专利名称：连续制备甲醇乳化柴油的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于甲醇乳化柴油的技术领域，具体涉及一种连续制备甲醇乳化柴油
的装置。
背景技术：
由于石油资源日趋短缺和环境污染日益严重，发展低排放代油燃料已引起了世界 各国的重视，特别是醇类燃料的研究一直是广大科技工作者十分关注的课题之一。在众多 的代用燃料中，甲醇以其资源丰富、价格适宜、容易制取和良好的物化特性在内燃机替代燃 料应用研究中越来越受到重视。原因在于我国在煤炭资源上的优势，开发煤制燃料是重要 选择。其中以煤制甲醇技术较为成熟，生产成本低，并且环境效益好，推广使用可大大降低 汽车燃料成本，且甲醇在常温下是液体，沸点比柴油低，混合气形成较快且比较均匀，有利 于完全燃烧；甲醇含氧量占50%，其着火极限较柴油宽，燃烧速度快，有利于降低排烟；甲 醇的汽化潜热比柴油大，有助于降低缸内温度，从而抑制了NO,的生成；因此，甲醇作为代用 燃料已得到国内外的充分重视。其中甲醇乳化柴油是一种很有发展前途的节能降污燃料。 很多专家预测，乳化油必将成为21世纪世界主要能源之一。如复合柴油及柴油添加剂等 节油防污染技术相应产生，出现各种代用燃料包括醇类、植物油、氢气、天然气、液化石油气 和二甲醚等，其中以柴油机燃用乳化燃料是比较容易实现的一种方式。据报道，乳化燃料 的方式可以不改变柴油机的结构，用较简单的技术措施和较低的经济代价实现替代部分柴 油，既节约了柴油，又降低了环境污染。其中柴油掺水乳化及微乳化技术具有节能(10 20%)、燃烧效率高、明显减少尾气污染(N0x、C0、HC)等优点，因此最受人们重视。 甲醇乳化柴油的性能除与乳化剂的类型及配方外，其性能和稳定性与乳化方式有 重要关系。乳化柴油的乳化方式主要有搅拌法乳化装置、高压均质器、高剪切均质机、胶体 磨等。这些乳化装置的主要缺点是不能连续性生产，设备体积大、能耗高，并且由于其构造 简单生产出来的乳化柴油颗粒不细，油、水两相混合不均，乳化过程中所有流体受力不均， 存在死区，从而使"油包水"型乳状液的稳定性不好，容易分层，特别是在运输过程中由于震 荡容易颗粒破碎出现析水现象，严重影响其使用效果。所以为了保证其稳定性在其制造过 程中需加入大量的表面活性稳定剂和乳化稳定剂，这将大大提高生产成本，影响其经济效 益。超声波乳化装置在线性的交振动、周期性激波和空化的协同作用下，原来不相容的油和 醇在瞬间发生了质变，形成比较均匀的乳化油。利用超声波进行乳化，就比一般的机械搅拌 式、静态混合器等方法更加实用和有效；尤其是使用流体动力式超声波液哨，利用流体产生 超声波，同时利用超声波对流体自身进行乳化，使乳化油更加均匀，保存时间也较长，起到 了事半功倍的效果。因此超声波乳化方式以其具有体积小、重量轻、效率高的特点，目前应 用较多。但是由于超声波设备的能耗较高，并且设备制备贵，所以多用于乳化的后续阶段或 者实验室，很少用于大规模生产应用。
发明内容本实用新型为了解决现有甲醇乳化柴油的装置成本高、间歇生产、产品稳定性差 等问题，提供了一种连续制备甲醇乳化柴油的装备，其优点在于实现在线乳化，故所需要的 乳化剂量很小，乳液稳定性对内燃机的影响很小，可达到现做现用的目的。 本实用新型采用如下的技术方案实现 连续制备甲醇乳化柴油的装置，包括乳化器，所述的乳化器包括外壳，外壳顶部设
有水相进口和油相进口，底部开有产品出口，外壳内设置丝网制成的环状填料，环状填料与
