專利名稱：乳化柴油添加劑、使用該添加劑的乳化柴油及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃油領(lǐng)域，尤其涉及乳化柴油添加劑、使用該添加劑的乳化柴油及其制備方法。
背景技術(shù)：
柴油是一種重要的機(jī)動(dòng)車燃油，主要從石油獲得。隨著不可再生能源的開(kāi)發(fā)殆盡，能源日趨緊張。柴油的生產(chǎn)和供應(yīng)也受到嚴(yán)重影響。開(kāi)發(fā)柴油的替代燃料已成為重要課題。
目前，柴油的替代燃料研究的一個(gè)主要方向在于開(kāi)發(fā)乳化柴油。所謂乳化柴油是指將柴油通過(guò)適當(dāng)?shù)娜榛瘎┡c其它可燃的有機(jī)溶劑和水混溶而得的產(chǎn)物。由于乳化柴油中溶有一定量可燃的有機(jī)溶劑，其代替部分柴油進(jìn)行燃燒，從而節(jié)約柴油的用量。
截至目前為止，有很多相關(guān)報(bào)道。例如，中國(guó)專利01138777.7公開(kāi)了一種微乳化柴油，是由柴油、油酸、水和乙醇胺配制而成，其配料比按重量百分比計(jì)柴油50-91.3％、油酸3-15％、水5-30％、乙醇胺0.7-5％。中國(guó)專利01105109.4公開(kāi)了一種油包水型乳化柴油，包含60％-90％的柴油，10-40％的水和乳化劑，其中所述的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉和斯盤80，其用量分別為(重量百分比)十二烷基苯磺酸鈉為0.10-0.16％，斯盤80為0.7-1.2％。這些乳化柴油的缺點(diǎn)在于穩(wěn)定性不高，容易分層，儲(chǔ)存時(shí)間短，燃燒品質(zhì)低。而且，大多數(shù)乳化柴油所用的乳化劑所用原料種類較多，合成工藝復(fù)雜，需要使用專門設(shè)備，導(dǎo)致成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種乳化柴油添加劑，其可以提高乳化柴油的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的另一目的在于提供使用上述柴油乳化添加劑的乳化柴油，該乳化柴油中各成分互溶性好，乳化柴油不分層，油品質(zhì)量好，保存時(shí)間長(zhǎng)，燃燒效果好。
本發(fā)明的再一目的在于提供上述乳化柴油的制備方法。
以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明提出了一種乳化柴油添加劑，其由抗氧劑、金屬鈍化劑和十六烷值改進(jìn)劑組成，所述抗氧劑優(yōu)選為2，6-二叔丁基對(duì)甲苯酚，所述金屬鈍化基優(yōu)選為高錳酸鉀，所述十六烷值改進(jìn)劑優(yōu)選為硝酸環(huán)己酯，其中所用的抗氧劑、金屬鈍化劑和十六烷值改進(jìn)劑的重量比優(yōu)選為抗氧劑∶金屬鈍化劑∶十六烷值改進(jìn)劑＝15-25∶5-15∶10-20，優(yōu)選為17-22∶8-13∶13-17，最優(yōu)選為20∶10∶15。
該乳化柴油添加劑可以通過(guò)將各組分經(jīng)過(guò)混合制備。
該乳化柴油添加劑能有效促進(jìn)乳化柴油中各成分的互溶，提高乳化柴油的穩(wěn)定性，提高油品質(zhì)量，延長(zhǎng)乳化柴油的保藏時(shí)間。
本發(fā)明還提供了使用上述乳化柴油添加劑的乳化柴油，其由包括以下重量配比的原料制備而成30-100份柴油，5-50份水，3-40份親油乳化劑，0.5-20份親水乳化劑，0.1-10份乳化柴油添加劑；優(yōu)選各原料的重量配比為40-92份柴油，10-40份水，5-30份親油乳化劑，0.5-10份親水乳化劑，0.5-5份乳化柴油添加劑；更優(yōu)選為40-80份柴油，10-30份水，5-20份親油乳化劑，1-5份親水乳化劑，0.5-2份乳化柴油添加劑。
本發(fā)明的乳化柴油中，柴油可以使用各種型號(hào)的國(guó)標(biāo)柴油，例如0#、-10#、-30#和10#柴油等。一般各個(gè)型號(hào)的柴油不能混用，只使用某個(gè)型號(hào)的國(guó)標(biāo)柴油即可。
