本發(fā)明涉及清潔能源，特別是指一種環(huán)保型乳化燃料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、生物質(zhì)資源是一種清潔的可再生新能源，以可再生資源為原料，生產(chǎn)可用于替代石油、柴油的清潔燃料，對于緩解能源短缺具有重要意義。生物油是復(fù)雜含氧有機化合物與水組成的混合物，具有粘度低、密度大、易揮發(fā)、穩(wěn)定性差的特點，難以直接用作燃料油。

2、乳化燃料是將燃料油與水在一定條件下乳化形成w/o型或者o/w型的乳化液。將生物油作為原料，制備為乳化燃料，可以極大地改善燃燒、減少污染。但是，乳化燃料穩(wěn)定性通常較差，容易產(chǎn)生分層的現(xiàn)象，不能長期儲存，尤其是在高溫時，乳化燃料的油-水乳化體系的熵值升高、混亂度上升，體系穩(wěn)定性變差，更容易出現(xiàn)油水分離的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供環(huán)保型乳化燃料，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的乳化燃料穩(wěn)定性差的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種環(huán)保型乳化燃料，包括如下重量份的原料：

4、柴油100-120份；生物油50-80份；水10-20份；脂肪酸雙酯雙磺酸鹽5-10份；甲基葡萄糖苷硬脂酸酯3-8份；聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯1-3份；助乳化劑3-5份。

5、優(yōu)選地，所述脂肪酸雙酯雙磺酸鹽具有如式(ⅰ)所示的結(jié)構(gòu)：

6、

7、優(yōu)選地，所述助乳化劑為正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇中的一種或多種。

8、優(yōu)選地，所述的環(huán)保型乳化燃料，還包括1-3份的穩(wěn)定劑；所述穩(wěn)定劑為3,3-二苯基丙醇、4-聯(lián)苯甲醇、3-菲甲醇、戊五醇、丙三醇、乙二醇中的一種或多種。

9、其中，所述3,3-二苯基丙醇具有如式(ⅱ)所示的結(jié)構(gòu)：

10、

11、所述4-聯(lián)苯甲醇具有如(ⅲ)所示的結(jié)構(gòu)：

12、

13、所述3-菲甲醇具有如(ⅳ)所示的結(jié)構(gòu)：

14、

15、優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑為3,3-二苯基丙醇、戊五醇、乙二醇按照5:1:3的重量比混合而成；或者，

16、所述穩(wěn)定劑為4-聯(lián)苯甲醇、丙三醇按照2:1的重量比混合而成；或者，

17、所述穩(wěn)定劑為3-菲甲醇、戊五醇、乙二醇按照3:1:1的重量比混合而成；或者，

18、所述穩(wěn)定劑為3,3-二苯基丙醇、3-菲甲醇、戊五醇、乙二醇按照2:1:1:1.5的重量比混合而成。

19、優(yōu)選地，所述的環(huán)保型乳化燃料，還包括0.5-2.0份的防腐劑；所述防腐劑為苯甲酸鈉、卡松中的一種。

20、優(yōu)選地，所述生物油為木屑油、稻殼油、秸稈油中的一種或多種。

21、本發(fā)明還提供所述的環(huán)保型乳化燃料的制備方法，包括如下步驟：按重量份取柴油、生物油、水、脂肪酸雙酯雙磺酸鹽、甲基葡萄糖苷硬脂酸酯、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯、助乳化劑，混合均勻，即可。

22、優(yōu)選地，所述的環(huán)保型乳化燃料的制備方法，包括如下步驟：

23、(1)取柴油，向其中加入脂肪酸雙酯雙磺酸鹽、甲基葡萄糖苷硬脂酸酯、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯，混合均勻，得到混合液；

24、(2)向步驟(1)中的所述混合液中加入生物油、水、助乳化劑，混合均勻，得到環(huán)保型乳化燃料。

25、優(yōu)選地，步驟(2)中，還包括向其中加入穩(wěn)定劑的步驟。

26、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述生物油通過如下方法得到：將生物質(zhì)破碎為粒徑0.3-0.5mm的粉末，再在400-600℃下進行熱解，冷凝后，得到熱裂解的生物油。

27、本發(fā)明的上述方案至少包括以下有益效果：

28、(1)本發(fā)明的環(huán)保型乳化燃料，包括如下重量份的原料：柴油100-120份；生物油50-80份；水10-20份；脂肪酸雙酯雙磺酸鹽5-10份；甲基葡萄糖苷硬脂酸酯3-8份；聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯1-3份；助乳化劑3-5份。所述環(huán)保型乳化燃料，穩(wěn)定性好，便于長期儲存，在高溫下的乳化體系穩(wěn)定性好，且燃燒性能好，可節(jié)能減排。

29、其中，所述柴油的熱值高，但是在燃燒時，容易出現(xiàn)局部缺氧的問題，進而導(dǎo)致燃燒不充分，造成污染和浪費；而所述生物油的熱值雖然低，但是其含氧量高，與所述柴油與共同乳化后，可以改善所述柴油燃燒不充分的問題，使燃料的能量充分釋放，從而抵消其熱值低帶來的影響，達到良好的燃燒性能，實現(xiàn)節(jié)能減排。

