高燃烧效率的乳化柴油及其制备方法与流程

本发明属于石油化工领域，具体涉及一种高燃烧效率的乳化柴油及其制备方法。

背景技术：

随着全球环境不断恶化，储存储量不断下降，而市场需求则不断增长，研究和开发清洁高效且燃烧效率较高的替代能源已是大势所趋。乳化柴油被认为是一种有着广泛前景的清洁燃料。水的存在不仅能降低氮氧化物和碳烟的生成，而且还能改善燃烧，降低油耗。

目前，我国对在柴油机上使用乳化燃油的研究工作主要分为两个方面：一是对单一油滴的蒸发、着火、燃烧过程的基础物理化学现象进行研究，另一个是从实用的角度对柴油机中乳化油的喷雾燃烧特性及对柴油机的可靠性、经济性以及排放性能的影响进行研究。国内外关于乳化柴油的研究报道虽然较多，但是仍然存在乳化油热值低，乳化剂成本较高等问题。因此，有必要研制开发成分简单的乳化剂，并制备出与纯柴油热值相当的乳化柴油，提高掺水燃油的节油率，对于扩大燃油掺水技术推广应用有着极其重要的作用。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决乳化油热值低，乳化剂成本较高等问题，提供一种高燃烧效率的乳化柴油及其制备方法。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种高燃烧效率的乳化柴油，所述的高燃烧效率的乳化柴油主要是由柴油、水和复合添加剂组成，其重量份数分别为75～94份的柴油、5～20份的水、1～4份的复合添加剂，其中复合添加剂的成分包括乳化剂、能量增强剂、腐蚀抑制剂和稳定剂，所述的乳化剂的成分包括氢氧化钠、煤油、松香、吐温60、吐温20、司班80、石油磺酸钠、高锰酸钾，所述的能量增强剂的成分包括异丙醇、环氧丙烷、二甲苯，所述的腐蚀抑制剂的成分包括柠檬酸、酒石酸，所述的稳定剂的成分包括聚乙二醇、三聚磷酸钠、正丁醇。

本发明所述的高燃烧效率的乳化柴油，乳化剂中氢氧化钠的重量份数为0.1～1，煤油的重量份数为5～10，松香的重量份数为0.1～1，吐温60的的重量份数为5～30，吐温20的的重量份数为5～30，司班80的的重量份数为5～30，石油磺酸钠的重量份数为1～10，高锰酸钾的的重量份数为0.1～1。

本发明所述的高燃烧效率的乳化柴油，能量增强剂中异丙醇的重量份数为40～60，环氧丙烷的重量份数为20～40，二甲苯的重量份数为1～10；腐蚀抑制剂中柠檬酸的重量份数为30～70，酒石酸的重量份数为30～70；稳定剂中聚乙二醇的重量份数为30～50、三聚磷酸钠的重量份数为1～10、正丁醇的重量份数为40～60。

本发明所述的高燃烧效率的乳化柴油的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、制备复合添加剂；

步骤2、按重量份数分别称取75～94份的重油、5～20份的水、1～4份的复合添加剂作为原料；

步骤3、将步骤2中称取的重油倒入反应容器中，加热保持温度在15～35℃备用；

步骤4、将步骤2称取的复合添加剂、水依次加入步骤3的反应容器中，用磁力搅拌器进行预混合后，通过顶置式搅拌器进行搅拌，搅拌转速为1200rpm，搅拌时间20～60min，搅拌温度15～35℃。

本发明所述的高燃烧效率的乳化柴油的制备方法，复合添加剂的制备包括如下步骤：

步骤a、按照重量份数分别称取一定质量的氢氧化钠、煤油和松香，将称量好的氢氧化钠、煤油和松香置于容器中，在加热至80～90℃的状态下溶解，用磁力搅拌器搅拌均匀后，得到A溶液，温度降至40-50℃待用；

按照重量份数分别称取一定质量的吐温60、吐温20、司班80、石油磺酸钠、高锰酸钾，将称量好的吐温60、吐温20、司班80、石油磺酸钠、高锰酸钾置于容器中，加热至40～50℃，用磁力搅拌器搅拌均匀后，加入所述的A溶液继续搅拌均匀，得到所述的乳化剂；

步骤b、按照重量份数分别称取一定质量的异丙醇、环氧丙烷、二甲苯，将称量好的异丙醇、环氧丙烷、二甲苯在室温的状态下，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到所述的能量增强剂；

步骤c、按照重量份数分别称取一定质量的柠檬酸、酒石酸，将称量好的柠檬酸酒石酸加入同等质量的水，在室温的状态下，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到所述的腐蚀抑制剂；

步骤d、按照重量份数分别称取一定质量的聚乙二醇、三聚磷酸钠、正丁醇，将称量好的聚乙二醇、三聚磷酸钠、正丁醇在室温的状态下，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到所述的稳定剂；

步骤e、将步骤a制得的乳化剂、步骤b制得的能量增强剂、步骤c制得的腐蚀抑制剂、步骤d制得的稳定剂按照质量比8:1:0.5:0.5～9:0.5:0.25:0.25的质量比进行称量后置于同一容器中，在40～50℃的温度下，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到所述的复合添加剂。