本發(fā)明的乳化柴油中，水沒(méi)有特別限定，一般的清潔水都可以使用，如自來(lái)水、蒸餾水、去離子水等。當(dāng)然，從成本角度考慮，優(yōu)選使用價(jià)格低廉的自來(lái)水過(guò)濾除去其中的顆粒雜質(zhì)即可。
本發(fā)明的乳化柴油中，親油乳化劑優(yōu)為油酸或環(huán)烷酸。其中，油酸可以是純凈油酸或者市售的主要成分為油酸的油品，例如植物油等，其中植物油酸效果更好，因?yàn)橹参镉退嶂杏退岷枯^高，熔點(diǎn)低，乳化性能好；環(huán)烷酸又名環(huán)酸、萘酸或石油酸，是環(huán)烷烴的羧基衍生物，是一種從石油產(chǎn)品精致分離出來(lái)的有機(jī)酸。本發(fā)明中可以使用各種型號(hào)的環(huán)烷酸，其可在市場(chǎng)上買到。
本發(fā)明的乳化柴油中，親水乳化劑是無(wú)機(jī)堿和有機(jī)胺的混合水溶液。其中，所用無(wú)機(jī)堿可以選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、氫氧化鋇、氫氧化鈣等可溶性無(wú)機(jī)堿，可以使用其中的一種或多種，優(yōu)選使用氫氧化鈉，溶液中無(wú)機(jī)堿的濃度優(yōu)選為3-35％，更優(yōu)選為5-30％，還更優(yōu)選為20-30％，更加優(yōu)選為25-30％，最優(yōu)選為30％；所用的有機(jī)胺選自乙二胺、乙醇胺、正丙胺、環(huán)己胺和三乙醇胺中的一種或多種的任意混合物，優(yōu)選使用乙醇胺和/或三乙醇胺，有機(jī)胺在溶液中的濃度為2-10％，優(yōu)選為5-10％，更優(yōu)選為5-8％。
本發(fā)明還提供了上述乳化柴油的制備方法，該方法通過(guò)各原料成分混合實(shí)現(xiàn)。例如，將柴油、水、親油乳化劑、親水乳化劑和乳化柴油添加劑按順序攪拌加入，高速剪切，或者優(yōu)選再通過(guò)靜態(tài)混合器和/或乳化機(jī)進(jìn)行處理，直至產(chǎn)物透明為止。
高速剪切有利于形成穩(wěn)定的微乳化的乳化柴油。高速剪切可以通過(guò)，例如剪切機(jī)實(shí)現(xiàn)。高速剪切的速度優(yōu)選不低于13000轉(zhuǎn)/分。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，再向上述制得的乳化柴油加入航空油或200#溶劑油，得到優(yōu)化的乳化柴油。其中，所加入的重量航空煤油或200#溶劑油重量?jī)?yōu)選為為上述制得的乳化柴油重量的5-50％，優(yōu)選為10-40％。這樣，一方面可以進(jìn)一步提供所得優(yōu)化的乳化柴油的穩(wěn)定性，另一方面可以調(diào)節(jié)乳化柴油的密度，使其為0.84-0.86g/cm3，這樣它的使用效果以及性能與國(guó)標(biāo)柴油相當(dāng)。
本發(fā)明的乳化柴油，互溶性好，穩(wěn)定性高，不易分層，一般3年內(nèi)不會(huì)發(fā)生分層現(xiàn)象，保藏期長(zhǎng)，燃燒熱值高，外觀色澤和普通柴油基本相同，能如同普通柴油一樣用于各種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐、窯爐、民用餐飲灶、中央空調(diào)設(shè)備等而不需要對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行改造，而且對(duì)燃燒設(shè)備的零部件沒(méi)有銹蝕，燃燒排放的有害氣體排量少、污染低、沒(méi)有積碳，燃燒設(shè)備如氣缸套和活塞等磨損低，節(jié)油率高，閃點(diǎn)高，易于保藏。
