一種連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于甲醇乳化柴油生產(chǎn)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置及工藝，解決了現(xiàn)有甲醇柴油乳液的生產(chǎn)工藝中物料體積流量比差異較大的情況下，混合效果不理想、不均勻的問題。超重力裝置，包括撞擊流結(jié)構(gòu)和超重力結(jié)構(gòu)，撞擊流結(jié)構(gòu)為非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)，包括副進(jìn)料管I、副進(jìn)料管II以及主進(jìn)料管；主進(jìn)料管噴嘴以及兩個(gè)副進(jìn)料管噴嘴噴射出的液體交匯到一點(diǎn)；非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)設(shè)置于轉(zhuǎn)子的空腔內(nèi)。工藝，水相和油相通過撞擊流混合器碰撞迅速完成初步混合，后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的填料，形成油包水型甲醇柴油乳液。本發(fā)明改變兩相流的撞擊形式，提高兩相流撞擊的效果，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)大流量的制備乳液和連續(xù)化操作。
【專利說明】—種連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置及工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于甲醇乳化柴油生產(chǎn)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置及工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]由于石油資源日趨短缺及其價(jià)格上漲和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，發(fā)展低排放代油燃料已引起了世界各國的重視，特別是醇類燃料的研究一直是廣大科技工作者十分關(guān)注的課題之一。在眾多的代用燃料中，甲醇以其資源豐富、價(jià)格適宜、容易制取和良好的物化特性在內(nèi)燃機(jī)替代燃料應(yīng)用研究中越來越受到重視。原因在于我國在煤炭資源上的優(yōu)勢，開發(fā)煤制燃料是重要選擇。其中以煤制甲醇技術(shù)較為成熟，生產(chǎn)成本低，并且環(huán)境效益好，推廣使用可大大降低汽車燃料成本，且甲醇在常溫下是液體，沸點(diǎn)比柴油低，混合氣形成較快且比較均勻，有利于完全燃燒；甲醇含氧量占50%，其著火極限較柴油寬，燃燒速度快，有利于降低排煙；甲醇的汽化潛熱比柴油大，有助于降低缸內(nèi)溫度，從而抑制了 NOx的生成；因此，甲醇柴油乳化燃料作為一種節(jié)能、環(huán)保燃料，在能源緊缺、環(huán)境日益嚴(yán)重的今天越來越受到科研工作者的重視。
[0003]甲醇柴油乳液的性能除與乳化劑的類型及配方外，其性能和穩(wěn)定性與乳化方式有重要關(guān)系。乳化柴油的乳化方式主要有攪拌法乳化裝置、高壓均質(zhì)器、高剪切均質(zhì)機(jī)、膠體磨等。這些乳化裝置的主要缺點(diǎn)是不能連續(xù)性生產(chǎn)，設(shè)備體積大、能耗高，并且由于其構(gòu)造簡單生產(chǎn)出來的乳化柴油顆粒不細(xì)，油、水兩相混合不均，乳化過程中所有流體受力不均，存在死區(qū)，從而使“油包水”型乳狀液的穩(wěn)定性不好，容易分層，特別是在運(yùn)輸過程中由于震蕩容易顆粒破碎出現(xiàn)析水現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其使用效果。所以為了保證其穩(wěn)定性在其制造過程中需加入大量的表面活性穩(wěn)定劑和乳化穩(wěn)定劑，這將大大提高生產(chǎn)成本，影響其經(jīng)濟(jì)效益。這些乳化裝置存在粒徑分布不均、穩(wěn)定性差、不能連續(xù)性生產(chǎn)，設(shè)備體積大、能耗高等缺點(diǎn)。利用超聲波進(jìn)行乳化，由于其具有體積小、重量輕、效率高的特點(diǎn)，目前應(yīng)用較多。但是由于超聲波設(shè)備的能耗較高，并且設(shè)備昂貴，所以多用于乳化的后續(xù)階段或者實(shí)驗(yàn)室，很少用于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。