CN1958745A - 一种环保柴油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保柴油，是按如下范围的重量份的组分合成：柴油13～20份，水15～30份，植物油20～25份，甲醇8～11份，煤油10～30份，复合添加剂5～8份。所述复合添加剂是按如下范围的重量份的组分合成：曲拉通X－100：2.0～2.65份，乙醇胺1.5～3份，氢氧化钠14～16份，氨水(99.5％)50～55份，正酊胺5.0～6.0份，异丙醇18～21份，水2.0～2.3份，十六烷值0.2～1.0份。制备所述的环保柴油在原料罐、辅料罐、成品罐、密闭设备、高能静态磁力器及管线内进行作业。本发明解决了目前的W/O型乳化柴油稳定性差，油水易分离，乳化剂用量大、价格高，不便于工业化运用的弊端，就地取材，适应面广，便于推广。

Description

一种环保柴油及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保柴油及其制备方法。

背景技术

1981年7月，国际燃烧协会将燃料油乳化掺水燃烧列为三大节能措施之一，我国自五十年代来起，也在该领域进行积极研究，并取得一定成果；2001年10月国家经贸委颁布的《节约和替代燃料油“十五”规划》中也明确指出：“重点发展......，燃油乳化、燃油添加剂等节油技术”。

现有技术中相关背景资料：

1、中国专利公告号1060506，发明名称为《柴油乳化剂及其乳化柴油的制备方法》，该方法以水、氢氧化钠、煤油、松香、吐温——60，斯盘——80、防锈剂为原料，以一定比例混匀加热，冷却至室温即为乳化剂成品，再将该乳化剂与柴油、水按比例混合搅拌，即制得油包水型乳化柴油。

2、中国专利公告号1144867，发明名称为《一种胶体柴油及其制备方法》，以低分子量的聚碳四、碳五烯烃为乳化剂的基本原料，可以形成极稳定的胶体柴油，同时还可以加入一些氮硫捕获剂，十六烷值提高剂等助剂。

以上两种加水柴油对柴油性能都取到改善的作用，但都无法彻底改变了乳化油呈牛奶状或胶状等与普通柴油异样的外观，另外，在稳定性、通用性上还存在不足。

又如中国专利公告号1632065，发明名称为《净化柴油及其制备工艺》，由硝酸戊酯、稀烃、反乳化剂、四乙铅、极压皂化油、意大利红油、白矿油、环烷烃、甲基萘、芳香烃等为基本原料，辅助柴油，通过合成、雾化、混合等工艺，使水以纳米级均匀稳定地分散，形成油包水。但这种掺水柴油密度高、喷油嘴易积炭，而且生产中0#柴油的比例偏多，达不到最佳节能效果。

目前，大部份已研发的乳化柴油稳定性差，油水易分离、乳化剂用量大、价格高，不便于工业化运用，且有的技术资料介绍加水量可以高达30％左右，注重多加水而不注重节油率，其实加水的目的是为了节约油料，降低对环境的污染，众所周知，水是没有热量的，因而它不是燃料，也不能成为燃料或替代燃料，往油料过多掺水，不但没有起到很好的效果，反而给实际应用带来一定的困难，乳化后的柴油如不采取措施，将使其粘度增大，影响雾化与燃烧，冬天内燃机难以启动，正是掺水柴油存在上述弊端，现有掺水柴油技术方案不能令人满意，因此掺水柴油难予全面推广使用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种环保柴油，以解决目前的W/O型乳化柴油稳定性差，油水易分离，乳化剂用量大、价格高，不便于工业化运用的弊端。

本发明的目的之二就是要提供所述环保柴油的制备方法。

本发明是这样实现的：所述环保柴油是按如下范围的重量份的组分合成：柴油13～20份，水15～30份，植物油20～25份，甲醇8～11份，煤油10～30份，复合添加剂5～8份。

