表面活性剂在柴油_水乳化燃料中的应用.doc

第24卷　第3期　2007年6月 　 吉　林　化　工　学　院　学　报Vol . 24No . 3Jun . 　2007 JOURNAL OF J I L I N I N STIT UTE OF CHE M I CAL TECHNOLOGY 　　文章编号:100722853(2007 0320030204 表面活性剂在柴油2水乳化燃料中的应用 罗亚楠, 王玉香, 李战英, 崔　华 1 1 1 2 (1. 吉林化工学院化学与制药工程学院, 吉林吉林132022; 2. 中油吉林石化公司, 吉林 摘要:研究了表面活性剂在乳化柴油过程中的应用, 、、柴油2水乳化燃料稳定性的影响, 并且对柴油2水. 实验证明, 最终制成的乳化燃料具有乳化剂用量少, . 关 键 词:乳化; 燃料; 中图分类号::A 　　染日益严重的情况下, 开发一种有前途的, 清洁的代用燃料已逐渐引起人们的重视, 特别是燃用柴油2水乳化燃料, 不需要对发动机进行改造或增加辅助装置, 反而能降低尾气污染物的排放量, 达到节约石油资源和减少污染的效果, 是一种新型的清洁能源. 近年来, 国内外学者对柴油的乳化进行了广泛的研究, 出现了柴油2甲醇2水复合乳化燃料和柴油2甲醇复合乳化燃料等等, 特别是美国, 已经在柴油乳化方面取得了较好的经验. 在我国, 乳化柴油技术研究起步较晚, 最近几年发展比较迅速, 均采用多种表面活性剂复配而成 [1] 生微爆作用. 另一方面, 由于水颗粒的汽化, 在气缸中产生巨大压力, 压力又将油滴爆破, 形成二次雾化, 增加了柴油燃烧的表面积, 使燃烧效率有所提高. 1. 2　化学效应 一部分的水颗粒在高温和催化剂的作用下分解成氧气和氢气, 其中氢气是热值很高的可燃气, 而氧气则为燃烧过程中必不可少的助燃气, 二者的存在则使柴油能够充分燃烧. 水在燃烧过程中汽化成水蒸气, 产生许多OH 活性基团, 使一氧化碳尽可能完全燃烧. 水煤气反应加速燃油裂解所形成焦炭的燃烧, 抑制了烟尘的生成. 水滴汽化需吸收热量, 防止燃烧火焰局部高温, 而且油掺水燃烧改善了燃油与空气的混合比例, 减少了过剩空气系数, 从而抑制了NOX 的生成, 降低了环境污染. 化学作用即水煤气反应. 在高温条件下, 部分水分子与未完全燃烧的灼热的碳粒发生水煤气反应, 形成可燃气体, 反应式如下: C +H 2O CO +H 2CO 2+2H 2CO 2+H 22H 2O C +2H 2O CO +H 2O 2H 2+O 2 . 乳化柴油过程中对表面活性剂的选取的关键问题是要获得满足使用要求的乳液, 在此基础上能够降低乳化剂的用量, 生产工艺简单, 乳液的稳定时间长, 并且能在简单的生产工艺下大批量的生产, 只有这样才能满足人们在日常生活中的需求. 1　乳化柴油节能原理 1. 1　微爆作用 [2, 3] 柴油乳化燃料形成的微乳液有油包水(W / O 和水包油(O /W 两种类型. 其中应用较多的是油包水型微乳液. 该微乳液可以减少柴油在燃烧过程中的用量, 原因有两个:一方面, 在燃烧时分散在油中的水颗粒瞬间受热, 使其汽化, 水颗粒产 2　实验部分 2. 1　试剂 壬基酚聚氧乙烯(4 醚(NP 24 ; 聚乙二醇辛 收稿日期:2007-03-30 作者简介:罗亚楠(1979- , 女, 吉林省吉林市人, 吉林化工学院助教, 硕士, 主要从事石油化工方面的研究. 　　第3期罗亚楠, 等:表面活性剂在柴油2水乳化燃料中的应用　　　31 基苯基醚(OP ; 油酸(CH 3(CH 2 7CH CH (CH 2 7COOH ; 司盘280(Span 280 ; 吐温280(T ween 280 ; 吐温220(T ween 220 ; 乙醇(CH 3CH 2OH ; 氢氧化钠(Na OH ; 氯化镁(MgCl 2 ; 市售0#柴油; 其中乙醇为工业级, 其余 在室温下, 将V O P ∶V 乙醇=1∶1. 配置好后放入锥形瓶, 待用. 再取油酸和氢氧化钠, 将二者放在烧杯中配制成油酸钠溶液, 待用. 2. 2. 2　乳化剂的确定 为了制得油包水(W /O 型的微乳液, 在乳化剂的选取上大多采用非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂. 复配, , 见表1. 均为化学纯. 2. 2　乳化实验2. 2. 1　乳化剂的配置 表1　乳化剂种类 Span 280+T ween 280Span 280+T ween 稳定时间/d 60 白色粘稠液体褐色透明液体 pH 值6. 325. 794. 78 乳化剂用量/mL 1. 20. 90. 6 油酸钠　　由表1可以看出, 采用Span 和T ween 复配的乳化剂, 能达到乳化效果, 稳定性好, 但乳化后乳化液的粘度大, 并且乳化剂的用量也大, 不适合于