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超声乳化生物质柴油稳定性研究

超声乳化生物质柴油稳定性研究
超声乳化生物质柴油稳定性研究

生物柴油生产工艺

生物柴油的制备方法主要有 4 种: 直接混合法( 或稀释法) 、微乳化法、高温热裂解法和酯交换法。前两种方法属于物理方法, 虽简单易行, 能降低动植物油的黏度, 但十六烷值不高, 燃烧中积炭及润滑油污染等问题难以解决。高温裂解法过程简单,没有污染物产生, 缺点是在高温下进行, 需催化剂,裂解设备昂贵, 反应程度难控制, 且高温裂解法主要产品是生物汽油, 生物柴油产量不高。酯交换法又分为碱催化酯交换法、酸催化酯交换法、生物酶催化酯交换法和超临界酯交换法。酯交换法是目前研究最多并已工业化生产的方法但生物酶催化酯交换法目前存在着甲酯转化率不高, 仅有40%~60%, 短链醇( 甲醇、乙醇) 对脂肪酶毒性较大,酶寿命缩短; 生成的甘油对酯交换反应产生副作用,短期内要实现生物酶法生产生物柴油, 还是比较困难。超临界酯交换法由于设备成本较高, 反应压力、温度也高, 一程度上影响了该技术的工业化, 目前主要处于试验室研究阶段。 1 生物柴油生产工艺 目前, 国内采用的原料主要有地沟油、酸化油、混合脂肪酸、废弃的植物和动物油等, 根据不同的原料应采用不同的工艺组合来 生产生物柴油。因目前国内企业的日处理量不是很大( 大多为5~50t /d 不等) , 酯交换( 酯化) 工序一般采用反应釜间歇式的; 分离、水洗工序有采用罐组间歇式的, 也有采离心机进行连续分离、水洗的。 1 地沟油制取生物柴油 地沟油水分大、杂质含量多, 酸值较高, 酸值一般在20(KOH)

/(mg/g) 油左右。由地沟油制得的生物柴油颜色较深, 一般需经过脱色或蒸馏工序、添加剂调配工序处理。 碱法催化制备生物柴油工艺流程 氢氧化钠→甲醇粗甘油→脱溶→精制→甘油 ↓↑ 地沟油→过滤→干燥→酯交换→分离→脱溶→水洗→干燥→生物柴油 2酸化油制取生物柴油 酸化油的机械杂质含量较大( 如细白土颗粒) , 酸值一般在80~160(KOH) /(mg/g) 油间, 国内有一步酸催化法和先酸催化后碱催化两步法来制备生物柴油。因酸化油中含有一定量的悬浮细白土颗粒及胶杂, 在反应过程易被硫酸炭化, 在反应釜底部会有一定量的黑色废渣。在酯化反应过程国内有采用均相反应的, 也有采用非均相反应的, 各有利弊。均相反应( 反应体系温度60~65℃) 甲醇在体系内分布均匀, 接触面积大, 利于参与反应, 但生成的水没有带走, 阻碍反应进程; 非均相反应( 反应体系温度105~115℃) 甲醇以热蒸汽形式鼓入, 可以带走一部分生成的水, 有利于反应进程, 以及免去反应釜的搅拌装置, 但甲醇气体在油相的停留时间短、接触面积小, 不利于参与反应,需要更多的热能和甲醇循环量。由酸化油制得的生物柴油颜色也较深, 一般需经过脱色或蒸馏工序、添加剂调配工序处理。一步酸催化制备生物柴油工艺流程:

乳化柴油

乳化柴油 乳化柴油(微乳化柴油)是水(或甲醇)和柴油通过乳化剂、助乳化剂在一定乳化设备经乳化而形成的油包水(W/O)型(透明)乳液。 一、性质 微乳化柴油是视觉透明的,乳化油则是不透明的; 乳化油的粒径约为0.1~10微米; 微乳的乳化剂用量远大于乳化的用量; 微乳化油的稳定性较乳化油的好。 二、应用特点 操作简单(只需机械搅拌); 原料充足(乳化剂为植物油厂下脚料活炼油厂副产物等) 能耗低(油燃烧释放热的减少低于水量的比重,即燃烧率提高); 污染少(乳化后其燃烧排放的颗粒物(PM10)、氮氧化物(NOx)明显减少); 提高燃油效率等优点(二次雾化的结果等); 税收优惠(产品为节能减排项目,享受税收减免政策,政府部门大力支持)。 三、研发背景 随着经济的不断发展和世界人口的急剧增加,能源危机日益凸显,并逐渐成为制约各国经济发展的主要因素,开源和节流成为人类应对能源危机的两大主要措施。柴油作为传统能源具有高热值、难挥发等特点,在人类活动中占有重要地位。2006年中国柴油消费量为10 962万t,缺口840万t,国内柴油供不应求。因此,柴油燃烧节能问题日益重要。燃油的乳化是指在乳化剂的存在下,通过机械搅拌、超声等手段形成油包水型乳液的过程。由于乳化柴油具有乳化过程简单、乳化油燃烧效率高、燃烧过程污染物排放少等诸多优点而备受关注。乳化柴油的应用研究已成为燃料节能减排研究领域中的热点。乳化柴油适用于各种拖拉机、农用运输车、抽水机、发电机、燃油热风炉、烘干炉、柴油机轮船等。此种新型燃料与柴油性能相当,并且能大大提高燃烧效率,不污染环境,这种清洁柴油经权威机构检测,环保指标还优于柴油,价格比原柴油低1000元/吨以上,是一种经济高效的新型燃料。 四、效益分析 环境效益: 有赖于其独特的燃烧特性,乳化柴油发挥的环境效益远超柴油。视乎发动机的类型、机龄和条件、服务历史、维护、占空比、驱动程序行为和水含量,广泛的测试证明了乳化柴油常见的减排幅度为: · 氮氧化物 --- 10% 至 30% · 一氧化碳 --- 10% 至 60% · 二氧化碳 --- 1% 至 3% · 颗粒物 --- 高达 60% · 烟 --- 基本上消除