專利(200910075113.7)提出了一種連續(xù)制備甲醇乳化柴油裝置，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，易操作，其制備的乳化柴油與傳統(tǒng)技術(shù)制備乳化柴油技術(shù)相比，具有乳化效率高、穩(wěn)定性好、粒徑分布均勻、可連續(xù)運(yùn)行、可現(xiàn)做現(xiàn)用等優(yōu)點(diǎn)，但由于甲醇和柴油的體積分?jǐn)?shù)差異較大(1(Γ30:9(Γ70)，兩根直角進(jìn)料管的撞擊初速相同，但體積流量差異很大，使得兩股物料撞擊的初始能量差異懸殊，體積小的物料在兩股物料撞擊交匯區(qū)域碰撞減弱，產(chǎn)生的渦流或卷席強(qiáng)度變小，使得兩股物料的混合效果不理想、不均勻，要實(shí)現(xiàn)撞擊霧面徑向并垂直于填料所需的彎頭多，增大了阻力，從而增加了動(dòng)能的損失，減小了反應(yīng)初速度，影響了混合效果。物料撞擊時(shí)產(chǎn)生的撞擊面，由于其邊緣由于湍動(dòng)耗散率與中心相比較小，因此，撞擊面邊緣混合效果并不理想；同時(shí)當(dāng)需要制備流量大的甲醇乳化柴油時(shí)，須將兩股物料管路的噴嘴直徑變大，這時(shí)的放大效應(yīng)很明顯，致使兩股物料均勻混合程度降低，使得乳化柴油的穩(wěn)定性變差，所以該專利的撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床一般適用于小流量的甲醇柴油乳液制備。因此，對撞擊流的液體初始分布的研發(fā)成為解決此問題的關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有甲醇柴油乳液的生產(chǎn)工藝中物料體積流量比差異較大的情況下，混合效果不理想、不均勻的問題，提出了一種連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置及工藝，其優(yōu)點(diǎn)是在于改變兩相流的撞擊形式，提高兩相流撞擊的效果，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)大流量的制備乳液和連續(xù)化操作。
[0005]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置，包括撞擊流結(jié)構(gòu)和超重力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的撞擊流結(jié)構(gòu)為非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)，包括副進(jìn)料管1、副進(jìn)料管II以及主進(jìn)料管；兩個(gè)副進(jìn)料管以主進(jìn)料管軸線為對稱軸對稱設(shè)置、形狀對稱；主進(jìn)料管為直管、前端設(shè)置有主進(jìn)料管噴嘴，副進(jìn)料管尾端設(shè)置有彎頭，彎頭的末端為副進(jìn)料管噴嘴，主進(jìn)料管噴嘴以及兩個(gè)副進(jìn)料管噴嘴噴射出的液體交匯到一點(diǎn)；所述的超重力結(jié)構(gòu)包括殼體、轉(zhuǎn)子、填料、電機(jī)以及轉(zhuǎn)軸，殼體底部設(shè)置液體出口，非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)設(shè)置于轉(zhuǎn)子的空腔內(nèi)，并且三根進(jìn)料管及其噴嘴處于同一平面上，主進(jìn)料管固定在兩個(gè)副進(jìn)料管的中心軸線上，與超重力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的中心軸線重合，在各噴嘴前段設(shè)置一擋板與轉(zhuǎn)子內(nèi)緣連接，填料在轉(zhuǎn)子空心圓環(huán)中；轉(zhuǎn)軸通過與電機(jī)相連帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)的主進(jìn)料管連接加有親水乳化劑的甲醇儲(chǔ)槽，兩副進(jìn)料管連接加有親油性乳化劑的柴油儲(chǔ)槽，超重力結(jié)構(gòu)的液體出口與產(chǎn)品儲(chǔ)槽相連。
[0006]主進(jìn)料管直徑d5與主進(jìn)料噴嘴直徑D1的比例范圍為1-50 ;副進(jìn)料管I直徑d6與副進(jìn)料管II直徑d7相等，且副進(jìn)料管直徑與主進(jìn)料管直徑的比例范圍0.5-5 ;兩副進(jìn)料管噴嘴直徑隊(duì)、隊(duì)相等，且副進(jìn)料管直徑與副進(jìn)料管噴嘴直徑的比例范圍為1-50 ;兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離Cl1與兩副進(jìn)料管噴嘴直徑％、隊(duì)的比例范圍為1-50 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴直徑D1的比例范圍為1-50 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴到擋板距離d8的比例范圍為1-5 ;轉(zhuǎn)子內(nèi)徑d4與兩副進(jìn)料管間距d3比例范圍為1-10 ;副進(jìn)料管噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管中心軸線的夾角θ2范圍為15° -90°。
