压直流电源、接地铜圈、产品容器和磁力搅拌器；所述注射泵连接不锈钢针头，高压直流电源分别与不锈钢针头、接地铜圈相连；接地铜圈设置在不锈钢针头下部，接地铜圈接地；接地铜圈下部设置产品容器，产品容器底部设置磁力搅拌器。
所述不锈钢针头内径为0.5mm，接地铜圈内径为20cm，不锈钢针头距离铜圈中心的距离为15cm。
用所述的静电喷雾装置制备微乳化柴油的方法，包括如下步骤：
(1)将盛有柴油与功能复配乳化剂混合液的产品容器置于磁力搅拌器之上，在磁力搅拌器的低速搅拌下制成均一性混合液；
(2)将蒸馏水存储在注射泵的注射器中，设置喷雾流速为0.1mL/min；
(3)开启高压直流电源，设置直流电压为13kV，与所述接地铜圈之间形成高压静电场；
(4)蒸馏水在高压静电场的作用下，在不锈钢针头处形成稳定“泰勒锥”喷射模式，雾化后进入产品容器形成微乳液，并在磁力搅拌的作用下离散到混合液中，避免重新聚结，形成微乳化柴油。
所述柴油与功能复配乳化剂混合液的质量百分比为：柴油为80％-95％，功能复配乳化剂混合液为4％-10％。
所述功能复配乳化剂由主乳化剂和助乳化剂组成，其中主乳化剂为失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯、油酸单乙酰胺、油酸单乙醇胺皂、油酸二乙酰胺、油酸二乙醇胺皂、油酸三乙酰胺、油酸三乙醇胺皂、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、环己胺、氨水、单乙醇胺单酯、二乙醇胺单酯、二乙醇胺单酯、氨基醇、油酸单酯、油酸、环烷酸、棕榈酸、月桂酸、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、辛基苯基聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种，或以上几种乳化剂的复配，含量30％～70％；助乳化剂为正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、正十一醇、正十二醇中的一种或几种的复配，含量除主乳化剂外的余量。
本发明的有益技术效果：本发明专利制备的微乳化柴油粒径分布均匀；微乳液中的水组分采用静电喷雾的方式雾化后进入油组分，再离散到微乳液中，实验测试证明，在相同实验条件下，水组分雾化粒径分布均匀，重复性较好；本发明专利制备相同水含量的微乳化柴油所需的功能乳化剂使用量较低；实验测试证明，制备水含量为5％，7.5％，10％的微乳化柴油分别需要5％，6％，8％的功能复配乳化剂，常温下能够保持澄清透明。
附图说明
图1为静电喷雾装置的结构图；
附图标记说明
1注射泵；2不锈钢针头；3高压直流电源；4接地铜圈；5产品容器；6磁力搅拌器。
具体实施方式
下面结合本发明的优选实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种静电喷雾装置，包括注射泵1、不锈钢针头2、高压直流电源3、接地铜圈4、产品容器5和磁力搅拌器6；所述注射泵1连接不锈钢针头2，高压直流电源3分别与不锈钢针头2、接地铜圈4相连；接地铜圈4设置在不锈钢针头2下部，接地铜圈4接地；接地铜圈4下部设置产品容器5，产品容器5底部设置磁力搅拌器6。
所述不锈钢针头内径为0.5mm，接地铜圈4内径为20cm，不锈钢针头2距离铜圈中心的距离为15cm。
实施例2
将4％的功能复配乳化剂与91％的-10号军柴混合形成均一性溶液。在外加电压13kV，喷雾流速为0.1mL/min的条件下喷射5％的蒸馏水分散到混合溶液中，形成乳液。实验测试证明，该实验条件下，水含量为5％，功能复配乳化剂使用量为4％时，产品为乳化柴油，常温下表现为浑浊乳化体系。
实施例3
本实施例与实施例一相同。所不同的是将5％的功能复配乳化剂与90％的-10号军柴混合形成均一性溶液。实验测试证明，该实验条件下，水含量为5％，功能复配乳化剂使用量为5％时，产品为微乳化柴油，常温下表现为澄清透明的微乳化体系。
