专利名称：一种价廉、稳定、高效的含水乳化燃料及其制备方法
技术领域：
本发明是一种价廉，稳定，高效含水乳化燃料及其制备方法。属于合成燃料领域。
众所周知蒸汽机中燃料是煤或木头，工作物质是水蒸汽，其工作原理是水受热变成水蒸汽，膨胀来推动活塞作功。
而内燃机，把燃料跟工作物质用同一种物质--燃油来代替，完全淘汰水作为工作物质。内燃机通过燃油获得热能膨胀作功，把一部分热能转化为有用功(40％左右)，但大约60％的能量浪费了，现在在燃油中掺水，水受热膨胀成水蒸汽同样可作功。另外在高温下水跟碳反应，生成CO和O2又可放热作功，又减少黑烟和NxOy等有害气体的形成。
水高温又分解为H2和O2，H2和O2又能燃烧放热。所以燃油掺水起到节约燃油，环保等目的。
轻柴油的热值为10000千卡/公斤。
使水变水蒸汽需热65万卡/公斤。
这样1公斤燃油可使15公斤水变成水蒸汽，所以内燃机(尤其是压燃式内燃机)所用的混合燃料中，理论上比值最高可达油∶水＝10∶90(质量比)。但含水量超过60％(质量比下同)的燃料即含水量达70％～90％的乳化燃料就需要改变压燃式内燃机的压缩比，或增压等手段来使燃烧效果好！而含水量在70％以下的乳化燃料可直接用来燃烧或直接用于现有的柴油机。
因为压燃式内燃机跟乳化燃料的完美结合在可预见的未来压燃式内燃机将取代火花塞式内燃机。
由于燃料自然资源的日益减少，内燃机或锅炉所排出有大量有害成分的废气而造成环境污染。近年来各国研究人员作了大量工作，来解决上述问题。人们发现在燃料中添加水份，可以节省能源，降低燃料废气中的有害成份，这已是公知的事实。由于燃料和水大部分是不互溶的。因而要想使它们均匀掺合，就必须降低其表面能，使其乳化。已公告的专利掺水量大都在30％以下，由于掺水量低，乳化剂价格昂贵，因而形成节油不节钱的局面，而且乳化燃料大多不稳定，少则几小时，多则数天便分层。
这是至今掺水乳化燃料没有广泛推广的主要原因。近年来，已公布的高掺水燃料中有CN1071946A、CN1051928A等。前者由于乳化剂中所用的乳化调合剂，添加剂高达60～90％，而这些物质又都是些易燃、易爆的有机化合物，例如汽油、混合烃、甲苯等等，不仅使乳化剂成本增加，而且这些易燃、易爆物质给运输增加了困难。CN1051928A需对发动机进行改装，特别对已投入使用的内燃机造成困难。
本发明是针对上述存在的缺点而进行研制的，特征是由燃料、水、多效乳化剂混合后经均质化面构成的乳状液。该液含水量70％以下可作为现有内燃机，锅炉等的燃料，该液含水量达70％～90％的需要改装现有设备。该液贮存三个月以上不分层，并且易于燃烧，节油率达40％以上，所排废气，有害物质大大减少。由于多效乳化剂中溶剂为水，所以不易燃，便于运输，价格低。
本发明的特征是，便于乳化燃料的组成是燃料∶水∶MM多效乳化剂＝10～60％∶40～90％∶0.01～10％→100％(即三者变化之和为100％，下同)。
将三种物质按比例混合后，用下列一种方法均质化，超声波搅拌，高速机械搅拌(转)速为3000～30000转/分)或高频微波电磁搅拌，混合静态乳化器均质化后的乳状液即是题目所述的含水乳化燃料。静置三个月都不分层。
本发明组分中“燃料”是指含碳的可燃液体。
例如汽油、煤油、柴油、重油、渣油及酮，醇等烃类衍生物及植物油脂类中一种或二种以上的混合物。
本发明组分中“水”是指自来水或普通工业用水。
本发明组分中“多效乳化剂”其特征是按下列组成MM表面活性剂∶MM乳化稳定剂∶MM乳化助剂∶水＝0.02～40％∶0.02～40％∶0.05～40％∶20～99％→100％。
由于乳化燃料形成的微粒在1u左右才会稳定，因此寻找合适的表面活性剂是关键，从实验中发现水包油的微粒也可作为燃料，所以可以选用阴离子表面活性剂，而且从价格上考虑，阴离子表面洗性剂比非离子表面活性剂便宜近一倍，实验结果，MM阴离子表面活惦剂选用羧酸盐，烷基磺酸盐，烷基苯磺酸盐，脂肪酵，聚氧乙烯硫酸钠中一种或二种以上的混合物MM非离了表面活惦剂选用聚醚，烷基酚聚氧乙烯醚，烷基醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯(10)酯，蓖麻油聚氧乙烯醚其中一种或二种以上的混合物。
MM表面活性剂的组成为∶MM阴离子表面活性剂∶MM非离子表面活性剂∶水＝2～30％∶2～30％∶40～90％→100％。
