第36卷 第10期2002年10月
西 安 交 通 大 学 学 报
JOURNAL OF XI′AN J IAO TON G UN IV ERSITY
Vol.36 №10
Oct.2002
文章编号:0253-987X(2002)10-1079-05
柴油、甲醇和水三组元乳化液流变特性的研究
盛宏至,吴东垠,张宏策
(中国科学院力学研究所,100080,北京)
摘要:对柴油、甲醇和水三组元乳化液的流变特性进行了研究.实验发现,乳化液在本实验的组分配比下近似为牛顿流体,而且乳化剂的种类、含量以及乳化液的组分均对乳化液的流变特性具有显著的影响.对于组分相同的乳化液,乳化液的粘度随着乳化剂含量和粘度的增加而增加;当乳化剂的含量和粘度相同时,若甲醇和水之间的相对质量分数保持不变,减少乳化液中柴油的质量分数(不少于50%),乳化液的粘度随之增加.水和甲醇的含量对乳化液粘度的影响比较复杂,还需要做深入细致的机理研究.
关键词:乳化液;乳化剂;流变特性;粘度
中图分类号:O359 文献标识码:A
Study of Rheological Characteristics of the Emulsions
Made of Diesel,Methanol and W ater
S heng Hongz hi,W u Dongyi n,Zhang Hongce
(Institute of Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100080,China)
Abstract:Rheological characteristics of the emulsions made of diesel fuel,methanol and water are studied.The corresponding experimental results show that the emulsions appear as proximately New2 tonian fluids in the experimental composition.The rheological characteristics of the emulsions are sig2 nificatly dependent on the different kinds and different percentages of emulsifying agents,and the composition of an emulsion has obvious influence on oneself.For the emulsions with the same com posi2 tion,the higher the percentage and/or the viscosity of emulsifying agent added into the emulsions is, the higher the viscosity of the emulsion is.If the ratio of methanol to water in the emulsion is con2 stant,the lower the percentage of diesel fuel is,the higher the viscosity of emulsion is,when the per2 centage and viscosity of the emulsifying agent is the same and the diesel fuel is more than50%of emulsion.The influence of the percentages of methanol and water on the viscosity of emulsion is more complex,and further studies are needed.
K eyw ords:em ulsion;em ulsif ication;rheological characteristics;viscosity
乳化液是一种液体以液珠的形式分散于另一种液体中形成的多相分散体系,其中液珠大小并不完
收稿日期:2002-03-22. 作者简介:盛宏至(1951～),男,研究员,博士生导师. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(19682010).
全均匀,而是大小不一,并且有一定的分布.一般的
乳化液由于光的色散作用,外观常呈乳白色,是一种不透明的液体,因此称之为乳化液.为了延长乳化液的保存时间,在配制乳化液的过程中,需要加入一定量的乳化剂.
乳化剂是表面活性剂的一种,当该物质加入量很小时,就能使溶剂的表面张力或液-液界面张力大大降低;当它达到一定浓度时,在溶液中缔合成胶团,因而产生湿润或反湿润、乳化或破乳、起泡或消泡等作用,以达到实际要求[1].
本文所涉及的乳化液是含有甲醇、水和柴油的新型液体含氧燃料,由于具有较低的排放特性,可作为石油的替代燃料,因而受到了许多研究者的重视[2].该研究具有重要的意义,2001年度国家确定的“九七三”项目共18项,其中之一就是“新一代内燃机燃烧理论和石油燃料替代途径的基础研究”.
乳化液的粘度是基本的物性参数,直接关系到乳化液的应用和理论研究,影响液体射流的稳定性以及柴油机的喷雾和液体与环境气体的混合[3],如用于管道输送时,首先要考虑液体的粘度.
甲醇、水和柴油乳化液的配制技术尚有许多技术难关.作者研制了醇(甲醇或乙醇)、水和柴油乳化液的配制方法,并申报了国家发明专利[4].到目前为止,还很少有人对该类乳化液的粘度进行专门的研究.本文的研究结果可以加深对相关知识的理解,对应用基础研究有比较重要的意义.
1 测量仪器和乳化剂的流变特性
采用成都仪表厂的NXS-11旋转粘度计测量乳化液的流变性能,主要技术指标如下.
粘度测量范围为010028～17800Pa?s
;量程为0-1-10-100-1000-10000;剪切应力为27167～21970Pa;剪切速率为1123～996s-1;转速为516～360r/min;环境温度为5～35℃;用超级恒温器时,物料温度范围为室温～95℃;供电电源为220 V.
本次实验自行配制了3种乳化剂,编号分别为Y01、Y02、Y03,用旋转粘度计测得的乳化剂流变特性如图1所示.
从图1可以看出,乳化剂的流变特性曲线近似为直线,而且通过原点,因此可以认为本次实验配制的乳化剂近似为牛顿流体.从后面的分析可知,乳化剂的含量和粘度对乳化液的粘度有显著的影响,而且乳化剂的粘度明显大于乳化液的粘度.
图1 3种乳化剂的流变特性
2 乳化液的流变特性
配制了若干种乳化液配合本次实验,为了以后实验和分析方便,将乳化液进行了编号,并以D、M 和W分别表示柴油、甲醇和水,其后面的数字分别表示乳化燃料中柴油、甲醇和水所占的质量分数(因乳化剂另外加入,故仅以柴油、甲醇与水的总质量为基准进行描述).例如D80M10W10复合乳化燃料表示乳化燃料中柴油、甲醇和水所占的质量分数分别为80%、10%、10%.同时,配制了柴油、水乳化燃料,与柴油、甲醇和水乳化燃料的表示方法类似,例如D90W10复合乳化燃料表示乳化燃料中柴油和水所占的质量分数分别为90%、10%.
本次实验所配制的柴油、甲醇和水乳化液,若以该体系的质量分数计算,适用范围为:柴油50%～90%;甲醇5%～25%;水5%～25%.乳化剂以其质量与柴油、甲醇和水总质量的的比值计算,适用范围为018%～8%.
本次实验所配制的柴油和水乳化液,若以该体系质量分数计算,适用范围为:柴油60%～90%;水10%～40%.乳化剂也以其质量与柴油和水总质量的比值计算,适用范围为018%～8%.
