CN1137965C - 柴油掺水高能催化剂、其制备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油掺水高能催化剂的组成、制备方法和在制备乳化柴油上的应用，主要由混合型乳化剂、稳定剂、十六烷值改进剂和高能催化剂组成，该催化剂具有高乳化稳定性、高分散能力、高助燃催化活性，使柴油中可以加入25-40%的水，掺水后，性能稳定不分离，主要技术指标与天然柴油相似，使用效果优于天然柴油；该产品使用方便、成本低，可节油20-30%，并能消除黑烟，减少硫氮氧化物排放，是节能环保新产品。
Description
本发明涉及一种柴油掺水高能催化剂、其制备及应用，属燃料领域。
节约能源，降低消耗，减少柴油机黑烟和硫氮氧化物的排放量，降低环境污染是一个迫切需要解决的问题。为了达到上述目的，通常采用两种方法，一种是添加催化剂以提高柴油的燃烧性，降低尾气的排放量；另外一种是在柴油中加入一定的水、乳化剂及其它助剂将柴油乳化。
CN93110029中公开了一种柴油添加剂，由环烷酸稀土，钙、钡、锰、铁及稳定剂(SP-400)组成。CN90100280公开了一种乳化柴油，是用乳化剂制造的具有长期稳定性的乳化柴油组合物，该乳化柴油的组成为：柴油80-50％，水20-50％，乳化剂0.3-2％。CN92103798中公开了油包水型乳化柴油配制法，用亲油和水两种非离子表面活性剂复合配制。CN95111785中公开了节能乳化柴油的配方及配制方法，由柴油，经氯酸钾处理过的水，乳化剂及功能添加剂混合搅拌，通过均质泵或胶体磨及静态混合器而得。
现有技术中，柴油添加剂虽有一定的节油效果，但存在以下问题：
1.乳化剂的配比达不到一定的亲油亲水平衡值，所得的油包水乳化柴油稳定性差，容易分层。
2.助燃消烟郊果差，节油率低。
3.所得的乳化柴油的十六烷值低，影响柴油的燃烧性。
事实上，十六烷值是柴油的一个重要指标，十六烷值低的柴油，燃烧性能差，容易损环设备。
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能使柴油充分雾化，完全燃烧，燃烧后燃烧室不积碳，排气不冒黑烟的环保节能新产品。使用这种高能催化剂后，柴油中可以加入20-30％的水，经过催化乳化，形成性能稳定的微乳液，其各项性能参数如黏度、十六烷值和闪点等不但能够达到国家标准，而且使用效果优于纯柴油。
本发明的柴油掺水高能催化剂由下述组合组成：0-42％混合型表面活性剂、4-20％乳化稳定剂、16-44％高能催化剂，和6-26％十六烷值改进剂。
所述的混合型表面活性剂可以是：山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐三油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、苯乙基苯基聚氧丙基聚氧乙烯基醚、OP-4、OP-7、平平加、十二烷基磺酸钠、渗透剂T、聚乙烯醇等一种或一种以上的混合物，也可以采用适合本发明的其它表面活性剂。
所述的乳化稳定剂为：三乙醇胺、不饱和脂肪酸多元醇酯一种或一种以上的混合物。
所述的高能催化剂为：二茂铁、四聚乙醛、乙酰丙酮、四氢呋喃一种或一种以上的混合物；其中二茂铁也可以是二茂铁的各种衍生物，如乙酰基二茂铁、正丁基二茂铁以及适合本发明的其它二茂铁。
所述的十六烷值改进剂为：硝酸异辛酯、烷基硝酸酯。
本发明所述柴油掺水催化剂的配方为
山梨醇酐单油酸酯 10-30％
山梨醇酐三油酸酯 0-15％
烷基酚聚氧乙烯醚 4-10％
苯乙基苯基聚氧丙基聚氧乙烯基醚 0-8％
十二烷基苯磺酸钠 0-42％
