高燃燒效率的乳化柴油及其制備方法與流程

本發明屬于石油化工領域，具體涉及一種高燃燒效率的乳化柴油及其制備方法。

背景技術：

隨著全球環境不斷惡化，儲存儲量不斷下降，而市場需求則不斷增長，研究和開發清潔高效且燃燒效率較高的替代能源已是大勢所趨。乳化柴油被認為是一種有著廣泛前景的清潔燃料。水的存在不僅能降低氮氧化物和碳煙的生成，而且還能改善燃燒，降低油耗。

目前，我國對在柴油機上使用乳化燃油的研究工作主要分為兩個方面：一是對單一油滴的蒸發、著火、燃燒過程的基礎物理化學現象進行研究，另一個是從實用的角度對柴油機中乳化油的噴霧燃燒特性及對柴油機的可靠性、經濟性以及排放性能的影響進行研究。國內外關于乳化柴油的研究報道雖然較多，但是仍然存在乳化油熱值低，乳化劑成本較高等問題。因此，有必要研制開發成分簡單的乳化劑，并制備出與純柴油熱值相當的乳化柴油，提高摻水燃油的節油率，對于擴大燃油摻水技術推廣應用有著極其重要的作用。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決乳化油熱值低，乳化劑成本較高等問題，提供一種高燃燒效率的乳化柴油及其制備方法。

上述的目的通過以下技術方案實現：

一種高燃燒效率的乳化柴油，所述的高燃燒效率的乳化柴油主要是由柴油、水和復合添加劑組成，其重量份數分別為75～94份的柴油、5～20份的水、1～4份的復合添加劑，其中復合添加劑的成分包括乳化劑、能量增強劑、腐蝕抑制劑和穩定劑，所述的乳化劑的成分包括氫氧化鈉、煤油、松香、吐溫60、吐溫20、司班80、石油磺酸鈉、高錳酸鉀，所述的能量增強劑的成分包括異丙醇、環氧丙烷、二甲苯，所述的腐蝕抑制劑的成分包括檸檬酸、酒石酸，所述的穩定劑的成分包括聚乙二醇、三聚磷酸鈉、正丁醇。

本發明所述的高燃燒效率的乳化柴油，乳化劑中氫氧化鈉的重量份數為0.1～1，煤油的重量份數為5～10，松香的重量份數為0.1～1，吐溫60的的重量份數為5～30，吐溫20的的重量份數為5～30，司班80的的重量份數為5～30，石油磺酸鈉的重量份數為1～10，高錳酸鉀的的重量份數為0.1～1。

本發明所述的高燃燒效率的乳化柴油，能量增強劑中異丙醇的重量份數為40～60，環氧丙烷的重量份數為20～40，二甲苯的重量份數為1～10；腐蝕抑制劑中檸檬酸的重量份數為30～70，酒石酸的重量份數為30～70；穩定劑中聚乙二醇的重量份數為30～50、三聚磷酸鈉的重量份數為1～10、正丁醇的重量份數為40～60。

本發明所述的高燃燒效率的乳化柴油的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、制備復合添加劑；

步驟2、按重量份數分別稱取75～94份的重油、5～20份的水、1～4份的復合添加劑作為原料；

步驟3、將步驟2中稱取的重油倒入反應容器中，加熱保持溫度在15～35℃備用；

步驟4、將步驟2稱取的復合添加劑、水依次加入步驟3的反應容器中，用磁力攪拌器進行預混合后，通過頂置式攪拌器進行攪拌，攪拌轉速為1200rpm，攪拌時間20～60min，攪拌溫度15～35℃。

本發明所述的高燃燒效率的乳化柴油的制備方法，復合添加劑的制備包括如下步驟：

步驟a、按照重量份數分別稱取一定質量的氫氧化鈉、煤油和松香，將稱量好的氫氧化鈉、煤油和松香置于容器中，在加熱至80～90℃的狀態下溶解，用磁力攪拌器攪拌均勻后，得到A溶液，溫度降至40-50℃待用；

