专利名称：柴油乳化剂和车船用乳化柴油的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种柴油乳化剂和车船用乳化柴油的制备方法，属于石油化学领域。
背景技术：
从二十世纪30年代以来，世界各国对燃油掺水、乳化技术、微乳技术做了大量研究，并不但地应用到实际中，从目前国内外乳化燃料试验资料看，掺水量一般为5% -25%, 乳化剂用量一般为1 % -15 %，节油率达5 % -20 %，降低NOx排放10 % -60%,烟尘量为 30% -70%。乳化燃油使其外观(清澈透明不混浊)、理化性能(互溶性能)和应用效果等方面接近燃油的同等效果，特别是应用效果(环保、节能、经济等)明显优于燃油。所采用的乳化剂一般为表面活性剂，主要是采用阳离子型、非离子型、阴离子型及少量高分子型等；乳化剂的HLB值(即亲油亲水平衡值)一般在3-6范围；乳化剂主要是脂肪族、环烷烃、 芳香族、OPE系、吐温系、斯盘系、复合性类有机化合物。目前，乳化柴油在车船发动上的实际应用还存在一些问题，不能推广应用；在公开号CN1160147C、CN1060506C和CN1256408C中，采用了无机物，如金属盐或无机碱(如氢氧化钠或氢氧化钾)作为柴油乳化剂的原料，导致乳化柴油在车船发动机内燃烧时积累大量的无法排泄的无机物灰分，磨坏活塞环，不断地使活塞环与缸体之间产生间歇，发动机内的润滑油被燃烧耗损，损坏发动机，长期使用乳化柴油将导致发动机的功率下降，油耗量上升。在公开号CN1003450B《复合型柴油乳化剂配方》和CN100564487C《柴油乳化剂》中，主要采用阳离子型、非离子型、阴离子型、脂肪族等表面活性剂，如OPE系、吐温系、斯盘系，脂肪醇系，醇胺系，有机酸系等，由它们中的一种或多种以不同的重量比例进行配制成油包水型(water/oil)柴油乳化剂；这类型的柴油乳化剂虽然能够生产配制出清澈透亮的油包水型乳化柴油，但是，当这种乳化柴油和水在一起混合摇动时，立即变成白色乳液，柴油与水分层，这些乳化剂的亲油能力或/和亲水能力差，拒水能力弱，导致乳化柴油不稳定。水是极性物质，柴油是非极性物质，依据“相似者相溶”的原理，极性的水与非极性的柴油是二种互不相溶合的物质，通过乳化剂中的亲水和亲油基团将它们连接在一起，形成清澈透亮的油包水型乳化柴油；如果柴油乳化剂不能抗拒和阻止车船用乳化柴油中残量的水分(如油库罐内抽出的少量水分或汽车油箱中残留的水分)的震荡和冲击，将会导致被包围在柴油分子内部的水分子冲破乳化剂的链接作用力(即范德华力)，而与乳化柴油中残量的水相溶合在一起，打破“油一水一乳化剂”三元稳定的体系，即破乳；破乳导致水与柴油分层和分离，破坏了乳化柴油在发动机内燃烧时，水蒸气使柴油均勻地分散雾化，产生的“微爆”的节能效益；特别严重的是，游离的水分子易在高温下产生不同程度的分子藕极而形成弱酸，长期使用这种乳化柴油会对高温下的车船发动机气缸产生严重酸腐蚀，破坏活塞环和缸体，导致发动机的功率下降，并使发动机内的润滑油进入燃烧室而耗损机油。因此，乳化柴油在车船发动机内的“微爆”和二次雾化效应，以及“水煤气反应”效应，是导致乳化柴油的节能、环保和经济等优良功效的主要因素；保持乳化柴油在碰到油箱内的水分时不破乳不分层，特别地，保护车船发动机的内部金属结构不被腐蚀破坏，是乳化柴油推广应用的技术关键。本发明的目的，就是要克服现有技术的缺陷，提供一种亲水和亲油能力强，且亲油能力大于亲水能力(即，HLB值在3-6范围)，或拒水能力强，并具有保护车船发动机不易腐蚀的柴油乳化剂，以及用该柴油乳化剂制备车船用乳化柴油。
