一种制取柴油和水合成燃料油的工艺及其设备的制作方法

专利名称：一种制取柴油和水合成燃料油的工艺及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃油与水混合制取合成燃料油的工艺及其制作设备，尤其是一种制取柴油和水合成燃料油的工艺及其设备。
在现有技术中，以柴油为燃料的各型发动机工作时，燃料在发动机汽缸中的燃烧效率都不够理想。特别是在发动机满载负荷的冷车起动的过程中，大量未能充分燃烧的油料分子，都随发动机废气从燃烧室中直接以浓密黑烟形式排放出去，造成严重的大气污染和能源无功损耗。产生这种现象的原因，主要是柴油发动机在压缩雾化柴油，产生爆炸燃烧做功的过程中，雾化油料空气浓度受限，含氧量不够所造成的。要用增加雾化油空气浓度的方式来增加雾状油料中氧含量，又受到柴油发动机本身结构和工作原理等等诸方面因素的局限。因此，目前技术发展可采取的最理想的方式是，将水按合适的比例同柴油相混合，然后由发动机一同雾化成可燃油料，进入汽缸燃烧室，当油料分子被压缩爆炸的同时，裸露出来的水分子将为外部高温高压条件所激发，瞬间分解成单元素氢和单元素氧。此刻，单元素氢自身燃烧做功，单元素氧则参与充分助燃，使汽缸中雾化燃油燃烧利用效率大幅度提高。而由雾化带入的水分子因高温高压激发分解出来的单元素氢则同时爆炸燃烧做功，使得整个混合燃油的有效功率和燃烧热值都同时提高。这对合理利用有限能源，保护自然环境有着重大的积极意义。
中国专利88107331公开了一种《用水混合燃料的方法、实施该方法的设备和燃料-水乳液》，这项专利采用特殊几何结构空间，利用强制外力混合作用，使油水混合液绕预定轴向作高速旋转，用以形成燃料乳液。这种方式的不足之处是在封闭的几何空间中，单靠强制性机械外力作用，会由于混合液各个局部所处均相对位置差异，形成不同的混合均匀度。这样，无论整个混合液有多少个循环周期，有多快的旋转速度，都很难使全部混合液在同一时间内形成一致均匀的混合液。这就必然会使混合液整体构成的各个局部存在一定的相对差异，从而对混合液的使用可靠性和储存稳定性产生程度不同的影响。再则，强制性机械外力在作用混合液的表面时，运行速度提高越快、循环周期增加越多、加工能耗也就随之增大，这就形成了一面生产节能，一面又不尽合理地产生耗能。
从中国专利92210401公开的《柴油乳化机》和中国专利94231336公开的《燃油合成机》来看，无论采用螺旋推进器方式；还是采用高速绞刀方式，在对油水进行互溶乳化的全过程中，每一时刻都存在着一个明显的问题，那就是在整个连续工作过程中的每一个瞬间，作用于混合液的推进器或绞刀都必定有一个“工作死角”存在，不管工作容器怎样同推进器或绞刀相互配合作用，对连续液状混合物的作用而言，同一时间，不同局部将不可避免地产生差异。水油混合不匀的状况在发动机喷雾燃烧时，会产生不利影响。同时，产品静态储存的稳定性能也将随水油混合原本不均匀的现象而降低。
由此可见用机械外力强行将水油混合，所生成的混合燃油始终分子结构不稳定，其主要原因是水分子在油相分子内的分布不匀，因而储存稳定性和使用可靠性较差。
本发明的目的之一是提供一种制取柴油和水合成燃料油的设备，通过高频磁场多切向分割混合液分子间的排列顺序，利用超声波震荡对加工容器中的全部混合液整体进行重排均化整理，避免整个加工过程中的局部差异，消除工作“死角”，提高静态储存稳定性。
本发明的目的之二是提供一种制取柴油和水合成燃料油的工艺，采用上述设备先对油、水分别加工，再混合处理，使水分子分割整齐地包围在油相分子链中间，从而，达到柴油和水均匀地融合成燃料油的目的。
本发明的目的之三是提供一种制取柴油和水合成燃料油所用添加剂的最佳用量，使其分解速迅，以缩短工作周期，降低生产成本，减少能源消耗。