按照重量份數分別稱取一定質量的吐溫60、吐溫20、司班80、石油磺酸鈉、高錳酸鉀，將稱量好的吐溫60、吐溫20、司班80、石油磺酸鈉、高錳酸鉀置于容器中，加熱至40～50℃，用磁力攪拌器攪拌均勻后，加入所述的A溶液繼續攪拌均勻，得到所述的乳化劑；

步驟b、按照重量份數分別稱取一定質量的異丙醇、環氧丙烷、二甲苯，將稱量好的異丙醇、環氧丙烷、二甲苯在室溫的狀態下，用磁力攪拌器攪拌均勻，得到所述的能量增強劑；

步驟c、按照重量份數分別稱取一定質量的檸檬酸、酒石酸，將稱量好的檸檬酸酒石酸加入同等質量的水，在室溫的狀態下，用磁力攪拌器攪拌均勻，得到所述的腐蝕抑制劑；

步驟d、按照重量份數分別稱取一定質量的聚乙二醇、三聚磷酸鈉、正丁醇，將稱量好的聚乙二醇、三聚磷酸鈉、正丁醇在室溫的狀態下，用磁力攪拌器攪拌均勻，得到所述的穩定劑；

步驟e、將步驟a制得的乳化劑、步驟b制得的能量增強劑、步驟c制得的腐蝕抑制劑、步驟d制得的穩定劑按照質量比8:1:0.5:0.5～9:0.5:0.25:0.25的質量比進行稱量后置于同一容器中，在40～50℃的溫度下，用磁力攪拌器攪拌均勻，得到所述的復合添加劑。

本發明制備的高燃燒效率的乳化柴油扣除摻水率后，熱值能提高8％以上，可節省柴油10％，能減少碳煙微粒的排放。

本發明當添加復合添加劑為重量份數為1.5，水的添加量為重量份數10時，對高燃燒效率的乳化柴油進行一系列指標測定，結果如表1所示,本發明所述的高燃燒效率的乳化柴油氧化安定性總不溶物含量2.3mg/100mL，硫含量0.03，10蒸余物殘炭量0.3％，灰分0.008％，銅片腐蝕實驗1級，無機械雜質，20℃下運動粘度為6.3mm²/s，閃點57℃，十六烷值49，20℃下密度846kg/m³，本發明高燃燒效率的乳化柴油的各項指標與國標中0#柴油相比相差不大，均符合相應國家標準的要求。

表1柴油與乳化柴油技術指標對比

附圖說明

圖1為具體實施方式二方法制備的對添加重量份數3的添加劑，不同摻水率為重量份數5～20下制備的乳化柴油進行熱值測定對比曲線圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式中所述的高燃燒效率的乳化柴油的復合添加劑的制備方法是按下述步驟進行的：

步驟a、按照重量份數分別稱取重量份數為0.5的氫氧化鈉、重量份數為8煤油和重量份數為0.5的松香，將稱量好的氫氧化鈉、煤油和松香置于容器中，在加熱至80～90℃的狀態下溶解，用磁力攪拌器攪拌均勻后，得到A溶液，溫度降至40～50℃待用；

按照重量份數分別稱取重量份數為25的吐溫60、重量份數為25的吐溫20、重量份數為30的司班80、重量份數為10的石油磺酸鈉、重量份數為1的高錳酸鉀，將稱量好的吐溫60、吐溫20、司班80、石油磺酸鈉、高錳酸鉀置于容器中，加熱至40～50℃，用磁力攪拌器攪拌均勻后，加入所述的A溶液繼續攪拌均勻，得到所述的乳化劑；

步驟b、按照重量份數分別稱取重量份數為60的異丙醇、重量份數為35的環氧丙烷、重量份數為5的二甲苯，將稱量好的異丙醇、環氧丙烷、二甲苯在室溫的狀態下，用磁力攪拌器攪拌均勻，得到所述的能量增強劑；

