甲醇柴油微乳燃料

第29卷第3期石化技术与应用Vol.29 No.2011年5月Petrochemical Technology & ApplicationMay 2011研究与开发(228 ~ 230)甲醇柴油微乳燃料祝云燕,赵德智° ,朱英娣,酒巧娜,张哲呜(辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺113001)摘要:以生物柴油-正丁醇-异戊醇(三者质量比为1:1:1)混合物为微乳化助溶剂，将其加人到甲醇柴油体系中,可制备甲醇柴油微乳燃料。结果表明,甲醇柴油微乳燃料最佳配方(质量分数)为:甲醇10% ,0号柴油72% ,微乳化助落剂18% (生物柴油、正丁醇和异戊醇各占6%)。制得的甲醇柴油微乳燃料几乎不受机械力和温度的影响.属于热力学稳定体系。关键词:甲醇柴油微乳燃料;生物柴油;正丁醇;异戊醇;微乳化助溶剂;稳定性中图分类号:TE626.24文献标识码:B文章编号:1009 - 0045(2011)03 -0228 -03随着矿物能源储址的日益减少,以及其燃烧1.2 试样制备所带来环境污染日益加重,开发无害可再生能1.2.1生物 柴油源已成为研究热点"。甲醇来源广泛,价格低将2.1 g催化剂氢氧化钾溶解于40 mL甲醇廉,可作为替代燃料[2]。然而甲醇与柴油不互中4),然后与植物油(甲醇/精制大豆油,二者体溶,当二者分层时,柴油机就会出现不均匀供油积比为1:5)混合,室温下搅拌反应约30 min, 尔状况,影响正常工作。为解决该问题,在甲醇柴后将混合物移至分液漏斗中静置约8 h,上层清油体系中加人微乳化助溶剂,制成甲醇柴油微乳液即为标题物。燃料。该燃料透明,长期放置不破乳、不分层,且1.2.2微乳甲 醇柴油能降低污染,增加燃烧效率,因而适用于内燃机。分别以生物柴油、生物柴油-正丁醇(二者在乳化油技术中，国内外均以油酸、醇等为微乳质量比为1:1)混合物和生物柴油-异戊醇-正化助溶剂,选用生物柴油者很少。与矿物柴油相丁醇(三者质量比为1:1:1)混合物为微乳化助溶比,生物柴油是一种可再生的能源,具有闪点和剂,将其加人到柴油甲醇混合体系中,在温度为十六烷值较高,润滑性能优良,对环境友好等特(20+0.5)C的条件下，可制备甲醇柴油微乳点,是微乳甲醇柴油的良好微乳化助溶剂,它可燃料[51。以直接应用于柴油发动机中,无需对发动机作任1.3试样表征何改进川。采用离心机对微乳燃料进行分离,并用恒温本工作采用微乳化方法，用生物柴油与正丁水浴锅加热,然后测定试样的稳定性能。醇、异戊醇等复配制得微乳化助溶剂,进而制备出廉价环保的甲醇柴油微乳燃料,并对微乳液稳2结果与讨论定性进行了研究。2.1 微乳化助溶剂对体系互溶性的影响2.1.1生 物柴油1实验部分为了增加柴油与甲醇的互溶性,首先以生物1.1原材料柴油为微乳化助溶剂0]。由图1可知,不加生物.正丁醇、甲醇:分析纯,由沈阳市新化试剂厂生产。异戊醇:分析纯,由国药集团化学试剂沈收稿日期:2010 -11 -23;修回日期:2010-12 -16阳有限公司提供。0号柴油:市售品。氢氧化钾:作者简介:祝云燕(1983一),女,河北衡水人,硕士研究生。已发表论文1篇。分析纯,沈阳试剂四厂生产。◆通讯联系人。.第3期祝云燕等.甲醇柴油微乳燃料. 229.柴油时，,柴油与甲醇几乎不互溶;加入后,二者的化助溶剂时，要达到相同甲醇添加量，正丁醇质互溶性略有提高,甲醇在微乳化体系中的最大用量分数霜增到40%左右。显然,用生物柴油和正量约为4%。由此可知，仅以生物柴油为微乳化丁醇混合后,可节约正丁醇用量。当甲醇质量分助溶剂并不合适。数超过55%时,曲线a与曲线b基本重合。由图3可知,在正丁醇-异戊醇中加人生物生物柴油柴油后,甲醇柴油的微乳化效果虽然略有提高，但可以增大共溶区面积,特别是在甲醇质量分数0.20.8为40%左右时,微乳化助溶剂用量可以由约40%0.6降至约38%;当甲醇质量分数约为15%时,微乳0.6/化助溶剂用量约减少0. 6%。+0.2微乳化助溶剂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复 配助溶剂.0..4脂肪醇中含有羟基和烃基,属于两亲性分子,它可通过氢键与甲醇分子结合,同时通过范德华力与柴油中烃分子作用,使甲醇分散于柴油柴酒0.2 0.4 06 03中”。根据乳液界面膜理论,当界面膜由复合表a一正丁醇-异戊酶(二者质量比为1:1):面活性剂形成时,膜的强度增大,乳液稳定性提b-生物柴油一正丁酶-异戊醇(三者质量比为1:1:1)高。因此,本工作选用生物柴油与正丁醇、异戊團3不同微乳化助溶剂的三相图对比醇复配作为微乳化助溶剂。以甲醇柴油为柴油机燃料时,甲醇质量分数由此可知,以生物柴油制成复合助溶剂可以不能超过20%日。当该值小于20%时,柴油机提高甲醇柴油的微乳化效果,因此生物柴油不仅启动的时间与未添加者相同;进一步提高用量，是很好的微乳化助溶剂，而且能减少正丁醇和异会延长柴油机的启动时间。