專利名稱：微乳化生物柴油及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種柴油及其制備工藝，尤其涉及一種微乳化生物柴油及其制備工藝。
背景技術：
作為替代能源的生物柴油和微乳化柴油，業(yè)界和學界已有定論都是具有發(fā)展前景的替代能源。但是，生物柴油成本高昂，需要國家大幅補貼；相對于成本低廉的微乳化生物柴油，不僅成本低廉，產(chǎn)品在外觀上與標準柴油和生物柴油幾乎沒有區(qū)別，都是澄清、透明的穩(wěn)定體系。它的出現(xiàn)改變了早期乳化柴油(乳濁液)色濁與穩(wěn)定性極差的弊端，一度成為國內(nèi)外專家關注和研究的熱點。近年來，國內(nèi)多家研究機構發(fā)表了研究成果和實用數(shù)據(jù)，綜合起來是1、節(jié)油減排效果顯著。2、制備的便捷性與應用的經(jīng)濟性是目前所有“節(jié)能減排”技術無法比擬的。結論恰如其分。然而，十幾年來，長期連續(xù)穩(wěn)定應用的單位并不多見，應該產(chǎn)業(yè)化的技術未曾產(chǎn)業(yè)化，其中技術原因應該深入探討。現(xiàn)有技術中的問題主要體現(xiàn)在，燃燒效率和利用效率低， 污染物排放量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，在總結、借鑒同類技術和研究成果的基礎上，提供了一種微乳化生物柴油，在微乳化液中添加沸點低、含氧高的可燃組分，以改善生物微乳化柴油的粘度、表面張力、沸點、熱值等參數(shù)，從而提升霧化、氣化、油氣混合質(zhì)量， 解決了現(xiàn)有技術中燃燒效率和利用效率低，污染物排放量大的問題。本發(fā)明的另一個目的在于，提供了一種微乳化生物柴油的制備工藝。本發(fā)明的技術方案如下由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，柴油水微乳化劑增溶劑助劑催化助燃劑=30-100 3-22 2-20 0.1-8.0 1-19 0.1-6.0。由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，柴油水微乳化劑增溶劑助劑催化助燃劑=66. 1-67. 2 10-15 8.5-12.75 0.2-2 3-15 0.2-1。所述的微乳化劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸乙醇環(huán)乙胺三乙醇胺=74-80 10-18 8-10 8-10。所述的乙醇可以用甲醇替代。所述的增溶劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸乙醇=15-30 70-85。所述的助劑為甲醇、乙醇、二甲氧基甲烷中的至少一種。所述的催化助燃劑為二茂鐵、過氧化苯甲酰中的至少一種。本發(fā)明的制備工藝如下制備微乳化劑，按上述重量份數(shù)比將油酸、乙醇、環(huán)乙胺和三乙醇胺依次加入到混合攪拌罐，加熱至55°C后，攪拌30min，待氣泡消失后出料備用；制備增溶劑，按上述重量份數(shù)比將油酸和乙醇混合后備用；制備，按上述重量份數(shù)比，將催化助燃劑溶于柴油中；然后將溶入催化助燃劑的柴油與水、微乳化劑、助劑按上述重量份數(shù)比依次注入混合攪拌罐，進行攪拌混合，3min后注入增溶劑，繼續(xù)攪拌15min，液體呈現(xiàn)清澈、透明狀態(tài)后出料進庫；乳化溫度19-30°C。本發(fā)明的優(yōu)點效果如下本技術由兩種方式完成。一是用微乳化技術解決多組分燃料的互混互溶，以期改善燃料的成分和著火燃燒的同步性；二是添加低沸點、高含氧燃料，優(yōu)化氣化性能，促進混合氣形成均勻。由于燃燒中含有自有氧、燃燒性能得以改善。 1、微乳化技術組成和特征本微乳化技術，由標準柴油、微乳化劑、增溶劑、助劑、催化助燃劑和水，經(jīng)混合攪拌自發(fā)形成一種多組分的清澈、透明液體，優(yōu)于原柴油清澈度。其特征是(1)原材料來源的生物性質(zhì)和環(huán)保意義本發(fā)明除原標準柴油外，其余組分絕大多數(shù)來自可再生、可循環(huán)的動、植物油脂。與生物柴油資源同性、同量。生物柴油是將動、植物油脂改性生成脂肪酸甲酯，然后與 70-80%標準柴油相混相溶即為生物柴油。業(yè)界稱為B2tl和B3tl(B^1和B3tl指加入標準柴油中的脂肪酸甲酯的質(zhì)量百分比)。本發(fā)明微乳化柴油形成的核心組分是微乳化劑和增溶劑。微乳化劑是將動、植物油脂經(jīng)水解、水洗、脫水、蒸餾處理后提出硬脂酸等物質(zhì)后生成油酸，再將油酸加少量甲醇或乙醇后進行皂化處理，生成微乳化劑和增溶劑。