CN105695012A - 一种微乳化柴油 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微乳化柴油，包括下述重量份的各原料组分：柴油100~135份、水40~55份、甲醇10~20份、复配乳化剂13~20份、所述复配乳化剂包括如下组分：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺13~18份、失水山梨醇脂肪醇酸酯2~5份、甘露醇3~7份、椰油酰胺丙基甜菜碱5~10份。本发明在保证微乳化柴油的燃烧性能的清涕下，提高了微乳化柴油的稳定性，降低了乳化剂的用量。
Description
技术领域
本发明涉及柴油领域，尤其涉及一种微乳化柴油。
背景技术
随着经济的不断发展和世界人口的急剧增加，能源危机日益凸显，并逐渐成为制约各国经济发展的主要因素，开源和节流成为人类应对能源危机的两大主要措施。柴油作为传统能源具有高热值、难挥发等特点，在人类活动中占有重要地位。近年来中国柴油消费量达到千万吨，缺口也达百万吨，国内柴油供不应求。因此，柴油燃烧节能问题日益重要，而对柴油进行乳化则很好的顺应了当今世界柴油燃烧节能的需要。
柴油的乳化是指在乳化剂的存在下，通过机械搅拌、超声等手段形成油包水型乳液的过程。由于乳化柴油具有乳化过程简单、燃烧效率高、燃烧过程污染物排放少等诸多优点而备受关注。乳化柴油的应用研究已经成为燃料节能减排研究领域中的热点，其适用于各种拖拉机、农用运输车、抽水机、发电机、燃油热风炉、烘干炉、柴油机轮船等。乳化柴油与柴油性能相当，并且能大大提高燃烧效率，不污染环境，环保指标优于柴油，是一种经济高效的新型燃料。
正如上所述，柴油乳化是添加一定乳化剂制备而成的，而乳化剂的选择则是制备乳化柴油的一个重要的步骤。传统上选择单一的乳化剂来对柴油进行乳化，但是单一的乳化剂很难满足多组分组成的体系乳化要求，造成制备的乳化柴油在稳定性、粘度、闪点等方面不符合要求，使得其燃烧性能也存在缺陷，而通过技术的进一步发展，通过乳化剂的复配，部分改进了单一乳化剂的缺点，但是，复配乳化剂使用量大、组分多、制备的乳化柴油稳定性、粘度等方面依然存在缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种稳定性能、燃烧性能佳的微乳化柴油。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：
一种微乳化柴油，包括下述重量份的各原料组分：
柴油100~135份；
水40~55份；
甲醇10~20份；
复配乳化剂13~20份；
所述复配乳化剂包括如下组分：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺13~18份、失水山梨醇脂肪醇酸酯2~5份、甘露醇3~7份、椰油酰胺丙基甜菜碱5~10份。
乳化柴油通常以油包水的形式存在，由于水的沸点比油低，因此其在气缸温度急剧升高时，水总是先达到沸点而沸腾或蒸发，当油滴中的水过热到超过油的表面张力及环境压力之和所对应的饱和温度时，水蒸气将冲破油膜而使油滴发生***，形成更细小的油滴，通过这样能改善油气混合质量，提高燃烧效率。现有技术中，通过掺入甲醇来改造传统柴油，传统上使用失水山梨醇脂肪醇酸酯作为乳化剂，但是由于甲醇的破乳作用容易导致体系的不稳定，从而使得制备的乳化柴油分层。因此本发明通过乳化剂的组分，通过复配乳化剂的调整使得连续相的粘度上升，从而使得整个体系的乳化柴油较为稳定的状态。尤其是使用椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和椰油酰胺丙基甜菜碱配合失水山梨醇脂肪醇酸酯，使得微乳化柴油的稳定时间大大延长。
所述复配乳化剂还包括柠檬烯0.01~0.03份。通过发明人研究发现，通过中乳化柴油中掺入微量的柠檬烯可大幅度微乳化柴油的燃烧性能，并且发现，只有在配合本发明各组分的前提下，才能获得如此效果，若复配乳化剂的组分或组分的用量更改后，燃烧性能得到不同程度的下降，尤其是烟度。发明人猜测，柠檬烯混溶于柴油中后，在燃烧时能改善混合气的形成和促进燃烧，加速燃油裂解所形成焦炭的燃烧，进而减少了由于燃烧不充分而产生的碳颗粒。