生物柴油发展前景看好_访石科院长远性课题研究室副主任杜泽学教授

〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉行业sinopec monthly 2月1日,《生物柴油调和燃料(B5)》标准开始实施。在此之前,财政部、国家税务总局联合下发《关于对利用废弃的动植物油生产纯生物柴油免征消费税的通知》,明确对利用废弃动植物油脂生产的BD100生物柴油免征消费税。一系列标准、办法的出台,为我国生物柴油的发展带来了哪些机遇?生物柴油应用前景又存在哪些困难和不确定性?为此,记者采访了中国石化石油化工科学研究院长远性课题研究室副主任杜泽学教授。 生产:形成林油一体化产业链 记者:“十一五”期间我国可再生能源发展迅速,作为可再生能源的生物柴油在我国发展现状如何? 杜泽学:国家十分关注生物柴油的发展,在制定的“十一五”《可再生能源中长期发展规划》中指出,发展生物柴油应坚持不与粮油争地,采用绿色生产技术,不造成环境污染。早在2002年,我国就有民营企业进军生物柴油产业,使用地沟油、餐饮废油等作为生产原料。2007年前后是发展的高峰,当时已经投资建成的和计划投资的民营生物柴油企业近百家,产能超过300万吨/年。这些企业生产的产品按照自己制定的企业标准,销售给农用拖拉机、工程施工机械和渔船 等。由于采用的是常规的酸碱法技 术,三废排放多,污染环境。而产能扩 展过快导致原料供应吃紧,价格在1 年内从2000元/吨左右涨到超过6000 元/吨,再加上金融危机的影响,到 2009年,大部分企业倒闭或处于停产 状态。目前,国内生物柴油产量估计 30万吨/年左右,除中海油投产的装置 和生产的生物柴油进入车用领域外, 其他都是民营企业,产品质量满足国 标(BD100)要求的不多,而且没有得 到相关政策支持销售到车用领域。 记者:发展生物柴油是否会导致 “与民争粮”? 杜泽学:国家一直支持大规模发 展生物柴油产业,但不提倡采用可 食用油脂发展生物柴油。目前,国 家鼓励采用“林油一体化”的模式发 展生物柴油产业,对生物柴油产业 化示范的要求是原料(非食用林木 油脂)和生物柴油生产并举。为了 落实国家中长期可再生能源发展规 划,国家发改委于2008年6月核准 了中国石化、中国石油和中海油申 报的生物柴油示范工程项目,装置 的建设规模分别为5万吨、6万吨和 6万吨/年生物柴油。本着“林油一体 化”的示范模式,三家单位分别在贵 州、四川和海南建立麻风树种植基 地,培育种植和加工得到麻风树油, 为生物柴油装置提供原料。2010年 完成产业化示范,产量达到20万吨/ 年,此后进行产业化推广,到2020年 产量发展到200万吨/年。 记者:作为示范工程项目技术支 持的主要负责人,您认为“林油一体 生物柴油发展前景看好 □本刊记者王旸曹军生 ——访石科院长远性课题研究室副主任杜泽学教授 中海油海南东方6万吨/年生物柴油示范装置。杜泽学摄20 中国石化2011/2

乳化柴油工艺配方大全

乳化柴油工艺配方大全 微乳化柴油 微乳化柴油,属于一种乳化油。微乳化柴油,是由柴油、油酸、水和乙醇胺配制成,其配料比按重量百分比计:柴油%、油酸3-15%、水5-30%、乙醇胺%。微乳化柴油与其它乳化油相比,具有透明,保存期长,生产工艺简单,成本低,可作为商品油大量推广应用等优点。 微乳化复合柴油添加剂 本发明涉及一种复合燃料所使用的添加剂,特别是制造微乳化复合柴油燃料。本发明的微乳化复合柴油添加剂组成为:按重量百分比,油酸60-80%、浓氨水15-20%、一乙醇胺1-5%、乙酸1-5%、烷基萘%、肼6-10%。本添加剂用于制造微乳化柴油复合燃料,配制时按重量百分比为,柴油∶水∶添加剂=58%∶30%∶12%。该燃料的物理指标和化学指标与柴油接近,具有成本低、外观透明、稳定性好、热值高、对发动机无副作用。同时,本发明的添加剂可起到改善柴油燃烧性能、节省能源、减少排气污染的效果。 含有柴油、醇和水的乳化液及其制备方法 本发明涉及一种液体燃料及其制备方法,特别是涉及一种含有柴油、醇和水的乳化液新型液体燃料及其制备方法。在非塑料容器中,以含有柴油、醇和水的乳化液的总重量百分比计,加入60%-90%的柴油和%-8%的高效复合乳化剂,然后将频率为18KHZ-26KHZ超声波探头放入液面之下,经超声波作用接近1分钟后,逐次加入2%-11%的醇和%-21%的水,再经超声波作用两到三分钟,在整个过程中,保证液体温度不超过80℃,即可形成稳定的含有柴油、醇和水的乳化液。该乳化液稳定性良好,保存一至三个月,作为燃油可以降低NOx、碳黑等的排放,其烟度下降值最大可达50%。 自控优化掺水率的乳化柴油在线合成器 本发明公开了一种自控优化掺水率的乳化柴油在线合成器。包括在蓄水箱出水口依次接有浮子室、由控制器控制的自动剂量阀和手控的电磁阀;油箱经柴油清滤器,装有流量传感器的油路与手控的电磁阀出口的水路连通后接输油泵,随车式油水乳化器安置在输油泵和喷油泵之间的油路中。本发明可以不需添加任何乳化剂,也不需附加其他动力驱动就能获得良好效果的乳化油,并能根据柴油机负荷对水在燃油中的比例进行自动优化,提高节油水平。安装于柴油机上,边乳化边使用,降低柴油机油耗、减少排气烟度,具有节能和环保效益。本发明结构简单,操作方便。 自动旋转壁孔剪切式柴油乳化器 本发明公开了一种自动旋转壁孔剪切式柴油乳化器。其进油口和出油口分别设置在同一根中心轴的两端中心孔,在轴的中间通过轴承配合安装了能自动产生高速旋转的乳化筒,乳化筒的下端盖底面上径向对称布置了两个喷口相反的喷嘴,乳化筒的外壁上均匀布置多个极微小的通孔。一定比例的油水,通过输油泵以一定压力进入乳化器