2.1 乳化液的含油量对乳化液流变特性的影响
实验中分别采用了Y01、Y02和Y03号乳化剂,DMW三组元乳化液分别为D90M5W5、D80M10W10、D70M10W20、D70M15W15、D60M20W20和D50M25W25,得到了当乳化剂的质量与体系质量之比(后面简称为质量比)分别为8%、418%、4%、2%和018%时的流变特性.大量的实验数据表明,流变特性的基本趋势大致相同,为了简化篇幅,以下选择了几组有代表性的数据.
0801西 安 交 通 大 学 学 报 第36卷
图2为采用Y01号乳化剂,并且乳化剂的质量比为8%时,5种DMW 乳化液的流变特性.图3为采用Y02号乳化剂,并且乳化剂的质量比为4%时,5种DMW 乳化液的流变特性.图4为采用Y03号乳化剂,并且乳化剂的质量比为2%时,5种DMW 乳化液的流变特性.
从图中可以看出,柴油、
甲醇和水乳化液的流变特性曲线均近似为直线,而且通过原点,因此可以认为在本次实验配制的柴油、甲醇和水乳化液的配比范围内,乳化液近似为牛顿流体,这与以往认为该类乳化液是假塑性流体的研究结果不同[5,6].
图2 Y 01为8%时5种DMW 乳化液的流变特性
图3
Y 02为4%时5种DMW 乳化液的流变特性
图
4 Y 03为2%时5种DMW 乳化液的流变特性
从图中还可以发现,当甲醇和水的相对质量分数保持不变时,随着乳化液中柴油质量分数的降低,乳化液的粘度随之增加.众所周知,纯柴油的粘度小于乳化液的粘度,因此在应用单组分的结果分析乳化液时,乳化液的粘度必须引起足够的重视.
为了扩大实验范围,又测量了水和柴油乳化液的流变特性,获得了大量的实验数据.由于水和柴油乳化液的流变特性与水、甲醇和柴油乳化液的流变特性类似,下文选择了一组数据.图5为采用Y03号乳化剂,并且乳化剂的质量比为2%时,D90W10、D80W20、D70W30、D60W40和D50W50乳化液的
流变特性曲线.其中,柴油和水乳化液的流变特性与柴油、甲醇和水乳化液的流变特性类似,这里不再赘述.所不同的是,当乳化剂的种类和含量以及乳化液中柴油的质量分数均相同时,柴油和水乳化液的粘度一般小于柴油、甲醇和水乳化液的粘度.为了进一步分析甲醇和水对乳化液的流变特性的影响,实验中也比较了D70M15W15和D70M20W10两种乳化液的粘度,图6为采用Y03号乳化剂,并且乳化剂的质量比分别为8%、2%和018%时,D70M20W10和D70M15W15乳化液的流变特性
曲线.
图5 Y 03为2%时5种DW 乳化液的流变特性
图6 D70M15W15和D70M20W10乳化液的流变特性
1
801 第10期 盛宏至,等:柴油、甲醇和水三组元乳化液流变特性的研究
从图6可见,当乳化剂的质量比为8%时,
D70M20W10乳化液的粘度小于D70M15W15乳化液的粘度;当乳化剂的质量比为2%时,两者的粘度变化不明显;当乳化剂的质量比为018%时,D70M20W10乳化液的粘度则大于D70M15W15乳
化液的粘度.可见,乳化液中水和甲醇含量对乳化液粘度的影响比较复杂,
还需要做深入细致的工作.2.2 乳化剂的含量对乳化液流变特性的影响
乳化剂含量对乳化液的粘度亦有显著的影响,实验中分别采用Y01、Y02和Y03号乳化剂,乳化液为D 90M 5W5、D 80M 10W10、D 70M 15W15、D60M20W20、D50M25W25、D90W10、D80W20、D70W30和D60W40,得到了在乳化剂的质量比分
别为8%、418%、4%、2%和018%时的流变特性.大量的实验数据表明,流变特性的基本趋势大致相同,为了简化篇幅,下面选择一组有代表性的实验数据.图7为使用Y03号乳化剂,并且在乳化剂的质量比分别为8%、418%、4%、2%和018%时,D70M15W15乳化液的流变特性曲线.
图7 D70M15W15
乳化液粘度随乳化
剂质量分数改变的变化
从图7可见,对于组分相同的乳化液,加入同一
种乳化剂,随着乳化剂含量的增加,乳化液的粘度将随之增加.
2.3 乳化剂的粘度对乳化液流变特性的影响
乳化剂的粘度与乳化液的粘度直接相关,在实验中发现,对于组分相同的乳化液,即使乳化剂的含量相同,若采用高粘度乳化剂,其乳化液粘度也高.本次实验测量了5种柴油、甲醇、水三组元乳化液(D90M5W5、D80M10W10、D70M15W15、D60M20W20、D50M25W25)和4种柴油、水乳化液(D90W10、D80W20、D70W30、D60W40)的流变特性,乳化液分
别采用Y01、Y02和Y03号乳化剂配制,乳化剂的
质量比分别为8%、418%、4%、2%和018%.以上流变特性实验均证实了上述规律,为了简化篇幅,这里不再罗列数据.
图8列出了D70M15W15乳化液分别采用3种乳化剂(质量比均为4%)时的流变特性.
如前所述,Y01、Y02和Y03号乳化剂的粘度是逐渐增加的,因此所配制的D70M15W15乳化液的粘度亦逐渐增加.
图8 采用不同乳化剂的D70M15W15乳化液的流变特性
2.4 讨论
乳化液的粘度是基本的物性参数,对液体射流的稳定性有着不容忽视的影响,但很少有人对此进行专门的研究.
在乳化液中,由于存在不同的作用力,它们在不同的条件下相互平衡,形成一定的微观结构,故离散相的尺度形状随组分与乳化剂及其添加量变化.当运动情况改变后,平衡被破坏,须经过一段时间才能达到新的平衡,由此乳化液表现出随时间变化的流变特性,因此乳化液在制备后需静置一定时间才可进行流变特性实验.
