[发明专利]用于改善生物柴油雾化性能的添加剂、制备方法及应用

说明书

 

技术领域

本发明属于生物柴油添加剂领域，具体涉及一种用于改善生物柴油雾化性能的复合添加剂、制备方法及应用。

背景技术

化石能源由于含有大量的硫、氮等对环境有害的物质，造成较大的环境污染和生态破坏，威胁着人类生存环境和身体健康。发展生物柴油能够有效缓解柴油供应，可替代部分石化柴油。从碳循环的角度来看，生物柴油可以实现CO₂的零排放，同时由于生物柴油本身低硫、低氮，是一种环境友好型能源，作为替代能源有利于保护环境。

但生物柴油自身存在的缺点限制了其应用。首先由于油脂的分子较大（为石化柴油平均分子量的2倍以上）、粘度高，特别是生物柴油的分子结构中含有羧基，羧基的强极性很容易产生氢键，造成产品粘度升高，特别是高温下的粘度较高，导致生物柴油在使用过程中容易出现雾化不良、与空气混合效果差、喷嘴结焦、动力不足等问题。针对生物柴油自身存在的缺点，如何降低生物柴油的粘度，改善其雾化性能，减少喷嘴结焦成为生物柴油推广使用过程中的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于改善生物柴油雾化性能的复合添加剂、制备方法及应用，能够降低生物柴油的运动粘度、改善其雾化性能。

为达到上述目的，本发明提供的用于改善生物柴油雾化性能的复合添加剂，包括按重量百分比计的下列组分：清净分散剂30～60%，油溶性表面活性剂10～30%，有机胺4～8%，溶剂20～40%，合计100%；所述清净分散剂是2-羟基膦酰基乙酸异辛酯或2-羟基膦酰基乙酸月桂酯；所述油溶性表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3或失水山梨醇脂肪酸酯S-80。

优选各组分重量百分比为：清净分散剂35～55%，油溶性表面活性剂15～25%，有机胺4～8%，溶剂15～30%，合计100%。

所述有机胺优选单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和环己胺中的一种。

所述溶剂优选200#溶剂油或航空煤油。

上述的复合添加剂的制备方法，将溶剂升温至40~50℃，加入清净分散剂并搅拌；然后加入油溶性表面活性剂，搅拌30分钟以上；最后加入有机胺，搅拌反应30分钟以上制得复合添加剂。

上述的复合添加剂在改善生物柴油雾化性能中的应用，复合添加剂的用量是生物柴油质量的0.005%~0.05%。

本发明还提供一种生物柴油，包含上述的复合添加剂，复合添加剂按重量计为生物柴油的0.005%~0.05%。

燃料的表面张力是评价燃油品质的一个重要物理指标，燃油的表面张力与内燃机缸内燃烧之间存在很大的关联，即燃油的撕裂 、破碎、雾化、吸热、气化等过程以及油束和油滴在行进过程中所受的阻力，速率衰减，以及油蒸汽和油滴与热空气之间的传热和混合等，都与燃油的表面张力有关。AEO-3或S-80油溶性表面活性剂可以降低生物柴油的表面张力，在同样工况下，添加了油溶性表面活性剂的生物柴油能够雾化为更细的颗粒，达到改善雾化效果的目的。

运动黏度是发动机燃油的一个重要特性，它是衡量流体内部摩擦阻力大小的尺度，是流体内部阻碍其相对运动的一种特性，它影响喷射系统的润滑特性以及燃油的雾化质量。2-羟基膦酰基乙酸异辛酯或2-羟基膦酰基乙酸月桂酯能降低生物柴油的运动粘度，同时在缸体和喷嘴表面形成一层均匀的膜，促进雾化、改善雾化效果。

有机胺作为中和剂，可以中和生物柴油中可能存在脂肪酸，减少脂肪酸对柴油质量的影响。

溶剂油的作用主要是为了溶解各组分，改善添加剂的流动性，方便使用。

加入本发明的复合添加剂后，生物柴油的酸值、表面张力和运动粘度均降低，添加了复合添加剂的B20生物柴油在使用时与国标柴油感觉无差异，汽车行驶15000km柴油机喷嘴不再结焦。

本发明的复合添加剂具有组分简单、稳定性强，在生物柴油中用量少，改善了生物柴油雾化性能，能够解决生物柴油在使用过程中存在的雾化不良、喷嘴结焦、动力不足的问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1  称取200#溶剂油250㎏加入反应釜，升温至40℃，加入2-羟基膦酰基乙酸异辛酯450㎏，搅拌30分钟，加入AEO-3表面活性剂220㎏，搅拌反应1小时，加入单乙醇胺80㎏，搅拌反应1小时，静置10分钟，即可制得所要求的复合添加剂1000㎏。所得产品为清亮透明的淡黄色油状粘稠液体。