乳化柴油

乳化柴油 柴油乳化剂是基于多分子吸附膜理论,该理论是由乳化剂与分散相共同形成的强穿透性复合物构成,膜厚、强度大、难破乳、阻止聚结。乳化柴油特点如下: 1乳化柴油的主要结构 在乳化剂的作用下,使水在短时间内发生质的变化,经专业乳化机械的处理,水即形成微小颗粒,周边被油包围形成油包水的大分子结构,得到与柴油原色相近的新型燃料——乳化柴油。 二、乳化柴油的燃烧原理 乳化柴油是在乳化剂的作用下形成油包水的结构,而水是不可燃烧的,但水又是由H和O组成这两个成分中H可燃烧,O又是助燃的,怎样能使水中的这两个成分各发挥其性能呢?乳化柴油较好的解决了这个问题,这就是: 1、微爆作用 因为乳化柴油是以油包水的状态存在的,由于水和柴油的沸点不同(水100℃、油200-350℃),当乳化柴油燃烧时,每一个包裹水珠的油珠在高温的燃烧室中,水先于柴油汽化,这一过程使包含水珠外面的油膜炸裂成无数的小片,这样的每一下片由于自身的表面张力,将重新形成小细珠。这种微爆现象的存在,使每一个小油珠进行了两次雾化,柴油与助燃空气的接触面也自然成比例增长,分散更好,混合更加均匀,燃烧更加充分,从而减少或消除了原有的不完全燃烧问题从而达到提高

燃烧效率的功效。 2、加速燃烧反应 油的燃烧过程主要是其中的C—C键和C—H与O2的反应,碳氢元素是否完全燃烧取决于燃烧接触面和O2、OH等活性物质的含量。在乳化柴油的燃烧过程中,水参与了燃烧,会发生一系列的附加化学反应,水是非能源物质,最后还是以水(水蒸气)的形式排出,并没有热量的放出,但是在高温反应中,水产生了H、O 和OH等原子或自由基。这些活性物质极大地活化了整个油料的燃烧过程,使生成的一氧化碳尽可能完全燃烧。此外还可加入水裂解催化剂促使H、O和OH等原子或自由基的生成,水煤气反应还加速了燃油裂解所形成的焦炭的进一步燃烧,从而抑制了烟尘的生成。使燃烧更充分、更完全,从而达到提高燃烧效率和热效率的目的,降低了油耗率。 NO x的生成主要是汽缸吸入的空气中含有氮气和氧气,两者在汽缸内混合,反应生成一氧化氮,一氧化氮在高温下又被氧气氧化,从而生成各种氮氧化合物NO x。油掺水后燃烧改善了柴油与空气的混合比例,使氧气尽可能多的参与了与油的燃烧,达到充分燃烧的效果,减少了过剩空气系数。此外乳化柴油中水滴的汽化需吸收热量,防止燃烧火焰局部高温,从而达到了抑制了NO x 的生成,减少了环境污染,保护了大气环境。 三、乳化柴油的优点

生物柴油的制备

由菜籽油制备生物柴油的实验方案 化强0601 石磊丁佐纯 目录 一.文献综述 1.生物柴油简介 2.目前制备生物柴油的方法 3.本实验所采用的制备方法及各实验参数的选择及其理论依据 二.实验目的 三.实验原理 1.生物柴油的制备原理 2.碘值的测定原理 3.酸价的测定原理 四.实验用品 1.实验仪器 2.实验药品 五.实验步骤 1.生物柴油的制备 2.粗产物的处理 3.碘值的测定 4.酸价的测定 六.实验结束 七.本实验所参考的文献一览 ★★注:若实验中能够提供超声装置用来替代搅拌装置,一则可以大大缩短反应时间(从原来的1.5—2小时缩短为10分钟左右),又节约了能源同时提高了转化率。

一、文献综述 1、生物柴油简介 1.1目前燃料情况 能源和环境问题是全球性问题,日益紧缺的石油资源和不断恶化的地球环境使得各国政府都在积极寻求适合的替代能源。 我国在醇类代用燃料方面已经开展了大量的研究工作,但用粮食生产醇类代用燃料转化能耗高,配制汽油代用燃料不能直接在现有汽车中使用也是一个不容回避的现实问题。而大量研究资料表明,生物柴油在燃烧性能方面丝毫不逊于石化柴油,而且可以直接用于柴油机,被认为是石化柴油的替代品。 1.2什么是生物柴油 生物柴油即脂肪酸甲酯,由可再生的油脂原料经过合成而得到,是一种可以替代普通柴油使用的清洁的可再生能源。 1.3生物柴油的优点 1.3.1 能量高,具有持续的可再生性能。 1.3.2具有优良的环保特性: ①生物柴油中不含硫,其大量生产和使用将减少酸雨形成的环境灾害;生物柴油不含 苯及其他具有致癌性的芳香化合物。 ②其中氧含量高,燃烧时一氧化碳的排放量显著减少; ③生物柴油的可降解性明显高于矿物柴油; ④生物柴油燃烧所排放的CO2,远低于植物生长过程中所吸收的CO2 ,因此使用 生物柴油,会大大降低CO2的排放和温室气体积累。 1.3.3具有良好的替代性能:①生物柴油的性质与柴油十分接近,可被现有的柴油机和柴 油配送系统直接利用。②对发动机,油路无腐蚀、喷咀无结焦、燃烧室无积炭。具有较好的润滑性能,使喷油泵、发动机缸体和连杆磨损率降低。 1.3.4由于闪点高,不属危险品,储存、运输、使用较为安全。 总之,发展生物柴油具有调整农业结构、增加社会有效供给、改善生态环境、缓解能源危机、增加就业机会等多方面重要意义。 1.4 由菜籽油制生物柴油的有利之处 尽管许多木本油料都可以加工为生物柴油,但规模有限,其他油料作物扩大面积的潜力有限,而油菜具有适应范围广,化学组成与柴油相近等特点,是我国发展生物柴油最理想重要的原料来源。种油菜不与主要粮食争地,且增肥地力,较同期冬小麦早熟半月,有利于后荐作物增产。所以,油菜原料的增长空间是非常大的。据统计,在不影响粮食生产的情况下,我国有2670万hm2以上的耕地可用于发展能源油菜生产,年生产4000万t 生物柴油,相当于建造1.5个永不枯竭的绿色大庆,具有十分重要的战略意义。 2、目前制备生物柴油的方法 生物柴油的制备方法有物理法和化学法。物理法包括直接使用法、混合法和微乳液法;化学法包括高温热裂解法和酯交换法。 2.1 直接使用法 即直接使用植物油作燃料.由于植物油黏度高、含有酸性组分,在贮存和燃烧过程中发生氧化和聚合以至于发动机内沉积多、喷油嘴结焦、活塞环卡以及排放性能不理想等问题,后来便被石油柴油所取代。

