专利名称：柴油微乳剂和微乳化柴油的制备方法
柴油微乳剂和微乳化柴油的制备方法
技术领域：
本发明涉及柴油微乳剂技术领域，具体地说，是一种柴油微乳剂和微乳化柴油的制备方法。
背景技术：
随着工业、农业及交通运输业等的快速发展，化石能源的短缺及其燃烧带来的环境污染日益严重，如何高效利用化石能源及减少排放污染就成为了国家和社会关注的首要问题。燃油掺水技术自上世纪开始受到各国的广泛关注，早期的燃油掺水技术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)不稳定，会随环境条件改变及放置时间变长，发生油水分离、破乳等不稳定现象；(2)制备复杂，需大功率乳化装置，能耗较大；外观上呈乳白色，与柴油相差很大，用户不易接受。上述弊端制约了其推广和使用。20 世纪80年代，微乳化燃油的研究使燃油掺水技术进入到一个新的发展阶段。微乳燃油是一种热力学稳定体系，具备以下优点(1)制备简单，轻微晃动即可获得，也可利用超声分散，缩短制备时间；(2)稳定性好，能够长期放置；(3)外观及粘度适中，与纯燃油相差不是很大；⑷减排和节能，碳烟及NOx等尾气的排放降低，燃烧效率提高。目前，国内微乳化燃油一般稳定性好，与纯燃油混溶性好，但是国内燃油微乳化研究存在以下不足(I)微乳剂中含金属离子，卤素，硫、磷等元素及腐蚀性物质，加入燃油后，会导致柴油中机械杂质与其它杂质增多，发动机高压燃油喷射泵柱塞、出油阀、喷油器偶件等就会早期异常磨损，而且也容易在尾气处理系统中催化剂表面上形成不活跃的物质，使催化剂中毒，从而对催化剂的活性不利。如中国专利公开号CN87104283A、CN1146482A、CN1718693A、CN1896194A、CN101445745A、CN1718682A、CN1422934A、CN1130672A 及申请号201110021530. O制备的微乳化燃油稳定性好，储存时间长，但是向燃油中引入了钾、钠等金属离子，或硫、磷等元素，或卤素、腐蚀性物质。专利CN101629110A公开了一种茶胺变性糖为热值剂的低剂高水透明微乳化纳米粒径燃油，能稳定一年以上，并且在糖替代燃料方面具有创新性，但是水裂解微乳剂中引入金属盐。中国专利公开号CN101649228A、申请号201010250069. I、中国专利公开号CNlOl 126038A公开的微乳化柴油，微乳剂用量少，掺水量多，但是微乳剂含金属离子及卤素。中国申请号200910231033. 6、中国专利公开号CN101348739A公开的微乳化燃料油，稳定性好，微乳剂能适用于柴油与汽油，但是引入了钾、钠等金属离子，硫元素，卤素及腐蚀性物质。(2)微乳剂用量多，掺水少，导致微乳燃油成本较高，不利微乳化技术的应用及推广。如中国专利公开号CN1422935A、CN1410514A、CN1239731A公开的微乳化燃油，微乳剂主要由脂肪酸、胺类、醇类及非离子表面活性剂组成，不引入金属离子、卤素及硫元素，但是微乳剂用量多，掺水少，如中国专利公开号CN1422935A中加水量13%，油酸与乙醇胺总用量达12%。中国专利申请号201010110763. 3涉及一种微乳清洁燃料，该发明除闪点外，其余性能与国际柴油非常接近，工艺简单，成本低，有害气体排放减少，但是微乳剂用量8%以上，掺水只有6 10%。中国专利申请号201010186851. I涉及一种高闪点清洁节能微乳化柴油及其配制方法，闪点高，为63 78°C，动力性强。但是添加剂5 25%，增溶水5 30%。从具体实施例中可看出微乳剂用量15%以上，水量仅为15%。中国专利公开号CN101323801A.CN101412922A制得的微乳化燃油性能透明稳定，但是乳化剂用量大，增溶水量少。(3)微乳剂含氮量高，不利于降低NOx排放，对设备也会产生不利影响。如中国专利公开号CN1394941A涉及一种微乳化柴油复合添加剂，其中含浓氨水15 20%，一乙醇胺
虽然添加剂12%，增溶水30%，解决了加剂多，掺水少的问题，但是添加剂中氮元素含量较高，不利于降低NOx排放，也会加剧设备腐蚀及磨损。中国专利公开号CN1560200A涉及一种用石化碱炼废水生产的微乳化柴油及其生产方法，其中因回收油料由浓硫酸酸化提炼，所以加入了 10 20%的氨水，虽然废水得到充分利用，但柴油中的 含氮量上升，对环保与设备不利。(4)微乳剂原料不易获得，微乳液闪点低。如中国专利公开号CN101250431A、CN101348748A都涉及一种微乳化生物柴油及其制备方法，稳定性好，但是生物柴油一般由优质的动植物油脂提炼，价格较昂贵，甲醇含量高，对柴油闪点不利。