所述复合添加剂是按如下范围的重量份的组分合成：曲拉通X-100(OP乳化剂)：2.0～2.65份，乙醇胺1.5～3份，氢氧化钠14～16份，氨水(99.5％)50～55份，正酊胺5.0～6.0份，异丙醇18～21份，水2.0～2.3份，十六烷值0.2～1.0份。

这种复合添加剂含有多种催化活性材料，不含金属离子，具有多种效能：一是起着稳定作用；二是保护油品不分层、不脱脂、不乳化作用；三是通过优化油料碳链结构，使燃烧火焰明显变亮、变短，实现充分燃烧；四是高效清除积碳，确保动力原有正常压缩化，降低油耗；五是有效降低冷凝点，改善流动性，实现充分雾化，使燃烧更加充分；六是分解助燃功能，环保柴油含有一定的氢氧化物质，在燃烧高温条件下，尤其是在动力的燃烧室内经高温和触媒作用，能分解H.O(氢和氧)它们是能参与燃烧的活泼原子和自由基，能促进燃烧和使燃料释放更大的热能，在生产“环保柴油”中加入复合添加剂，(例如在生产一吨“环保柴油”中加入4.6％的复合添加剂)，可以起到稳定、防乳助燃、节油减少排污，提高动力的高能增效作用，这种配方原料属再生原料，易干采购和生产、成本较低，在生产过程中又没有“三废”形成，属环保节能型高新科技产品。

所述柴油可以为零号柴油，所述植物油可以为再生燃料或从废植物渣料中提炼的再生植物油。

所述环保柴油的制备方法是：所述环保柴油的制备在原料罐，辅料罐、成品罐、密闭设备、高能静态磁力器及管线内进行行业，各原料按重量份进行配置，把所述重量份柴油放进原料罐，把重量份水、甲醇、植物油、煤油、复合添加剂放入辅料罐。生产车间的温度为常温。

将上述各组分原料按重量份分别加入，所述柴油由原料罐经一管道，所述复合添加剂、水、植物油、甲醇、煤油由辅料罐经另一管道，在泵的作用下经静态混合器和流量计装置进入合成反应釜。在合成反应釜搅拌合成15分钟-30分钟，合成反应釜的进出口设有阀门开关，合成完成后打开阀门开关，经过滤器，在泵的作用下进入高剪切雾化机，把油和水的分子打破进行雾化，使水以纳米级的粒径Φ50nm-100nm均匀稳定地分散，再经过高能静态磁力器稳定后，使油分子重新排列，然后再经过高能静态混合品，使其充分混合，将水全部包住，形成油包水的环保柴油。

再经过滤器清除所有杂质，最后储存到成品罐。

所述的环保柴油的原料罐、辅料罐、成品罐均安置于地面上。

所述原料罐、辅料罐、反应釜、高能静态磁力器，高能静态过滤混合器的出口设有阀门开关。

本发明的环保柴油生产全部在自动化程度很高的密闭设备及管线内进行作业，整个工艺流程中设计了多层安全防护及自动化控制系统，没有废气、废水、废渣“三废”排放，对周围环境影响极小。本发明人经过多年潜心研究，进行各种试验及小批量生产试用，从而发明创造这种“油包水”型环保节能柴油，试验证明其具有：

a、裂解增能效应：水由氢和氧组成，高温高压下能裂解出比柴油能量高3.5倍的氢参加燃烧；

b、节能供氧效应：裂解的氧为燃烧增加了氧加入助燃，使其燃烧更充分、更节能；c、微爆效应：水汽化时，生产比自身大1700倍体积的蒸气时会突破油膜，使油再度雾化，从而更充分燃烧；

d、水煤汽效应：水蒸汽与未能燃烧的CO转化为CO₂而大量放热；

e、环保效应：掺水燃烧可降低烟气排污量62％以上；

f、安全生产效应：在生产过程中不易着火，不易爆炸，便于安全生产。

它彻底改变了乳化油看起来像牛奶闻起来像柴油，柴油的外观和普通柴油一样清澈透明，并可与普通柴油任意混合且稳定性好的环保柴油。所述环保柴油的制备方法是选用几种市场上易购的材料，可根据不同的地域分部和当地的材料来调整合成剂的配方。本发明解决了目前的W/O型乳化柴油稳定性差，油水易分离，乳化剂用量大、价格高，不便于工业化运用的弊端，其具有配方少，原料易购、价格低，光普性好的优点。从而达到就地取材，适应面广，便于推广，存在广大市场需求。

