專利名稱：柴油微乳劑和微乳化柴油的制備方法
柴油微乳劑和微乳化柴油的制備方法
技術領域：
本發明涉及柴油微乳劑技術領域，具體地說，是一種柴油微乳劑和微乳化柴油的制備方法。
背景技術：
隨著工業、農業及交通運輸業等的快速發展，化石能源的短缺及其燃燒帶來的環境污染日益嚴重，如何高效利用化石能源及減少排放污染就成為了國家和社會關注的首要問題。燃油摻水技術自上世紀開始受到各國的廣泛關注，早期的燃油摻水技術研究主要集中在燃油乳化方面，但是乳化燃油具有以下弊端(I)不穩定，會隨環境條件改變及放置時間變長，發生油水分離、破乳等不穩定現象；(2)制備復雜，需大功率乳化裝置，能耗較大；外觀上呈乳白色，與柴油相差很大，用戶不易接受。上述弊端制約了其推廣和使用。20 世紀80年代，微乳化燃油的研究使燃油摻水技術進入到一個新的發展階段。微乳燃油是一種熱力學穩定體系，具備以下優點(1)制備簡單，輕微晃動即可獲得，也可利用超聲分散，縮短制備時間；(2)穩定性好，能夠長期放置；(3)外觀及粘度適中，與純燃油相差不是很大；⑷減排和節能，碳煙及NOx等尾氣的排放降低，燃燒效率提高。目前，國內微乳化燃油一般穩定性好，與純燃油混溶性好，但是國內燃油微乳化研究存在以下不足(I)微乳劑中含金屬離子，鹵素，硫、磷等元素及腐蝕性物質，加入燃油后，會導致柴油中機械雜質與其它雜質增多，發動機高壓燃油噴射泵柱塞、出油閥、噴油器偶件等就會早期異常磨損，而且也容易在尾氣處理系統中催化劑表面上形成不活躍的物質，使催化劑中毒，從而對催化劑的活性不利。如中國專利公開號CN87104283A、CN1146482A、CN1718693A、CN1896194A、CN101445745A、CN1718682A、CN1422934A、CN1130672A 及申請號201110021530. O制備的微乳化燃油穩定性好，儲存時間長，但是向燃油中引入了鉀、鈉等金屬離子，或硫、磷等元素，或鹵素、腐蝕性物質。專利CN101629110A公開了一種茶胺變性糖為熱值劑的低劑高水透明微乳化納米粒徑燃油，能穩定一年以上，并且在糖替代燃料方面具有創新性，但是水裂解微乳劑中引入金屬鹽。中國專利公開號CN101649228A、申請號201010250069. I、中國專利公開號CNlOl 126038A公開的微乳化柴油，微乳劑用量少，摻水量多，但是微乳劑含金屬離子及鹵素。中國申請號200910231033. 6、中國專利公開號CN101348739A公開的微乳化燃料油，穩定性好，微乳劑能適用于柴油與汽油，但是引入了鉀、鈉等金屬離子，硫元素，鹵素及腐蝕性物質。(2)微乳劑用量多，摻水少，導致微乳燃油成本較高，不利微乳化技術的應用及推廣。如中國專利公開號CN1422935A、CN1410514A、CN1239731A公開的微乳化燃油，微乳劑主要由脂肪酸、胺類、醇類及非離子表面活性劑組成，不引入金屬離子、鹵素及硫元素，但是微乳劑用量多，摻水少，如中國專利公開號CN1422935A中加水量13%，油酸與乙醇胺總用量達12%。中國專利申請號201010110763. 3涉及一種微乳清潔燃料，該發明除閃點外，其余性能與國際柴油非常接近，工藝簡單，成本低，有害氣體排放減少，但是微乳劑用量8%以上，摻水只有6 10%。中國專利申請號201010186851. I涉及一種高閃點清潔節能微乳化柴油及其配制方法，閃點高，為63 78°C，動力性強。但是添加劑5 25%，增溶水5 30%。從具體實施例中可看出微乳劑用量15%以上，水量僅為15%。中國專利公開號CN101323801A.CN101412922A制得的微乳化燃油性能透明穩定，但是乳化劑用量大，增溶水量少。(3)微乳劑含氮量高，不利于降低NOx排放，對設備也會產生不利影響。如中國專利公開號CN1394941A涉及一種微乳化柴油復合添加劑，其中含濃氨水15 20%，一乙醇胺
雖然添加劑12%，增溶水30%，解決了加劑多，摻水少的問題，但是添加劑中氮元素含量較高，不利于降低NOx排放，也會加劇設備腐蝕及磨損。中國專利公開號CN1560200A涉及一種用石化堿煉廢水生產的微乳化柴油及其生產方法，其中因回收油料由濃硫酸酸化提煉，所以加入了 10 20%的氨水，雖然廢水得到充分利用，但柴油中的 含氮量上升，對環保與設備不利。(4)微乳劑原料不易獲得，微乳液閃點低。如中國專利公開號CN101250431A、CN101348748A都涉及一種微乳化生物柴油及其制備方法，穩定性好，但是生物柴油一般由優質的動植物油脂提煉，價格較昂貴，甲醇含量高，對柴油閃點不利。中國專利申請號200910249921. O涉及一種稀土羧酸鹽微乳化燃油添加劑，節油率達5 13%，降低尾氣排放40 95%，膠質和積炭在車輛行駛30小時后清除率為92%。