发明内容
本发明提供一种柴油乳化剂和车船用乳化柴油的制备方法；具体地，乳化剂由二羧基脂肪酸酰胺(二性表面活性剂)、甲基苯骈三氮唑(简称TTA)和柴油、油酸和三乙醇胺按一定的重量比例组成本发明的柴油乳化剂的制备方法，采用的配方(Wt% )如下(1) 二羧基脂肪酸酰胺80-90%(2)甲基苯骈三氮唑 0.2-3%(3)柴油 _3-8%(4)油酸2-8%(5)三乙醇胺2-8%上述各组分之和为100%，制备过程如下(一).将上述(1)和( 按比例进行混合，加热至50-70°C，搅拌至均勻，得到混合物；(二)·将上述(2)和(4)按比例进行混合，加热至45_65°C，搅拌至(2)完全分散到⑷为止，得到混合物；(三)·将上述(一)和(二)步分别制得的混合物进行混合，在40-70°C条件下进行不断地搅拌，并按(4)的大约比例地将(4)慢慢的加入到该混合物中，当测得混合物的 PH值达到7. 2时中止添加，再进一步搅拌均勻，冷凝到室温，即为本发明的柴油乳化剂成品。本发明制备乳化柴油的方法，是以上述制得的柴油乳化剂、水和柴油按照一定的比例(Wt % )复配而成柴油70-90%水10-30%乳化剂8-35%上述各组分之和为100%，将上述混合物在40_80°C范围，经充分搅拌大约5-10分钟，乳化变成清澈透亮的液体，即成为车船发动机用的乳化柴油。本发明采用以二羧基脂肪酸酰胺(二性表面活性剂)为主要成分的表面活性剂作为乳化柴油的乳化剂，它属于一种温和性的表面活性剂，有强的亲油(憎水)和亲水能力， 与单一的阴离子型、阳离子型和非离子型(ΟΡΕ系、吐温系、斯盘系，脂肪醇系，醇胺系)不同，它的分子一端同时存在有酸性基(如羧基)和碱性基(胺基)二个基团；与憎水基团相连接的既有阳离子，也有阴离子，它能与阴离子、非离子型表面活性剂混配，能耐酸、碱、盐以及碱土金属盐；本发明合成的二羧基脂肪酸酰胺二性表面活性剂，阴离子为羧基，阳离子为叔胺基，易溶于水和油，PH为7至7. 2，对矿物油和植物油具有很好的乳化、分散、抗静电、 降低稠油粘度和增加油品流动性优良作用，它的亲水和亲油能力都优于单一的或单体复配
4组合的阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂的乳化能力，属于油包水型(water/oil) 乳化剂；特别地，它能抗拒乳化柴油中水所带来的无机离子(Ca2+、Mg2+、Fe3+)的干扰，能有效地阻止油污沉积在发动机内壁上，能够促进乳化柴油的“油-水一乳化剂”三元体系的稳定性。为了阻止乳化柴油中的水分子在车船发动机内的高温环境下侵蚀金属缸体，本发明采用了易溶于乳化柴油中的甲基苯骈三氮唑(简称TTA，分子式C7H7N3)作为成膜剂；该成膜剂易被吸附在发动机缸体的内壁，并在缸体金属表面形成一层很薄的膜，保护缸体的金属免受水分子及有害介质腐蚀；该成膜剂溶于热水，醇，苯、油类及其它多数有机溶剂，对酸、碱、氧化/还原剂稳定，它们是优良的金属(如银、铜、铅、镍、锌等)及合金的气相防锈剂、缓蚀剂和阻垢剂，对水蒸汽系统缓蚀效果甚佳；本发明合成的乳化剂属于能够在发动机缸体金属表面形成保护膜，且防腐蚀的柴油乳化剂，并具有很强乳化能力和拒水能力；利用该乳化剂配制出的乳化柴油，在遇水震荡时不分层不破乳，并能在车船发动机缸体内壁上形成一层保护膜，保护缸体不被水分子锈蚀的乳化柴油，该乳化柴油能在发动机内产生优良的“微爆”和二次雾化效应，以及发生节能的“水煤气反应”。本发明合成的乳化剂中所使用的油酸(酸性)和三乙醇胺(碱性)，在柴油乳化剂中可起到乳化、分散作用，以及调节乳化剂的酸度(PH值)的功能。本发明所采用的二羧基脂肪酸酰胺(外观为黄色液体)的化学结构如下