具体实施方式

以下举例进一步说明本发明。(但不是对本发明的限制)。

实施例1

所述环保柴油由下列重量份的组分组成：零号柴油14份，水22份，植物油23份，甲醇10份，煤油25份，添加剂6份，合成本发明的环保柴油。

实施例2

所述复合添加剂由下列重量份的组分组成：曲拉通X-100(OP乳化剂)2.62份，乙醇胺1.732份，氢氧化钠14.51份，氨水(99.5％)53.008份，正酊胺5.57份，异丙醇20.36份，水2.0份，十六烷值0.2份。

实施例3(优选实施例)

所述环保柴油由下列重量份的组分组成：柴油为16.5份，植物油为24.2份，甲醇为10.7份，水为19份，煤油25份，复合添加剂4.6份，合成本发明的环保柴油。

实施例4

制备实施例1环保柴油的方法为：所述环保柴油的制备在原料罐、辅料罐、成品油罐、密闭设备及管线内进行作业，各原料按重量份进行配置，把所述14份柴油放入原料罐，把22份水，23份植物油，10份甲醇，25份煤油，6份添加剂放入辅料罐。所述柴油由原料罐经管道，所述复合添加剂、水、植物油、甲醇、煤油由辅料罐经另一管道，在泵的作用下经静态混合器和流量计装置进入合成反应釜。在合成反应釜搅拌合成15分钟-30分钟，合成反应釜的进出口设有阀门开关，合成完成后打开阀门开关，在泵的作用下进入高剪切雾化机，把油和水的分子打破进行雾化，使水以纳米级的粒径Φ50nm-100nm均匀稳定地分散，再经过高能静态磁力器稳定后，使油分子重新排列，然后再经过高能静态混合器，使其充分混合，将水全部包住，形成油包水的环保柴油，再经过滤器清除所有杂质，最后储存到成品罐。

所述的原料罐、辅料罐、成品罐均安置于地面上，所述原料罐、辅料罐、反应釜、高能静态磁力器，高能静态混合器、过滤器的出口设有阀门开关。

本发明的环保柴油的物理化学特性：

一、热值、闪点、十六烷值和导热率

内燃机中的燃烧是一种高温，高压并在金属容器中进行的燃烧，这亦有利于水参与燃烧而分解成H、O和OH等活性物质，这些活性物质又大大活化了整个燃烧过程，使燃烧过程得以更充分，完善地进行。H₂O与H的反应能产生更多的H、O和OH的活性物质，从而加速和完善内燃机内的燃烧过程。

例一、H₂O与CO的反应如下：

          

经实验得出，在CO+O2的燃烧中，如果加入0.23％的水蒸气，则其燃烧速度大力提高，火焰传播速度从100CM/S增加到780CM/S，增加36.8倍。

例二、H₂O与C的反应如下：

                        

这就是常说的水煤气反应

1、热值：环保柴油(含水22％)的热值是40.38MJ左右。

2、闪点：环保柴油的开口闪点为64℃，闪点高，有利储运输安全。

3、十六烷值二环保柴油的十六烷值是43。环保柴油燃烧后，一方面提高了十六烷值，另一方面其中的水和水蒸气吸收气罐的燃烧室周壁高温零件上的热量。

4、导热率：内燃机燃用绿色环保柴油时，其热导率比燃烧纯油时的热导率增加。

二、环保柴油节能原理

乳化燃料燃烧是个复杂的过程，对其节能降污机理较为成熟的解释是乳化燃料燃烧中存在的“微爆”现象和水煤气反应，也就是从燃烧的物理过程和化学过程来解释。

乳化油燃烧过程的物理作用即所谓“微爆”作用。油包水型分子基团，油是连续相，水是分散相。由于油的沸点比水高，受热后水总是先达到沸点而蒸发或沸腾。当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时，水蒸气将冲破油膜的阻力使油滴发生爆炸，形成更细小的油滴，这就是所说的微爆或称二次雾化。爆炸后的细小油滴与空气更加充分混合，油液燃烧的更完全，使内燃或油炉达到节能之效果。