一定的条件下组成乳化液的微滴总按能量最小的原则趋于最佳排列.当运动条件发生变化时,微滴总存在恢复或松弛到最佳排列的趋势,因而乳化液表现出一定的粘弹性.
通过实际测量乳化液的粘度,发现在实验的配比范围内,水、甲醇和柴油乳化液以及水和柴油乳化液均近似为牛顿流体,这与以往认为乳化液是假塑性流体的研究不同,其中主要原因可能是配制的乳化剂亦为牛顿流体.
3 结 论
作者研究了乳化液的粘度与乳化液的组分、乳
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化剂的含量和粘度的关系,得出了一些有益的结论,为理论研究和工程应用提供了依据.
若乳化剂为牛顿流体,乳化液在本文的组分配比下近似为牛顿流体,而且乳化剂的种类、含量以及乳化液的组分均对乳化液的流变特性具有显著的影响.对于组分相同的乳化液,乳化液的粘度随着乳化剂含量和粘度的增加而增加.因此,当乳化液的组分固定时,若要求所配制的乳化液具有一定的粘度,可通过选择乳化剂的粘度和含量来实现.由于纯柴油的粘度小于乳化液的粘度,应用单组分的结果分析乳化液时,乳化液的粘度必须引起足够的重视.
当乳化剂的含量和粘度相同时,若甲醇和水之间的相对质量分数保持不变,减少乳化液中柴油的质量分数(不少于50%),乳化液的粘度随之增加.
水和甲醇的含量变化对乳化液粘度的影响比较
复杂,还需要做深入细致的机理研究.参考文献:
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[2] 吴东垠,田文栋,魏小林,等.多组分液雾在高温高压气
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[4] 吴东垠,田文栋,黎 军,等.乳化油的性质及其制备方
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水复合乳化燃料的研究[J ].内燃机学报,1995,13(2):
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(编辑 杜秀杰)
《西安电子科技大学学报》2002年第3期目录选登
目标对复杂背景辐射的光散射吴振森,刘安安(289)
……………………………………………………………静电绘图机潜像头的设计及馈电技术的研究高有行,陆建海(294)……………………………………………微型硬盘抗冲击振动主动控制系统的研究贾建援,赵钟磊,康春霞,等(296)…………………………………基于产品最优分档的集成电路整体效益优化模型荆明娥,王宇平,郝 跃(300)………………………………两阶段混合流程调度问题研究牛海军,孙树栋(305)……………………………………………………………加密广播的密钥分发屈 劲,葛建华,蒋 铭(310)………………………………………………………………单电子晶体管隧穿电阻的量子计算杜 磊,庄奕琪(314)………………………………………………………支持柔性机制的元数据驱动模型的研究与应用李青山,陈 平,褚 华(319)…………………………………基于U RN 的特征交互检测方法研究刘彦明,马玉祥,易克初(333)……………………………………………快速低密度校验码迭代译码量化算法贺玉成,孙韶辉,慕建君,等(338)………………………………………基于零树结构的感兴趣区图像内嵌编码算法陈 军,吴成柯,李云松(343)……………………………………基于概率模型的遗传算法汪西莉,刘 芳,焦李成(347)…………………………………………………………第三代移动通信系统的安全体系结构刘东苏,韦宝典,王新梅,等(351)………………………………………基于脉冲重复间隔变换的脉冲重复间隔估计王兴颖,杨绍全(355)……………………………………………有源集成天线的时域有限差分法分析胡小娟,褚庆昕(360)……………………………………………………基于Hopfield 网络的自适应观测器设计张 杰,李俊民,王 珏(368)…………………………………………基于神经网络的鲁棒自适应滑模迭代学习控制杨小军,李俊民(382)…………………………………………新型三角形微带天线及其分析董玉良,杨小鹏,张士选(408)……………………………………………………利用3DES 的迭代型分组密码构造跳频码序列李 赞,金力军,常义林(411)…………………………………周期序列的线性复杂度曲线特性白恩健,张 斌,肖国镇(423)
(3)
801 第10期 盛宏至,等:柴油、甲醇和水三组元乳化液流变特性的研究
For personal use only in study and research; not for commercial use 天德牌车用甲醇柴油调配技术要求及工艺流程 一、技术要求： 1、国标、非标柴油均可调配甲醇柴油使用。 2、甲醇要求纯度在99.5%以上含量，国标一级产品。 3、容器要干净，配制前请将容器内部用甲醇清洗干净。 二、调配甲醇柴油在不同温度下助溶剂的加入量应按如下比例调整： 1、在气温5℃以上将天德助溶剂的加入量占总量20%； 2、在－8℃至5℃将天德助溶剂的加入量占总量22%； 3、在－8℃以下将天德助溶剂的加入量需占总量25%。 三、调配工艺： 1、按照体积比，首先用15%甲醇与20%助溶剂搅拌清澈透明，搅拌均匀后为半成品（变性甲醇）； 2、将35%的变性甲醇兑入65%的柴油中，搅拌均后为成品甲醇柴油； 产品特点： 1、品质优良：配制好的成品甲醇柴油外观清澈透亮柴油色（浅黄色），无刺激味，黏度、密度指标都符合标准。 2、稳定性好：成品甲醇柴油可保证四个月内不分层，不乳化，不浑浊，不沉淀，不变色，质地均匀透亮。 3、无限互溶：成品甲醇柴油可以达到和其他国标柴油、非标柴油任意比例混配互溶，不分层，不乳化，不变色。 4、抗水性好：甲醇柴油遇水静止状态下油水分离，不乳白，清澈透亮，其状态与国标柴油遇水状态无异，运动状态静止后油水分离。 4、市场可操作性强 在市场操作过程中可以将甲醇和助溶剂单独调配，成为淡黄色清澈透亮半成品油液（变性甲醇），这种调配后的半成品可以单独存放，后期再进行成品配制，也可以直接与柴油按照比例勾兑，配制成为甲醇柴油。 5、适用范围广 甲醇柴油检测指标十六烷值，热值，冷滤点均接近柴油标准，可替代柴油适用于柴油内燃机，工业锅炉，电厂等领域。 注意事项： 1、每次大量调配前须先做小样试验，试验成功后，可按照比例进行大量配制。 2、大量调配必须把油罐内部清洗干净［包括加油站］，否则直接影响调配质量。