本发明的具体方案是1．在机壳内安装有柴油处理室、水处理室、两性溶剂室、综合处理室、泵及管道，在机壳的顶面设置有控制开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7)，在机壳的后面安装有电气控制柜，电气控制柜上装有配线板、油处理控制板、水处理控制板和超声波控制板；在柴油处理室和水处理室内装有高频磁场发生器，该高频磁场发生器经导线与油处理控制板或水处理控制板连接；柴油处理室和水处理室的上方经进油管或进水管与机壳的顶面相通，柴油处理室和水处理室的下方安装有磁性传输管和传输工作泵，柴油处理室和水处理室经磁性传输管与综合处理室相通；在综合处理室内装有超声波振荡发生器，超声波振荡发生器经导线与超声波控制板连接；综合处理室上方的两性溶剂室经管道分别与机壳顶面和综合处理室相通，在综合处理室的下方安装有输出工作泵和出料管，出料管与处界相通。
2．一种用上述设备制取柴油和水合成燃料油的工艺，按如下步骤进行A．取重量比为75％的柴油加上油添加剂进入柴油处理室进行初级处理；B．取重量比为25％的洁净水加上水添加剂进入水处理室进行初级处理；C．在A和B两项完成后送入综合处理室，再加上水溶、油溶两性添加剂进行混合处理。
3．根据前述的制取柴油和水合成燃料油的工艺，其特征是油添加剂是重量比为0．5％的非离子表面活性剂和重量比为0．2％的分散剂；水添加剂是重量比为0．2％的非离子表面活性剂和重量比为0．1％的分散剂；水溶、油溶两性添加剂是重量比为0．01％的水溶、油溶两性非离子表面活性剂。
本发明取75％的柴油加上油添加剂进入柴油处理室进行初级处理，其目的是将柴油和添加剂混溶均匀，在高频磁场的作用下打开油相分子间的连接链使油相表面排斥张力减弱，并为接纳水相分子团做准备。
本发明取25％的洁净水加上水添加剂进入水处理室进行初级处理，其目的是将水和添加剂混合均匀，在高频磁场的作用下切割连续水相分子间的张力链，使水相分子链排斥张力下降，做好进入油相分子团的准备。本发明在油、水初级处理后进入综合处理室，汇同水溶、油溶两性添加剂一并进行最后的混合处理，在超声波振荡作用下，占数量上多数和结构张力强劲得多的油相连续分子链，会毫无例外地将数量上占少数和结构上张力呈弱势的水分子分割整齐地包围在油相分子链中间，从而，达到了柴油和水相互混合成燃料油的目的。这种混合抱溶状态的合成燃料油，完全能够替代100％的柴油，用在以柴油为燃料的各型发动机上，作为燃料用油。
采用上述方案，本发明具有如下优点1．高频磁场发生器在对柴油和水进行切割分离的全部过程中，从始至终对整个被作用面的任何一个局部，施放的能量都是同等和均匀的，不存在差异和作用力的“死角”，因此，消除了机械外力作用的缺陷。
2．超声波发生器产生的高频振荡作用，直接作用于分子链排列结构的内部，产生极大的分子链相互作用力，使各分子排列的亲合力、均匀度接近理想状态，排出了机械外力作用的局限性。
3．加工工艺简单，时间极短(整个工作过程只需10分钟)，能量耗用低。
4．用本发明制取的混合燃料油，水油混合均匀，水分子均匀有序地抱合在油相分子内部，因而它的工作可靠和静态储存稳定性高。
本工艺生产制作的这种燃料油，各项物理指标和化学指标均同纯柴油非常近似，在各型柴油发动机上使用均不会对机械零部件产生腐蚀或损害的负作用，因此，有着非常广阔的应用前景。
下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。


图1是本发明的结构示意图2是图1的后视图；图3是图1的俯视图；图4是本发明的工艺流程图；图5是本发明制取的混合燃料油分子排列示意图。