[0007]主進(jìn)料管長度L1與主進(jìn)料管直徑d5的比值為10飛0，副進(jìn)料管長度L2與副進(jìn)料管直徑d6、d7的比值為10?50。
[0008]副進(jìn)料管1、副進(jìn)料管II以及主進(jìn)料管連接并固定在一起，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。液體擋板與轉(zhuǎn)子內(nèi)緣連接，向噴嘴一側(cè)凸起。
[0009]一種連續(xù)制備甲醇乳化柴油的工藝，基于上述的連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置完成，步驟如下:在甲醇儲(chǔ)槽中加入親水性乳化劑和助乳化劑，通過攪拌作用，使其混勻，形成水相；柴油儲(chǔ)槽中在攪拌狀態(tài)下加入親油性乳化劑，形成油相；水相和油相通過撞擊流混合器碰撞迅速完成初步混合，液體離開撞擊平面中心后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的填料，強(qiáng)大的剪切力保持物料一直具有高的湍能耗散率，未達(dá)到混合的液體迅速完成均勻混合過程，形成油包水型甲醇柴油乳液，其中所述的親水性乳化劑和親油性乳化劑的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)占甲醇和柴油總質(zhì)量的0.1%_4%，水相和油相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為10?30:90?70，其HLB值為5飛；助乳化劑占甲醇和柴油總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.2-2%。
[0010]填料轉(zhuǎn)速范圍為100-2800r/min ;撞擊初速為4_25m/s。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明克服了目前兩根直角管進(jìn)料撞擊流反應(yīng)器的缺點(diǎn)，具有不等量進(jìn)料均勻混合的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了良好的首次混合；與旋轉(zhuǎn)填料床耦合，旋轉(zhuǎn)填料床混合均勻性的優(yōu)點(diǎn)，能夠使物料的進(jìn)一步均勻的混合，尤其適用于工業(yè)上不等量進(jìn)料的混合過程以及有一定黏度特性的混合體系。
[0012]本發(fā)明采用的混合器結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)混合應(yīng)器，其由撞擊流和超重力結(jié)構(gòu)兩部分組成。撞擊流結(jié)構(gòu)也不同于已公開的生產(chǎn)甲醇柴油乳液制備的攪拌器、均質(zhì)器等混合器結(jié)構(gòu):(a)沒有混合腔，液體對置碰撞后直接形成無限制發(fā)散的扇面，不會(huì)形成流動(dòng)“死區(qū)”；(b)先把兩股體積流量較大的液體分成兩股對置噴射，兩股液體動(dòng)能轉(zhuǎn)化成靜壓能，在撞擊平面處形成一個(gè)強(qiáng)湍動(dòng)的平面，體積流量較小的液體以一定角度入射進(jìn)入此強(qiáng)湍動(dòng)平面，在強(qiáng)烈的湍動(dòng)作用下，質(zhì)量傳遞過程得到了強(qiáng)化，迅速完成宏觀及初步混合；(c)噴嘴前端設(shè)置有擋板，混合后的液體在擋板上碰撞、反濺混合，液體剩余的動(dòng)能在此繼續(xù)轉(zhuǎn)化成靜壓能，又形成一個(gè)高湍動(dòng)區(qū)，進(jìn)一步強(qiáng)化了混合過程。采用公認(rèn)的攪拌器、均質(zhì)器對甲醇柴油乳液制備進(jìn)行表征，結(jié)果優(yōu)于傳統(tǒng)混合器一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且在體積流量比1-15內(nèi)，混合性能無顯著下降。
[0013]綜上所述，本發(fā)明的撞擊流結(jié)構(gòu)保持了傳統(tǒng)兩根管撞擊流裝置連續(xù)操作、處理能力強(qiáng)、處理量大、維修方便的優(yōu)點(diǎn)，克服了目前傳統(tǒng)兩根直角進(jìn)料管撞擊流結(jié)構(gòu)不等量進(jìn)料混合效果差的缺點(diǎn)，具有不等量進(jìn)料均勻混合、快速混合的優(yōu)點(diǎn)；出料孔噴出的物料與擋板碰撞，形成徑向并垂直與填料的霧面，與旋轉(zhuǎn)填料床耦合，通過旋轉(zhuǎn)填料床的切割，能夠使物料進(jìn)一步均勻的混合，尤其適用于工業(yè)上液液體系物料比不為I的不等量進(jìn)料的混合過程以及有一定黏度特性的混合體系。本發(fā)明的油水兩相在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床裝置中高速剪切、強(qiáng)烈分散，制備的乳化柴油具有穩(wěn)定時(shí)間長、乳化劑用量少、粒徑分布均勻等特點(diǎn)。