中国专利申请号200910249921. O涉及一种稀土羧酸盐微乳化燃油添加剂，节油率达5 13%，降低尾气排放40 95%，胶质和积炭在车辆行驶30小时后清除率为92%。但是稀土羧酸盐不容易获得，制备复杂。中国专利公开号CN101497832A发明的微乳液柴油掺水剂，主表面活性剂C12-18脂肪酸聚乙烯(20)醚与0PE-15用量4. 9 5. 6%，助剂甲醇4 5%。能够增溶纯净水15 16%，该微乳液可保存一年，油水不分层。微乳剂不含金属、卤素等物质，也容易采购，但是助剂甲醇用量多，对柴油闪点影响很大，不利于储存及运输。(5)燃烧过程易产生胶质。如中国专利公开号CN1766039A、CN101016471A都涉及一种利用地沟油制备的微乳化燃油，虽然成本低，稳定性好，但是引入地沟油及其提炼物，燃油燃烧时易生成胶质。(6)制备复杂，不适于工业推广。如中国专利公开号CN1962826A、申请号200910230054. 6涉及的微乳柴油，制备时需使用超声波，不适于工业化推广。中国专利公开号CN101469278A涉及一种利用量子化碳材料制备的微乳燃油及其制备方法，虽然能改善油品品质，提高燃值，但是制备过程复杂。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种柴油微乳剂和微乳化柴油的制
备方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种柴油微乳剂，其原料组份质量百分比为，脂肪酸8.0% 30.0% 氨水2.0% 4.0%
Tween5.0% 20.0%
Span5.0% 15.0%
OP余量所述的氨水为乙醇胺替换，其中，乙醇胺的质量百分比为O. 5% I. 0% ；所述脂肪酸为酸值大于190. O的不饱和脂肪酸，即动物油酸；所述氨水为浓度大于25 %的分析纯浓氨水；
所述乙醇胺为分析纯；所述Tween为非离子型表面活性剂,为吐温80或吐温85,为市售产品；所述Span为非离子型表面活性剂,为司盘20或司盘80或司盘83，为市售产品；所述的OP为非离子型表面活性剂，为OP系列，为市售产品； 一种微乳化柴油，其原料组份质量百分比为，
柴油微乳剂3.0% 6.0%
有机醇/或有机醚 0.1% 2.0%
蒸馏水4.0% 20.0%
柴油余量所述有机醇/或有机醚为下述中的一种或几种的混合物甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、正己醇、乙二醇、1，2_丙二醇及乙二醇-甲醚；所述的柴油优选为0#柴油；一种微乳化柴油的制备方法为其具体步骤为，在室温下，⑴柴油微乳剂按各个组分的质量百分数复配；(2)将复配微乳剂按质量百分数3. O % 6. O %的比例加入柴油中，振荡均匀；(3)然后再向柴油中按质量百分数4.0% 20.0%的比例加入水，振荡均匀；(4)最后向柴油中按质量百分数O. I % 2.0%的比例加入有机醇/或有机醚，振荡均匀或者采用超声分散，即得到微乳化柴油。由于微乳液是自发生成的稳定体系，制备时，也可以将步骤(3)，(4)进行交换，SP先向柴油中加入有机醇/或有机醚，最后加入水。本发明的微乳剂具有以下特点(I)不含金属离子、卤素及硫元素等对设备不利的物质；(2)属含氧化合物，有利于微乳化柴油的完全燃烧，减少积炭及尾气的排放；(3)均为化工领域常用的表面活性剂，原料充足易于采购且价格相对来说较为低廉。本发明采用阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配，使表面活性剂在界面膜上排列得更紧密，界面上吸附的表面活性剂增加，提高了增溶水量及微乳液滴的稳定性。应用本发明所述柴油微乳剂制成的微乳化柴油，具有以下优点
(I)微乳剂用量少，掺水量多，制备简单，成本低；(2)性质与纯柴油相差不大，雾化性能良好，呈中性，对发动机无腐蚀；(3)能与纯柴油在一定范围内混溶，因此若使用微乳化柴油，油箱或油路中残余的纯柴油无须彻底清除；(4)在O 80°C内，性质稳定，可长期储存。根据相关文献，柴油机正常工作I小时，油箱的温度一般不会高于环境温度20°C，因此可预测本发明产品在柴油机中不会发生油水分层，从而导致柴油机供油的不连续性，引发柴油机的非正常工作；
具体实施方式以下提供本发明一种柴油微乳剂和微乳化柴油的制备方法的具体实施方式