由图1、图2、图3可知本发明的设备由柴油处理室1、高频磁场发生器2、传输工作泵3、磁场传输管4、综合处理室5、超声波振荡发生器6、输出工作泵7、出口管8、机壳9、管道10、两性溶剂室11、水处理室12、进水管13、进油管14、配线板15、电气控制柜16、油处理控制板17、水处理控制板18、超声波控制板19组成。它们之间的连接关系及结构特征是在机壳9内安装有柴油处理室1、水处理室12、两性溶剂室11、综合处理室5、泵及管道，在机壳9的顶面设置有控制开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7)，在机壳9的后面安装有电气控制柜16，电气控制柜16上装有配线板15、油处理控制板17、水处理控制板18和超声波控制板19；在柴油处理室1和水处理室12内装有高频磁场发生器2，该高频磁场发生器2经导线与油处理控制板17或水处理控制板18连接；柴油处理室1和水处理室12的上方经进油管14或进水管13与机壳9的顶面相通，柴油处理室1和水处理室12的下方安装有磁性传输管4和传输工作泵3，柴油处理室1和水处理室12经磁性传输管4与综合处理室5相通；在综合处理室5内装有超声波振荡发生器6，超声波振荡发生器6经导线与超声波控制板19连接；综合处理室5上方的两性溶剂室11经管道10分别与机壳9顶面和综合处理室5相通，在综合处理室5的下方安装有输出工作泵(7)和出料管8，出料管8与处界相通。
从图3可看到在机壳9顶面有进水管13的入口、进油管14的入口、两性溶剂室10的入口；机壳9的顶面上有控制开关K，它们分别表示K1为电源开关、K2为柴油处理室1内高频磁场发生器2的控制开关、K3为水处理室12内高频磁场发生器2的控制开关、K4为传输工作泵3的控制开关、K5为综合处理室5内超声波振荡发生器6的控制开关、K6为两性溶剂室11的控制开关、K7为输出工作泵7的控制开关。
本发明的一个较佳实施例取用0#柴油37．5公斤；洁净水12．5公斤。配备油添加剂吐温-80、250克，司盘-80、250克，OP-10、100克；水添加剂吐温-80、50克，司盘-80、50克，PVA、50克；水溶、油溶两性添加剂烷基酚类聚氧乙烯醚100克，油酸100克。按如下步骤进行一、打开电源开关K1，将37．5公斤柴油和油添加剂吐温-80、250克，司盘-80、250克、OP-10、100克注入柴油处理室1内，再打开K2，即启动柴油处理室1内的高频磁场发生器2工作，工作频率在每秒六千兆赫左右，工作2分钟方可达到切割油分子链的作用。
二、把12．5公斤洁净水和水添加剂吐温-80、50克，司盘-80、50克，PVA、50克注入水处理室12内，打开K3，即启动水处理室12内的高频磁场发生器2工作，工作频率在每秒二千五百兆赫范围，工作2分钟方可达到切割水分子链的作用。
三、初混合处理完毕后，打开K4，即启动传输工作泵3工作。利用此泵将油水按比例泵入综合处理室5内，在传输过程中磁场传输管4内的高频磁场发生器继续对油水作用，保证混合液在传输过程中分子链之间的切割分离状态不变。
四、混合均匀的柴油和水，按相对应的流速，由传输工作泵3打入综合处理室5后，关闭K2、K3、K4，开启K6，将水溶、油溶两性添加剂烷基酚类聚氧乙烯醚100克和油酸100克注入综合处理室5里，然后打开K5，使超声波振荡发生器6工作，对相互混合的燃料油整体进行超声波振荡，其振荡频率在每秒六万伍仟赫芝左右，此时，油水分子间的排列将会产生均匀、定向、有序的连续油相长链分子排列(如图5所示)。工作时间只需6分钟。
五、混合燃料油产品制成后，打开K7，由输出工作泵7将其输送出综合处理室5。
本发明经试验获得显著成功，完全达到了设计的要求，它既可节约能源，又能减少废气污染。下面介绍几例试验情况1．工农10型手扶拖拉机，在放出原有柴油后，加入用本发明制得的混合燃料油，随即发动拖拉机，连续工作3小时40分，在田间作业(犁水田)过程中，加速、减速、满负荷工作，发动机无异响产生，机器运转声音更为清脆和节奏。废气排放呈现无黑烟逸出。试用地点四川成都新民乡。
