[发明专利]连续制备甲醇乳化柴油的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于甲醇乳化柴油的技术领域，具体涉及一种连续制备甲醇乳化柴 油的方法和装置。

背景技术

由于石油资源日趋短缺和环境污染日益严重，发展低排放代油燃料已引起 了世界各国的重视，特别是醇类燃料的研究一直是广大科技工作者十分关注的 课题之一。在众多的代用燃料中，甲醇以其资源丰富、价格适宜、容易制取和 良好的物化特性在内燃机替代燃料应用研究中越来越受到重视。原因在于我国 在煤炭资源上的优势，开发煤制燃料是重要选择。其中以煤制甲醇技术较为成 熟，生产成本低，并且环境效益好，推广使用可大大降低汽车燃料成本，且甲 醇在常温下是液体，沸点比柴油低，混合气形成较快且比较均匀，有利于完全 燃烧；甲醇含氧量占50％，其着火极限较柴油宽，燃烧速度快，有利于降低排 烟；甲醇的汽化潜热比柴油大，有助于降低缸内温度，从而抑制了NOx的生成； 因此，甲醇作为代用燃料已得到国内外的充分重视。其中甲醇乳化柴油是一种 很有发展前途的节能降污燃料。很多专家预测，乳化油必将成为21世纪世界主 要能源之一。如复合柴油及柴油添加剂等节油防污染技术相应产生，出现各种 代用燃料包括醇类、植物油、氢气、天然气、液化石油气和二甲醚等，其中以 柴油机燃用乳化燃料是比较容易实现的一种方式。据报道，乳化燃料的方式可 以不改变柴油机的结构，用较简单的技术措施和较低的经济代价实现替代部分 柴油，既节约了柴油，又降低了环境污染。其中柴油掺水乳化及微乳化技术具 有节能(10～20％)、燃烧效率高、明显减少尾气污染(NOx、CO、HC)等优 点，因此最受人们重视。

甲醇乳化柴油的性能除与乳化剂的类型及配方外，其性能和稳定性与乳化 方式有重要关系。乳化柴油的乳化方式主要有搅拌法乳化装置、高压均质器、 高剪切均质机、胶体磨等。这些乳化装置的主要缺点是不能连续性生产，设备 体积大、能耗高，并且由于其构造简单生产出来的乳化柴油颗粒不细，油、水 两相混合不均，乳化过程中所有流体受力不均，存在死区，从而使“油包水”型乳 状液的稳定性不好，容易分层，特别是在运输过程中由于震荡容易颗粒破碎出 现析水现象，严重影响其使用效果。所以为了保证其稳定性在其制造过程中需 加入大量的表面活性稳定剂和乳化稳定剂，这将大大提高生产成本，影响其经 济效益。超声波乳化装置在线性的交振动、周期性激波和空化的协同作用下， 原来不相容的油和醇在瞬间发生了质变，形成比较均匀的乳化油。利用超声波 进行乳化，就比一般的机械搅拌式、静态混合器等方法更加实用和有效；尤其 是使用流体动力式超声波液哨，利用流体产生超声波，同时利用超声波对流体 自身进行乳化，使乳化油更加均匀，保存时间也较长，起到了事半功倍的效果。 因此超声波乳化方式以其具有体积小、重量轻、效率高的特点，目前应用较多。 但是由于超声波设备的能耗较高，并且设备制备贵，所以多用于乳化的后续阶 段或者实验室，很少用于大规模生产应用。

发明内容

本发明为了解决现有甲醇乳化柴油的装置成本高、间歇生产、产品稳定性 差等问题，提供了一种连续制备甲醇乳化柴油的方法及装备，其优点在于实现 在线乳化，故所需要的乳化剂量很小，乳液稳定性对内燃机的影响很小，可达 到现做现用的目的。

本发明采用如下的技术方案实现：

连续制备甲醇乳化柴油的方法，其步骤为：甲醇在搅拌状态下加入亲水性 乳化剂，形成水相，柴油在搅拌状态下加入亲油性乳化剂，形成油相；所述的 油相和水相由动量作用实现初步乳化，然后由超重力作用实现精度乳化，初步 乳化和精度乳化连续进行，形成油包水型甲醇乳化柴油。所述油相和水相的质 量分数比为(10～30)∶(90～70)，其HLB值为4～6.2。亲水乳化剂和亲油乳化 剂的总质量分数占甲醇和柴油总质量的0.1％～3％。

所述的HLB值的计算方法为：HLB＝X_a(HLB)_A+X_b(HLB)_B

X_a-A表面活性剂在混合表面活性剂中所占的质量分数，

X_b-B表面活性剂在混合表面活性剂中所占的质量分数。