三乙醇胺 0-15％
C16-24不饱和脂肪酸多元醇酯 0-20％
二茂铁及其衍生物 0-20％
四聚乙醛 0-25％
乙酰丙酮 0-8％
四氢呋喃 0-6％
硝酸异辛酯 2-15％
烷基硝酸酯 2-18％。
其组成及配方优选：
山梨醇酐单油酸酯 10-25％
山梨醇酐三油酸酯 5-10％
烷基酚聚氧乙烯醚 4-6％
苯乙基苯基聚氧丙基聚氧乙烯基醚 0-7％
十二烷基苯磺酸钠 0-42％
三乙醇胺 8-13％
C16-24不饱和脂肪酸多元醇酯 4-12％
二茂铁及其衍生物 5-15％
四聚乙醛 5-20％
乙酰丙酮 2-7％
四氧呋喃 0-6％
硝酸异辛酯 2-15％
烷基硝酸酯 2-14％。
组成及配方最优选：
山梨醇酐单油酸酯 15-25％
山梨醇酐三油酸酯 7-10％
烷基酚聚氧乙烯醚 4-6％
苯乙基苯基聚氧丙基聚氧乙烯基醚 2-7％
十二烷基苯磺酸钠 0
三乙醇胺 8-11％
C16-24不饱和脂肪酸多元醇酯 10-15％
二茂铁及其衍生物 10-15％
四聚乙醛 15-20％
乙酰丙酮 2-5％
四氢呋喃 0
硝酸异辛酯 5-10％
烷基硝酸酯 4-13％。
其中各组分的作用为：
1、混合型表面活性剂：分子内含有亲水基和亲油基，能够降低表面张力和不相容两相的界面能，使油水乳化，形成油包水的细小颗粒，本发明中，采用微乳化技术，将四种非离子型表面活性剂混配，使HLB值在3-6之间，乳化效果好，形成的乳液耐酸碱及硬水，可作为乳化剂。
2、乳化稳定剂：有助于微乳体系的形成，具有将油水两相连接起来，使其不分离的特殊功能，使油包水乳液稳定，不分层。
3、高能催化剂：特别是其中的二茂铁，能够助燃防爆，即可以促使油包水微粒的形成和稳定，又能够助燃防爆，加速油包水微粒的裂解燃烧，促使一氧化碳转化为二氧化碳，提高燃烧热值，增加设备功率，并能减少黑烟的生成，减少喷嘴积碳，延长设备使用寿命；达到节能和减少大气污染的目的。
4、十六烷值改进剂：能够提高柴油的十六烷值，改善柴油的燃烧性能，提高发动机功率，保证发动机正常运转。
本发明柴油掺水高能催化剂节油降烟的原理为：柴油掺水高能催化剂能使油水溶为一体，形成油包水的微水颗粒；这种微乳化油包水的微粒在高温下，产生微爆汽化，使柴油充分雾化、汽化，这种混合气体在催化剂作用下，裂解、化合，生产氢气、氧气和新的碳化合物，参与和帮助燃烧；使得到的乳化燃料热值高，燃烧充分，性能稳定，启动快，爆发力强，能提高设备的运转效率，节油在20-30％。另外，柴油燃烧时产生黑烟，主要是由于燃烧不充分，燃油没有完全燃烧造成的，催化剂中的助剂可使燃油充分燃烧，消除黑烟，同时有消烟降污的作用，达到节油和降污的目的。
本发明柴油掺水催化剂的制备方法为：
将乳化剂、乳化稳定剂、十六烷值改进剂按比例依次加入反应釜，搅拌下升温，加热至60-90℃，搅拌3-20分钟；将高能催化剂按比例加入另一个反应釜内，搅拌溶解后，加入反应釜内，待冷却放入容器中，取样化验，合格后装桶入库。
本发明的柴油掺水高能催化剂也可以采用一次将乳化剂、乳化稳定剂、高能催化剂、十六烷值改进剂按比例加入反应釜的方法制备。
具体地说，本发明的一种柴油掺水高能催化剂的制备方法为：将乳化剂、乳化稳定剂、十六烷值改进剂按比例依次加入反应釜，搅拌下升温，加热至60-90℃，搅拌3-20分钟；在另一反应釜内将高能催化剂按比例混合溶解后，再加入前一反应釜内，搅拌3-20分钟，冷却。
本发明的柴油掺水高能催化剂可以用于制备乳化柴油，其制备工艺为：
向20-40公斤水中加入0.02-0.3公斤柴油掺水高能催化剂，搅拌乳化后，加入80-60公斤的柴油中高速搅拌；在高速搅拌下将混合柴油加入乳化机进行乳化。