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
文章编号:1000-0925(2004)02-040-03 250031 柴油2甲醇乳化燃料乳化剂的最佳H LB 值及水含量的影响 吴 楚1,魏建勤1,史春涛2 (1.浙江大学动力机械及车辆工程研究所,杭州310027;2.天津大学天津内燃机研究所) The Optimum H L B Number of Emulsion of Diesel 2Methanol Emulsification Fuel and the I nfluence of W ater Content on It WU Chu 1,WEI Jian 2qin 1,SHI Chun 2tao 2 (1.The Institute of P ower Machine and Vehicle Engineering ,Zhejiang University ,Hangzhou 310027,China ; 2.T ianjin Internal C ombustion Engine Research Institute ) Abstract :F or using diesel 2methanol emulsification fuel ,one of the m ost difficulty things is how to obtain stable and cheap diesel 2methanol emulsification.The optimum H LB number of emulsion of diesel 2methanol emulsification fuel and the in fluence of water on it were studied.It is showed that the optimum H LB number of emulsion of diesel 2methanol emulsifica 2tion fuel is about 3.5,and the optimum H LB number of emulsion of diesel 2methanol 2water emulsification fuel become to the optimum H LB number of emulsion of diesel 2water emulsification fuel when there is water in diesel 2methanol emulsification fuel.The optimum H LB number of emulsion of diesel 2methanol 2water emulsification fuel dosn ’t change with increasing wa 2ter content.But delamination period change with increasing water content.The delamination period of emulsification fuel is the longest when the scale of water to methanol is about 40%in methanol 2water and methanol 2water is about 8:1in diesel 2methanol 2water emulsification fuel.It is fav orable to im prove the stability of diesel 2methanol emulsification fuel to adding water into diesel 2methanol emulsification fuels. 摘要:柴油机中掺烧醇的最大难点之一在于难以获得价廉、稳定的柴油2甲醇乳化燃料。 作者研究了柴油2甲醇乳化燃料乳化剂的最佳H LB 值以及不同含水量对最佳H LB 值的影响。研究结果表明:柴油2甲醇乳化燃料乳化剂的最佳H LB 值在3.5左右,当柴油甲醇乳化燃料中含水形成了甲醇2水2柴油三元乳化燃料时,其最佳H LB 值与柴油2水的最佳H LB 值相同,且三元乳化燃料乳化剂的最佳H LB 值不随含水量的增加而变化,但随着含水量增加,乳化燃料分层时间会产生变化;在柴油2甲醇2水乳化液中,当水在甲醇2水混合液中的比例为40%左右时,甲醇2水2柴油三元乳化燃料(柴油∶甲醇+水=8∶1)的分层时间最长,即在柴油2甲醇乳化燃料中加水有利于提高乳化燃料的稳定性。 关键词:内燃机;柴油;甲醇;乳化燃料;最佳H LB K ey Words :I.C.Engine ;Diesel Fuel ;Ethanol ;Emulsion ;Optimum H LB Number 中图分类号:TK 421.5 文献标识码:A 收稿日期:2003204225 作者简介:吴 楚(1975-),男,硕士,主要从事内燃机工作过程的研究,E 2m ail :w eijianqin @https://www.doczj.com/doc/d517203961.html, 。 1 概述近年的研究发现,当燃料中含氧量达总质量的 30%时,可实现无烟燃烧。柴油机排放尾气中的烟 度主要受燃料中含氧量的影响,与具体的含氧燃 料的种类没有关系[1,2]。因此,从环保和经济因素考 第25卷(2004)第2期 内 燃 机 工 程 Neiranji G ongcheng V ol.25(2004)N o.2