還沒(méi)有合適的理論用于解釋本發(fā)明，但本發(fā)明人認(rèn)為本發(fā)明的機(jī)理可能如下由于使用合適的親油乳化劑、親水乳化劑，尤其是乳化柴油添加劑，使得柴油與水之間形成穩(wěn)定的油包水型微乳液，油包水乳滴難以破裂因而不易分層，又由于使用了合適的抗氧劑和金屬鈍化劑，因此乳化柴油不易氧化并且對(duì)金屬設(shè)備沒(méi)有腐蝕；本發(fā)明的乳化柴油為油包水型微乳液，連續(xù)相是油，因而對(duì)外的表面張力依然是油的表面張力，當(dāng)水珠在高溫燃燒室內(nèi)先于柴油汽化時(shí)，包溶于水珠外面的油膜炸裂呈無(wú)數(shù)小片，每個(gè)碎片直身的表面張力將形成新的油珠。由于這樣的“微爆”現(xiàn)象，每個(gè)油珠進(jìn)行“二次霧化”，從而其燃燒更為完全，從而達(dá)到節(jié)油目的；同時(shí)在水汽化后，高溫下的水蒸氣與燃油中未燃燒的游離碳進(jìn)行“水煤氣反應(yīng)”，產(chǎn)生一氧化碳和氫氣，其繼續(xù)參加燃燒，從而進(jìn)一步節(jié)油；因?yàn)樗钠枰找欢ǖ臒崃慷档腿紵业臏囟?，從而降低?rùn)滑油的分解率，從而保持潤(rùn)滑性能，還由于燃燒室溫度低，使得積碳不易形成，從而降低磨損；乳化柴油中是穩(wěn)定的油包水型微乳滴，在燃燒過(guò)程中水一般不會(huì)直接接觸到設(shè)備壁材，因而不會(huì)由于水而造成設(shè)備腐蝕，此外，因?yàn)楸景l(fā)明的乳化柴油近中性，其腐蝕性低；由于本發(fā)明乳化柴油燃燒完全，燃燒排放氣體的煙度和有害氣體含量顯著下降。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些描述而變得更為清楚。但這些實(shí)施例僅僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不違背本發(fā)明的精神和范圍情況下，本發(fā)明有多種不同的實(shí)施方式，而且本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)可以進(jìn)行多種替換或修改，這些都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
實(shí)施例中所述的“份”均為“重量份”。
實(shí)施例1 乳化柴油添加劑的制備將20份2，6-二叔丁基對(duì)甲苯酚、10份高錳酸鉀和15份硝酸環(huán)己酯混合均勻，得到乳化柴油添加劑。
實(shí)施例2 乳化柴油添加劑的制備將25份2，6-二叔丁基對(duì)甲苯酚、13份高錳酸鉀和20份硝酸環(huán)己酯混合均勻，得到乳化柴油添加劑。
實(shí)施例3 乳化柴油添加劑的制備將15份2，6-二叔丁基對(duì)甲苯酚、8份高錳酸鉀和10份硝酸環(huán)己酯混合均勻，得到乳化柴油添加劑。
實(shí)施例4 乳化柴油的制備將70份0#柴油、10份油酸和15份清潔自來(lái)水(濾除其中顆粒雜質(zhì))加入到反應(yīng)釜中，攪拌均勻，攪拌情況下，加入4份親水乳化劑(即，燒堿和乙醇胺的混合溶液，其中燒堿濃度為30％，乙醇胺濃度為5％)，再加入1份實(shí)施例1所得的乳化柴油添加劑，攪拌均勻，然后將物料加入到高速剪切機(jī)中，以14000轉(zhuǎn)/分的速度剪切20分鐘，到透明產(chǎn)物，即乳化柴油，其與0#柴油的色澤基本相同。燃燒熱值達(dá)到40MJ/kg以上，放置3年不分層。
根據(jù)GB252-2000進(jìn)行閃點(diǎn)(閉口)、流程和銅片腐蝕檢驗(yàn)，結(jié)果如下閃點(diǎn)60℃，餾程50％回收溫度為98℃，90％回收溫度為288℃，95％回收溫度為269℃，銅片腐蝕為1a級(jí)(50℃，3h)。
實(shí)施例5 乳化柴油的制備將43.5份10#柴油、20份油酸和30份清潔自來(lái)水(濾除其中顆粒雜質(zhì))加入到反應(yīng)釜中，攪拌均勻，攪拌情況下，加入5份親水乳化劑(即，燒堿和乙醇胺的混合溶液，其中燒堿濃度為30％，乙醇胺濃度為8％)，再加入1.5份實(shí)施例2所得的乳化柴油添加劑，攪拌均勻，然后將物料加入高速剪切中，以13000轉(zhuǎn)/分的速度高速剪切20分鐘，然后再通過(guò)靜態(tài)混合器，得到透明產(chǎn)物，即乳化柴油，其與10#柴油的色澤基本相同。燃燒熱值達(dá)到40MJ/kg以上，放置3年不分層。
根據(jù)GB252-2000進(jìn)行閃點(diǎn)(閉口)、流程和銅片腐蝕檢驗(yàn)，結(jié)果如下閃點(diǎn)60℃，餾程50％回收溫度為99℃，90％回收溫度為292℃，95％回收溫度為275℃，銅片腐蝕為1a級(jí)(50℃，3h)。