电机的输出轴相连，环状填料的中空处设置出口相对的水相喷嘴和油相喷嘴，水相喷嘴与
水相进口相连，油相喷嘴与油相进口相连，水相进口与带有搅拌装置的甲醇贮槽相连而且
其连接管路上设置水相输送泵和流量计，油相进口和带有搅拌装置的柴油贮槽相连而且其
连接管路上设置油相输送泵和流量计，外壳底部的产品出口与产品贮槽连接。 所述水相喷嘴和油相喷嘴的开孔直径为O. 5 5mm，形状为圆孔或者长条形孔。环
状填料为不锈钢丝网或者塑料丝网。 在上述装置中完成的连续制备甲醇乳化柴油的方法，其步骤为甲醇在搅拌状态 下加入亲水性乳化剂，形成水相，柴油在搅拌状态下加入亲油性乳化剂，形成油相；水相经 水相输送泵送入水相进口 ，油相经油相输送泵送入油相进口 ，然后水相和油相分别从水相 喷嘴和油相喷嘴高速喷射而出，形成相向撞击，撞击初速为1 20m/s，撞击作用将水相和 油相形成了以喷嘴为中心的空间双伞型液雾混合乳化，水相和油相得到初级乳化；撞击形 成的空间双伞型液雾同时进入以300rpm 5000rpm的转速旋转的环状填料，环状填料的巨 大剪切作用，使得水相和油相进一步得到精度乳化，形成油包水型甲醇乳化柴油，然后经产 品出口流入产品贮槽。 水相和油相分别形成两股高速射流相向撞击使得油相和水相得到初步乳化的作 用为动量作用；借助于环状填料所形成的超重力对初步乳化柴油进行精度乳化的作用为超 重力作用。所述油相和水相的质量分数比为(10 30) : (90 70)，其HLB值为4 6.2。 亲水乳化剂和亲油乳化剂的总质量分数占甲醇和柴油总质量的0. 1% 3%。所述的HLB值的计算方法为HLB = Xa (HLB) A+Xb (HLB)B Xa_A表面活性剂在混合表面活性剂中所占的质量分数， Xb_B表面活性剂在混合表面活性剂中所占的质量分数。 本实用新型具有如下有益效果结构简单，易操作，利用可实现动量作用和超重力 作用的乳化器内进行撞击接触方式初步乳化和多孔填料旋转方式精度乳化，从而能够制备 稳定性好、粒径分布均匀的高质量的乳化液，更重要的是该乳化器可以实现连续操作，做到 现做现用，弥补了传统方法间歇制备乳化柴油存在稳定性差的不足，而且可以根据用户的 需求(所需要的甲醇乳化柴油稳定时间)，调整乳化剂用量，节省乳化剂用量，达到降低甲 醇乳化柴油的目的，其制备的乳化柴油与传统技术制备乳化柴油技术相比，具有乳化效率 高、稳定性好、粒径分布均匀、可连续运行、可现做现用等优点。
图1为本实用新型所述连续甲醇乳化柴油制备装置示意图； 图2为乳化器结构示意图
4[0016] 图中1-甲醇贮槽，2-水相输送泵，3-柴油贮槽，4-油相输送泵，5-乳化器，6-产 品贮槽， 5. 1-电机，5. 2-密封，5. 3-环状填料，5. 4_水相喷嘴，5. 5_油相喷嘴，5. 6-水相进 口 ， 5. 7-油相进口 ， 5. 8-产品出口 ， 5. 9-外壳。
具体实施方式本实用新型为连续制备甲醇乳化柴油的装置包括乳化器5，所述的乳化器包括 外壳5. 9，外壳5. 9顶部设有水相进口 5. 6和油相进口 5. 7，底部开有产品出口 5. 8，外壳5. 9 内设置丝网制成的环状填料5. 3，环状填料5. 3与电机5. 1的输出轴相连，环状填料5. 3的 中空处设置出口相对的水相喷嘴5. 4和油相喷嘴5. 5，水相喷嘴5. 4与水相进口 5. 6相连， 油相喷嘴5. 5与油相进口 5. 7相连，水相进口 5. 6与带有搅拌装置的甲醇贮槽1相连而且 其连接管路上设置水相输送泵2和流量计，油相进口 5. 7和带有搅拌装置的柴油贮槽3相 连而且其连接管路上设置油相输送泵4和流量计，外壳5. 