生物柴油研究与应用现状_吴慧娟

生物柴油研究与应用现状 吴慧娟,许世海,张文田(后勤工程学院,重庆400016) 摘要:随着环境污染问题的日益严重和能源危机的日益紧迫,迫使人们急需寻找一种不仅清洁的、对环境友好的、而且可再生的能源。生物柴油的可再生性和清洁性引起了世界各国的重视。综述了生物柴油在国内外的生产应用现状、发展趋势以及发展生物柴油对我国的意义。并对生物柴油生产方法的研究进展进行详细的介绍,重点介绍了酯交换反应,对生物柴油目前还存在的问题进行了分析。 关键词:生物柴油;可再生能源;酯交换反应中图分类号:TE626.24  文献标识码:C 文章编号:0253-4320(2007)S1-0013-04 Research and application situation of biodiesel W U Hui -juan ,XU Shi -hai ,ZHA NG Wen -tian (College of Logistical Engineering ,Chongqing 400016,China ) Abstract :With the increasin g urgency of both energy crisis and environ mental pollution ,there is an urgent need to find a kind of alternative fuel source which is clean ,environmental -friendly and reproducible .Biodiesel attracts notice all around the world because of its cleanness and reproducibility .The research and application situation of biodiesel in China and other countries ,as well as its importance to China are reviewed in this paper .The production technology ,especially transesterification ,is introduced in detail .The shortcomings of biodiesel are also discussed . Key words :biodiesel ;reproducible energy source ;transesterification  收稿日期:2006-11-27  作者简介:吴慧娟(1982-),女,硕士研究生,主要研究方向为燃料与燃料化学,sing4757@s ina .com 。 石油是国家经济社会发展和国防建设极其重要的战略物资。但近年来,石油供应出现紧缺,石油价格居高不下,各国从环境保护和资源战略的角度出发,积极探索发展一些可以再生、清洁的对环境友好的能源。生物柴油作为优质的柴油代用品,对经济可持续发展,推进能源替代,减轻环境压力,控制城市大气污染具有重要的战略意义。我国是一个石油短缺的国家,石油资源数量较少,生产能力增长缓慢。但随着生活水平的提高,石油的需求急剧增长,供应缺口越来越大。2005年我国生产原油1.815亿t ,进口原油1.27亿t ,成品油净进口1742万t ,石油对外依存度已达42.9%。这种状况不仅给石油供应带来很大的压力,而且也危及到国家能源安全。另一方面我国环境状况也不容乐观,而能源使用过程中带来的污染是一个重要方面。因此,在我国发展生物柴油具有更大的意义。 1 国内外生物柴油应用情况 1.1 美国 美国是最早研究生物柴油的国家之一,原料是以大豆油为主。生物柴油在美国的商业应用始于 20世纪90年代初,但直到近几年才逐渐形成规模,并已成为该国发展最快的替代燃油[1],产量从1999年的50万加仑猛增到2000年的500万加仑。目前美国已有4家生产厂家,总生产能力达30万t /a [2] , 预计到2011年美国生物柴油的生产能力将达115万t /a 。美国在生产柴油的研制过程中,生产成本的合理化,适宜原料的选择及理化特性的改进方面都取得了突破性的进展。为促进生物燃料的发展,美国政府采取了有力的补贴措施。1.2 欧洲 生物柴油使用最多的是欧洲,份额已占到成品油的5%,2001年生物柴油产量已超过100万t ,主要以油菜为原料,目前在欧盟各国以前通常被用来做饲料用的废食用油脂,现在也正转向生产生物柴油[3]。据Frost &Sulivan 企业咨询公司最新发表的“欧盟生物柴油市场”报告,为实现“京都议定书”规定的目标(在2008—2012年期间,减少二氧化碳排放量8%),欧盟即将出台鼓励开发和使用生物柴油的新规定,如对生物柴油免征增值税,规定机动车使用生物动力燃料占动力燃料营业总额的最低份额。为了便于推广使用,德国、意大利等国也都制定了生 · 13·第27卷增刊(1)现代化工 June 20072007年6月Modern Chemical Industry

生物柴油制备方法及国内外发展现状

生物柴油制备方法及国内外发展现状 摘要:通过查找文献,简要介绍了生物柴油的定义和优点,重点介绍它的制备方法,同时也对它在国内外的发展现状作了些介绍。 关键词:生物柴油;制备;现状; Abstract:This article gives a brief introduction to the definiton , advantages and development at home and abroad of the biodiesel,it also gives an emphasis introduction on prepation method . Keywords: biodiesel;prepation;actuality; 随着城市对能源需求的不断增加,石油资源的日益枯竭,全世界都将面临能源短缺的危机,而且石油燃烧对环境造成严重的污染,在很大程度上影响着人们的健康水平,于是对生物柴油的研究应用成为缓解日益恶化的能源和环境问题的焦点。 1生物柴油的定义及优点 1.1 定义 生物柴油是指以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油等为原料,通过酯交换工艺制成的有机脂肪酸酯类燃料[1]。产业化生产中所说的生物柴油是指脂肪酸甲酯,是脂肪酸与甲醇发生酯化反应后的生成物。 基于美国生物柴油协会定义,生物柴油是指以植物、动物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃料。天然油脂由长链脂肪酸的甘油三酯组成,分子量大,接近700~1000,虽本身可以燃烧,但不能和普通柴油充分混合,直接用作柴油有很多缺陷,需要设计专门的柴油机。酯交换后得到脂肪酸甲酯,分子量降低至200-300,与柴油的分子量相近,性能也接近于柴油,可以按任意比例混合,也无需设计专门的柴油机。且具有接近于柴油的性能,是一种可以替代柴油使用的环境友好的环保燃料。 1.2 优点 生物柴油与石化柴油具有相近的性能,并具有显著的优越性[2,3]:(1)具有优良的环保特性。生物柴油中硫含量低,不含芳香烃,不含芳烃和硫(<10μg/g),燃烧尾气