實(shí)施例6 乳化柴油的制備將80份-10#柴油、7份環(huán)烷酸和10份清潔自來(lái)水(濾除其中顆粒雜質(zhì))加入到反應(yīng)釜中，攪拌均勻，攪拌情況下，加入2.5份親水乳化劑(即，燒堿和乙醇胺的混合溶液，其中燒堿濃度為30％，乙醇胺濃度為10％)，再加入0.5份實(shí)施例3所得的乳化柴油添加劑，攪拌均勻，然后將物料加入倒高速剪切機(jī)中，以15000轉(zhuǎn)/分的速度高速剪切20分鐘，再依次通過(guò)靜態(tài)混合器和乳化機(jī)，得到透明產(chǎn)物，即乳化柴油，其與-10#柴油的色澤基本相同。燃燒熱值達(dá)到40MJ/kg以上，放置3年不分層。
根據(jù)GB252-2000進(jìn)行閃點(diǎn)(閉口)、流程和銅片腐蝕檢驗(yàn)，結(jié)果如下閃點(diǎn)60℃，餾程50％回收溫度為98℃，90％回收溫度為286℃，95％回收溫度為268℃，銅片腐蝕為1a級(jí)(50℃，3h)。
實(shí)施例7 乳化柴油的制備向?qū)嵤├?所得的乳化柴油中加入重量為其15％的航空油，使其密度為0.85左右。
試驗(yàn)例1 臺(tái)架節(jié)油率試驗(yàn)該試驗(yàn)按照TB3743-84(汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法)進(jìn)行。
主要試驗(yàn)設(shè)備X195性柴油機(jī)；D110A性水力測(cè)功機(jī)(r＝0.0005)；SZC-11型內(nèi)燃機(jī)集中參數(shù)測(cè)試臺(tái)。
試驗(yàn)條件定量燃油為50g測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min。
將0#柴油和實(shí)施例4所得的乳化柴油進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如下表1所示表1 臺(tái)架節(jié)油率試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)例2 燃燒排放廢氣測(cè)試試驗(yàn)柴油機(jī)尾氣排放測(cè)試試驗(yàn)采用0#柴油與實(shí)施例4的乳化柴油按照中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生所編寫(xiě)的《大氣檢測(cè)檢驗(yàn)方法》進(jìn)行，即SO2采用煙酸付玫瑰胺比色法測(cè)量；NO2采用煙酸萘乙二胺比色法測(cè)量；煙塵，通過(guò)將一定體積的含塵空氣通過(guò)已知重量的濾膜，將煙塵阻留在濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜重量的增加計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況下鹽城的排放濃度。
X195型柴油機(jī)尾氣排放測(cè)試結(jié)果如下(均已換算呈標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積

工業(yè)實(shí)用性從以上實(shí)施例以及試驗(yàn)例可以看出，本發(fā)明的乳化柴油穩(wěn)定性高，不易分層，3年內(nèi)不會(huì)發(fā)生分層現(xiàn)象，保藏期長(zhǎng)，易于保藏，燃燒熱值高，節(jié)油率高，燃燒排放的有害氣體排量少、污染低。
而且，本發(fā)明乳化柴油添加劑以及使用該添加劑的乳化柴油成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易于推廣使用。
可見(jiàn)本發(fā)明的乳化柴油以及使用該添加劑的乳化柴油在工業(yè)上具有良好的應(yīng)用空間。
權(quán)利要求
1.一種乳化柴油添加劑，其由抗氧劑、金屬鈍化劑和十六烷值改進(jìn)劑組成，所述抗氧劑為2，6-二叔丁基對(duì)甲苯酚，所述金屬鈍化劑為高錳酸鉀，所述十六烷值改進(jìn)劑為硝酸環(huán)己酯。