。实施例I 微乳化柴油含水量为10. 4%的柴油微乳剂和微乳化柴油的制备(I)柴油微乳剂的制备在一个IOOml三角烧瓶中，依次加入油酸O. 50克，氨水00. 6克，吐温800. 39克，司盘80 O. 25克，0P-4 I. 3克，振荡均匀，使乳化剂完全溶解。(2)微乳化柴油的制备室温下，在一个IOOml三角烧瓶中，称取0#柴油42. 5克，然后取上述柴油微乳剂2. 5克加入三角烧瓶，振荡均匀，边振荡边加水5. 24克，随后加入O. 13克正戊醇，若采用振荡方式，则7小时后即得到半透明的柴油微乳液；若进行超声分散，超声各项参数为40KHz，20min，25°C，127W，则静置IOmin即可得到半透明的微乳化柴油。实施例2微乳化柴油含水量为10.0%的柴油微乳剂和微乳化柴油的制备(I)柴油微乳剂的制备在一个IOOml三角烧瓶中，依次加入油酸O. 55克，氨水O. 06克，吐温850. 16克，司盘20 O. 23克，0P-4 I. 27克，振荡均匀，使乳化剂完全溶解。(2)微乳化柴油的制备室温下，在一个IOOml三角烧瓶中，称取0#柴油42. 5克，然后取上述柴油微乳剂加入三角烧瓶，振荡均匀，边振荡边加水5. 00克，随后加入O. 18克正戊醇，振荡均匀，最后得到半透明的微乳化柴油。实施例3微乳化柴油含水量为10.2%的柴油微乳剂和微乳柴油的制备(I)柴油微乳剂的制备在一个IOOml三角烧瓶中，依次加入油酸O. 18克，乙醇胺O. 02克，吐温85 O. 18克，司盘83 O. 22克，0P-4 I. 64克，振荡均匀，使乳化剂完全溶解。(2)微乳化柴油的制备室温下，在一个IOOml三角烧瓶中，称取0#柴油42. 5克，然后取上述柴油微乳剂加入三角烧瓶，振荡均匀，边振荡边加水5. 08克，随后加入O. 10克正戊醇，振荡均匀，最后得到半透明的微乳化柴油。本发明制备的微乳剂不含金属离子、卤素及硫元素等对设备和环境不利的物质，属含氧化合物，有助于微乳化柴油的完全燃烧，提高燃烧效率。微乳液制备简单，成本低，可长期储存，能与纯柴油在一定范围内混溶，并显著降低固体颗粒、CO、NOx等尾气的排放，有助于环境保护。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种柴油微乳剂，其特征在于，原料组份质量百分比为，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.如权利要求I所述的一种柴油微乳剂，其特征在于，所述的氨水为乙醇胺替换，乙醇胺的质量百分比为O. 5% 1.0%。
3.如权利要求I所述的一种柴油微乳剂，其特征在于，所述脂肪酸为酸值大于190.O的不饱和脂肪酸，即动物油酸。
4.如权利要求I所述的一种柴油微乳剂，其特征在于，所述Tween为非离子型表面活性剂。
5.如权利要求I所述的一种柴油微乳剂，其特征在于，所述Span为非离子型表面活性剂。
6.如权利要求I所述的一种柴油微乳剂，其特征在于，所述的OP为非离子型表面活性剂。
7.一种微乳化柴油，其特征在于，原料组份质量百分比为，柴油微乳剂3.0% 6.0%有机醇/或有机醚0.1% 2.0%蒸馏水4.0% 20.0%柴油余重。
8.如权利要求7所述的一种微乳化柴油，其特征在于，所述有机醇/或有机醚为下述中的一种或几种的混合物甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、正己醇、乙二醇、1，2-丙二醇及乙二醇-甲醚。
9.一种微乳化柴油的制备方法，其特征在于，其具体步骤为， 在室温下，(I)柴油微乳剂按各个组分的质量百分数复配；(2)将复配微乳剂按质量百分数3. O % 6. O %的比例加入柴油中，振荡均匀或者采用超声分散；(3)然后再向柴油中按质量百分数4. O % 20. O %的比例加入水，振荡均匀或者采用超声分散；(4)最后向柴油中按质量百分数O. 1% 2. 0%的比例加入有机醇/或有机醚，振荡均匀或者采用超声分散，即得到微乳化柴油。
10.如权利要求9所述的一种微乳化柴油的制备方法，其特征在于，将步骤(3)，(4)进行交换，即先向柴油中加入有机醇/或有机醚，最后加入水。
全文摘要
本发明涉及一种柴油微乳剂和微乳化柴油的制备方法，微乳液最佳配比(质量百分数)是柴油84.4％，复配乳化剂5.0％，助剂0.2％，水10.4％。本发明制备的微乳剂不含金属离子、卤素及硫元素等对设备和环境不利的物质，属含氧化合物，有助于微乳化柴油的完全燃烧，提高燃烧效率；微乳液制备简单，成本低，可长期储存，能与纯柴油在一定范围内混溶，并显著降低固体颗粒、CO、NOx等尾气的排放，有助于环境保护。
文档编号C10L1/19GK102876405SQ201110197058
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者江洪波, 徐珊, 夏明思, 翁惠新 申请人:华东理工大学