本发明制备的高燃烧效率的乳化柴油扣除掺水率后，热值能提高8％以上，可节省柴油10％，能减少碳烟微粒的排放。

本发明当添加复合添加剂为重量份数为1.5，水的添加量为重量份数10时，对高燃烧效率的乳化柴油进行一系列指标测定，结果如表1所示,本发明所述的高燃烧效率的乳化柴油氧化安定性总不溶物含量2.3mg/100mL，硫含量0.03，10蒸余物残炭量0.3％，灰分0.008％，铜片腐蚀实验1级，无机械杂质，20℃下运动粘度为6.3mm²/s，闪点57℃，十六烷值49，20℃下密度846kg/m³，本发明高燃烧效率的乳化柴油的各项指标与国标中0#柴油相比相差不大，均符合相应国家标准的要求。

表1柴油与乳化柴油技术指标对比

附图说明

图1为具体实施方式二方法制备的对添加重量份数3的添加剂，不同掺水率为重量份数5～20下制备的乳化柴油进行热值测定对比曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式中所述的高燃烧效率的乳化柴油的复合添加剂的制备方法是按下述步骤进行的：

步骤a、按照重量份数分别称取重量份数为0.5的氢氧化钠、重量份数为8煤油和重量份数为0.5的松香，将称量好的氢氧化钠、煤油和松香置于容器中，在加热至80～90℃的状态下溶解，用磁力搅拌器搅拌均匀后，得到A溶液，温度降至40～50℃待用；

按照重量份数分别称取重量份数为25的吐温60、重量份数为25的吐温20、重量份数为30的司班80、重量份数为10的石油磺酸钠、重量份数为1的高锰酸钾，将称量好的吐温60、吐温20、司班80、石油磺酸钠、高锰酸钾置于容器中，加热至40～50℃，用磁力搅拌器搅拌均匀后，加入所述的A溶液继续搅拌均匀，得到所述的乳化剂；

步骤b、按照重量份数分别称取重量份数为60的异丙醇、重量份数为35的环氧丙烷、重量份数为5的二甲苯，将称量好的异丙醇、环氧丙烷、二甲苯在室温的状态下，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到所述的能量增强剂；

步骤c、按照重量份数分别称取重量份数为70的柠檬酸、重量份数为30的酒石酸，将称量好的柠檬酸酒石酸加入同等质量的水，在室温的状态下，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到所述的腐蚀抑制剂；

步骤d、按照重量份数分别称取重量份数为45的聚乙二醇、重量份数为5的三聚磷酸钠、重量份数为50的正丁醇，将称量好的聚乙二醇、三聚磷酸钠、正丁醇在室温的状态下，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到所述的稳定剂；

步骤e、将步骤a制得的乳化剂、步骤b制得的能量增强剂、步骤c制得的腐蚀抑制剂、步骤d制得的稳定剂按照质量比8:1:0.5:0.5的质量比进行称量后置于同一容器中，在40-50℃的温度下，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到所述的复合添加剂。

将具体实施方式一下制备的高燃烧效率的乳化柴油的复合添加剂对相同掺水量为重量份数为10，不同添加剂量重量份数为1～4下制备的高燃烧效率的乳化柴油进行热值测定，结果如表2所示。通过表2可以看出，添加剂含量从1～4份的乳化柴油实测热值均高于理论热值，说明加入该复合添加剂可在一定范围内有效提高乳化柴油的热值。当添加剂含量为3.0份时，乳化柴油热值与理论热值相比可提高8.47％。但从经济性的角度考虑，添加剂为1.5份时即可保证乳化柴油达到澄清透明的稳定状态，能够满足运输及使用需要。

表2添加剂含量对乳化柴油热值的影响

具体实施方式二：本实施方式中所述的高燃烧效率的乳化柴油的制备方法是按下述步骤进行的：

步骤1、制备复合添加剂；

步骤2、按重量份数分别称取77～92份的重油、5～20份的水、3份的复合添加剂作为原料；

步骤3、将步骤2中称取的重油倒入反应容器中，加热保持温度在30℃备用；

步骤4、将步骤2称取的复合添加剂、水依次加入步骤3的反应容器中，用磁力搅拌器进行预混合后，通过顶置式搅拌器进行搅拌，搅拌转速为1200rpm，搅拌时间20min，搅拌温度30℃。

本实施方式得到的对相同添加剂量重量份数3.0，不同掺水量为重量份数5～20下制备的乳化柴油进行热值测定，结果如附图1所示。当高燃烧效率的乳化柴油掺水量为10时，高燃烧效率的乳化柴油的实测热值虽然小于纯柴油热值，但与理论计算热值相比提高了8.47％，说明加入复合添加剂可在一定范围内有效提高高燃烧效率的乳化柴油的热值。而后随着掺水率的增加实测热值呈现下降趋势，当掺水率增大到20时，由于掺水量太大使得实测热值低于理论热值。

具体实施方式三：本实施方式中所述的高燃烧效率的乳化柴油的制备方法是按下述步骤进行的：

步骤1、制备复合添加剂；

步骤2、按重量份数分别称取88.5份的重油、10份的水、1.5份的复合添加剂作为原料；

步骤3、将步骤2中称取的重油倒入反应容器中，加热保持温度在30℃备用；

步骤4、将步骤2称取的复合添加剂、水依次加入步骤3的反应容器中，用磁力搅拌器进行预混合后，通过顶置式搅拌器进行搅拌，搅拌转速为1200rpm，搅拌时间40min，搅拌温度30℃。

本实施方式得到的高燃烧效率的乳化柴油的实测热值为42.02MJ/kg，乳化柴油理论热值为40.82MJ/kg，实测热值比理论热值提高率为2.93％。