甲醇柴油微乳燃料

第29卷第3期石化技術(shù)與應用Vol 29 No. 32011年5月Petrochemical Technology ApplicationMay 2011研究與開(kāi)發(fā)(228~230甲醇柴油微乳燃料祝云燕,趙德智,朱英娣,酒巧娜,張哲鳴(遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院,遼寧撫順113001)摘要:以生物柴油-正丁醇-異戊醇(三者質(zhì)量比為1:1:1)混合物為微乳化助溶劑,將其加入到甲醇柴油體系中,可制備甲醇柴油微乳燃料。結果表明,甲醇柴油微乳燃料最佳配方(質(zhì)量分數)為:甲醇10%,0號柴油72%,微乳化助溶劑18%(生物柴油、正丁醇和異戊醇各占6%)。制得的甲醇柴油微乳燃料幾乎不受機械力和溫度的影響,屬于熱力學(xué)穩定體系。關(guān)鍵詞:甲醇柴油微乳燃料;生物柴油;正丁醉;異戊醇;微乳化助溶劑;穩定性中圖分類(lèi)號:TE626.24文獻標識碼:B文章編號:1009-0045(2011)03-0228-03隨著(zhù)礦物能源儲量的日益減少,以及其燃燒1.2試樣制備所帶來(lái)環(huán)境污染日益加重,開(kāi)發(fā)無(wú)害、可再生能1.2.1生物柴油源已成為研究熱點(diǎn)。甲醇來(lái)源廣泛,價(jià)格低將2.1g催化劑氫氧化鉀溶解于40mL甲醇廉,可作為替代燃料2]。然而甲醇與柴油不互中,然后與植物油(甲醇/精制大豆油,二者體溶,當二者分層時(shí),柴油機就會(huì )出現不均勻供油積比為1:5)混合,室溫下攪拌反應約30min,爾狀況,影響正常工作。為解決該問(wèn)題,在甲醇柴后將混合物移至分液漏斗中靜置約8h,上層清油體系中加入微乳化助溶劑,制成甲醇柴油微乳液即為標題物。燃料。該燃料透明,長(cháng)期放置不破乳、不分層,且1.2.2微乳甲醇柴油能降低污染,增加燃燒效率,因而適用于內燃機。分別以生物柴油、生物柴油-正丁醇(二者在乳化油技術(shù)中,國內外均以油酸、醇等為微乳質(zhì)量比為1:1)混合物和生物柴油-異戊醇-正化助溶劑,選用生物柴油者很少。與礦物柴油相丁醇(三者質(zhì)量比為1:1:1)混合物為微乳化助溶比,生物柴油是一種可再生的能源,具有閃點(diǎn)和劑將其加人到柴油甲醇混合體系中,在溫度為十六烷值較高,潤滑性能優(yōu)良,對環(huán)境友好等特(20±0.5)℃的條件下,可制備甲醇柴油微乳點(diǎn),是微乳甲醇柴油的良好微乳化助溶劑,它可燃料”。以直接應用于柴油發(fā)動(dòng)機中,無(wú)需對發(fā)動(dòng)機作任1.3試樣表征何改進(jìn)3采用離心機對微乳燃料進(jìn)行分離,并用恒溫本工作采用微乳化方法,用生物柴油與正丁水浴鍋加熱然后測定試樣的穩定性能。醇、異戊醇等復配制得微乳化助溶劑,進(jìn)而制備出廉價(jià)環(huán)保的甲醇柴油微乳燃料,并對微乳液穩2結果與討論定性進(jìn)行了研究。2.1微乳化助溶劑對體系互溶性的影響2.1.1生物柴油1實(shí)驗部分為了增加柴油與甲醇的互溶性,首先以生物1.1原材料柴油為微乳化助溶劑°。由圖1可知,不加生物正丁醇、甲醇:分析純,由沈陽(yáng)市新化試劑廠(chǎng)中國煤化工生產(chǎn)。異戊醇:分析純,由國藥集團化學(xué)試劑沈收稿陽(yáng)有限公司提供。0號柴油:市售品。氫氧化鉀CNMHG人,碩土研究生已發(fā)表論文1篇。分析純,沈陽(yáng)試劑四廠(chǎng)生產(chǎn)通訊聯(lián)系人。第3期祝云燕等.甲醇柴油微乳燃料229柴油時(shí),柴油與甲醇幾乎不互溶;加入后,二者的化助溶劑時(shí),要達到相同甲醇添加量,正丁醇質(zhì)互溶性略有提高,甲醇在微乳化體系中的最大用量分數需增到40%左右。顯然,用生物柴油和正量約為4%。由此可知,僅以生物柴油為微乳化丁醇混合后,可節約正丁醇用量。當甲醇質(zhì)量分助溶劑并不合適。數超過(guò)55%時(shí),曲線(xiàn)a與曲線(xiàn)b基本重合。