動、植物油脂生成的脂肪酸甲酯和油酸，均有含硫低、含氧高的特點，決定了它比石化燃燒給人類帶來的大氣污染要低得多。尤其引起溫室效應的ω2排放，因為與植物生長所吸收的ω2相當，學界稱為零排放。采用油酸、醇為微乳化添加劑主料，其意義是節(jié)省30%以上不可再生的礦物能源和降低排放污染。(2)清澈、透明、穩(wěn)定性好本發(fā)明生物微乳化柴油，由于其分散相(水)質(zhì)點小于80納米，分布均勻，顆粒小于可見光波長，故清澈透明。在熱力學上屬于穩(wěn)定體系。(3)粘度低、霧化性能好一般乳化液或微乳化液，由于兩相間界面摩擦力增大，都會產(chǎn)生粘度增高現(xiàn)象。粘度和表面張力都會影響霧化質(zhì)量。較低的粘度和表面張力，使燃料分子更容易克服分子之間粘性力和液滴張力，而使霧化粒徑更小更細。含氧燃料的粘度相對柴油低得多，改善了混合液粘度。另外提升微乳化質(zhì)量，使多相間表面張力降得更低，溶融更好，可以改善粘度。透明飽和度是直觀微乳化柴油質(zhì)量高低的外觀標尺。透明度愈高，粘度愈低。本發(fā)明制備出的微乳化柴油，比原柴油透明度高。(4)燃燒效率高決定燃燒效率的先提條件是燃料組分和氣化性能。多組分燃料的著火過程主要受易揮發(fā)組分控制。本發(fā)明增加了低沸點的含氧燃料，使蒸發(fā)速率變快，改善了混合氣形成質(zhì)量。含氧燃料為燃燒提供了自供氧，有助于滯燃期內(nèi)化學反應的進程。其意義是解決微乳化油在燃燒時滯燃期延長問題。微乳化顆粒的納米尺度液體的納米尺度必須具備兩個條件，即納米尺度和新物性。納米尺度本發(fā)明分散粒徑小于80納米；新物性水、劑、油等分子的高度組織化排列。納米尺度使多組分燃料，實現(xiàn)了超細超微的相混相溶，改善了存在差異的各組分中氣化速率不同，增強了燃燒的同步性。本發(fā)明長期連續(xù)應用證明，其定性、定量指標均很理想。定性發(fā)動機運行平穩(wěn)，無爆震、與原柴油運行基本無差別。而且，動力性上升。定量單耗/百公里檢測節(jié)油率達到9 %以上；減排效果NOx大幅下降降低 30%以上；CO降低10%以上。本發(fā)明的綜合效益有兩點一是節(jié)省不可再生的礦物質(zhì)能，用生物質(zhì)能替代 ’二是自身的節(jié)能減排效益和生產(chǎn)成本的低廉。本發(fā)明的工作原理如下本發(fā)明，本著燃料在燃燒過程中混合氣的形成和著火控制是實現(xiàn)柴油機高效率燃燒和低污染排放的技術關鍵在不調(diào)整和改變柴油發(fā)動機運行參數(shù)的情況下，立足混合燃料組分自身的搭配和原料來源的生物性、含氧量高、微乳液形成后的粘度低、蒸發(fā)速率快和油氣混合均勻性進行應用實踐，以期達到提高燃燒效率和利用效率，有效降低污染物排放的目的。節(jié)能減排機理為1、水是燃燒的活化能和催化劑均勻、細微、適量的水，分散在燃油中是燃燒的活化能和催化劑。這種分布均質(zhì)化程度高的適量水，對燃燒的燃燼率和促進烴(CH)在燃燒過程中的同步性，有著明顯而經(jīng)濟的作用。水的存在，在燃燒過程中產(chǎn)生三大效應；微爆效應、水煤氣效應、氣提效應。簡述如下(1)微爆反應水和油的沸點差異(水100°C、油360°C )在驟然受熱后產(chǎn)生微爆效應，形成二次霧化。它使霧化液滴變小，霧化液滴的平方直徑與燃燒速率成正比，愈小愈快，愈大愈慢。同時富氧面增加。微爆效應使燃燒時間縮短，反應時間變快。快學能釋放充分，化學不完全燃燒損失減少。資料顯示；燃燒充分產(chǎn)生的(X)2放熱393千卡，不充分產(chǎn)生的CO放熱110千卡，不完全燃燒損失能量3. 57倍。(2)水煤氣效應油氣混合的不均勻，會造成燃燒器內(nèi)局部缺氧，產(chǎn)生不完全燃燒產(chǎn)物炭黑粒子，熾熱的碳遇到水蒸氣，發(fā)生水煤氣反應C+H20 —CCHH2C+2H20 — C02+2H2C0+H20 — C02+H22H2+02 — 2H20水煤氣反應使C0、H2發(fā)生多支鏈反應有助于燃燒趨于完全，不但有提高熱值作用，而且較大減輕了排氣污染。(3)氣提效應用于助燃的空氣中只有20. 9%氧氣，其余79. 是氮氣。N2化學性質(zhì)穩(wěn)定。N2在燃燒中被稱為惰性氣體，它在未燃油珠表面形成抑制層，影響燃燒快速反應。微爆效應在增加燃燒富氧面的同時，也沖破了隊抑制層，使油滴與空氣充分接觸，從而加速燃燒反應。本發(fā)明經(jīng)浙江大學動力機械機車輛技術研究所、浙江省能源利用監(jiān)測中心等相關部門監(jiān)測，其技術標準，即理化指標為十六烷值彡45運動粘度彡6mm/s酸值0.146MgK0H/g銅片腐蝕彡1硫分彡0.2透明性清澈飽和