2．东方红-75型推土机，放出油箱内原有柴油后，加入用本发明制得的产品，随即冷车启动，无异常现象。待发动机温度正常后，进行超负荷作业，操作者感觉机器运转同柴油工作无异样，但废气排放的浓密黑烟大幅减少，并且发动机声响的节奏感明显增强。试用地点四川都江堰农机局。
3．东风141-柴油5吨载重货车，加入本发明制得的产品，重载原煤7．6吨，经480公里运行，驾驶员感觉同柴油使用情况无区别。上坡和超车均无差异。试用地点重庆荣昌县永荣矿务局。
4．柴油发动机加入用本发明制得的产品，带负荷(搅拌机)连续运转11小时25分，用于搅拌墙体仿瓷涂料试验，发动机黑烟排放明显减少，油料工作时间测算增加14分钟，加工产品的质量同使用传统柴油无区别。操作者感觉发动机运转声响更加干脆和有节奏。试用地点四川大邑县沙溪涂料厂。
权利要求
1．一种制取柴油和水合成燃料油的设备，其特征在于在机壳(9)内安装有柴油处理室(1)、水处理室(12)、两性溶剂室(11)、综合处理室(5)、泵及管道，在机壳(9)的顶面设置有控制开关(K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7)，在机壳(9)的后面安装有电气控制柜(16)，电气控制柜(16)上装有配线板(15)、油处理控制板(17)、水处理控制板(18)和超声波控制板(19)；在柴油处理室(1)和水处理室(12)内装有高频磁场发生器(2)，该高频磁场发生器(2)经导线与油处理控制板(17)或水处理控制板(18)连接；柴油处理室(1)和水处理室(12)的上方经进油管(14)或进水管(13)与机壳(9)的顶面相通，柴油处理室(1)和水处理室(12)的下方安装有磁性传输管(4)和传输工作泵(3)，柴油处理室(1)和水处理室(12)经磁性传输管(4)与综合处理室(5)相通；在综合处理室(5)内装有超声波振荡发生器(6)，超声波振荡发生器(6)经导线与超声波控制板(19)连接；综合处理室(5)上方的两性溶剂室(11)经管道(10)分别与机壳(9)顶面和综合处理室(5)相通，在综合处理室(6)的下方安装有输出工作泵(7)和出料管(8)，出料管(8)与处界相通。
2．一种用权利要求1所述设备制取柴油和水合成燃料油的工艺，按如下步骤进行A．取重量比为75％的柴油加上油添加剂进入柴油处理室(1)进行初级处理；B．取重量比为25％的洁净水加上水添加剂进入水处理室(12)进行初级处理；C．在A和B两项完成后送入综合处理室(5)，再加上水溶、油溶两性添加剂进行混合处理。
3．根据权利要求2所述的制取柴油和水合成燃料油的工艺，其特征在于油添加剂是重量比为0．5％的非离子表面活性剂和重量比为0．2％的分散剂；水添加剂是重量比为0．2％的非离子表面活性剂和重量比为0．1％的分散剂；水溶、油溶两性添加剂是重量比为0．01％的水溶、油溶两性非离子表面活性剂。
全文摘要
本发明公开了一种制取柴油和水合成燃料油的工艺及其设备,它利用高频磁场多切向分割混合液分子间的排列顺序,利用超声波震荡作用对加工容器中的全部混合液整体进行重排均化整理。先将柴油加油添加剂注入柴油处理室进行初级处理,把水加水添加剂注入水处理室进行初级处理;然后把经初级处理后的柴油和水注入综合处理室同水溶、油溶两性添加剂一起进行最后的混合处理。该发明能使油水混合均匀,其静态储存稳定性高;工艺简单,能耗低,时间短,全部进料、加工和出料过程仅需10分钟。
文档编号C10G31/08GK1204681SQ9710758
公开日1999年1月13日 申请日期1997年7月4日 优先权日1997年7月4日
发明者王志强, 杨会见, 邱亚力 申请人:杨忠秀