乳化柴油实验报告

1、实验目的 1.1 学会柴油微乳体系拟三元相图的绘制与研究方法,并根据相图,选择合适的柴油微乳液进行燃烧性能测定。 1.2 通过氧弹卡计进行燃烧性能的测定,比较柴油、微乳柴油燃烧时其燃烧效率的不同,对微乳柴油的经济与环保价值进行评价。 1.3通过对乳化柴油的燃烧热的测定,掌握燃烧热的定义,学会测定物质燃烧热的方法,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别。 1.4 了解氧弹卡计的主要部件的作用,掌握氧弹卡计的量热技术;熟悉雷诺图解法校正温度改变值的方法。 2、实验原理 2.1实验背景知识 Schulman 在1959 年首次报道微乳液以来,微乳的理论和应用研究获得了迅速发展。1985 年,Shah 定义微乳液为两种互不相溶的液体在表面活性剂界面膜的作用下生成的热力学稳定、各向同性的透明的分散体系[1]。由于微乳液能形成超低界面张力,具有高稳定性、大增溶量、以及粒径小等特殊性质,已引起人们广泛关注[2]。 燃料中掺水, 能提高油料的燃烧效率, 降低燃烧废气中有害气体的含量[3]。燃油掺水是一个既古老又新兴的课题。早在一百多年前就有人使用掺水燃油。由于油、水在表面活性剂作用下形成的W/O或O/W乳液在加热燃烧时水蒸气受热膨胀后能够产生微爆,使得燃油二次雾化燃烧更加充分,提高了燃烧效率,大大降低了废气中的有害气体的含量。但是由于一般的乳状液稳定时间短,易分层,使得这一技术的应川受到了很大的限制[4]。 微乳燃料的制备比较简单,只需要把油、水、表面活性剂、助表面活性剂按合适的比例混合在一起就可以自发形成稳定的微乳燃料。微乳燃油可长期稳定,

不分层,且制备简单, 并能使燃烧更完全,燃烧效率高,节油率达5 %~15 % ,排气温度下降20 %~60 % ,烟度下降40 %~77 % ,NO x和CO 排放量降低25 %,在节能环保和经济效益上都有较为可观的效果,已成为世界各国竞相开发的热点。随着近年来对两亲分子有序组合体研究的不断深入,微乳液理论在乳化燃油领域取得了突破性进展,开发透明、稳定、性能与原燃油差不多的微乳液燃料成为了研究热点。 随着经济快速发展与人口的急剧增长, 80% ~90%的空气污染来自交通工具排放的尾气,柴油不完全燃烧造成的环境污染越来越受到人们的关注,根治大气污染已成为人类面临的重要课题。另一方面,由于中国未来石油供需缺口将越来越大,进口量呈逐步增大的趋势,而且天然石油的储备是有限的,人类面临日益严峻的能源危机。因此,如何提高燃油燃烧效率和减少环境污染,研究新型节油防污染技术,包括最为人们青睐并具有节能效率高,减少尾气污染的燃料乳化以及微乳化技术,己成为人们十分关心的问题。本着节能和环保两个根本宗旨,各国都在加紧对微乳燃油性能的研究。微乳柴油的性能决定着它的应用,研究微乳柴油的性能就显得十分重要[5]。 2.2微乳柴油与燃烧减排机理 乳化燃油与通常的乳状液一样,也分为油包水型(W/o)和水包油型(O/W), 在油包水型乳化燃料油中,水是以分散相均匀地悬浮在油中,被称为分散相或内 相,燃料油则包在水珠的外层,被称为连续相或外相。我们目前所见的大多数乳化燃料油都为油包水型乳化燃料。乳化燃料燃烧是个复杂的过程,对其节能降污机理较为成熟的解释是乳化燃料中存在的“微爆”现象和水煤气反应,也就是从燃料的物理过程和化学过程来解释。一些燃烧机理介绍如下: 2.2.1物理作用—“微爆现象” 二十世纪六十年代初,前苏联科学家伊万诺夫等人发现了乳化燃料的“微爆”现象,从而为乳化燃料的节能、降污机理提供了理论基础。油包水型分子基

乳化柴油的缺点和柴油的危险性

乳化柴油的缺点和柴油的危险性 乳化柴油的优点有很多,但是却没有得到广泛的推广,是因为乳化柴油还存在许多缺点,然而柴油又存在不可忽略的危险性,一般乳化燃料的油水分离时间为7-15天,由于保存时间短,因而作为商品周转使用时有一定困难; 3.生产设备造价昂贵。乳化燃料的设备多采用高速搅拌或超声波乳化装置,设备价格昂贵,投资大而且操作复杂,一旦损坏,很难维修; 4.节油不省钱。由于所用乳化剂的成本高,生产的乳化燃料成本较高,因此虽有一定的节油效果,但节油不省钱,直接经济效益不大。 二、柴油燃烧、爆炸的危险性 1.柴油的易燃性。物质的燃烧性是由其闪点、燃点、自燃点来衡量的,闪点是衡量火灾危险性的重要依据。液体燃料的危险等级