戊醇的用量,还可进一步降低甲醇柴油的价格。由图2可知，以生物柴油和正丁醇混合物为微乳化助溶剂的使用效果以下列顺序递增:生物微乳化助溶剂,当甲醇质量分数约为15%时,微柴油,生物柴油一正丁醇混合物,生物柴油-正乳化助溶剂质量分数约为34%;以正丁醇为微乳丁醇-异戊醇混合物。2.2甲 醇柴油微乳液配方以生物柴油-正丁醇-异戊醇混合物为微乳化助溶剂,考察了其用量对乳液稳定性的影响8(见表1)。由实验可知,制得的微乳液外观呈半共透明状,乳液中存在少量的絮状物。0.%大40.4表1微乳化助溶剂用量对乳液稳定性的影响-世共希访一大--0.2试样柴油质量甲醇质量微乳化助溶剂现象分数/%分数/% 质量分敷/%0.20.4 0.6 0.81810超过5d出现分层现象超过5d无分层现象a一正丁醇;b- -生物荣油与正丁醇(二者质量比为1:1)3601s超过4d出现分层现象圈2不同微乳化助溶剂的三相圈对比●230.石化技术与应用第29卷由表1可知,随微乳化助溶剂质量分数的增其热力学分析[J].拖拉机与农用运输车,2007 ,34(2):1 -3.加,乳液稳定性增强,但用量增加到一定程度时，[3]Lin Chemg- Yuan. The fuel properies of three - phase emulsionas an alterative fuel for diesel engines [J]. Fuel, 2003 (82):稳定性反而降低。生物柴油和醇均含有亲油和1367 - 1375.亲水基团。亲油基团通过范德华力与柴油中烃[4]赵贵兴.绿色液体燃料-一 大豆生物柴油的制备研究[J].大分子作用'9-10,亲水基团和甲醇分子作用,它们豆科学,2005 ,24(3):1-4.对甲醇和柴油都有亲和力，可以在相界面上构成[5]杨培志,华冬梅,赵德智，等.荣油微乳液研制及影响因素的比较牢固的薄膜,通过机械力来稳定乳液。当醇考察[J].辽宁化工,2006 ,35(3):1-4.的用量增大到一定程度时,醇亲油端基附着在大[6]周庆辉.孙建民,朱爱华,等.利用生物柴油制取甲醇柴油微分子链上的数目增加,造成链段聚集而使几何位乳液的试验研究[J].拖拉机与农用运输车, 2009,36(4):1-3. .阻增大,成膜性能降低,乳液稳定性下降。因此，[7]龚旌.车用环保甲醇柴油制备工艺的研究[J].环境工程学本工作以试样2为最佳配方。报2009,3(10);1-4.2.3乳液 稳定性实验[8]林世雄.石油炼制工程[M].第3版.北京:石油工业出版.将表1中试样2放人3000r/ min离心机杜,2008.中"1-12,旋转30min后取出观察,乳液外观依然[9]楚宜民,袁增春,单士睿.甲醇/柴油混合燃料的应用研究澄清透明,无任何变化。将其置于60 C恒温烘箱[J].安徽农业科学,2007 ,35(36):1 -3.中干燥24h,乳液外观亦无任何变化。再将其冷[10]周雅文,张高勇,王红霞.汽油微乳液撒三元相图及电导率研究[J].日用化学工业,2004 ,34(4):1-4.却至-10 C,乳液出现混浊现象,但没有分层,当[11]袁风英.甲醇-柴油微乳燃料工艺研究[J].华北工学院学温度回升后,乳液又恢复到澄清透明状态。由此可报,2004,25(2):1-3.知，制备的甲醇柴油微乳燃料是热力学稳定体系。[12]张万忠,乔学亮,陈建国.微乳液法合成纳米材料的进展[J].石油化工,2005 ,34(1):1-5.3结论a.微乳化助溶剂的使用效果以下列顺序递相关文献链接: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-油一正丁醇一异戊醇混合物。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(质量分数)[2]Luo Yong, Zhou Changlian , Yang Weicheng, et al. Manufacturing为:甲醇10% ,0号柴油72% ,微乳化助溶剂18%。of methanol - diesel oil microemulsion for diesel engine: CN,c.制得的甲醇柴油微乳燃料几乎不受机械101935560A[P]. 2011 -01 -05.力和温度的影响，属于热力学稳定体系。[3]商红岩,林殷平.一种甲醇柴油的制备方法:中国,201010237628. 5[P].2010-11-17.参考文献:[4]麒洧.熊道陵.柴油微乳液的制备工艺研究[J].江西化工，[1]孟凡请,王德民,张大年,等.生物柴油的制备研究[J].化学2009(1):63 -66.世界,2007 ,36(7):1 -3.[5]金宝福,董琳燕,苏德香. -种甲醇柴油及其制备方法:中国，[2]周庆辉.纪威，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