[发明专利]一种连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置及工艺

说明书

技术领域

本发明属于甲醇乳化柴油生产的技术领域，具体涉及一种连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置及工艺。

背景技术

由于石油资源日趋短缺及其价格上涨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，甲醇柴油乳化燃料作为一种节能、环保燃料，在能源紧缺、环境日益严重的今天越来越受到科研工作者的重视。

甲醇柴油乳液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。这些乳化装置存在粒径分布不均、稳定性差、不能连续性生产，设备体积大、能耗高等缺点。利用超声波进行乳化，由于其具有体积小、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，并且设备昂贵，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。专利(200910075113.7)提出了一种连续制备甲醇乳化柴油装置，该装置具有结构简单，易操作，其制备的乳化柴油与传统技术制备乳化柴油技术相比，具有乳化效率高、稳定性好、粒径分布均匀、可连续运行、可现做现用等优点，但由于甲醇和柴油的体积分数差异较大（10~30:90~70），两根直角进料管的撞击初速相同，但体积流量差异很大，使得两股物料撞击的初始能量差异悬殊，体积小的物料在两股物料撞击交汇区域碰撞减弱，产生的涡流或卷席强度变小，使得两股物料的混合效果不理想、不均匀，要实现撞击雾面径向并垂直于填料所需的弯头多，增大了阻力，从而增加了动能的损失，减小了反应初速度，影响了混合效果。物料撞击时产生的撞击面，由于其边缘由于湍动耗散率与中心相比较小，因此，撞击面边缘混合效果并不理想；同时当需要制备流量大的甲醇乳化柴油时，须将两股物料管路的喷嘴直径变大，这时的放大效应很明显，致使两股物料均匀混合程度降低，使得乳化柴油的稳定性变差，所以该专利的撞击流-旋转填料床一般适用于小流量的甲醇柴油乳液制备。因此，对撞击流的液体初始分布的研发成为解决此问题的关键。

发明内容

本发明为了解决现有甲醇柴油乳液的生产工艺中物料体积流量比差异较大的情况下，混合效果不理想、不均匀的问题，提出了一种连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置及工艺，其优点是在于改变两相流的撞击形式，提高两相流撞击的效果，同时可以实现大流量的制备乳液和连续化操作。

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川形超重力装置，包括撞击流结构和超重力结构，其特征在于所述的撞击流结构为非限定性撞击流结构，包括副进料管I、副进料管II以及主进料管；两个副进料管以主进料管轴线为对称轴对称设置、形状对称；主进料管为直管、前端设置有主进料管喷嘴，副进料管尾端设置有弯头，弯头的末端为副进料管喷嘴，主进料管喷嘴以及两个副进料管喷嘴喷射出的液体交汇到一点；所述的超重力结构包括壳体、转子、填料、电机以及转轴，壳体底部设置液体出口，非限定性撞击流结构设置于转子的空腔内，并且三根进料管及其喷嘴处于同一平面上，主进料管固定在两个副进料管的中心轴线上，与超重力结构转子的中心轴线重合，在各喷嘴前段设置一挡板与转子內缘连接，填料在转子空心圆环中；转轴通过与电机相连带动转子转动；

所述非限定性撞击流结构的主进料管连接加有亲水乳化剂的甲醇储槽，两副进料管连接加有亲油性乳化剂的柴油储槽，超重力结构的液体出口与产品储槽相连。