30、所述脂肪酸雙酯雙磺酸鹽為雙子離子型表面活性劑，通過柔性基酯鍵將兩個單鏈表面活性劑分子連接起來，降低了親水的磺酸鹽基團之間的平衡距離，且不破壞其親水性，與傳統(tǒng)的單離子型表面活性劑相比，減少了由于離子頭基間的電荷斥力或水化作用引起的分離傾向，促進其在界面或分子聚集體中的緊密排列，具有更低的臨界膠束濃度和更高的表面活性，可更加有效地降低表面能。

31、由于所述柴油的主要成分為烷烴，而所述生物油的主要成分為酸、醛、酮、醇、酚、呋喃等含氧有機物，在乳化時，所述甲基葡萄糖苷硬脂酸酯作為非離子表面活性劑，其親油基硬脂酸部分既包括與生物油的相容性好的含氧基團，又具有與所述柴油的烴基相容性好的長鏈烴基，可促進所述柴油與所述生物油的均勻分散，提高乳化體系的均一性。

32、所述聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯(吐溫80)作為非離子表面活性劑，可與所述脂肪酸雙酯雙磺酸鹽、所述甲基葡萄糖苷硬脂酸酯形成混合膠束，與所述甲基葡萄糖苷硬脂酸酯交互穿插在所述脂肪酸雙酯雙磺酸鹽之間的空隙中，形成更穩(wěn)定的界面膜，增強乳液的界面膜的強度。

33、另外，由于所述生物油的成分復(fù)雜，而所述聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯、所述脂肪酸雙酯雙磺酸鹽、所述甲基葡萄糖苷硬脂酸酯的hlb值存在差異，通過調(diào)節(jié)三者的用量配比關(guān)系，可調(diào)節(jié)不同極性的油相和水相，以增強乳化能力，提高乳化燃料的穩(wěn)定性。

34、(2)本發(fā)明的環(huán)保型乳化燃料，所述助乳化劑為正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇中的一種或多種。以短鏈醇作為助乳化劑，其具有親水性，可以插入到表面活性劑分子之間，填充空隙，使界面膜更加致密，并且可增加界面膜的柔韌性，以適應(yīng)外界條件的變化，防止乳液滴的聚結(jié)和破裂。

35、(3)本發(fā)明的環(huán)保型乳化燃料，還包括1-3份的穩(wěn)定劑；所述穩(wěn)定劑為3,3-二苯基丙醇、4-聯(lián)苯甲醇、3-菲甲醇、戊五醇、丙三醇、乙二醇中的一種或多種。當(dāng)所述乳化燃料在內(nèi)燃機中燃燒時，熱量傳導(dǎo)至乳化燃料的儲存箱，會導(dǎo)致乳化燃料升溫，而所述穩(wěn)定劑的加入有利于解決乳化體系升溫時的熵值升高、乳化體系易崩潰的問題。

36、其中，所述3,3-二苯基丙醇、4-聯(lián)苯甲醇、3-菲甲醇為含苯環(huán)的一元醇，所述戊五醇、丙三醇、乙二醇為多元醇，兩者配合可降低體系的熵增，顯著提高乳化燃料的高溫穩(wěn)定性，也可以提高長期儲存的穩(wěn)定性。這可能是由于含苯環(huán)的一元醇的醇基具有親水性，而苯環(huán)結(jié)構(gòu)具有疏水性，使其能夠在油-水界面上定向排列，提供空間阻礙，限制油和水的自由運動和聚集，而所述多元醇則可增加界面膜中水相一側(cè)的有序性，與含苯環(huán)的一元醇配合維持界面膜的穩(wěn)定，兩者可協(xié)同調(diào)整油相和水相分子的排列，降低體系的混亂度，限制分子的無序運動，限制熵增，尤其溫度導(dǎo)致的熵增。同時，由于所述脂肪酸雙酯雙磺酸鹽的酯鍵在高溫下穩(wěn)定性會降低，而所述戊五醇、丙三醇、乙二醇作為多元醇，可通過競爭性結(jié)合等方式降低酯鍵被破壞的可能，實現(xiàn)對酯鍵的保護，進而維持乳化體系的穩(wěn)定性。

37、另外，由于所述生物油長期儲存易變質(zhì)，產(chǎn)生膠質(zhì)和沉淀，從而使乳化燃料破乳，出現(xiàn)分層、沉降、絮凝等現(xiàn)象，通過加入所述3,3-二苯基丙醇、4-聯(lián)苯甲醇、3-菲甲醇，還可以提供氫原子，以捕獲乳化燃料在長期存儲時氧化過程中產(chǎn)生的自由基，捕獲自由基后，自由基形成相對穩(wěn)定的產(chǎn)物，而提供氫原子后的所述3,3-二苯基丙醇、4-聯(lián)苯甲醇、3-菲甲醇，由于苯環(huán)的存在，穩(wěn)定性較好，不容易進一步引發(fā)氧化反應(yīng)，從而中斷自由基鏈式氧化反應(yīng)的傳遞，減緩氧化進程，由此提高乳化燃料的長期穩(wěn)定性。