甲醇与柴油的混合 关键词：甲醇柴油内燃机 甲醇汽油 甲醇汽油配方:甲醇10%-60%,乙醇3%-30%,汽油50%-85%,异丁醇1.5%-5%,叔丁醇1%-3.5%,另外可以适量加些二茂铁，此种汽油可以与市售任何汽油混用，无铜片腐蚀，高温不气阻，标号可达125号及以上． 阿拉丁等其他牌子里面含了二茂铁，航空煤油、锰这种严禁使用的80年代的材料，会造成拉缸，积碳的严重后果。 甲醇作为燃料的能源利用形式主要有以下途径： ——汽油掺烧甲醇。汽油掺烧甲醇在国际上已有应用技术，我国四川部分地区有较长期的甲醇和汽油掺烧应用，掺烧比例约为3％～5％的甲醇。“七五”期间，原国家科委在山西省曾组织较大规模的甲醇汽油掺烧试验示范，掺烧比例为15％～25％的甲醇。试验和应用实践表明，低比例掺烧甲醇。（3％～5％）和纯汽油燃料相比，发动机未做任何变动而工况和性能不受任何影响；15％～25％甲醇和汽油掺烧后，应对发动机系统适当予以调整。——甲醇燃料（M85以上）。通过国家甲醇汽车示范工程50部甲醇中巴客车的试验示范，在甲醇汽车制造、发动机技术、燃料贮存和运输、燃料配制、加注、车辆特殊技术与维修、监测及数据分析、营运管理等多方面取得了初步的经验和成果，可资推广借鉴。如果甲醇燃料汽车能在近期实现灵活燃料化，即可使用汽油与甲醇任何比例混合的燃料，由燃料传感器识别成分，通过电脑提供发动机最佳运行参数，便可加快普及推广甲醇汽车的进程。——甲醇裂解。目前，甲醇裂解在汽车上的应用有两种形式，一种是利用催化剂裂解，另一种是等离子体裂解。甲醇裂解后成为H2＋CO气体直接进入气缸燃烧，其燃烧特征是燃烧温度低和在贫氧下能够充分燃烧，因此，可达到较好的环保效果，油耗有不同程度的降低。目前，以催化剂裂解形式的甲醇汽车已在云南和北京的两个科技企业研制出来并有实际应用；中科院山西煤化所也开发出等离子体甲醇裂解技术；中科院山西煤化所和山西佳新能源化工实业有限公司联合改装昌河牌微型车和492型化油器甲醇车将于今年底投入运行。——甲醇燃料的间接应用：二甲醚燃料和MTBE的应用。二甲醚被认为是最有应用前景的柴油机替代燃料，可以首先在城市公交车辆、城市内使用的轻型车及载重车或城市出租车上使用。此外，二甲醚还可替代液化石油气作为炊事燃料使用。 MTBE是甲醇和异丁烯的合成产品，主要是代替四乙基铅作抗爆剂。随着环保对汽油无铅化要求的提高，以甲醇为原料，制造汽油添加剂MTBE的需求量将会有所增加。同时MTBE 还可作为中比例甲醇和汽油混合掺烧防止燃料分层助溶剂来使用。 ——燃料电池。燃料电池FC是燃料通过电化学作用，直接变成电能的电化学连续反应装置，可用于驱动电动汽车和发电。德国戴姆勒奔驰汽车公司和美国福特汽车公司已生产出甲醇燃料电池汽车样车，并宣称在2004年将实现商品化。在今年6月举办的北京国际汽车展览会上，日本丰田公司和本田公司也展出了甲醇燃料电池汽车样车。预计，燃料电池汽车有望成为未来汽车的发展模式，甲醇燃料有望成为燃料电池汽车的主要燃料之一。 总之，甲醇燃料作为能源产品的洁净利用，已有较长期的应用实践，并有很好的应用前瞻性，初期的应用市场已逐渐形成，为建立以甲醇能源利用为中心的新一代煤化工发展创造了必要的市场条件。甲醇燃料作为洁净能源产品，它的推广应用既符合国家能源政策和可持续发展战略原则，又符合能源方向。
柴油-生物柴油混合燃料互溶性与溶胀性研究 魏秋兰 (陕西交通职业技术学院,陕西西安710018) 摘要:柴油-生物柴油混合燃料的互溶性与燃烧性能密切相关,其溶胀性是燃料腐蚀性的主要性能之一;研究温度对生物柴油与石化柴油混合燃料互溶性的影响以及掺混比例对橡胶件溶 胀性能的影响具有重要意义。文中说明了柴油-生物柴油混合燃料的配制方法,分析了温度、时 间及掺混比例对其互溶性和溶胀性的影响。 关键词:汽车;生物柴油;石化柴油;混合燃料;互溶性;溶胀性 中图分类号:U473.1文献标识码:A文章编号:1671-2668(2008)05-0011-02 近来年,生物柴油在国际上引起了人们的特别关注。它是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等为原料,与醇类(甲醇、乙醇)经改性反应制成的脂肪酸单酯,包括脂肪酸甲酯、乙酯或丙酯等,供柴油机使用。大力发展生物柴油对经济的可持续发展、推进能源替代、减轻环境压力、控制由汽车尾气引起的城市大气污染具有重要意义。 由于纯粹燃烧生物柴油受到原料供应的限制,需要与石化柴油按不同比例混合燃烧。张恬等认为生物柴油与石化柴油可以以任意比例混合,但是没有考虑温度的影响。生物柴油与石化柴油的化学性质相似,但是如果互溶性差、燃烧性能不同、不能同步燃烧,会出现动力小、爆震、油耗大、燃烧不充分等情况。而互溶程度又随温度的变化而变化,所以研究生物柴油与石化柴油在不同环境温度下的互溶性很有必要。 另外,发动机燃料供应系统中许多部件都是由橡胶、塑料制成的。燃料中的酸性成分可能会对某些橡胶和塑料部件产生一定的腐蚀、溶胀作用。塑料制品会溶胀、变粘,橡胶制品会发生溶胀、变硬、变脆或软化等现象,垫片会逐渐软化而导致漏油。生物柴油属于有机物的一种,故其与石化柴油的混合燃料会对常用的汽车供油系中非金属零件(如油封、垫圈等)产生一定的溶胀作用,使其硬度下降、质地软化、龟裂,进而失效。所以有必要进行混合燃料溶胀性实验,以检验生物柴油对橡胶和塑料部件是否有腐蚀、溶胀作用。 1混合燃料的配制与测试方法 本研究采用常规的商业柴油(10#和0#柴油)和以大豆为原料生产的生物柴油。实验中生物柴油分别与10#和0#柴油按体积比例掺混,如BD30表示生物柴油的体积占30%,石化柴油占70%。确定的掺混比例为BD0、BD5、BD10、BD15、BD20、BD25、BD30、BD50、BD80和BD100。实验仪器主要有BCD-153T、实验用精密冰箱和ZH12-328TGA分析天平。 互溶性的实验方法是把按比例准备好的油样混合均匀,分别取50m L置于干净透明的试管中,并将试管放置于可控温冰柜中,在不同温度下静置,仔细观察,详细记录试管中液体的流动性、颜色和互溶等情况。 溶胀性实验时,将汽车中常用的橡胶件分别浸泡在密封的BD0、BD30、BD50和BD100油样中,隔天用电子分析天平称量非金属件的质量,观察时间为1个月。实验前,清洗、测量橡胶件,记录其原始尺寸、观察其原始形状、确认其材料,然后继续分别放入原油样中密封浸泡,隔天称量时观察瓶底是否有沉积物,也可以此作为橡胶件老化的证据。 2温度对混合燃料互溶性的影响 不同比例10#和0#柴油与生物柴油混合燃料的互溶温度实验结果如图1、2所示。 本实验油样中没有添加助溶剂,在图1中,掺混比小于50%时,生物柴油是溶质,10#柴油是溶剂,温度增大,生物柴油在10#柴油中的溶解度越大,混合燃料的互溶性越好;掺混比大于50%时,生物柴油是溶剂,10#柴油是溶质,温度增大,10#柴油在生物柴油中的溶解度越大,混合燃料的互溶性越好。生物柴油与10#石化柴油的互溶温度随着掺混比例 11 公路与汽运 总第128期H ighw ay s&A utomotive A p p lications