由圖3可知,在正丁醇-異戊醇中加人生物生物油柴油后,甲醇柴油的微乳化效果雖然略有提高,但可以增大共溶區面積,特別是在甲醇質(zhì)量分數為40%左右時(shí),微乳化助溶劑用量可以由約40%降至約38%;當甲醇質(zhì)量分數約為15%時(shí),微乳化助溶劑用量約減少0.6%。微乳化助溶劑圖1甲醇-柴油-生物柴油互溶性2.1.2復配助溶劑脂肪醇中含有羥基和烴基,屬于兩親性分子,它可通過(guò)氫鍵與甲醇分子結合,同時(shí)通過(guò)范德華力與柴油中烴分子作用,使甲醇分散于柴油中。根據乳液界面膜理論,當界面膜由復合表面活性劑形成時(shí),膜的強度增大,乳液穩定性提正丁醇-異戊醇(二者質(zhì)量比為1:1);b一生物柴油-正丁醇-異戊醇(三者質(zhì)量比為1:1:1)高。因此,本工作選用生物柴油與正丁醇、異戊圖3不同微乳化助溶劑的三相圖對比醇復配作為微乳化助溶劑。以甲醇柴油為柴油機燃料時(shí),甲醇質(zhì)量分數由此可知,以生物柴油制成復合助溶劑可以不能超過(guò)20%)。當該值小于20%時(shí),柴油機提高甲醇柴油的微乳化效果因此生物柴油不僅啟動(dòng)的時(shí)間與未添加者相同;進(jìn)一步提高用量,是很好的微乳化助溶劑而且能減少正丁醇和異會(huì )延長(cháng)柴油機的啟動(dòng)時(shí)間。戊醇的用量,還可進(jìn)一步降低甲醇柴油的價(jià)格由圖2可知,以生物柴油和正丁醇混合物為微乳化助溶劑的使用效果以下列順序遞增:生物微乳化助溶劑,當甲醇質(zhì)量分數約為15%時(shí),微柴油生物柴油-正丁醇混合物,生物柴油-正乳化助溶劑質(zhì)量分數約為34%;以正丁醇為微乳丁醇-異皮醇混合物。2.2甲醇柴油微乳液配方微乳化助溶劑以生物柴油-正丁醇-異戊醇混合物為微乳化助溶劑,考察了其用量對乳液穩定性的影響(見(jiàn)表1)。由實(shí)驗可知,制得的微乳液外觀(guān)呈半透明狀,乳液中存在少量的絮狀物。表1微乳化助溶劑用量對乳液穩定性的影響試樣袋油質(zhì)量甲醇質(zhì)量乳化助溶劑現象分數/%分數/%質(zhì)量分數/%020406 0810中國煤化工5d出現分層現象正丁醇;b-生物柴油與正丁醇(二者質(zhì)量比為1:1)CNMHG34無(wú)分層現象4d出現分層現象圖2不同微乳化助溶劑的三相圖對比第29卷由表1可知,隨微乳化助溶劑質(zhì)量分數的增其熱力學(xué)分析[玎]拖拉機與農用運輸車(chē),2007,34(2):1-3加,乳液穩定性增強,但用量增加到一定程度時(shí),[3] Lin Chemo- Yuan. The fuel properties of three- phase emulsion穩定性反而降低。生物柴油和醇均含有親油和as an alternative fuel for diesel engines [J]. Fuel, 2003(82)親水基團。親油基團通過(guò)范德華力與柴油中烴[4〕趙貴興綠色液體燃料一大豆生物柴油的制備研究[門(mén)].大分子作用10,親水基團和甲醇分子作用,它們豆科學(xué),2005,24(3):1-4對甲醇和柴油都有親和力,可以在相界面上構成[5]楊培志華冬梅,趙德智,等柴油微乳液研制及影響因素的比較牢固的薄膜,通過(guò)機械力來(lái)穩定乳液。當醇考察[]遼寧化工,2006,35(3):1-4的用量增大到一定程度時(shí),醇親油端基附著(zhù)在大6周慶輝孫建民,朱愛(ài)華等利用生物柴油制取甲醇柴油微分子鏈上的數目增加,造成鏈段聚集而使幾何位乳液的試驗研究[],拖拉機與農用運輸車(chē),2009,阻增大,成膜性能降低,乳液穩定性下降。因此,36(4):1-3.[7]錢(qián)旌車(chē)用環(huán)保甲醇柴油制備工藝的研究[冂].環(huán)境工程學(xué)本工作以試樣2為最佳配方。報,2009,3(10):1-4.2.3乳液穩定性實(shí)驗8]林世雄石油煉制工程[M].第3版.北京:石油工業(yè)出版將表1中試樣2放入3000r/min離心機社,2008.中-H,旋轉30min后取出觀(guān)察,乳液外觀(guān)依然[9]楚官民,寰增春?jiǎn)问款＜状?柴油混合燃料的應用研究澄清透明,無(wú)任何變化。