为了使乳化剂稳定添加一些高分子化合物，作为乳化稳定剂。这些稳定剂不与上述物质发生反应。MM乳化稳定剂是羟甲基纤维素，聚乙烯吡咯烷酮，羟丙基纤维素，糊精，聚乙烯醇，羧甲基纤维素钠。其中一种或二种以上的混合物。
为了改善乳液的性能，要添加多种物质，例如多乙醇胺，乌洛托品，MeNO3，Me′SO4它们按一定经过混合，命名为MM乳化助剂，其特征是多乙醇胺∶MeNO3∶乌洛托品∶Me′SO4∶水＝0.001～20％∶0.001～25％∶0～25％∶0.0001～10％∶50～99％→100％。
式中Me为金属K或Na；Me′为金属Cu或Fe其中多乙醇胺可为一、二、三醇胺中单独一种或二种以上的混合物。
实施例1、MM多效乳化剂的配制(单位克)聚醚L62 20(1)MM表面活性剂 脂肪醇聚氧乙烯硫酸钠18水 62(2)MM稳定剂羧甲基纤维素钠 2(3)MM乳化助剂NaNO38多乙醇胺 1CaSO40.01水 90.00(4)将上述(1)∶(2)∶(3)＝80∶2∶18三者混合得100gMM多效乳化剂。
2、含水乳化燃料配制柴油水∶MM多效乳化剂＝420∶550∶30混合均匀，用5000转/分以上高速搅拌即得题目所述的价廉，稳定的高效含水乳化燃料1000g。
权利要求
1.一种价廉、稳定、高效的含水乳化的燃料及其制备方法，其特征是燃料∶水∶多效乳化剂＝10％～60％∶40％～90％∶0.02％～10％→100％各组分之比(重量比)之和为100％。经混合均质化而成的白色乳状燃料。
2.按权利要求1所述的含水乳化燃料其特征是燃料是指含碳的液体燃料。例如汽油、煤油、柴油、重油、渣油，醇类、酮类、烃类的衍生物、植物油脂类等一种或二种以上的混合物；水是自来水或工业用水等较纯净的水。
3.多效乳化剂是MM表面活性剂∶MM乳化稳定剂∶MM乳化助剂∶水＝0.02～40％∶0.02～40％∶0.05～40％∶20～99％→100％。
4.按权利要求2所述的MM表面活性剂其特征是MM阴离子表面活性剂∶MM非离子表面活性剂∶水＝2～30％∶2～30％∶20～90％→100％。
5.按权利要求2所述的MM乳化稳定剂是糊精，聚乙烯醇，羧甲基纤维素纳，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，聚乙烯吡咯烷酮中的一种或二种以上混合物。
6.按权利要求2所述的MM乳化助剂其特征是多乙醇胺∶MeNO3∶乌洛托品∶Me′SO4∶水＝0.001～20％∶0～25％∶0.0001～10％∶10～50％→100％式中Me为金属K或Na；Me′为金属Cu或Fe。
7.按权利要求5所述的多醇胺其特征是一乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，其中一种或二种以上混合物。
8.按权利要求3所述的MM阴离子表面活性剂，其特征是羧酸盐，烷基磺酸盐，烷基苯磺酸盐，脂肪醇聚氧乙烯硫酸钠，其中一种或二种以上的混合物。
9.按权利要求2所述的MM非离子表面活性剂，其特征是聚醚、烷基酚聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯(10)酯，蓖麻油聚氧乙烯醚，其中的一种或二种以上混合物。
10.按权利要求1所述的均质化的特征是按权利要求1所述的配方的混合物经过高能超声搅拌或机械搅拌(转速为3000～30000转/分)或高频微波电磁搅拌，静态混合乳化器中的一种。
11.按权利要求1当掺水超过70％(质量比)时，(70％～90％)乳化燃料在常温常压下极其不易点燃，但通过某种装置(改装过的压燃式内燃机)可以作为燃料使用。因为它借助了水在高温高压下，膨胀成水蒸汽，从而推动活塞作功。当掺水低于70％时可直接应用于现有柴油机作燃料用或直接燃烧。
全文摘要
一种价廉、稳定、高效含水乳化燃料及其制备方法，属于合成燃料领域。本发明所制成的乳化燃料，含水可高达90％，用特殊设备才行。一般为40～70％，所用的多效乳化剂无有机溶剂，因而不易燃；便于运输，价格低廉。所得乳化燃料稳定，可在常温常压下贮存三个月以上不分层。燃料所排废气对大气污染减少，本燃料可用于内燃机(压燃式内燃机最好)、锅炉等，节油率40％以上。
文档编号C10L1/32GK1123313SQ9411825
公开日1996年5月29日 申请日期1994年11月16日 优先权日1994年11月16日
发明者曹炬, 曹畅 申请人:曹炬, 曹畅