化学作用即水煤气反应。在高温条件下，部分水分子与未完全燃烧的炽热的炭粒发生水煤气反应，形成可燃性气体，反应式如下：

           

        

上述这些反应，减少了火焰中的炭粒，提高了油的燃烧程度，改善了燃烧状况，提高了油的燃烧效率。在缺氧条件下，燃料中由于高温裂解产生的碳粒子，能与水蒸气反应成CO和H₂，使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧率，降低了排烟中的烟尘含量，另一方面，由于乳化水的蒸发作用，均衡了燃烧时的温度场，从而抑制了NO_X的形成。

通过上述的微爆及水煤气反应，乳化油燃料可获得减轻大气污染和节约能源的双重效果。

Claims (9)

1、一种环保柴油，是按如下范围的重量份的组分合成：柴油13～20份，水15～30份，植物油20～25份，甲醇8～11份，煤油10～30份，复合添加剂5～8份。

2、根据权利要求1所述的环保柴油，所述复合添加剂是按如下范围的重量份的组分合成：曲拉通X-100：2.0～2.65份，乙醇胺1.5～3份，氢氧化钠14～16份，氨水(99.5％)50～55份，正酊胺5.0～6.0份，异丙醇18～21份，水2.0～2.3份，十六烷值0.2～1.0份。

3、根据权利要求1所述的环保柴油，其特征是，所述柴油为零号柴油。

4、根据权利要求1所述的环保柴油，其特征是，所述植物油为再生燃料或从废植物渣料中提炼的再生植物油。

5、根据权利要求1所述的环保柴油，其特征是，所述环保柴油由下列重量份的组分合成：柴油为16.5份，植物油为24.2份，甲醇为10.7份，水为19份，煤油25份，复合添加剂4.6份。

6、根据权利要求1所述的环保柴油，其特征是，所述环保柴油由下列重量份的组分合成：零号柴油14份，水22份，甲醇10份，植物油23份，煤油25份，复合添加剂6份。

7、根据权利要求2所述的环保柴油，所述复合添加剂由下列重量份的组分组成：曲拉通x-100 2.62份，乙醇胺1.732份，氢氧化钠14.51份，氨水(99.5％)53.008份，正酊胺5.57份，异丙醇20.36份，水2.0份，十六烷值0.2份。

8、根据权利要求1所述的环保柴油的制备方法，其特征是，所述的制备在原料罐、辅料罐、成品罐、密闭设备、高能静态磁力器及管线内进行作业，各原料按重量份进行配置，把柴油放入原料罐，所述柴油由原料罐经一管道，把水、甲醇、植物油、煤油、复合添加剂放入辅料罐，经另一管道，在泵的作用下经静态混合器和流量计装置进入合成反应釜；在合成反应釜搅拌合成15分钟-30分钟，合成反应釜的进出口设有管道阀门，合成完成后打开出口管道阀门，在泵的作用下进入高剪切雾机，把油和水的分子打破进行雾化，使水以纳米级的粒径Φ50nm-100nm均匀稳定地分散，再经高能静态磁力器稳定后使油分子重新排列，然后再经高能静态混合器，使其充分混合，用油将水全部包住，再经过滤器清除所有杂质，最后储存到成品罐。

9、根据权利要求8所述的环保柴油的制备方法，其特征是所述原料罐、辅料罐、成品罐安置在地面上，所述原料罐、辅料罐、反应釜、高能静磁力器、高能静态混合器、过滤器的出口设有管道阀门。