與現(xiàn)有兩根直角進(jìn)料管撞擊流結(jié)構(gòu)制備乳化柴油工藝相比具有較大優(yōu)勢:(I)在相同乳化劑含量條件下，實(shí)驗(yàn)測得穩(wěn)定時(shí)間平均提高85%，方便了乳化柴油制品的運(yùn)輸和儲(chǔ)存；(2)在相同穩(wěn)定時(shí)間條件下，乳化劑含量平均下降56%，制造成本下降36% ; (3)粒徑分布均用，在相同操作條件下，平均粒徑下降24%，方差下降51%。(4)實(shí)現(xiàn)了“現(xiàn)做現(xiàn)用”。這可根據(jù)實(shí)際穩(wěn)定時(shí)間需求，添加少量乳化劑和助乳化劑，達(dá)到降低乳化成本的目的，開辟了乳化柴油連續(xù)制備的新工藝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為連續(xù)制備甲醇乳化柴油的工藝流程圖圖2為撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床結(jié)構(gòu)圖
圖中:1-撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床乳化裝置，2-水相輸送泵，3-柴油貯槽，4-油相輸送泵，5-甲醇儲(chǔ)槽，6-產(chǎn)品儲(chǔ)槽；1.11-副進(jìn)料管I ; 1.12-副進(jìn)料管II ；1.2-主進(jìn)料管；1.3-主進(jìn)料管噴嘴；1.41-副進(jìn)料管I噴嘴；1.42-副進(jìn)料管II噴嘴；1.5-殼體；1.6-填料；1.7-轉(zhuǎn)子；1.8-電機(jī)；1.9_轉(zhuǎn)軸；1.10-液體出口 ；1.11-擋板。

【具體實(shí)施方式】
[0015]結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
[0016]一種連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置，包括包括非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)和超重力結(jié)構(gòu)，非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)由兩個(gè)副進(jìn)料管I1.11，副進(jìn)料管II 1.12，與主進(jìn)料管1.2組成；兩副進(jìn)料管以主進(jìn)料管軸線為對稱軸，形狀對稱；主進(jìn)料管和前端設(shè)置有主進(jìn)料管噴嘴1.3，副進(jìn)料管前段設(shè)置有彎頭，彎頭的末端為副進(jìn)料管噴嘴I1.41，副進(jìn)料管噴嘴II1.42，保證三根進(jìn)料管噴射出的液體可以交匯到一點(diǎn)；超重力結(jié)構(gòu)包括殼體1.5、轉(zhuǎn)子1.7、填料1.6，電機(jī)1.8以及轉(zhuǎn)軸1.9，非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)設(shè)置于轉(zhuǎn)子1.7的空腔內(nèi)，并且三根進(jìn)料管及其噴嘴處于同一平面上，主進(jìn)料管固定在兩個(gè)副進(jìn)料管的中心軸線上，與超重力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的中心軸線重合。在噴嘴前段設(shè)置一擋板1.11與轉(zhuǎn)子1.7內(nèi)緣連接，轉(zhuǎn)子位于殼體的中部，填料1.6在轉(zhuǎn)子空心圓環(huán)中；液體出口在殼體的底部與熱反應(yīng)器相連，轉(zhuǎn)軸1.9通過與電機(jī)1.8相連帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017]主進(jìn)料管直徑d5與主進(jìn)料噴嘴直徑D1的比例范圍為1-50 ;兩副進(jìn)料管直徑d6，d7相等，且副進(jìn)料管直徑與主進(jìn)料管直徑的比例范圍0.5-5 ;副進(jìn)料管噴嘴直徑D2, D3相等，且與其管徑的比例范圍為1-50 ;兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離Cl1與噴嘴直徑D2的比例范圍為1-50;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離(12與主進(jìn)料管噴嘴直徑D1的比例范圍為1-50 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴到擋板距離d8的比例范圍為1-5 ;轉(zhuǎn)子1.7內(nèi)徑d4與兩副進(jìn)料管間距d3比例范圍為1-10 ;副進(jìn)料管I噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管13.1中心軸線的夾角為Q1,范圍為15° -90°，并且副進(jìn)料管II噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管13.1中心軸線的夾角為θ2，范圍為15° -90°。