中国生物工程杂志 Chi n a B i o techno l o gy ,2006,26(11):87~90 生物柴油的研究进展 沈 1,2 迟晓元 1,2 杨庆利 1,2 赵宗保3 张 卫3 秦 松 1* (1中国科学院海洋研究所 青岛 266071 2中国科学院研究生院 北京 100049) (3中国科学院大连化学物理研究所 大连 116023) 摘要 生物柴油是重要的新型可再生能源。阐述了生物柴油的主要特性及其对环境保护、能源安全、农业生产的意义。由于我国耕地有限,所以完全效仿国外的模式不符合我国的国情。并且原料油成本过高一直是制约生物柴油产业化发展的瓶颈,所以我国应该对生物柴油原料进行多方面研究。因此就生物柴油原料展开了详细地分析,并展望了我国生物柴油的发展前景。关键词 生物柴油 可再生能源 原料 前景 中图分类号 Q819 收稿日期:2006 08 17 修回日期:2006 09 22*通讯作者,电子信箱:sqi n@m s .qd i o .ac .cn 随着经济的迅速发展,全球性的能源短缺及环境污染问题日趋严重 [1] 。我国人均化石资源贮量十分有 限,但能源需求量却与日俱增。开发和利用立足于本国的可再生能源,是保障我国社会经济可持续发展的重大战略措施之一。 生物柴油是一种清洁的可再生能源,其化学成分主要为长链脂肪酸的甲酯或乙酯。生物柴油一般是采用可再生的油脂资源(如动物、植物或微生物油脂,以及餐饮废油等)经过酯化或转酯化工艺制得的、是性质与普通柴油非常相似的液体燃油[2,3] 。作为一种极具 潜力的化石能源替代品,生物柴油的开发和应用正受 到世界各国的普遍重视[4] 。 1 生物柴油的特性及开发意义 1.1 生物柴油的特性和对环境保护的意义 与传统柴油相比,生物柴油具有环境友好、润滑性能好、储运安全、抗爆性好和燃烧充分等优良性能,还具有能量密度高、可再生、易生物降解以及含硫量低等特点 [5] 。生物柴油中硫含量极少,可大大减少含硫物 质的污染问题,又因其含氧量高,一氧化碳的排放量约为普通柴油的10%,二氧化碳的排放量远低于植物生长过程中所吸收的二氧化碳,可以很大程度缓解与改善目前全球面临的温室效应。使用生物柴油所产生的 尾气中有毒有机物的排放量仅为普通柴油的10%,颗粒物为20%,且生物柴油本身的生物降解率高达95%以上,加之其燃点为150 左右,比普通柴油在使用、运输、处理和储藏方面都更加安全 [6~8] 。目前各国大多 使用20%生物柴油与80%石油柴油混配,这种混配的燃油适用于任何柴油发动机,并能直接利用现有的油品储存、运输和分销设施。 1.2 生物柴油对我国能源安全的意义 能源安全就是实现一个国家或地区国民经济持续发展和社会进步所必需的能源保障。我国现有的能源远远不能满足国民经济的快速发展和可持续发展,为了改善能源危机现状,必须尽快寻找新的能源来源,生物质是可再生资源,利用生物质生产生物柴油,可以保证能源的稳定供应。我国人均占有可开采石油资源十分贫乏,大约只有世界平均水平的12% [9] ,但能源的需 求总量却增势强劲,是石油净进口国。生物柴油属于可再生能源的一种,更重要的是其来源具有稳定性,因而可长期缓解对化石资源的依赖,并保障社会和经济的可持续发展。 1.3 生物柴油对我国农业生产的意义 生物柴油的原料来源极其广泛。在我国与农业生产直接相关的主要包括各种植物油脂和微生物油脂的获得。广大农民可以通过种植木本油料植物或油料作物为生产生物柴油提供丰富的可再生原料,或者通过微生物发酵法利用和转化各种农林废弃木质纤维素原材料获取微生物油脂等 [10] 。这不仅能改善油料作物的
人造柴油生产技术 一：人造柴油（附人造水油混合柴油），又名（人工合成柴油）Artigicial diesel oil 1: 性状：人造柴油或人造水油混合柴油是含有许多碳氢化合物的混合物。经柴油机长期运行试验，其各项性能指标如最大输出功率，最大输出扭矩，耗油量，操作性能等与纯柴油一样，且烟尘减少，对机件无腐蚀，无磨损，人造柴油成本远比纯柴油低。 2：参考质量标准（摘自企业标准） 指标名称指标 0号人造柴油 10号人造柴油 十六烷值〉 40 45 凝点（c）< 0 -10
运动粘度（平方米/s） (2-8)x10-6 (2- 8)x10-6 注：0号人造柴油相当于0号柴油。10号 人造柴油相当于10号柴油。 3：用途及使用方法： 人造柴油或人造水油混合柴油主要用作柴 油机车，拖拉机及各种高速柴油机的燃料，使用时不需改动柴油机体。0号人造柴油适用于全国各地去4-10月使用（气温较高时）。10号人造柴油适用于长城以南各地 区冬季使用（寒冷时）。 二:0号人造柴油的配制方法： 1：配方： 配方一：精焦油:57%-59.1% 煤油:40%-42.9% 烧碱:0.1%
配方二：甲醇:80% 汽油:5% 磺化油:14.9% 磷酸氢二钠:0.1%（也可用氢氧化钠0.1%） 配方三：重苯(三甲苯):55%-60% 煤 油:40%-44.9% 烧碱:0.1% 2：具体操作：按上述配方之一用计量表将 原料分别计量，以泵打入罐中至3/4左右 容积后停止打入原料，然后用泵将混合料 抽出来再从罐顶送入。如此循环10-20min，在倒入另一只油桶内，静置沉降0.5-1小时，用过滤筛过滤后，取样检验，如检验发现 油的粘度不合格，可适当调整配方用料量（如配方二：增加磺化油量等）；如启动 试验发生柴油机发动困难时，则油中应加 引发剂（如配方之一煤油）；如易发动， 有爆鸣声时则应减少引发剂。经检验的合 格品即为成品。可装桶或送入储罐。这种
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