將其置于60℃恒溫烘箱[冂]安徽農業(yè)科學(xué),2007,3(36):1-3中干燥24h,乳液外觀(guān)亦無(wú)任何變化。再將其冷10周雅文,張高勇,王紅霞汽油微乳液擬三元相圖及電導率卻至-10℃,乳液出現混濁現象,但沒(méi)有分層,當研究[J]日用化學(xué)工業(yè),2004,34(4):1-4.[11袁風(fēng)英甲醇-柴油微乳燃料工藝研究[J],華北工學(xué)院學(xué)溫度回升后,乳液又恢復到澄清透明狀態(tài)。由此可知制備的甲醇柴油微乳燃料是熱力學(xué)穩定體系[12】張萬(wàn)忠,喬學(xué)亮,陳建國,微乳液法合成納米材料的進(jìn)展[J].石油化工,2005,34(1):1-53結論a.微乳化助溶劑的使用效果以下列順序遞相關(guān)文獻鏈接:增:生物柴油,生物柴油-正丁醇混合物,生物柴[1 Liu Youth, Jiao Weizhou, Qi Guisheng. Preparation and proper油-正丁醇一異戊醇混合物。ties of methanol -diesel oil emulsified fuel under high-gravityb.甲醇柴油微乳燃料最佳配方(質(zhì)量分數)environment[ J]. Renewable Energy, 2011, 36(5): 1463-1468為:甲醇10%,0號柴油72%,微乳化助溶劑18%。[2]Luo Yong, Zhou Changlian, Yang Weicheng, et al. Manufacturingof methanol-diesel oil microemulsion for diesel engine: CNC制得的甲醇柴油微乳燃料幾乎不受機械101935560A[P],2011-01-05力和溫度的影響,屬于熱力學(xué)穩定體系。[3]商紅巖,林殷平.一種甲醇柴油的制備方法:中國,201010237628.5[P].2010-I1-17參考文獻[4]熊洧熊道陵柴油微乳液的制備工藝研究[].江西化工,1]孟凡清,王德民,張大年,等.生物柴油的制備研究[]化學(xué)2009(1):63-66.世界,2007,36(7):1-3.[5]金寶福,董琳燕,蘇德香.一種甲醇柴油及其制備方法:中國2]周慶輝,紀威,王冬冬.利用生物柴油制取甲醇柴油微乳液及01010274919I[P].2010-12-15Methanol -diesel oil microemulsion fuelZhu Yunyan, Zhao Dezhi, Zhu Yingdi, Jiu Qiaona, Zhang ZhemingCollege of Petrochemical Technology, Liaoning University ofPetroleum Chemical Technology, Fushun 113001, China)Abstract: Methanol -diesel oil microemulsionsion solubilizer 18%( each of biodiesel, butanol anel was prepared with the mixture of biodiesel -buta- isoamylol was 6%). The obtained fuel was hardlynol -isoamylol( mass ratio 1: 1: 1) as microemulsion affectsolubilizer, which was put into the system of metha- longed中國煤化工 aperature. It benol -diesel oil. The results showed that the optimumCNMHG microemulsionformulation(mass fraction)of microemulsion fuel fuel; bloatnol:isoamylol;microemulsionwas methanol 10%.0' diesel oil 72%, microemul- solubilizer; stability