但是稀土羧酸鹽不容易獲得，制備復雜。中國專利公開號CN101497832A發明的微乳液柴油摻水劑，主表面活性劑C12-18脂肪酸聚乙烯(20)醚與0PE-15用量4. 9 5. 6%，助劑甲醇4 5%。能夠增溶純凈水15 16%，該微乳液可保存一年，油水不分層。微乳劑不含金屬、鹵素等物質，也容易采購，但是助劑甲醇用量多，對柴油閃點影響很大，不利于儲存及運輸。(5)燃燒過程易產生膠質。如中國專利公開號CN1766039A、CN101016471A都涉及一種利用地溝油制備的微乳化燃油，雖然成本低，穩定性好，但是引入地溝油及其提煉物，燃油燃燒時易生成膠質。(6)制備復雜，不適于工業推廣。如中國專利公開號CN1962826A、申請號200910230054. 6涉及的微乳柴油，制備時需使用超聲波，不適于工業化推廣。中國專利公開號CN101469278A涉及一種利用量子化碳材料制備的微乳燃油及其制備方法，雖然能改善油品品質，提高燃值，但是制備過程復雜。
發明內容本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種柴油微乳劑和微乳化柴油的制
備方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種柴油微乳劑，其原料組份質量百分比為，脂肪酸8.0% 30.0% 氨水2.0% 4.0%
Tween5.0% 20.0%
Span5.0% 15.0%
OP余量所述的氨水為乙醇胺替換，其中，乙醇胺的質量百分比為O. 5% I. 0% ；所述脂肪酸為酸值大于190. O的不飽和脂肪酸，即動物油酸；所述氨水為濃度大于25 %的分析純濃氨水；
所述乙醇胺為分析純；所述Tween為非離子型表面活性劑,為吐溫80或吐溫85,為市售產品；所述Span為非離子型表面活性劑,為司盤20或司盤80或司盤83，為市售產品；所述的OP為非離子型表面活性劑，為OP系列，為市售產品； 一種微乳化柴油，其原料組份質量百分比為，
柴油微乳劑3.0% 6.0%
有機醇/或有機醚 0.1% 2.0%
蒸餾水4.0% 20.0%
柴油余量所述有機醇/或有機醚為下述中的一種或幾種的混合物甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、乙二醇、1，2_丙二醇及乙二醇-甲醚；所述的柴油優選為0#柴油；一種微乳化柴油的制備方法為其具體步驟為，在室溫下，⑴柴油微乳劑按各個組分的質量百分數復配；(2)將復配微乳劑按質量百分數3. O % 6. O %的比例加入柴油中，振蕩均勻；(3)然后再向柴油中按質量百分數4.0% 20.0%的比例加入水，振蕩均勻；(4)最后向柴油中按質量百分數O. I % 2.0%的比例加入有機醇/或有機醚，振蕩均勻或者采用超聲分散，即得到微乳化柴油。由于微乳液是自發生成的穩定體系，制備時，也可以將步驟(3)，(4)進行交換，SP先向柴油中加入有機醇/或有機醚，最后加入水。本發明的微乳劑具有以下特點(I)不含金屬離子、鹵素及硫元素等對設備不利的物質；(2)屬含氧化合物，有利于微乳化柴油的完全燃燒，減少積炭及尾氣的排放；(3)均為化工領域常用的表面活性劑，原料充足易于采購且價格相對來說較為低廉。本發明采用陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復配，使表面活性劑在界面膜上排列得更緊密，界面上吸附的表面活性劑增加，提高了增溶水量及微乳液滴的穩定性。應用本發明所述柴油微乳劑制成的微乳化柴油，具有以下優點
(I)微乳劑用量少，摻水量多，制備簡單，成本低；(2)性質與純柴油相差不大，霧化性能良好，呈中性，對發動機無腐蝕；(3)能與純柴油在一定范圍內混溶，因此若使用微乳化柴油，油箱或油路中殘余的純柴油無須徹底清除；(4)在O 80°C內，性質穩定，可長期儲存。根據相關文獻，柴油機正常工作I小時，油箱的溫度一般不會高于環境溫度20°C，因此可預測本發明產品在柴油機中不會發生油水分層，從而導致柴油機供油的不連續性，引發柴油機的非正常工作；
具體實施方式以下提供本發明一種柴油微乳劑和微乳化柴油的制備方法的具體實施方式