生物质乙醇技术 随着全球变暖、化石能源日渐消耗等，引发了人们对新型、可再生能源的深刻思考。如巴西、美国、中国等国正积极开发、利用生物质燃料乙醇生产技术。但如果一如既往以大量粮食生产燃料乙醇势必和人“争食”、“争地”，造成人类生存隐患，走“非粮”路线是大势所趋。其中，纤维素地球贮量丰富，其能量来自太阳，通过光合作用固定下来，取之不尽，用之不竭，各国正如火如荼地进行着相关研究。 乙醇的结构简式为C2H5OH，俗称酒精，它在常温、常压下是一种易燃、易挥发 的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性。乙 醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常 用体积分数为70%——75%的乙醇作消毒剂等。 一生物质能源的发展前景 随着中国经济的高速增长，以石化能源为主的能源消费量剧增，在过去的20多年里，中国能源消费总量增长了2.6倍，对环境的压力越来越大。2003年，中国二氧化碳排放量达到8.23亿吨，居世界第二位。2025年前后，中国二氧化碳排放量可能超过美国而居首位。2003年，中国二氧化硫的排放量也超过了2000万吨，居世界第一位，酸雨区已经占到国土面积的30%以上。中国二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2／3均来自燃煤。预计到2020年，氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量30%和46%。根据我国的可持续发展战略，生物质能源的发展具有良好的发展前景。 二生物质能源的介绍 2.1生物质 生物质( biomass，生态学中常译为生物量)是在讨论生物能源( bioenergy) 时常用的一个术语,指地球上所有活的和死的生物物质以及新陈代谢产物的总 称。具体来说,生物质资源( biomass resources)包括:所有动物和植物及其排泄
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
第30卷第5期 唐山师范学院学报 2008年9月 Vol.30 No.5 Journal of Tangshan Teachers College Sep. 2008 ────────── 收稿日期：2007-02-28 作者简介：刘征原（1975-），女，河北承德人，唐山师范学院化学系实验师。 - 36 - 乳化剂对柴油微乳液粘度的影响 刘征原，黄艳娥 （唐山师范学院 化学系，河北 唐山 063000） 摘 要：实验比较了不同乳化剂复配体系加溶水量大小，并研究了在相同乳化剂复配时不同加入量对柴油微乳液粘度的影响。结果表明，离子表面活性剂在总表面活性剂中含量较高时加溶水量较高，三组分乳化剂复配较两组分复配加溶水量高；无论是用何类型的乳化剂组合的两组分或三组分复配乳化剂，随着乳化剂含量的增加，微乳液粘度均增加，但三组分乳化剂复配制备出的柴油微乳液粘度增加趋势较两组分平缓。 关键词：乳化剂；柴油；微乳液；粘度；加溶量 中图分类号： T Q028 文献标识码：A 文章编号：1009-9115(2008)05-0036-03 Influences of the Emulsifiers on Viscosity of Diesel Oil Micro-emulsion LIU Zheng-yuan, HUANG Yan-e (Chemistry Department of Tangshan Teachers College, Hebei Tangshan 063000, China) Abstract: The water solubilization in the different emulsifiers compounded system is compared, and the effect of the amount of the same compounded emulsifier on the viscosity of micro-emulsion is researched. The experiment results show that water amount of solubilization is high in the micro-emulsified diesel oil when the percentage content of ionic surfactant is high in the total surfactant amount. Compared with the utilization of two emulsifiers, the water amount of solubilization is higher when three emulsifiers are mixed into the micro-emulsified diesel oil. The viscosities of micro-emulsified diesel oils all increase with the increasing of the percentage content of emulsifiers, whatever kind of emulsifiers are compounded. The increasing trend of viscosity is much flatter when three emulsifiers are compounded. Key words: emulsifier; diesel oil; micro-emulsion; viscosity; solubilization of water 目前，柴油掺水乳化和微乳化燃料作为一项重要的节能和环保技术得到了世界各国的广泛关注 [1-7] ，我国在该领域 也进行了大量的研究，但对微乳化柴油的实际应用还有一系列的问题需要解决，如对微乳化柴油的经济性能、稳定性能、流动性能、燃烧性能、腐蚀性能等问题需认真研究解决措施；对燃烧过程的节油机理需做更深入的研究和讨论；对柴油发动机的动力性和排放状况须进一步考察以确定最佳节油和排放效果的掺水量和工作条件等。 上述问题中，微乳柴油的流动性对其在雾化室内的雾化状况有很大影响。粘度小的微乳柴油流动性好，在雾化时需克服内摩擦而消耗的力小，所以雾化颗粒小，蒸发表面增大，同时蒸发速率增大，在使用过程中，喷射出的微乳柴油量较 多，达不到节油的效果，经济性差。反之，粘度大的微乳柴油雾化困难，造成喷射出的微乳柴油量少，发动机达不到所需的功率。因此，配制出与纯柴油粘度相近的微乳柴油在原柴油机上才能达到良好的实际应用效果。盛宏至[8] 曾采用Span80和Tween60作乳化剂，研究了水/甲醇/柴油体系乳化液的流变特性和粘度，发现随乳化剂用量增加，乳化液粘度上升，特别是当水含量高于40%时，乳化液粘度急剧增加。但对柴油微乳液体系，乳化剂的种类及其加入量对柴油微乳液粘度的影响至今还没有系统的研究。本文将对该问题进行探讨，找出不同乳化剂及其加入量对柴油微乳液体系粘度影响的关系。 1 实验部分
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?