[0018]副進(jìn)料管I1.11、副進(jìn)料管II1.12以及主進(jìn)料管1.2連接并固定在一起，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
[0019]所述的超重力結(jié)構(gòu)可以是折流式，螺旋通道式，定轉(zhuǎn)子式，碟片式超重力結(jié)構(gòu)的任一一種。所述的填料為多孔介質(zhì)，可以是絲網(wǎng)填料，金屬泡沫填料或波紋板填料的一種或組成，填充方式可以是規(guī)則也可以是隨機(jī)填充。
[0020]液體擋板為圓形或方形，液體擋板相對主進(jìn)料管和套管旋轉(zhuǎn)設(shè)置或者與主進(jìn)料管和套管連接，擋板可以為平板、向內(nèi)凹陷或向外凸起，擋板表面為平滑或粗糙。本發(fā)明優(yōu)先選擇微觀混合效果較好的向外凸起、表面粗糙的圓形擋板。
[0021]一種連續(xù)制備甲醇柴油乳液的工藝，在甲醇儲(chǔ)槽中加入親水性乳化劑和助乳化齊U，通過攪拌作用，使其混勻，形成水相；柴油儲(chǔ)槽中在攪拌狀態(tài)下加入親油性乳化劑，形成油相，不等體積比的水相和油相通過撞擊流混合器碰撞迅速完成初步混合，液體離開撞擊平面中心后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的填料，強(qiáng)大的剪切力保持物料一直具有高的湍能耗散率，未達(dá)到混合的液體迅速完成均勻混合過程，形成油包水型甲醇柴油乳液。其中所述的親水性乳化劑和親油性乳化劑的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)占甲醇和柴油總質(zhì)量的0.1%_4%，水相和油相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為1(Γ30:9(Γ70，其HLB值為5飛；助乳化劑占甲醇和柴油總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.2_2%。填料轉(zhuǎn)速范圍為100-2800r/min ;撞擊初速為4_25m/s。
[0022]實(shí)施例1:
在甲醇貯槽中配制含親水性乳化劑的水相，在柴油貯槽中配制含親油性乳化劑的油相。制備45噸/h的甲醇柴油乳液，按水相:油相=10:90的比例下進(jìn)入新型撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床乳化裝置，采用新型撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床裝置結(jié)構(gòu)尺寸及特征為:主進(jìn)料管直徑d5與主進(jìn)料噴嘴直徑D1的比例范圍為I ;主進(jìn)料管長度L1與主進(jìn)料管直徑(15的比值為10，副進(jìn)料管長度L2與副進(jìn)料管直徑d6、d7的比值為10 ;兩副進(jìn)料管直徑d6，d7相等，且副進(jìn)料管直徑與主進(jìn)料管的比例范圍2 ;副進(jìn)料管噴嘴直徑D2, D3相等，且與其管徑的比例范圍為50 ;兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離Cl1與噴嘴直徑D2的比例范圍為I ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴直徑D1的比例范圍為20 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴到擋板距離d8的比例范圍為5 ;轉(zhuǎn)子內(nèi)徑d4與兩副進(jìn)料管間距d3比例范圍為I ;副進(jìn)料管I噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管13.1中心軸線的夾角為Θ !,范圍為30°，并且副進(jìn)料管II噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管中心軸線的夾角為θ2，范圍為90°。乳化劑為Span20、Tween60、平平加、油酸復(fù)配，HLB值為5，乳化劑含量0.1%，助乳化劑為正丁醇，含量為0.2%，填料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為100r/min，水相的撞擊初速為25m/s，制備的甲醇乳化柴油平均粒徑為32 μ m，室溫條件下保持10天不析水，甲醇乳化柴油外觀清澈透亮。
[0023]實(shí)施例2:
在甲醇貯槽中配制含親水性乳化劑的水相，在柴油貯槽中配制含親油性乳化劑的油相。制備8噸/h的甲醇柴油乳液，按水相:油相=30:70的比例下進(jìn)入新型撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床乳化裝置，采用新型撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床裝置的特征尺寸及特征為:主進(jìn)料管直徑d5與主進(jìn)料噴嘴直徑D1的比例范圍為20 ;主進(jìn)料管長度L1與主進(jìn)料管直徑d5的比值為50，副進(jìn)料管長度L2與副進(jìn)料管直徑d6、d7的比值為50 ;兩副進(jìn)料管直徑d6，d7相等，且副進(jìn)料管直徑與主進(jìn)料管的比例范圍5 ;副進(jìn)料管噴嘴直徑D2, D3相等，且與其管徑的比例范圍為I ;兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離Cl1與噴嘴直徑D2的比例范圍為20 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴直徑D1的比例范圍為50 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴到擋板距離d8的比例范圍為I ;轉(zhuǎn)子內(nèi)徑山與兩副進(jìn)料管間距屯比例范圍為6;副進(jìn)料管I噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管中心軸線的夾角為Q1,范圍為90°，并且副進(jìn)料管II噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管中心軸線的夾角為θ2，范圍為15°。乳化劑為Span60、Tween80、油酸、燒基酹聚氧乙烯醚、十二燒基磺酸鈉復(fù)配，HLB值為6,乳化劑含量4%，助乳化劑為正丁醇，含量為1%，填料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為2800r/min，油相的撞擊初速為4m/s，制備的甲醇乳化柴油平均粒徑為llym，室溫條件下保持34天不析水，甲醇乳化柴油外觀清澈透亮。
[0024]實(shí)施例3:
在甲醇貯槽中配制含親水性乳化劑的水相，在柴油貯槽中配制含親油性乳化劑的油相。制備10噸/h的甲醇柴油乳液，按水相:油相=20:80的比例下進(jìn)入新型撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床乳化裝置，采用新型撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床裝置的特征尺寸及特征為:主進(jìn)料管直徑d5與主進(jìn)料噴嘴直徑D1的比例范圍為50 ;主進(jìn)料管長度L1與主進(jìn)料管直徑d5的比值為25，副進(jìn)料管長度L2與副進(jìn)料管直徑d6、d7的比值為25 ;兩副進(jìn)料管直徑d6，d7相等，且副進(jìn)料管直徑與主進(jìn)料管的比例范圍0.5 ;副進(jìn)料管噴嘴直徑D2, D3相等，且與其管徑的比例范圍為25 ;兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離Cl1與噴嘴直徑D2的比例范圍為50 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴直徑D1的比例范圍為I ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴到擋板距離d8的比例范圍為3 ;轉(zhuǎn)子內(nèi)徑d4與兩副進(jìn)料管間距d3比例范圍為10 ;副進(jìn)料管I噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管13.1中心軸線的夾角為Q1,范圍為15°，并且副進(jìn)料管II噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管中心軸線的夾角為θ2，范圍為40°。乳化劑為Span80、Tween80、十二烷基磺酸鈉復(fù)配，HLB值為5.3，乳化劑含量2%，助乳化劑為正丁醇，含量為2%，填料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1300r/min，水相的撞擊初速為lOm/s，制備的甲醇乳化柴油平均粒徑為10 μ m,室溫條件下保持76天不析水，甲醇乳化柴油外觀清澈透亮。
[0025]實(shí)施例4:
在甲醇貯槽中配制含親水性乳化劑的水相，在柴油貯槽中配制含親油性乳化劑的油相。制備5噸/h的甲醇柴油乳液，按水相:油相=15:85的比例下進(jìn)入新型撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床乳化裝置，采用新型撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床裝置的特征尺寸及特征為:主進(jìn)料管直徑d5與主進(jìn)料噴嘴直徑D1的比例范圍為30 ;主進(jìn)料管長度L1與主進(jìn)料管直徑d5的比值為35，副進(jìn)料管長度L2與副進(jìn)料管直徑d6、d7的比值為15 ;兩副進(jìn)料管直徑d6，d7相等，且副進(jìn)料管直徑與主進(jìn)料管的比例范圍2 ;副進(jìn)料管噴嘴直徑D2, D3相等，且與其管徑的比例范圍為18 ;兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離Cl1與噴嘴直徑D2的比例范圍為20 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴直徑D1的比例范圍為17 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴到擋板距離d8的比例范圍為3 ;轉(zhuǎn)子內(nèi)徑d4與兩副進(jìn)料管間距d3比例范圍為7 ;副進(jìn)料管I噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管13.1中心軸線的夾角為Θ !,范圍為40°，并且副進(jìn)料管II噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管13.1中心軸線的夾角為θ2，范圍為60°。乳化劑為Span80、Tween80、Tween40、脂肪酸聚乙二醇酯、十二烷基磺酸鈉復(fù)配，HLB值為5.2，乳化劑含量3%，助乳化劑為正丁醇，含量為1.3%，填料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1600r/min,水相的撞擊初速為25m/s，制備的甲醇乳化柴油平均粒徑為6.8 μ m，室溫條件下保持
4.5個(gè)月天不析水，甲醇乳化柴油外觀清澈透亮。
[0026]實(shí)施例5:
在甲醇貯槽中配制含親水性乳化劑的水相，在柴油貯槽中配制含親油性乳化劑的油相。制備120噸/h的甲醇柴油乳液，按水相:油相=22:78的比例下進(jìn)入新型撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床乳化裝置，采用新型撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床裝置的特征尺寸及特征為:主進(jìn)料管直徑d5與主進(jìn)料噴嘴直徑D1的比例范圍為1-50 ;主進(jìn)料管長度L1與主進(jìn)料管直徑d5的比值為20，副進(jìn)料管長度L2與副進(jìn)料管直徑d6、d7的比值為36 ;兩副進(jìn)料管直徑d6，d7相等，且副進(jìn)料管直徑與主進(jìn)料管的比例范圍3 ;副進(jìn)料管噴嘴直徑D2, D3相等，且與其管徑的比例范圍為50 ;兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離Cl1與噴嘴直徑D2的比例范圍為10 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴直徑D1的比例范圍為20 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離d2與主進(jìn)料管噴嘴到擋板距離d8的比例范圍為35 ;轉(zhuǎn)子內(nèi)徑d4與兩副進(jìn)料管間距d3比例范圍為10 ;副進(jìn)料管I噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管中心軸線的夾角為Q1,范圍為34°，并且副進(jìn)料管II噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管中心軸線的夾角為θ2，范圍為45°。乳化劑為Span80、Tween80、Span20、油酸、十二烷基磺酸鈉復(fù)配，HLB值為5.2，乳化劑含量3.8%，助乳化劑為正戊醇，含量為1.8%，填料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為600r/min，水相的撞擊初速為20m/s，制備的甲醇乳化柴油平均粒徑為8 μ m,室溫條件下保持62天不析水，甲醇乳化柴油外觀清澈透亮。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置，包括撞擊流結(jié)構(gòu)和超重力結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的撞擊流結(jié)構(gòu)為非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)，包括副進(jìn)料管I (1.11)、副進(jìn)料管II(1.12)以及主進(jìn)料管(1.2);兩個(gè)副進(jìn)料管以主進(jìn)料管軸線為對稱軸對稱設(shè)置、形狀對稱；主進(jìn)料管(1.2)為直管、前端設(shè)置有主進(jìn)料管噴嘴(1.3)，副進(jìn)料管尾端設(shè)置有彎頭，彎頭的末端為副進(jìn)料管噴嘴，主進(jìn)料管噴嘴以及兩個(gè)副進(jìn)料管噴嘴的延長線交匯到一點(diǎn)；所述的超重力結(jié)構(gòu)包括殼體(1.5)、轉(zhuǎn)子(1.7)、填料(1.6)、電機(jī)(1.8)以及轉(zhuǎn)軸(1.9)，殼體(1.5)底部設(shè)置液體出口，非