凝點-4°C (使用0#柴油) 密度0. 8435 閃點^ 70°C 殘?zhí)?. 05 (m/m) 色度3(淡黃色) 水份8-15%
具體實施例方式本發(fā)明結合具體實施例，進行詳細描述如下實施例1本發(fā)明由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，0#柴油水微乳化劑增溶劑質(zhì)量百分比為95%的乙醇助劑二茂鐵催化助燃劑=67 12 10 1 9 0.6。所述的微乳化劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸質(zhì)量百分比為95%的乙醇環(huán)乙胺三乙醇胺=77 14 9 9。所述的增溶劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸質(zhì)量百分比為95%的乙醇=23 76。本發(fā)明的制備工藝如下制備微乳化劑，按上述重量份數(shù)比將油酸、質(zhì)量百分比為95%的乙醇、環(huán)乙胺和三乙醇胺依次加入到混合攪拌罐，加熱至后，攪拌30min，待氣泡消失后出料備用；制備增溶劑，按上述重量份數(shù)比將油酸和質(zhì)量百分比為95%的乙醇混合后備用；制備，按上述重量份數(shù)比，將催化助燃劑二茂鐵溶于0#柴油中；然后將上述溶入催化助燃劑二茂鐵的0#柴油與水、微乳化劑、質(zhì)量百分比為95%的乙醇助劑按上述重量份數(shù)比依次注入混合攪拌罐，進行攪拌混合，3min后注入增溶劑，繼續(xù)攪拌15min，液體呈現(xiàn)清澈、透明狀態(tài)后出料進庫；乳化溫度30°C。實施例2由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，_10#柴油水微乳化劑增溶劑助劑 催化助燃劑=66. 1 10 8. 5 0. 2 3 0. 2。所述的微乳化劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸質(zhì)量百分比98%乙醇環(huán)乙胺三乙醇胺=74 18 10 8。所述的增溶劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸質(zhì)量百分比98%乙醇= 15 85。所述的助劑為質(zhì)量百分比95%甲醇。
所述的催化助燃劑為過氧化苯甲酰。其制備工藝同實施例1。實施例3由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，_30#柴油水微乳化劑增溶劑助劑 催化助燃劑=67. 2 15 12. 75 2 15 1。所述的微乳化劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸質(zhì)量百分比95%甲醇環(huán)乙胺三乙醇胺=80 10 8 8。所述的增溶劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸質(zhì)量百分比96%乙醇= 30 70。所述的助劑為二甲氧基甲烷。所述的催化助燃劑為二茂鐵和過氧化苯甲酰，二茂鐵和過氧化苯甲酰的重量份數(shù)比為2 1。其制備工藝同實施例1。實施例4由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，0#柴油水微乳化劑增溶劑助劑催化助燃劑=30 3 2 0. 1 1 0. 1。所述的微乳化劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸質(zhì)量百分比98%甲醇環(huán)乙胺三乙醇胺=74 10 10 10。所述的增溶劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸質(zhì)量百分比98%乙醇= 15 70。所述的助劑為質(zhì)量百分比98%甲醇、質(zhì)量百分比95%乙醇和二甲氧基甲烷，質(zhì)量百分比98%甲醇、質(zhì)量百分比95%乙醇和二甲氧基甲烷的重量份數(shù)比為，3 :3:2所述的催化助燃劑為二茂鐵和過氧化苯甲酰，二茂鐵和過氧化苯甲酰的重量份數(shù)比為2 3。其制備工藝同實施例1實施例5由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，0#柴油水微乳化劑增溶劑助劑催化助燃劑=100 22 20 8. 0 19 6. 0。