甲醇作为替代燃料目前存在的阻碍分析 甲醇燃料是公认的清洁能源和良好的汽车代用燃料，但是甲醇燃料的性能毕竟与普通汽油、柴油不同，廿世纪七十年代，德国、瑞典、新西兰等曾经启动推广使用M15甲醇汽油计划，1987年美国也推广过M85甲醇汽油，推广中暴露了三大不容忽视的问题： （1）使用甲醇汽油尽管可以减少尾气中CO、NOx排放，但尾气中总醛排放增加了3倍以上，而甲醛是一种致癌物质。汽油中加入甲醇后蒸气压上升明显，运输加工使用过程中挥发损失增加，加上甲醇又具有相当的毒性，使用甲醇汽油对环境有正效应，但也存在明显的负效应。 （2）使用甲醇汽油易造成汽车发动机活塞环和汽缸壁的腐蚀、磨损，发动机供油系统橡胶件溶胀，对汽车发动机造成渐进式、短时间难以察觉的损坏。 美国汽车制造商协会1996年公布的从MA汽油规格中，要求汽油中甲醇含量不超过0.15体积百分比，1988年12月世界汽车制造商组织联合发布的“世界燃料规范”中要求不允许使用甲醇。（3）推广甲醇汽油，要建立相应的输送、调配、销售系统，销售成本增加；使用高比例甲醇汽油（如M85），必须使用专用的发动机；使用低比例甲醇汽油（如M15），发动机的某些零部件需要更换，用户的车辆维护保养的工作量加大，社会运行成本增高。
上述三方面的原因，使得始于廿世纪七十年代的推广甲醇汽油的工作没有取得成功。 除了上述原因外，以下技术问题在推广甲醇燃料的过程中也需要得以解决：（1）一般技术：包括调配工艺、原料选择、掺合比例和掺合工艺，保证甲醇燃料有适当的蒸发性和热值，防止使用中出现低温冷启动不良、高温产生气阻、动力明显下降等问题；（2）核心技术：用于生产甲醇汽、柴油的甲醇改性剂，它以助溶剂为主，同时含有防腐蚀添加剂、抗橡胶溶胀剂、抗水剂等，不仅能够实现甲醇与汽油、柴油的互溶，稳定期长，而且能够完全防止发动机金属材料腐蚀，减少橡胶材料溶胀，提高甲醇燃料技术的能力； （3）燃料中掺入比例：甲醇作为汽车燃料，可以单独使用，也可与汽油混合使用。单独使用甲醇需要专用的发动机。国内已有纯甲醇作为燃料的示范车队，使用2年多一直很正常，但这种方式存在燃料使用单一，不能同时使用汽油的缺点，同时由于甲醇加油站少，其应用受到局限。而对甲醇汽油而言，低掺入量对发动机影响不大；中掺入量需加添加剂；掺入量高时则需改动发动机。从用户方便使用的角度看，以低、中比例掺入量为佳，这样甲醇汽油可以与汽油混用，不用改动发动机，也不受甲醇加油站的限制；但低掺入量（例如：5％以下），方法虽然最简单，但经济效益不明显；中掺入量（10～50％），甲醇汽油容易出现分层，需要加复合添加剂；
甲醇柴油研究进展 任君 甲醇柴油的研究也如甲醇汽油一样经历了很长时间，从国际上和国内的研究来看，很多都是基于甲醇柴油互溶性等配方研究，对于道路行车试验还比较少。目前市场推广甲醇柴油仍然有一定难度，这主要是由于甲醇柴油与柴油机的适应问题使然。 1.汽柴油机的对比分析： 与汽油机相比，柴油机具有热效率高、燃油经济性好、爆发压力较高、输出扭矩比较大、CO和HC排放量低等优点，在汽车上得到越来越广泛的应用。尽管柴油机在动力性、经济性方面有很大的优势，但在其排气中含有大量微粒，其质量浓度是汽油机的30-80倍。这些微粒主要是由黑色含碳物质组成，粒径小，沉降速率很低，能长期悬浮于大气中，加上其表面常吸附一层有致癌作用的多环芳烃等物质，易被人体吸收而沉积在肺泡内，对人体健康造成了极大危害。因此，在当前广泛使用柴油机的情况下，开发柴油机的清洁代用燃料具有很大的现实意义。 2. 柴油机可用的清洁代用燃料 内燃机的清洁代用燃料有氢气、沼气、液化石油气(LPG)、天然气(LNG、CNG)、二甲醚(DME)、醇类（甲醇、乙醇）、酯类（植物油、生物柴油）以及复合燃料、乳化燃料、燃料电池、电动汽车、混合动力汽车等，然而，目前仅有天然气、LPG、二甲醚、甲醇较成功地应用于柴油机，但是需要对发动机进行参数调整或者改造。其他清洁代用燃料由于存在一些技术上或经济上的困难而未能大面积推广使用。 3 甲醇在柴油机上应用的优缺点 甲醇作为柴油机的替代燃料具有以下特点： ①甲醇分子质量小、分子结构简单，甲醇含氧量达50%，化学当量比柴油低，C/H原子比较小，其着火极限较柴油着火极限宽，所以其燃烧速度快，有利于降低碳烟排放。 ②甲醇的沸点和凝固点均较低。前者可使燃料-空气混合气形成较快，且比较均匀，有利于完全燃烧；后者可保证发动机在低温下工作。 ③甲醇的热值虽然约为柴油的46%，但是在理论空燃比下，单位质量的甲醇-空气混合的热值与石油燃料混合气的热值相当。 ④甲醇的气化潜热是柴油的3倍多。在形成混合气时，会降低进气温度，从而提高充气系数，在一定程度上可改善发动机的燃烧，提高热效率，降低进气温度也可以抑制NOx 和碳烟的形成。 ⑤甲醇最小着火能量较低，燃烧时火焰的传播速度较快，这些均对燃烧十分有利。 甲醇作为柴油机代用燃料除了有以上优势以外，其不利因素也是很明显的： ①甲醇的十六烷值仅为3左右，比柴油低得多，其自燃温度却高达470℃，比柴油的200-220℃高得多，因此甲醇既难以压燃，也不易被点燃，自发着火的能力比较差。 ②甲醇的气化潜热大，理论气化温度为-122℃，高气化潜热产生的冷却效应对发动机低速、低负荷时的工作过程会产生不利的影响。 ③甲醇的热值低，不到柴油的1/2，为了保证功率输出，必须增加循环燃料供给量，加大供油系统负担。因此，在对原发动机未进行任何改造的情况下，一般不能将甲醇直接应用。 ④甲醇的黏度低，直接使用柴油机原有的燃油喷射系统时，会造成系统磨损，甚至卡死等故障，从而影响发动机的可靠性和耐久性。此外甲醇还对有色金属、橡胶件等具有强