。實施例I 微乳化柴油含水量為10. 4%的柴油微乳劑和微乳化柴油的制備(I)柴油微乳劑的制備在一個IOOml三角燒瓶中，依次加入油酸O. 50克，氨水00. 6克，吐溫800. 39克，司盤80 O. 25克，0P-4 I. 3克，振蕩均勻，使乳化劑完全溶解。(2)微乳化柴油的制備室溫下，在一個IOOml三角燒瓶中，稱取0#柴油42. 5克，然后取上述柴油微乳劑2. 5克加入三角燒瓶，振蕩均勻，邊振蕩邊加水5. 24克，隨后加入O. 13克正戊醇，若采用振蕩方式，則7小時后即得到半透明的柴油微乳液；若進行超聲分散，超聲各項參數為40KHz，20min，25°C，127W，則靜置IOmin即可得到半透明的微乳化柴油。實施例2微乳化柴油含水量為10.0%的柴油微乳劑和微乳化柴油的制備(I)柴油微乳劑的制備在一個IOOml三角燒瓶中，依次加入油酸O. 55克，氨水O. 06克，吐溫850. 16克，司盤20 O. 23克，0P-4 I. 27克，振蕩均勻，使乳化劑完全溶解。(2)微乳化柴油的制備室溫下，在一個IOOml三角燒瓶中，稱取0#柴油42. 5克，然后取上述柴油微乳劑加入三角燒瓶，振蕩均勻，邊振蕩邊加水5. 00克，隨后加入O. 18克正戊醇，振蕩均勻，最后得到半透明的微乳化柴油。實施例3微乳化柴油含水量為10.2%的柴油微乳劑和微乳柴油的制備(I)柴油微乳劑的制備在一個IOOml三角燒瓶中，依次加入油酸O. 18克，乙醇胺O. 02克，吐溫85 O. 18克，司盤83 O. 22克，0P-4 I. 64克，振蕩均勻，使乳化劑完全溶解。(2)微乳化柴油的制備室溫下，在一個IOOml三角燒瓶中，稱取0#柴油42. 5克，然后取上述柴油微乳劑加入三角燒瓶，振蕩均勻，邊振蕩邊加水5. 08克，隨后加入O. 10克正戊醇，振蕩均勻，最后得到半透明的微乳化柴油。本發明制備的微乳劑不含金屬離子、鹵素及硫元素等對設備和環境不利的物質，屬含氧化合物，有助于微乳化柴油的完全燃燒，提高燃燒效率。微乳液制備簡單，成本低，可長期儲存，能與純柴油在一定范圍內混溶，并顯著降低固體顆粒、CO、NOx等尾氣的排放，有助于環境保護。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種柴油微乳劑，其特征在于，原料組份質量百分比為，脂肪酸8.0% 30.0%氨水2.0% 4.0%Tween5.0% 20.0%Span5.0% 15.0%OP余量。
2.如權利要求I所述的一種柴油微乳劑，其特征在于，所述的氨水為乙醇胺替換，乙醇胺的質量百分比為O. 5% 1.0%。
3.如權利要求I所述的一種柴油微乳劑，其特征在于，所述脂肪酸為酸值大于190.O的不飽和脂肪酸，即動物油酸。
4.如權利要求I所述的一種柴油微乳劑，其特征在于，所述Tween為非離子型表面活性劑。
5.如權利要求I所述的一種柴油微乳劑，其特征在于，所述Span為非離子型表面活性劑。
6.如權利要求I所述的一種柴油微乳劑，其特征在于，所述的OP為非離子型表面活性劑。
7.一種微乳化柴油，其特征在于，原料組份質量百分比為，柴油微乳劑3.0% 6.0%有機醇/或有機醚0.1% 2.0%蒸餾水4.0% 20.0%柴油余重。
8.如權利要求7所述的一種微乳化柴油，其特征在于，所述有機醇/或有機醚為下述中的一種或幾種的混合物甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、正己醇、乙二醇、1，2-丙二醇及乙二醇-甲醚。
9.一種微乳化柴油的制備方法，其特征在于，其具體步驟為， 在室溫下，(I)柴油微乳劑按各個組分的質量百分數復配；(2)將復配微乳劑按質量百分數3. O % 6. O %的比例加入柴油中，振蕩均勻或者采用超聲分散；(3)然后再向柴油中按質量百分數4. O % 20. O %的比例加入水，振蕩均勻或者采用超聲分散；(4)最后向柴油中按質量百分數O. 1% 2. 0%的比例加入有機醇/或有機醚，振蕩均勻或者采用超聲分散，即得到微乳化柴油。
10.如權利要求9所述的一種微乳化柴油的制備方法，其特征在于，將步驟(3)，(4)進行交換，即先向柴油中加入有機醇/或有機醚，最后加入水。
全文摘要
本發明涉及一種柴油微乳劑和微乳化柴油的制備方法，微乳液最佳配比(質量百分數)是柴油84.4％，復配乳化劑5.0％，助劑0.2％，水10.4％。本發明制備的微乳劑不含金屬離子、鹵素及硫元素等對設備和環境不利的物質，屬含氧化合物，有助于微乳化柴油的完全燃燒，提高燃燒效率；微乳液制備簡單，成本低，可長期儲存，能與純柴油在一定范圍內混溶，并顯著降低固體顆粒、CO、NOx等尾氣的排放，有助于環境保護。
文檔編號C10L1/19GK102876405SQ201110197058
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月14日 優先權日2011年7月14日
發明者江洪波, 徐珊, 夏明思, 翁惠新 申請人:華東理工大學