优选地，所述微乳化柴油包括下述重量份的各原料组分：
柴油110份；
甲醇15份；
水48份；
复配乳化剂15份；
所述复配乳化剂包括如下组分：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺15份、失水山梨醇脂肪醇酸酯4份、甘露醇5份、椰油酰胺丙基甜菜碱3份，柠檬烯0.02份。
通过发明人大量实验的前提下，如此配比能使得微乳化柴油的性能最佳。
所述微乳化柴油的制备步骤如下：将柴油、水、甲醇按照配比相混合并于1500~2000rpm的条件下搅拌，同时向混合液中持续通入空气，空气量为每小时20~30L，将复配乳化剂分成5~8份分多次加入，每次加入的时间间隔为5~10min。
本发明所制备的微乳化柴油，除了使用搅拌操作外，创新地采用气泡***来配合，使得所制备的微乳化柴油稳定性大大提高，甚至同时能影响微乳化柴油的其它性能指标，其中，若空气以微米气泡的形式通入，效果更佳。微米气泡通过微米气泡产生装置即可。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本专利通过复配乳化剂，使得制备的微乳化柴油的稳定性能大大提高，除此之外，在保证稳定性能的前提下，本发明所制备的微软化柴油还具有其它优越的燃烧性能，并且通过新型的制备方法，进一步的提高了微乳化柴油的稳定性。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种微乳化柴油，包括下述重量份的各原料组分：柴油100份、水40份、甲醇10份、复配乳化剂13份；
所述复配乳化剂包括如下组分：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺13份、失水山梨醇脂肪醇酸酯2份、甘露醇3份、椰油酰胺丙基甜菜碱5份。
所述微乳化柴油的制备步骤如下：将柴油、水、甲醇按照配比相混合并于1500rpm条件下搅拌，同时向混合液中持续通入空气，空气量为每小时20L，将复配乳化剂分成5份多次加入，每次加入的时间间隔为5min。
实施例2
一种微乳化柴油，包括下述重量份的各原料组分：柴油135份、水55份、甲醇20份、复配乳化剂20份；
所述复配乳化剂包括如下组分：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺18份、失水山梨醇脂肪醇酸酯5份、甘露醇7份、椰油酰胺丙基甜菜碱10份。
所述微乳化柴油的制备步骤如下：将柴油、水、甲醇按照配比相混合并于2000rpm条件下搅拌，同时向混合液中持续通入空气，空气量为每小时30L，将复配乳化剂分成8份多次加入，每次加入的时间间隔为10min。
实施例3
本实施例与实施例1类似，区别在于，复配乳化剂还含有柠檬烯0.01份。
实施例4
本实施例与实施例2类似，区别在于，复配乳化剂还包括柠檬烯0.03份。
实施例5
本实施例与实施例1类似，区别在于，柴油110份、甲醇15份、水48份、复配乳化剂15份，所述复配乳化剂包括如下组分：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺15份、失水山梨醇脂肪醇酸酯4份、甘露醇5份、椰油酰胺丙基甜菜碱3份，柠檬烯0.02份。
实施例6
本实施例与实施例1类似，区别在于，通入的气泡为微米气泡。
对比例1
本对比例与实施例1类似，区别在于，不含包括椰油酰胺丙基甜菜碱。
对比例2
本对比例与实施例1类似，区别在于，不含椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
对比例3
本对比例与实施例1类似，区别在于，复配乳化剂25份。
对比例4
本对比例与实施例1类似，区别在于，甲醇25份。
稳定性测试：
将实施例和对比例所制备的微乳化柴油分别装进500mL的量杯中，分别记录第5日、第20日、第50日时烧杯中水的体积，结果如下表：