9底部的产品出口 5. 8与产品贮 槽6连接。水相喷嘴5. 4和油相喷嘴5. 5的开孔直径为0. 5 5mm，形状为圆孔或者长条形 孔。环状填料5.3为不锈钢丝网或者塑料丝网。 在上述装置中完成的连续制备甲醇乳化柴油的方法，其步骤为甲醇在搅拌状态 下加入亲水性乳化剂，形成水相，柴油在搅拌状态下加入亲油性乳化剂，形成油相；水相经 水相输送泵送入水相进口 ，油相经油相输送泵送入油相进口 ，然后水相和油相分别从水相 喷嘴和油相喷嘴高速喷射而出，形成相向撞击，撞击初速为1 20m/s，撞击作用将水相和 油相形成了以喷嘴为中心的空间双伞型液雾混合乳化，水相和油相得到初级乳化；撞击形 成的空间双伞型液雾同时进入以300rpm 5000rpm的转速旋转的环状填料，环状填料的巨 大剪切作用，使得水相和油相进一步得到精度乳化，形成油包水型甲醇乳化柴油，然后经产 品出口流入产品贮槽。 水相准备带搅拌装置的甲醇贮槽内为甲醇，加入亲水性乳化剂，该亲水乳化剂 可以是Tween系列(Tween20、 Tween40、 Tween60、 Tween80禾口 Tween85);油相准备带揽 拌装置的柴油贮槽内为柴油，加入亲油性乳化剂，该亲油乳化剂可以是油酸、Span系列 (Span60、 Span80和Span85);亲水乳化剂和亲油乳化剂的总质量分数占甲醇和柴油总质量 的0. 1% 3%。水相油相=(10 30) : (90 70)的质量比，其HLB值为4 6.2。
权利要求一种连续制备甲醇乳化柴油的装置，其特征在于包括乳化器(5)，所述的乳化器包括外壳(5.9)，外壳(5.9)顶部设有水相进口(5.6)和油相进口(5.7)，底部开有产品出口(5.8)，外壳(5.9)内设置丝网制成的环状填料(5.3)，环状填料(5.3)与电机(5.1)的输出轴相连，环状填料(5.3)的中空处设置出口相对的水相喷嘴(5.4)和油相喷嘴(5.5)，水相喷嘴(5.4)与水相进口(5.6)相连，油相喷嘴(5.5)与油相进口(5.7)相连，水相进口(5.6)与带有搅拌装置的甲醇贮槽(1)相连而且其连接管路上设置水相输送泵(2)和流量计，油相进口(5.7)和带有搅拌装置的柴油贮槽(3)相连而且其连接管路上设置油相输送泵(4)和流量计，外壳(5.9)底部的产品出口(5.8)与产品贮槽(6)连接。
2. 根据权利要求1所述的连续制备甲醇乳化柴油的制备装置，其特征在于水相喷嘴 (5. 4)和油相喷嘴(5. 5)的开孔直径为0. 5 5mm，形状为圆孔或者长条形孔。
3. 根据权利要求1或2所述的连续制备甲醇乳化柴油的装置，其特征在于环状填料 (5. 3)为不锈钢丝网或者塑料丝网。
专利摘要本实用新型属于甲醇乳化柴油的技术领域，具体涉及一种连续制备甲醇乳化柴油的装置，解决了现有甲醇乳化柴油的装置成本高、间歇生产、产品稳定性差等问题。连续制备甲醇乳化柴油的装置，包括乳化器，其外壳内设置丝网制成的可高速旋转的环状填料，环状填料的中空处设置出口相对的水相喷嘴和油相喷嘴。本实用新型的有益效果结构简单，易操作，能够制备稳定性好、粒径分布均匀的高质量的乳化液，可以实现连续操作，做到现做现用，可以根据需求，调整乳化剂用量，节省乳化剂用量，达到降低甲醇乳化柴油的目的。
文档编号B01F13/10GK201454475SQ20092010422
公开日2010年5月12日 申请日期2009年8月7日 优先权日2009年8月7日
发明者上官民, 刘有智, 焦纬洲 申请人:中北大学