具体地为，向20-40公斤水中加入0.02-0.3公斤柴油掺水高能催化剂，搅拌乳化后，加80-60公斤的柴油中高速搅拌5-10分钟；将混合物加入乳化机进行乳化。经乳化机乳化后的乳化柴油取样化验，合格后进入油罐备用。
本发明的柴油掺水高能催化剂用于制备乳化柴油，优选为向20-40公斤水中加入0.02-0.1公斤柴油掺水高能催化剂，搅拌乳化后，加入80-60公斤的柴油中高速搅拌；在高速搅拌下将混合柴油加入乳化机进行乳化。
本发明的柴油掺水高能催化剂用于制备乳化柴油，最优选为向20-40公斤水中加入0.05公斤柴油掺水高能催化剂，搅拌乳化后，加入80-60公斤的柴油中高速搅拌；在高速搅拌下将混合柴油加入乳化机进行乳化。
本发明的柴油掺水高能催化剂具有高乳化稳定性、高分散能力、高助燃催化活性，使柴油中可以加入25-40％的水，掺水后，性能稳定不分离，主要技术指标与天然柴油相似，使用效果优于天然柴油，使用本发明的柴油掺水高能催化剂制备的乳化柴油，燃烧完全，不积碳，不冒黑烟，硫氮氧化物的排放减少，有利于保护环境。
此外，本发明还具有下述特点：
1.乳化效果好，油水溶为一体，性能稳定，长期存放油水不分离。
2.启动快，动力强，改善柴油燃烧性能好，有利于柴油机良好运转。
3.燃烧充分，机器不冒墨烟，减少尾气硫氮氧化物排放。
4.改善设备的运转工况，延长设备使用寿命。
下面结合实施例详细描述本发明：
山梨醇酐单油酸酯 20％
山梨醇酐三油酸酯 10％
烷基酚聚氧乙烯醚 6％
苯乙基苯基聚氧丙基聚氧乙烯基醚 4％
三乙醇胺 7％
C16-24不饱和脂肪酸多元醇酯 8％
二茂铁 11％
四聚乙醛 20％
乙酰丙酮 5％
硝酸异辛酯 5％
烷基硝酸酯 4％
实施例2
适合本发明的其它配方列举如下：
| 含量％ | ||||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7` | |
| 山梨醇酐单油酸酯 | 10 | 25 | 15 | 25 | 30 | |
| 山梨醇酐三油酸酯 | 15 | 10 | 5 | 7 | 0 | |
| 烷基酚聚氧乙烯醚 | 10 | 6 | 4 | 6 | 10 | |
| 苯乙基苯基聚氧丙基聚氧乙烯基醚 | 8 | 6 | 2 | 7 | 0 | |
| 十二烷基苯磺酸钠 | 42 | |||||
| 三乙醇胺 | 4 | 13 | 11 | 8 | 15 | 0 |
| C16-24不饱和脂肪酸多元醇酯 | 6 | 12 | 9 | 4 | 0 | 20 |
| 二茂铁 | 10 | 5 | 15 | 10 | 0 | |
| 乙酰基二茂铁 | 10 | 20 | ||||
| 四聚乙醛 | 20 | 15 | 22 | 5 | 25 | 0 |
| 乙酰丙酮 | 4 | 2 | 7 | 2 | 0 | 8 |
| 四氢呋喃 | 6 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 硝酸异辛酯 | 3 | 15 | 4 | 12 | 5 | 2 |
| 烷基硝酸酯 | 9 | 5 | 2 | 14 | 5 | 18 |
实施例3
本发明柴油掺水高能催化剂的制备方法为：
1.将乳化剂、乳化稳定剂、十六烷值改进剂按比例依次加入搅拌釜，搅拌下升温，加热至60℃，搅拌20分钟。
2.将高能催化剂按比例加入另一个反应釜内，搅拌溶解。
3.将完全溶解的高能催化剂溶液加入加热釜内，搅拌20分钟，待冷却放入容器中，取样化验，合格后装桶入库。
实施例4
本发明柴油掺水催化剂的制备方法为：