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)設(shè)置于轉(zhuǎn)子(1.7)的空腔內(nèi)，并且三根進(jìn)料管及其噴嘴處于同一平面上，主進(jìn)料管固定在兩個(gè)副進(jìn)料管的中心軸線上，與超重力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的中心軸線重合，在各噴嘴前方設(shè)置一擋板(1.11)與轉(zhuǎn)子(1.7)內(nèi)緣連接，填料(1.6)在轉(zhuǎn)子空心圓環(huán)中；轉(zhuǎn)軸(1.9)通過與電機(jī)(1.8)相連帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述非限定性撞擊流結(jié)構(gòu)的主進(jìn)料管連接加有親水乳化劑的甲醇儲(chǔ)槽(5)，兩副進(jìn)料管連接加有親油性乳化劑的柴油儲(chǔ)槽(3)，超重力結(jié)構(gòu)的液體出口與產(chǎn)品儲(chǔ)槽(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置，其特征在于主進(jìn)料管直徑(d5)與主進(jìn)料噴嘴直徑(D1)的比例范圍為1-50 ;副進(jìn)料管I直徑(d6)與副進(jìn)料管II直徑(d7)相等，且副進(jìn)料管直徑與主進(jìn)料管直徑的比例范圍0.5-5 ;兩副進(jìn)料管噴嘴直徑(D2)、(D3)相等，且副進(jìn)料管直徑與副進(jìn)料管噴嘴直徑的比例范圍為1-50 ;兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離(Cl1)與兩副進(jìn)料管噴嘴直徑(D2)、(D3)的比例范圍為1-50 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離(d2)與主進(jìn)料管噴嘴直徑(D1)的比例范圍為1-50 ;主進(jìn)料管噴嘴到兩副進(jìn)料管噴嘴連線的距離(d2)與主進(jìn)料管噴嘴到擋板距離(d8)的比例范圍為1-5 ;轉(zhuǎn)子內(nèi)徑(d4)與兩副進(jìn)料管間距(d3)比例范圍為1-10 ;副進(jìn)料管噴嘴中心軸線與主進(jìn)料管中心軸線的夾角(0i)、( θ2)范圍為15° -90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置，其特征在于主進(jìn)料管長度(L1)與主進(jìn)料管直徑(d5)的比值為10飛0，副進(jìn)料管長度(L2)與副進(jìn)料管直徑(d6)、(d7)的比值為10?50。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置，其特征在于副進(jìn)料管I (1.11)、副進(jìn)料管II (1.12)以及主進(jìn)料管(1.2)連接并固定在一起，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置，其特征在于液體擋板與轉(zhuǎn)子內(nèi)緣連接，向噴嘴一側(cè)凸起。
6.一種連續(xù)制備甲醇乳化柴油的工藝，基于如權(quán)利要求5所述的連續(xù)制備甲醇乳化柴油的川形超重力裝置完成，其特征在于步驟如下:在甲醇儲(chǔ)槽中加入親水性乳化劑和助乳化劑，通過攪拌作用，使其混勻，形成水相；柴油儲(chǔ)槽中在攪拌狀態(tài)下加入親油性乳化齊?，形成油相；水相和油相通過撞擊流混合器碰撞迅速完成初步混合，液體離開撞擊平面中心后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的填料，強(qiáng)大的剪切力保持物料一直具有高的湍能耗散率，未達(dá)到混合的液體迅速完成均勻混合過程，形成油包水型甲醇柴油乳液，其中所述的親水性乳化劑和親油性乳化劑的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)占甲醇和柴油總質(zhì)量的0.1%_4%，水相和油相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為10?30:90?70，其HLB值為5?6 ;助乳化劑占甲醇和柴油總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.2_2%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種連續(xù)制備甲醇柴油乳液的工藝，其特征在于:超重力機(jī)構(gòu)中，填料轉(zhuǎn)速范圍為100-2800r/min ;撞擊初速為4_25m/s。
【文檔編號(hào)】C10L1/19GK104226178SQ201410481265
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月20日
【發(fā)明者】劉有智, 焦緯洲, 祁貴生, 袁志國, 張巧玲, 栗秀萍, 羅瑩, 高璟, 申紅艷, 許承騁 申請人:中北大學(xué)