| 项目 | 第5日（mL） | 第20日（mL） | 第50日（mL） |
| 实施例1 | 0 | 2.5 | 5.9 |
| 实施例2 | 0 | 2.2 | 4.7 |
| 实施例3 | 0 | 1.9 | 4.5 |
| 实施例4 | 0 | 1.8 | 4.1 |
| 实施例5 | 0 | 1.3 | 3.7 |
| 实施例6 | 0 | 2.2 | 4.5 |
| 对比例1 | 1.3 | 6.7 | 21.4 |
| 对比例2 | 2.1 | 8.2 | 18.2 |
| 对比例3 | 0.8 | 4.3 | 11.9 |
| 对比例4 | 1.1 | 7.2 | 17.5 |
从以上数据可以看出，实施例1~6所制备的微乳化柴油的稳定性能较为优越，50天后都只有叫少量的释出，实施例5的技术效果最优。如实施例3和4，柠檬烯能大大提高体系稳定性；如实施例1与实施例6对比，微米气泡能提升体系的稳定性。如对比例1~4，改变乳化剂的用量可对体系的稳定性造成较大的影响。
燃烧性能测试：
试验柴油机压缩比21.6，标定功率/转速为3.8kW/2400r·min-1，结果如下表：
| 项目 | NOx（g/kW·h） | CO（g/kW·h） | HC（g/kW·h） | 烟度 |
| 实施例1 | 1.6 | 1.3 | 0.39 | 2.6 |
| 实施例2 | 1.5 | 1.1 | 0.40 | 2.4 |
| 实施例3 | 1.2 | 0.4 | 0.32 | 1.9 |
| 实施例4 | 1.3 | 0.7 | 0.34 | 2.3 |
| 实施例5 | 1.1 | 0.6 | 0.23 | 1.2 |
| 对比例3 | 1.9 | 1.4 | 0.36 | 3.0 |
| 对比例4 | 2.0 | 1.5 | 0.34 | 2.9 |
从以上数据可以看出，实施例1~实施例5的微乳化柴油均符合欧V标准。
其它性能测试：
采用GB/T265-1988、GB/T261-2008和GB5096-1985分别测试粘度、闪点与铜片腐蚀性，结果如下表：
| 项目 | 粘度（40℃），mm2/s | 闪点℃ | 铜片腐蚀 |
| 实施例1 | 3.6 | 65 | 合格 |
| 实施例2 | 3.5 | 66 | 合格 |
| 实施例3 | 3.7 | 67 | 合格 |
| 实施例4 | 3.6 | 66 | 合格 |
实施例1~4的微乳化柴油的其它性能指标均符合现有标准要求。
上述实施例仅为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种微乳化柴油，其特征在于，包括下述重量份的各原料组分：
柴油100~135份；
水40~55份；
甲醇10~20份；
复配乳化剂13~20份；
所述复配乳化剂包括如下组分：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺13~18份、失水山梨醇脂肪醇酸酯2~5份、甘露醇3~7份、椰油酰胺丙基甜菜碱5~10份。
2.根据权利要求1所述的微乳化柴油，其特征在于，所述复配乳化剂还包括柠檬烯0.01~0.03份。
3.根据权利要求2所述的微乳化柴油，其特征在于，包括下述重量份的各原料组分：
柴油110份；
水48份；
甲醇15份
复配乳化剂15份；
所述复配乳化剂包括如下组分：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺15份、失水山梨醇脂肪醇酸酯4份、甘露醇5份、椰油酰胺丙基甜菜碱3份，柠檬烯0.02份。
4.根据权利要求1所述的微乳化柴油，其特征在于，所述微乳化柴油的制备步骤如下：将柴油、水、甲醇按照配比相混合并于1500~2000rpm的条件下搅拌，同时向混合液中持续通入空气，空气量为每小时20~30L，将复配乳化剂分成5~8份分多次加入，每次加入的时间间隔为5~10min。
5.根据权利2所述的微乳化才柴油，其特征在于，通入的空气以微米气泡的形式通入。
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