是根据闪电来划分的。油品的闪点愈高,火灾危险性愈小;油品的闪点愈低,火灾危险性愈大。汽油、煤油、柴油的闪点都在120℃以下,润滑油类的闪点一般在210℃因此,汽油的火灾危险性最大。依照我国石油产品技术标准,炼油厂生产的柴油的闪点应不低于45°c,通常在60°c--120°c之间。-35号柴油的闪点为50℃左右,正常情况下环境温度可能达到或接近此温度,所以,火灾危险性较大,油库设计规范在油品火灾危险性分类时,把-35号柴油划为乙级。其它轻柴油和重柴油闪点在60~120℃之间,环境温度通常不可能达到,不易着火,火灾危险性分类把它们划分为丙级a类。但是,必须注意,如果这类柴油因为某种原因被加热、或其附近有高热辐射的火源时,则可能存在被点燃引起火灾的危险性。 2.柴油的易爆性。爆炸性,是物质发生非常迅速的物理或化学变化的一种形式。油品爆炸的危险性通常用爆炸极限表示。油气与空气混合,其浓度达到一定的混合比范围,遇一定能量的点火源时,即可发生爆炸。发生爆炸的最低油气混合比称为爆炸下限;发生爆炸的最高油气混合比称为爆炸上限。如柴油的爆炸下限是混合气体中油气体积含量为0.6%,爆炸上限为6.5%。柴油蒸气在空气中的含量在上述范围内,遇到大于或等于0.2mj的点火能量时,则发生爆炸。如果混合气体浓度超出上述范围时,遇点火源则不爆炸。但在通常的储运条件下,油气很难达到与空气均匀混合,在爆炸极限外,可能存在

微乳化柴油技术简介

Biodisel and the microemulsion additives 生物柴油及微乳化剂简介 生物柴油(biodisel)是指以一部分可再生生物质资源代替不可再生柴油,通过特殊的工艺和技术生产的一种燃烧高效的环保柴油。本公司推出的生物柴油是利用微乳化剂,将9%-12%的水和80%-84%的柴油这两种完全不相溶的液体在特定的条件下经过物理化学反应,生成一种透明、稳定的微乳化生物柴油。本产品不同于现有市场上通过乳化剂和乳化设备加工而成的白色乳浊状柴油,而是通过巧妙的物理化学工艺生成的燃烧值更高,物化性质更为稳定的微乳化生物柴油(以下简称微乳化柴油)。 微乳化柴油的特点: 1、透明、清澈,经过充分乳化后,外观与常规柴油外观相同,完全不同于目前市场上 的白色乳浊状乳化柴油。 2、状态稳定。在-20℃到80℃的恶劣工况下无油水分离现象。 3、燃烧值高。微乳化柴油的燃烧值>9800Cal/kg,完全达到或超过国家0#柴油的标准。 4、环保清洁。有害气体量下降30%以上,PM达到欧Ⅱ标准,能清洁常用设备的油路。 5、使用范围广。该乳化柴油适用于不同型号的柴油发动机和其他内、外燃机使用。 6、微乳化范围广。可以针对市场上常用的柴油和重油进行微乳化调配。 微乳化柴油的工作原理: 柴油分子链较长,在正常使用的情况下20%-30%的柴油都是在没有经过充分燃烧的情况就排放掉,这样理论净燃烧值就大打折扣。微乳化柴油则是通过掺入一定比例的水,通过微乳化剂的作用,在柴油体系中形成稳定的纳米粒径(<50nm)的油包水(w/o)稳定结构。这样,柴油在燃烧的过程燃烧不充分形成的C和CO经过水分子的参与下以微爆的形式得以充分燃烧,最终以CO2的形式排出,从而提高柴油的燃烧效率。其作用化学反应原理如下所示: CO + H2O ==CO2 + H2+E(能量) 2H2 + O2 ==H2O + E(能量) 微乳化柴油的工作示意图: 柴油液滴 微乳化柴油液滴水珠

国内外生物柴油研究与应用现状及发展趋势

国内外生物柴油研究与应用现状及发展趋势 彭超 中国矿业大学化工学院生工10-1班 摘要:生物柴油来源于动植物油脂等可再生资源。作为矿物柴油的替代燃料,生物柴油具有空气污染物排放少、润滑性好、生物降解完全等优点,但生物柴油的成本高是制约其发展的瓶颈。本文综述了国内外生物柴油研究及生产的现状和发展趋势,指出了生物柴油的优势及生物柴油制备、应用中存在的问题,分析了发展生物柴油产业对我国石油安全、国民经济建设、农业产业结构调整和环境保护的作用,并展望了该产业的发展前景。 关键词:生物柴油油脂酯交换 1 引言 1.1生物柴油的定义 生物柴油(Biodiesel)提炼自石油,普遍用于拖拉机、卡车、船舶等。它是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等,野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种,它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物,这些混合物主要是一些分子量大的有机物,几乎包括所有种类的含氧有机物,如:醚、醛、酮、酚、有机酸、醇等。复合型生物柴油是以废弃的动植物油、废机油及炼油厂的副产品为原料,再加入催化剂,经专用设备和特殊工艺合成。 1.2生物柴油及其应用历史 生物柴油是植物柴油与动物柴油的总称。它基本不含硫和芳烃,十六烷值高达52.90,可被生物降解、无毒、对环境无害,可以达到美国“清洁空气法”所规定的健康影响检测要求,与使用石油柴油相比,可以降低90%的空气毒性,降低94%的致癌率,它的开口闪点高,储存、使用、运输都非常安全。在生产生物柴油的过程中,每消耗1个单位的矿物能量就能获得3.2个单位的能量,在所有的替代能源中它的单位热值最高。生物柴油的应用历史较长,1900年,鲁道夫·迪兹尔在巴黎世界博览会上首次展览其发明的柴油引擎时使用的就是花生油。 1.3生物柴油的特点 1)能达到欧洲2号排放(GB252-2000)标准; 2)密度比水小,相对密度在0.7424~0.8886之间; 3)稳定性好,长期保存不会变质; 4)优良的环保特性:硫含量低,二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大减轻意外泄漏时对环境的污染; 5)生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃,因而废气对人体损害低于柴油;

生物酶法制备生物柴油研究综述.