1、将乳化剂、乳化稳定剂、十六烷值改进剂按比例依次加入搅拌釜，搅拌下升温，加热至90℃，搅拌3分钟；
2、将高能催化剂按比例加入另一个反应釜内，搅拌溶解；
3、将完全溶解的高能催化剂溶淮加入加热釜内，搅拌5分钟，冷却。
实施例5
将乳化剂、乳化稳定剂、高能催化剂、十六烷值改进剂按比例依次加入搅拌釜，搅拌下升温，加热至80℃，搅拌30分钟。
实施例6
30公斤水中加入0.05公斤柴油掺水催化剂，搅拌乳化后，加入70公斤柴油中，高速搅拌20分钟；在高速搅拌下将乳化柴油加入乳化机进行乳化。
实施例7
向40公斤水中加入0.3公斤柴油掺水催化剂，搅拌乳化后，加入60公斤柴油中，高速搅拌60分钟；在高速搅拌下将乳化柴油加入乳化机进行乳化。
实施例8
向20公斤水中加入0.01公斤柴油掺水催化剂，搅拌乳化后，加入80公斤柴油中高速搅拌10分钟，在高速搅拌下将乳化柴油加入乳化机进行乳化。
Claims (7)
1.一种柴油掺水高能催化剂，其特征在于其组成及配方为：
山梨醇酐单油酸酯 10-30％
山梨醇酐三油酸酯 0-15％
烷基酚聚氧乙烯醚 4-10％
苯乙基苯基聚氧丙基聚氧乙烯基醚 0-8％
十二烷基苯磺酸钠 0-42％
三乙醇胺 0-15％
C16-24不饱和脂肪酸多元醇酯 0-20％
二茂铁及其衍生物 0-20％
四聚乙醛 0-25％
乙酰丙酮 0-8％
四氢呋喃 0-6％
硝酸异辛酯 2-15％
烷基硝酸酯 2-18％。
2.根据权利要求1所述的柴油掺水高能催化剂，其特征在于其组成及配方为：
山梨醇酐单油酸酯 10-25％
山梨醇酐三油酸酯 5-10％
烷基酚聚氧乙烯醚 4-6％
苯乙基苯基聚氧丙基聚氧乙烯基醚 0-7％
十二烷基苯磺酸钠 0-42％
三乙醇胺 8-13％
C16-24不饱和脂肪酸多元醇酯 4-12％
二茂铁及其衍生物 5-15％
四聚乙醛 5-20％
乙酰丙酮 2-7％
四氧呋喃 0-6％
硝酸异辛酯 2-15％
烷基硝酸酯 2-14％。
3.根据权利要求1所述的柴油掺水高能催化剂，其特征在于其组成及配方为：
山梨醇酐单油酸酯 15-25％
山梨醇酐三油酸酯 7-10％
烷基酚聚氧乙烯醚 4-6％
苯乙基苯基聚氧丙基聚氧乙烯基醚 2-7％
十二烷基苯磺酸钠 0
三乙醇胺 8-11％
C16-24不饱和脂肪酸多元醇酯 10-15％
二茂铁及其衍生物 10-15％
四聚乙醛 15-20％
乙酰丙酮 2-5％
四氢呋喃 0
硝酸异辛酯 5-10％
烷基硝酸酯 4-13％。
4.一种柴油掺水高能催化剂的制备方法，其特征在于将乳化剂、乳化稳定剂、十六烷值改进剂按比例依次加入反应釜，搅拌下升温，加热至60-90℃，搅拌3-20分钟；在另一反应釜内将高能催化剂按比例混合溶解后，再加入前一反应釜内，搅拌3-20分钟，冷却。
5.一种柴油掺水高能催化剂用于制备乳化柴油，其特征在于向20-40公斤水中加入0.02-0.3公斤柴油掺水高能催化剂，搅拌乳化后，加入80-60公斤的柴油中高速搅拌；在高速搅拌下将混合柴油加入乳化机进行乳化。
6.根据权利要求5所述的柴油掺水高能催化剂用于制备乳化柴油，其特征在于向20-40公斤水中加入0.02-0.1公斤柴油掺水高能催化剂，搅拌乳化后，加入80-60公斤的柴油中高速搅拌；在高速搅拌下将混合柴油加入乳化机进行乳化。
7.根据权利要求5所述的柴油掺水高能催化剂用于制备乳化柴油，其特征在于向20-40公斤水中加入0.05公斤柴油掺水高能催化剂，搅拌乳化后，加入80-60公斤的柴油中高速搅拌；在高速搅拌下将混合柴油加入乳化机进行乳化。
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