所述的助劑為質(zhì)量百分比95%甲醇和質(zhì)量百分比97%乙醇，質(zhì)量百分比95%甲醇和質(zhì)量百分比97%乙醇的重量份數(shù)比為，2 5。其它內(nèi)容及制備工藝同實施例1。實施例6由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，_10#柴油水微乳化劑增溶劑助劑 催化助燃劑=100 22 2 0. 1 1 6. 0。所述的助劑為二甲氧基甲烷和質(zhì)量百分比99%乙醇，二甲氧基甲烷和質(zhì)量百分比 99%乙醇的重量份數(shù)比為，2 1。其它內(nèi)容及制備工藝同實施例1。實施例7所述的助劑為二甲氧基甲烷和質(zhì)量百分比99%甲醇，二甲氧基甲烷和質(zhì)量百分比99%甲醇的重量份數(shù)比為，2 3。
其它內(nèi)容及制備工藝同實施例1。
權利要求
1.微乳化生物柴油，其特征在于由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，柴油水微乳化劑增溶劑助劑催化助燃劑=30-100 3-22 2-20 0.1-8.0 1-19 0.1-6.0。
2.根據(jù)權利要求1所述的微乳化生物柴油，其特征在于由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，柴油水微乳化劑增溶劑助劑催化助燃劑=66. 1-67. 2 10-15 8. 5-12. 7 5 0.2-2 3-15 0.2-1。
3.根據(jù)權利要求1所述的微乳化生物柴油，其特征在于由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，0#柴油水微乳化劑增溶劑助劑催化助燃劑= 67 12 10 1 9 0.6。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的微乳化生物柴油，其特征在于所述的微乳化劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸乙醇環(huán)乙胺三乙醇胺= 74-80 10-18 8-10 8-10。
5.根據(jù)權利要求4所述的微乳化生物柴油，其特征在于所述的乙醇為質(zhì)量百分比為 95%的乙醇，所述的質(zhì)量百分比為95%的乙醇可以用質(zhì)量百分比為95%的甲醇替代。
6.根據(jù)權利要求1、2或3所述的微乳化生物柴油，其特征在于所述的增溶劑由下述原料按重量份數(shù)比制備而成，油酸乙醇=15-30 70-85。
7.根據(jù)權利要求6所述的微乳化生物柴油，其特征在于所述的乙醇為質(zhì)量百分比為 98%的乙醇。
8.根據(jù)權利要求1、2或3所述的微乳化生物柴油，其特征在于所述的助劑為甲醇、乙醇、二甲氧基甲烷中的至少一種。
9.根據(jù)權利要求8所述的微乳化生物柴油，其特征在于所述的甲醇、乙醇的質(zhì)量百分比均為99%。
10.根據(jù)權利要求1、2或3所述的微乳化生物柴油，其特征在于所述的催化助燃劑為二茂鐵、過氧化苯甲酰中的至少一種。
11.制備權利要求1所述的微乳化生物柴油，其特征在于包括下述步驟制備微乳化劑，按上述重量份數(shù)比將油酸、乙醇、環(huán)乙胺和三乙醇胺依次加入到混合攪拌罐，加熱至后，攪拌30min，待氣泡消失后出料備用；制備增溶劑，按上述重量份數(shù)比將油酸和乙醇混合后備用；制備，按上述重量份數(shù)比，將催化助燃劑溶于柴油中；然后將溶入催化助燃劑的柴油與水、微乳化劑、助劑按上述重量份數(shù)比依次注入混合攪拌罐，進行攪拌混合，3min后注入增溶劑，繼續(xù)攪拌15min，液體呈現(xiàn)清澈、透明狀態(tài)后出料進庫；乳化溫度19-30°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微乳化生物柴油及其制備工藝，由柴油、水、微乳化劑、增溶劑、助劑及催化助燃劑按重量份數(shù)比制備而成，本發(fā)明提高了燃燒效率和利用效率，污染物排放量小，其綜合效益有兩點一是節(jié)省不可再生的礦物質(zhì)能，用生物質(zhì)能替代；二是自身的節(jié)能減排效益和生產(chǎn)成本的低廉。
文檔編號C10L1/182GK102260554SQ20101018393
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權日2010年5月27日
發(fā)明者華常鑫, 吳忠福, 李洪生, 王金松 申請人:浙江中贏節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?br>