CH2COOHCH2COOH
C17H33ConCH2CH2NCH2CH2 和 C17H35COivrCH2CH2NCH2CH2OH
CH2COOHCH2COOH采用植物油厂的下脚料，即皂角为原料，进行酸化处理，得到混合酸化油，或将动植物油脂(或“地沟油”)进行水解成为混合脂肪酸；将上述混合脂肪酸进行蒸馏，除去蒸馏釜底的植物浙青，收集蒸馏釜顶排除的气相物质，经冷却水冷凝，最后得到浅黄色的混合脂肪酸；混合脂肪酸属于带有不饱和的键的油酸(C17H33COOH)和带有饱和键的硬脂酸 (C17H35COOH)组合成的混合物，将这种混合脂肪酸与羟乙基乙二胺(H2NCH2CH2NHCH2CH2OH)在真空条件下脱去水分进行缩合反应得到缩合物中间体(液体)，再将脱水分后剩余的缩合物中间体液体与石灰乳或Ca(OH) 2和氯乙酸等原料进行合成反应，最后得到本发明所述的黄色液体状的二羧基脂肪酸酰胺和氯化钙CaCL2固体副产物.。本发明所述的二羧基脂肪酸酰胺的合成路线如下 与混合脂肪酸中的油酸反应
—H2O
Ci 7H35COOH+H2NCH2CH2NHCH2CH2OH—~^C 17H33COHNCH2CH2NHCH2CH2OH
Ca(OH)2CH2COOH
-------Ci7H33ConCH2CH2NCH2CH2 + CaCL2 +H2O
CLCH2COOHCH2COOH
( 二羧基油酸酰胺) 与混合脂肪酸中的硬脂酸反应
权利要求
1. 一种柴油乳化剂的制备方法，其特征在于该方法采用的配方(重量百分比)如下(1)二羧基脂肪酸酰胺80-90%(2)甲基苯骈三氮唑0.2-3%上述各组分之和为100% 制备过程如下(一).将上述(1)和( 按比例进行混合，加热至50-70°C，搅拌至均勻，得到混合物；(二).将上述⑵和⑷按比例进行混合，加热至45-65°C，搅拌至(2)完全分散到 (4)为止，得到混合物；(三)·将上述(一)和(二)步分别制得的混合物进行混合，在40-70°C条件下进行不断地搅拌，并按⑷的大约比例地将⑷慢慢的加入到该混合物中，当测得混合物的PH值达到7. 2时中止添加，再进一步搅拌均勻，冷凝到室温，即为本发明的柴油乳化剂成品。
2. 一种车船用乳化柴油的制备方法，其特征在于该方法以权力要求1所述的柴油乳化剂为柴油添加剂，再加入水，其比例(重量百分比)为 柴油70-90% 水10-30% 乳化剂8-35%上述各组分之和为100%，将上述混合物在40-80°C范围，经充分搅拌乳化变成清澈透亮的液体，即成为车船发动机用的乳化柴油。(3)柴油(0#)油酸 (5)三乙醇胺3-8% 2-8% 2-8%
全文摘要
本发明涉及柴油乳化剂和车船用乳化柴油的制备方法；具体地，该方法的柴油乳化剂由二羧基脂肪酸酰胺(二性表面活性剂)、甲基苯骈三氮唑(简称TTA)和柴油、油酸和三乙醇胺按一定的重量比例，经过加热、均匀搅拌、冷凝至室温，成为柴油乳化剂成品；再将该乳化剂与柴油和水按重量百分比例进行混合，在一定的温度范围内，经充分搅拌5-10分钟，乳化变成清澈透亮的液体，即成为车船发动机用的乳化柴油。
文档编号C10L1/32GK102226117SQ201110122129
公开日2011年10月26日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者周鼎力 申请人:周鼎力