步驟c、按照重量份數分別稱取重量份數為70的檸檬酸、重量份數為30的酒石酸，將稱量好的檸檬酸酒石酸加入同等質量的水，在室溫的狀態下，用磁力攪拌器攪拌均勻，得到所述的腐蝕抑制劑；

步驟d、按照重量份數分別稱取重量份數為45的聚乙二醇、重量份數為5的三聚磷酸鈉、重量份數為50的正丁醇，將稱量好的聚乙二醇、三聚磷酸鈉、正丁醇在室溫的狀態下，用磁力攪拌器攪拌均勻，得到所述的穩定劑；

步驟e、將步驟a制得的乳化劑、步驟b制得的能量增強劑、步驟c制得的腐蝕抑制劑、步驟d制得的穩定劑按照質量比8:1:0.5:0.5的質量比進行稱量后置于同一容器中，在40-50℃的溫度下，用磁力攪拌器攪拌均勻，得到所述的復合添加劑。

將具體實施方式一下制備的高燃燒效率的乳化柴油的復合添加劑對相同摻水量為重量份數為10，不同添加劑量重量份數為1～4下制備的高燃燒效率的乳化柴油進行熱值測定，結果如表2所示。通過表2可以看出，添加劑含量從1～4份的乳化柴油實測熱值均高于理論熱值，說明加入該復合添加劑可在一定范圍內有效提高乳化柴油的熱值。當添加劑含量為3.0份時，乳化柴油熱值與理論熱值相比可提高8.47％。但從經濟性的角度考慮，添加劑為1.5份時即可保證乳化柴油達到澄清透明的穩定狀態，能夠滿足運輸及使用需要。

表2添加劑含量對乳化柴油熱值的影響

具體實施方式二：本實施方式中所述的高燃燒效率的乳化柴油的制備方法是按下述步驟進行的：

步驟1、制備復合添加劑；

步驟2、按重量份數分別稱取77～92份的重油、5～20份的水、3份的復合添加劑作為原料；

步驟3、將步驟2中稱取的重油倒入反應容器中，加熱保持溫度在30℃備用；

步驟4、將步驟2稱取的復合添加劑、水依次加入步驟3的反應容器中，用磁力攪拌器進行預混合后，通過頂置式攪拌器進行攪拌，攪拌轉速為1200rpm，攪拌時間20min，攪拌溫度30℃。

本實施方式得到的對相同添加劑量重量份數3.0，不同摻水量為重量份數5～20下制備的乳化柴油進行熱值測定，結果如附圖1所示。當高燃燒效率的乳化柴油摻水量為10時，高燃燒效率的乳化柴油的實測熱值雖然小于純柴油熱值，但與理論計算熱值相比提高了8.47％，說明加入復合添加劑可在一定范圍內有效提高高燃燒效率的乳化柴油的熱值。而后隨著摻水率的增加實測熱值呈現下降趨勢，當摻水率增大到20時，由于摻水量太大使得實測熱值低于理論熱值。

具體實施方式三：本實施方式中所述的高燃燒效率的乳化柴油的制備方法是按下述步驟進行的：

步驟1、制備復合添加劑；

步驟2、按重量份數分別稱取88.5份的重油、10份的水、1.5份的復合添加劑作為原料；

步驟3、將步驟2中稱取的重油倒入反應容器中，加熱保持溫度在30℃備用；

步驟4、將步驟2稱取的復合添加劑、水依次加入步驟3的反應容器中，用磁力攪拌器進行預混合后，通過頂置式攪拌器進行攪拌，攪拌轉速為1200rpm，攪拌時間40min，攪拌溫度30℃。

本實施方式得到的高燃燒效率的乳化柴油的實測熱值為42.02MJ/kg，乳化柴油理論熱值為40.82MJ/kg，實測熱值比理論熱值提高率為2.93％。