生物酶法制备生物柴油研究综述 分数低于0.0005 %,十六烷值高达73.6,在0#柴油中添加了 20%的生物柴油后,尾气排放中 CO 降低了28%,未燃烧的碳氢化合物降低了 36 %,NOx降低了24 %,全负荷烟度下降幅度达到 0.2~0.9 Rb。 蔡志强等 [10]探究了固定化脂肪酶分别催化酯化与醇解两种方法合成生物柴油的最佳工艺条件。 研究发 现,酯化工艺的最佳工艺条件是:2%固定化脂肪酶,温度为30 ℃,油酸∶甲醇=1∶1(摩尔比),分 2 次等摩尔流加甲醇,反应时间 24 h,或分 3 次等摩尔流加甲醇,反应时间 36 h,酯化率都可以达到 95%以上;醇解的最佳工艺条件是:4%固定化脂肪酶,温度为30 ℃,菜籽油∶甲醇=1∶3(摩尔比),分 3 次等摩尔流加甲醇,反应时间为 48 h,酯化率可以达到 95%以上,去除下层甘油后,菜籽油甲酯纯度可达 98%。 安永磊等 [11]利用固定化脂肪酶催化餐饮废油与乙醇反应制备生物柴油。通过实验获得了酯化反应的最佳条件:反应温度47 ℃,有机溶剂为正己烷,醇油比3∶1,5 次投加乙醇,酶用量为 0.3 g,反应时间 32 h 时,生物柴油产率可达 81%。 徐桂转等 [12]利用固定化脂肪酶 Novozym 435,在无有机溶剂存在的情况下,催化菜籽油与甲醇酯交换反应制取生物柴油。研究得到了菜籽油间歇酯交换反应的适宜工艺条件:转速200 r/min,反应温度:50 ℃,甲醇∶菜籽油=1∶5 (摩尔比),酶用量 10%(与菜籽油的质量比)。 反应分两次加入等量甲醇,即先加入总量一半的甲醇,反应 10 h(菜籽油的酯交换率达到 47%);再加入剩下全部甲醇,反应26 h(酯交换率达到80%)。 唐凤仙等 [13]以戊二醛交联壳聚糖固定的 A.niger Li-38脂肪酶催化棉籽毛油 合成生物柴油取得了不错的效果。 研究发现该固定化酶的贮藏稳定性较好,室温放置 12 d, 酶活性仍能保持 80%以上。固定化酶在30~70 ℃,pH=5.5~6.5 之间较稳定,其热稳定性和 pH 稳定性较游离酶有所提高。固定化酶可重复使用 7 次,转化率保持在80%以上。 洪鲲等 [14]研究了两种脂酶顺序催化制备生物柴油的生产工艺。结果表明:固相化细菌 A007 脂酶催化甘油三酯(TAG)水解的最适条件为:含水量 40%、脂酶用量100 U/g、反应温度30 ℃、反应时间 12 h,此时 TAG水解率和游离脂肪酸(FFA)含量分别为 93.3%和90.1%;在催化 FFA 甲酯化过程中,固相 化 Candidaantarctica 脂酶在FFA∶甲醇=1∶5 时可达到最佳效果;在第二次甲酯化时,加入甘油有利于提高FFA 酯化率,经过 24 h 反应,可将总酯化率

乳化柴油的使用和推广

乳化柴油的使用和推广 目前国外己经有成熟的乳化油技术投入使用,并获得了较好的效果。 为了支持含水乳化燃料,许多国家政府都在不同程度上给予了含水乳化燃料的税率的优惠。美国Lubrizol公司在2001年1月开发了PuriNO。柴油乳化技术,并获得第一个美国国家环保总局(EPA)认证。PuriNO。燃料由柴油、水和专有的Lubrizol添加剂调合而成稳定的均相乳化液,可降低氮氧化合物(NO。)19%,颗粒烟尘54%。 英国两个主要的汽车运输公司伦敦AITiVa集团、诺丁汉城市运输公司对PuriNO。乳化燃料进行了测试使用,也取得了出色的节能和降低污染排放效果,英国已经取消了PufiNO。含水乳化燃料油的税率。同时由法国埃尔夫石油公司生产的Aquazole水乳化燃料油,经过三年运行测试证明,乳化燃料油可降低30%的氮氧化物,80%的烟尘排放。这种乳化燃料油分别在法国Chambery、里昂、巴黎的市区里进行了严格的测试,同时又在德国柏林的十五辆公众巴士上进

行权威测试论证,均获得了较好的效果。使用埃尔夫的Aquazole乳化柴油,巴士外表用专门的乳化柴油使用标志涂装,该型乳化柴油含水9wt%.15wt%,在2002年己通过美国加州大气资源部(CARB)认证。 我国在柴油乳化技术的研究起步较晚,在80年代乳化油的研究进入了低谷,90年代还出现了“水变油”热潮,使得乳化柴油的研究严重倒退,但最近几年来的研究发展迅速,也有许多文献专利发表。张泽斌公开了一种乳化燃油乳化剂,其组成为十二烷醇聚氧乙烯醚硫酸钠粉末、十二烷基硫酸钠粉末、烷醇酰胺溶液和水组成;将其按一定比例加入燃油中,制备成乳化燃油,其中含水量在10~15wt%之间。夏百根等进行了HQ.I型柴油乳化剂进行了柴油乳化工艺条件的筛选实验,通过正交试验,分别考察了乳化油的掺水量、乳化剂用量、乳化剂添加方式通过乳化油的台架试验来考察燃油节油率,得到的结果表明乳化剂的好坏对燃油节油率的影响最大,掺水比例次之,添加方式最小,并得到较佳的乳化工艺为:65:15:25