2.如權(quán)利要求1的乳化柴油添加劑，其中所用的抗氧劑、金屬鈍化劑和十六烷值改進(jìn)劑的重量比為抗氧劑∶金屬鈍化劑∶十六烷值改進(jìn)劑＝15-25∶5-15∶10-20。
3.如權(quán)利要求1的乳化柴油添加劑，其中所用的抗氧劑、金屬鈍化劑和十六烷值改進(jìn)劑的重量比為抗氧劑∶金屬鈍化劑∶十六烷值改進(jìn)劑＝，最優(yōu)選為20∶10∶15。
4.一種乳化柴油，其由包括以下重量配比的原料制備而成30-100份柴油，5-50份水，3-40份親油乳化劑，0.5-20份親水乳化劑，0.1-10份權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的乳化柴油添加劑。
5.如權(quán)利要求4的乳化柴油，其中各原料的重量配比為40-92份柴油，10-40份水，5-30份親油乳化劑，0.5-10份親水乳化劑，0.5-5份權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的乳化柴油添加劑。
6.如權(quán)利要求4的乳化柴油，其中各原料的重量配比為40-80份柴油，10-30份水，5-20份親油乳化劑，1-5份親水乳化劑，0.5-2份權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的乳化柴油添加劑。
7.如權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)的乳化柴油，其中所述親油乳化劑優(yōu)為油酸或環(huán)烷酸；所述親水乳化劑是無(wú)機(jī)堿和有機(jī)胺的混合水溶液，其中，所用無(wú)機(jī)堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、氫氧化鋇和氫氧化鈣可溶性無(wú)機(jī)堿中的一種或多種，優(yōu)選使用氫氧化鈉，溶液中無(wú)機(jī)堿的濃度優(yōu)選為3-35％，更優(yōu)選為5-30％，還更優(yōu)選為20-30％，更加優(yōu)選為25-30％，最優(yōu)選為30％，所用的有機(jī)胺選自乙二胺、乙醇胺、正丙胺、環(huán)己胺和三乙醇胺中的一種或多種的任意混合物，優(yōu)選使用乙醇胺和/或三乙醇胺，有機(jī)胺在溶液中的濃度為2-10％，優(yōu)選為5-10％，更優(yōu)選為5-8％。
8.如權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)的乳化柴油，其特征在于，該乳化柴油還加入有重量為其5-50％，優(yōu)選為10-40％的航空油或200#溶劑油。
9.制備權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)乳化柴油的方法，該方法包括將柴油、水、親油乳化劑、親水乳化劑和乳化柴油添加劑按順序攪拌加入，混合均勻，然后高速剪切，直至產(chǎn)物透明為止。
10.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于高速剪切之后再通過(guò)靜態(tài)混合器和/或乳化機(jī)進(jìn)行處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種乳化柴油添加劑、使用該乳化柴油添加劑的乳化柴油及其制備方法。該乳化柴油添加劑由抗氧劑、金屬鈍化劑和十六烷值改進(jìn)劑組成。乳化柴油由包括以下重量配比的原料制備而成30－100份柴油，5－50份水，3－40份親油乳化劑，0.5－20份親水乳化劑，0.1－10份乳化柴油添加劑。本發(fā)明所得的乳化柴油互溶性好，穩(wěn)定性高，不易分層，保藏期長(zhǎng)，燃燒熱值高，而且對(duì)燃燒設(shè)備的零部件沒(méi)有銹蝕，燃燒排放的有害氣體排量少、污染低、沒(méi)有積碳，燃燒設(shè)備如氣缸套和活塞等磨損低，節(jié)油率高，閃點(diǎn)高，易于保藏。
文檔編號(hào)C10G31/08GK101058747SQ20071011243
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者劉同元, 孔永平, 劉明 申請(qǐng)人:劉同元