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.2011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,張哲嗚(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，將其加人到甲醇柴油體系中,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% ,微乳化助落劑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;正丁醇;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)礦物能源儲址的日益減少,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2.1 g催化劑氫氧化鉀溶解于40 mL甲醇廉,可作為替代燃料[2]。然而甲醇與柴油不互中4),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30 min, 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8 h,上層清油體系中加人微乳化助溶劑,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)C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[51。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)川。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0]。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)生產(chǎn)。異戊醇:分析純,由國藥集團化學(xué)試劑沈收稿日期:2010 -11 -23;修回日期:2010-12 -16陽(yáng)有限公司提供。0號柴油:市售品。氫氧化鉀:作者簡(jiǎn)介:祝云燕(1983一),女,河北衡水人,碩士研究生。已發(fā)表論文1篇。分析純,沈陽(yáng)試劑四廠(chǎng)生產(chǎn)?！敉ㄓ嵚?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霜增到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柴油柴油后,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0.20.8為40%左右時(shí),微乳化助溶劑用量可以由約40%0.6降至約38%;當甲醇質(zhì)量分數約為15%時(shí),微乳0.6/化助溶劑用量約減少0. 6%。+0.2微乳化助溶劑10柴油甲醇.2大30.8團1甲醇-柴油一生物柴油互溶性0.4-0.2.1.2復 配助溶劑.0..4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,使甲醇分散于柴油柴酒0.2 0.4 06 03中”。根據乳液界面膜理論,當界面膜由復合表a一正丁醇-異戊酶(二者質(zhì)量比為1:1):面活性劑形成時(shí),膜的強度增大,乳液穩定性提b-生物柴油一正丁酶-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、異戊團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%日。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,生物柴油一正丁醇混合物,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-異戊醇混合物。2.2甲 醇柴油微乳液配方以生物柴油-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8(見(jiàn)表1)。由實(shí)驗可知,制得的微乳液外觀(guān)呈半共透明狀,乳液中存在少量的絮狀物。0.%大40.4表1微乳化助溶劑用量對乳液穩定性的影響-世共希訪(fǎng)一大--0.2試樣柴油質(zhì)量甲醇質(zhì)量微乳化助溶劑現象分數/%分數/% 質(zhì)量分敷/%0.20.4 0.6 0.81810超過(guò)5d出現分層現象超過(guò)5d無(wú)分層現象a一正丁醇;b- -生物榮油與正丁醇(二者質(zhì)量比為1:1)3601s超過(guò)4d出現分層現象圈2不同微乳化助溶劑的三相圈對比●230.石化技術(shù)與應用第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[J].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 Chemg- Yuan. The fuel properies of three - phase emulsionas an alterative fuel for diesel engines [J]. Fuel, 2003 (82):穩定性反而降低。生物柴油和醇均含有親油和1367 - 1375.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[J].大分子作用'9-10,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.榮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[J].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[J].拖拉機與農用運輸車(chē), 2009,36(4):1-3. .阻增大,成膜性能降低,乳液穩定性下降。因此，[7]龔旌.車(chē)用環(huán)保甲醇柴油制備工藝的研究[J].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放人3000r/ min離心機杜,2008.中"1-12,旋轉30min后取出觀(guān)察,乳液外觀(guān)依然[9]楚宜民,袁增春,單士睿.甲醇/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 C恒溫烘箱[J].安徽農業(yè)科學(xué),2007 ,35(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.汽油微乳液撒三元相圖及電導率研究[J].日用化學(xué)工業(yè),2004 ,34(4):1-4.卻至-10 C,乳液出現混濁現象,但沒(méi)有分層,當[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)。由此可報,2004,25(2):1-3.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):1-5.3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 Youzhi,Jiao Weizhou , Qi Cuisheng. Preparation and proper-油一正丁醇一異戊醇混合物。ties of methanol - diesel oil emulified fuel under high - grarityenironent[J]. Renewable Energy ,2011 ,36(5) :1463 - 1468.b.甲醇柴油微乳燃料最佳配方(質(zhì)量分數)[2]Luo Yong, Zhou Changlian , Yang Weicheng, et al. Manufacturing為:甲醇10% ,0號柴油72% ,微乳化助溶劑18%。of methanol - diesel oil microemulsion for diesel engine: CN,c.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].2010-11-17.參考文獻:[4]麒洧.熊道陵.柴油微乳液的制備工藝研究[J].江西化工，[1]孟凡請,王德民,張大年,等.生物柴油的制備研究[J].化學(xué)2009(1):63 -66.世界,2007 ,36(7):1 -3.[5]金寶福,董琳燕,蘇德香. -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201010274919.1[P]. 2010-12-15.Methanol - diesel oil microemulsion fuelZhu Yunyan , Zhao Dezhi , Zhu Yingdi ,Jiu Qiaona , Zhang Zheming( College of Petrochemical Technology , Liaoning University ofPetroleum & Chemical Technology , Fushun 113001 ,China)A bstract : Methanol - diesel oil microemulsion fu-sion solubilizer 18% ( each of biodiesel , butanol andel was prepared with the mixture of biodiesel - buta-isoamylol was 6% ). The obtained fuel was hardlynol - isoamylol( mass ratio 1:1:1) as microemulsionaffected by mechanical force and temperature. It be-solubilizer , which was put into the system of metha-longed to a stable thermodynamic system.nol - diesel oil. The results showed that the optimumKey words: methanol - diesel oil microemulsionformulation ( mass fraction) of microemulsion fuelfuel; biodiesel ; butanol ; isoamylol; microemulsionwas methanol 10% ,0" diesel oil 72% , microemul-solubilizer ;stability