实施例4
将5％的功能复配乳化剂与87.5％的-10号军柴混合形成均一性溶液。在外加电压13kV，喷雾流速为0.1mL/min的条件下喷射7.5％的蒸馏水分散到混合溶液中，形成乳液。实验测试证明，该实验条件下，水含量为7.5％，功能复配乳化剂使用量为5％时，产品为乳化柴油，常温下表现为浑浊乳化体系。
实施例5
本实施例与实施例三相同。所不同的是将6％的功能复配乳化剂与86.5％的-10号军柴混合形成均一性溶液。实验测试证明，该实验条件下，水含量为7.5％，功能复配乳化剂使用量为6％时，产品为微乳化柴油，常温下表现为澄清透明的微乳化体系。
实施例6
将7％的功能复配乳化剂与83％的-10号军柴混合形成均一性溶液。在外加电压13kV，喷雾流速为0.1mL/min的条件下喷射10％的蒸馏水分散到混合溶液中，形成乳液。实验测试证明，该实验条件下，水含量为10％，功能复配乳化剂使用量为7％时，产品为乳化柴油，常温下表现为浑浊乳化体系。
实施例7
本实施例与实施例五相同。所不同的是将8％的功能复配乳化剂与82％的-10号军柴混合形成均一性溶液。实验测试证明，该实验条件下，水含量为10％，功能复配乳化剂使用量为8％时，产品为微乳化柴油，常温下表现为澄清透明的微乳化体系。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种静电喷雾装置，其特征在于：包括注射泵、不锈钢针头、高压直流电源、接地铜圈、产品容器和磁力搅拌器；所述注射泵连接不锈钢针头，高压直流电源分别与不锈钢针头、接地铜圈相连；接地铜圈设置在不锈钢针头下部，接地铜圈接地；接地铜圈下部设置产品容器，产品容器底部设置磁力搅拌器。
2.根据权利要求1所述的静电喷雾装置，其特征在于：所述不锈钢针头内径为0.5mm，接地铜圈内径为20cm，不锈钢针头距离铜圈中心的距离为15cm。
3.用权利要求1所述的静电喷雾装置制备微乳化柴油的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将盛有柴油与功能复配乳化剂混合液的产品容器置于磁力搅拌器之上，在磁力搅拌器的低速搅拌下制成均一性混合液；
(2)将蒸馏水存储在注射泵的注射器中，设置喷雾流速为0.1mL/min；
(3)开启高压直流电源，设置直流电压为13kV，与所述接地铜圈之间形成高压静电场；
(4)蒸馏水在高压静电场的作用下，在不锈钢针头处形成稳定“泰勒锥”喷射模式，雾化后进入产品容器形成微乳液，并在磁力搅拌的作用下离散到混合液中，避免重新聚结，形成微乳化柴油；所述柴油与功能复配乳化剂混合液的质量百分比为：柴油为80％-95％，功能复配乳化剂混合液为4％-10％。
4.根据权利要求3所述的的静电喷雾装置制备微乳化柴油的方法，其特征在于：所述功能复配乳化剂由主乳化剂和助乳化剂组成，其中主乳化剂为失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯、油酸单乙酰胺、油酸单乙醇胺皂、油酸二乙酰胺、油酸二乙醇胺皂、油酸三乙酰胺、油酸三乙醇胺皂、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、环己胺、氨水、单乙醇胺单酯、二乙醇胺单酯、二乙醇胺单酯、氨基醇、油酸单酯、油酸、环烷酸、棕榈酸、月桂酸、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、辛基苯基聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种，或以上几种乳化剂的复配，含量30％～70％；助乳化剂为正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、正十一醇、正十二醇中的一种或几种的复配，含量除主乳化剂外的余量。
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