乳化柴油的研究现状及应用前景

乳化柴油喷入气缸后,由于乳化油液滴中的水分先达到沸点,气化而发生“微爆”现象,可使得油滴进一步微粒化,雾滴的“2次雾化”大大改进了燃油的燃烧过程,更加快了燃烧速率,使油分子燃烧趋近完全,达到节油的目的。 一般柴油机中产生碳氢化合物的主要原因是混合不均匀,以及在燃烧过程后期低速离开喷油器的燃油混合及燃烧不良所致;一氧化碳是一种不完全燃烧产物;柴油机碳烟的生成机理,概括地说是由烃类燃料在高温缺氧条件下裂解生成的。与纯柴油相比,乳化柴油能发生“2次雾化”,其雾化质量是任何柴油机喷嘴都难以达到的,它使柴油分子与高温空气的混合更均匀,使油分子的燃烧更加完全,避免了柴油在瞬时间由于雾化不好,油滴直径过大,表面积小,不能与氧充分接触,而生成较多的碳烟、CO和碳氢化合物造成油耗高及环境污染。大量研究和实践证明,乳化柴油的燃烧环境能显著减少烟尘排放。 NO X是柴油机的主要污染物,其生成过程为:在温度大于1600℃的条件下, O2→2O N2+O→N+NO N+O2→N+NO NO进一步氧化生成NO2。可见温度、氧浓度在NO X生成过程中起着重要作用,一般认为,当温度高于1600℃时,NO X的生成才比较明显,并且温度越高越容易生成。乳化柴油中水的存在降低了燃烧温度和烟气温度,不利于NO X的生成,从而使NO X排放显著下降;另外,与纯柴油相比,乳化柴油能更充分的燃烧,使得烟气中未反应的氧大大降低,也减少了NO X的生成机会。 柴油乳化技术早在100多年前就有人提出,50年代末由于环境保护及石油危机等原因受到重视,70年代末达到实用性发展阶段,目前工业发达国家柴油掺水技术已达到广泛应用[4]并已有多项专利发表。我国柴油掺水乳化技术起步较晚,八十年代初才有突破性进展,最近几年发展比较迅速,并有初步应用与少量乳化柴油专利申请。由于对乳化柴油在燃烧过程中的物理、化学现象缺乏研究以及乳化技术的不完善使得内燃机锈蚀、节油效果不明显。同时由于乳化柴油为热力学不稳定体系,存储时间短、易破乳分层,导致内燃机运行不正常。而微乳化柴油水微滴直径小于0.1微米,为热力学稳定体系,色质透明,非常适合内燃机使用,但微乳所需乳化剂量较大,价格偏贵,推广应用仍有困难。乳化液的形成与稳定理论仍不完整,其研究与应用尚少[2]。 我国每年柴油消耗量约为2000万吨左右,如果能够全部采用柴油掺水乳化技术,按节油率10%计,每年可以节省大约200万吨。这样不仅可以缓解国内柴油的紧张的状况,带来上亿元的经济效益,还可以大大减少由于柴油燃烧不完全成的环境污染。

柴油微乳化技术中乳化剂的选择及配方的研究

ChemicalIntermediate2006年第9期科技与开发 1前言 柴油乳化和微乳化技术的研究自上世纪至今已有几十年的时间,美国、德国、日本等发达国家早在上世纪末微乳化柴油已进入使用阶段[1],为此欧洲国家已在排放标准上达到了欧Ⅲ标准,但我国至今仍没能将这项技术推广使用,重要的一点就是微乳化剂的选配不合适,导致微乳化柴油稳定性差,不能长期贮存,无法进入销售使用。因此,选配优质稳定的柴油微乳化剂是目前我国柴油微乳化技术的关键[2]。 乳化液的形成理论包括定向楔理论、界面张力理论、界面膜理论、相似相溶原理和电效应理论等。这些理论的出发点为:在油-水非连续体系中加入复合乳化剂,乳化剂在油-水界面作定向吸附,不仅可以降低界面张力,而且可以形成致密的界面复合膜,对液 柴油微乳化技术中乳化剂的选择及配方的研究 黄艳娥,徐伟,沈春红 (唐山师范学院化学系,河北唐山063000) 摘要:讨论了柴油微乳化研究中的应用理论,应用相似相溶原理和HLB值初选柴油乳化剂并对乳化剂进一步筛选和复配,同时确定助表面活性剂为正戊醇。利用HLB值的计算对复配得到的微乳化剂进行验证,表明:非离子表面活性剂Span80、AEO-3、TX-4与阳离子表面活性剂D08/1021或D12/1421复配作乳化剂时HLB值在6-15.9范围内均可制得柴油微乳液;对不同复配乳化剂制得微乳化柴油稳定性验证表明:微乳化剂的组成以AEO-3、TX-4与D08/1021三种乳化剂复配,复配比为0.6:1.4:8时掺水量达14%,且稳定性高。 关键词:乳化剂;柴油;微乳化;表面活性剂 中图分类号:TQ027.35文献标识码:A文章编号:1006-253x(2006)09-020-6 StudyoftheSelectionandPrescriptionofEmulsifier inDieselOilMicro-emulsification HUANGYan-e,XUWei,SHENChun-hong (Departmentofchemical,TangshanNormalCollege,Tangshan063000,HebeiChina) Abstract:Orientedwedgetheory,Interfacialtensiontheory,Interfacialfilmtheory,Similitudedissolvetheory,HLBvalueandsoonwerediscussed.Throughapplicationofthesetheories,thedirectionofemulsifierselectedoriginallywasdeterminedandemulsifierswerethoroughlyscreenedoutandcom-pounded.Inthemeanwhile,co-surfactantwasconfirmedtoben-pentanol.Thecompoundedmicro-emulsifierswereverifiedbycalculationofHLBvalue.Itshowedthatmicro-emulsionswereformedwhennonionicsurfactantsuchasSpan80,AEO-3,TX-4andcationicsurfactantsuchas(D08/1021orD12/1421)wereusedasemulsifiers,aswellasHLBvalueiswiderthanthatinthedatas,anddieselmicro-emulsionsareallformedfrom6to15.9.Thesituationandstabilityofmicro-emulsifieddieseloilintheconditionofdifferentformulaswereexplored.TheresultsshowedthatAEO-3,TX-4andD08/1021wereoptimal,andtheweightratioofAEO-3/TX-4/D(08/1021)is0.6/1.4/8. Keywords:emulsifier;dieseloil;micro-emulsified;surfactant 收稿日期:2006-6-25 ?20?

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