微乳化柴油技术简介

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。

微乳柴油的拟三元相图绘制及燃烧热的测定化学与环境学院 2010级一、实验资料微乳液：微乳液是一种由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。

由于其能形成超低界面张力,且具有高稳定性、大增溶量、以及粒径小等特殊性质,已引起人们广泛关注。

柴油微乳液：油与水在表面活性剂的作用下以合适的比例混匀将自发产生稳定的微乳燃料，它可以使燃烧更为完全且效率更高，从而节约了能源也同时更加环保。

微乳燃料的节能环保及经济效益吸引着世界各国的科学家，并成为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。

二、实验原理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。

物理作用—“微爆现象”油包水型分子基团，油是连续相，水是分散相，由于水沸点(100℃)低于燃油沸点(130℃以上)。

在气缸温度急剧升高时，水微粒先沸腾气化，体积在万分之一秒内瞬间增大了1500倍左右，其气化膨胀相当于一次极小的爆炸。

当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时。

水蒸气产生的巨大压力将冲破油膜的束缚，无数小液珠产生的阻力使油滴发生爆炸，油雾化成更细小的油滴。

小油滴与空气接触的比表面积成倍提高，形成二次燃烧的雾化条件，爆炸后的细小油滴更易燃烧，其燃烧表面比纯燃油增加了104倍左右。

因此，减少了物理上的不完全燃烧和排烟损失，提高了燃烧效率，使内燃机达到节能的效果。

生物柴油制备技术介绍目前，生物柴油的制备方法主要有直接混合法、微乳化法、高温裂解法和酯交换法。

前两种方法属于物理方法，虽然简单易行，能降低动植物油的粘度，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。

工业上生产生物柴油主要方法是酯交换法。

在酯交换反应中，油料主要成分三甘油酯与各种短链醇在催化剂作用下发生酯交换反应得到脂肪酸甲酯和甘油。

可用于酯交换的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇，其中最常用的是甲醇，这是由于甲醇价格较低，碳链短，极性强，能够很快与脂肪酸甘油酯发生反应，且碱性催化剂易溶于甲醇。

酯交换反应是可逆反应，过量的醇可使平衡向生成物的方向移动，所以醇的实际用量远大于其化学计量比。

反应所使用的催化剂可以是碱、酸或酶催化剂等，它可加快反应速率以提高产率。

酯交换反应是由一系列串联反应组成，三甘油酯分步转变为二甘油酯、单甘油酯，最后转变成甘油，每一步反应均产生一个酯。

酯交换法包括酸催化、碱催化、生物酶催化和超临界酯交换法等。

（1）酸催化法。

酸催化法用到的催化剂为酸性催化剂，主要有硫酸、盐酸和磷酸等。

在酸催化法条件下，游离脂肪酸会发生酯化反应，且酯化反应速率要远快与酯交换速率，因此该法适用于游离脂肪酸和水分含量高的油脂制备生物柴油，其产率高，但反应温度和压力高，甲醇用量大，反应速度慢，反应设备需要不锈钢材料。

工业上酸催化法受到关注程度远小于碱催化法。

（2）碱催化法。

碱催化法采用的催化剂为碱性催化剂，一般为NaOH、KOH、NaOH 以及有机胺等。

在无水情况下，碱性催化剂酯交换活性通常比酸性催化剂高。

传统的生产过程是采用在甲醇中溶解度较大的碱金属氢氧化物作为均相催化剂，它们的催化活性与其碱度相关。

碱金属氢氧化物中，KOH比NaOH具有更高的活性。

用KOH作催化剂进行酯交换反应典型的条件是：甲醇用量5%-21%，KOH用量0.1%~1%，反应温度25-60℃，而用NaOH 作催化剂通常要在60℃下反应才能得到相应的反应速率。

生物柴油生产方法3 生物柴油的生产方法到目前为止，制备生物柴油的方法可分为两大类：物理法和化学法。

3.1 物理法包括直接混合法和微乳化法。

其原理均是将植物油与石化柴油及改良剂等按比例混合，但长期使用会导致气阀积碳等不良效应，因此物理法生产的柴油不能称之为合格的生物柴油。

3.1.1 直接混合法。

植物油因为其粘度高而无法直接在柴油发动机上使用。

直接混合法是将天然油脂与石化柴油、化学溶剂或醇类直接混合使用，通过将天然油脂与柴油混合使用低粘度和提高挥发度。

1983年Adams等[9]将脱胶的大豆油与2号柴油以1：2的比例混合，在直接喷射涡轮发动机上进行600h的试验，结果表明可以作为农用机械的替代燃料。

Recep[9]发现在柴油机上可以使用植物油代替柴油，但因为植物油变稠致使粘度增加和低温下有凝胶现象，因此植物油替代柴油仍有问题。

直接使用植物油时，不饱和脂肪酸的聚合和由于氧化或热解时形成的胶会导致不完全燃烧和结炭较厚。

直接混合法的优点是方法简便，可获得良好的动力性，能达到标定功率；但使用植物油存在冷启动难，在贮存和燃烧过程中容易出现凝胶、碳沉积，润滑油粘度增大等缺点。

3.1.2 微乳化法。

微乳化法是将动植物油与溶剂、微乳化剂混合，或者添加表面活性剂降低生物柴油的粘度，制成一种微乳状生物柴油的方法。

Coering[10]用50％的2号柴油、25％的大豆油、20％的1-丁醇和5％的乙醇制成的微乳状液体系通过了EMA (Engine Manufacturers Association)200h的测试，可以用在柴油机上代替柴油使用。

乳液中正丁醇含量愈高，其分散性愈好，粘度愈低。

微乳法的特点是解决了直接混合法的高粘度问题；但在实验室规模的耐久性试验中，碳沉积严重，燃烧不完全，润滑油粘度增加。

3.2 化学法包括热裂解法、酯化法和酯交换法。

目前生物柴油主要是通过酯交换反应或酯化反应来完成。

3.2.1 高温热裂解法高温热裂解法是在常压、快速加热、超短反应时间的条件下，使生物质中的有机高聚物迅速断裂为短链分子，并使结炭和产气降到最小限度，从而最大限度地获得燃料油。

生物柴油技术之九摘要：伴随着能源危机和环境污染的日益严重，更多的新技术被重视。

生物柴油做为一种可再生资源，已经被越来越多的国家提及并研究投入生产。

本文简述了生物柴油各种制备方法，重点介绍了酯交换法，并对各类方法简单做了评价。

关键词：生物柴油;酯交换法1. 前言随着化石燃料的枯竭以及环境污染的日益严重，全球范围内的能源危机使得寻求新的代替型能源已经是必然趋势，生物柴油( Biodiesel) 是指以油料作物、野生油料植物、餐饮废油等为原料，通过酯交换工艺制成有机脂肪酸酯类燃料, 是典型的“绿色能源”[1]。

生物柴油作为一种可再生能源，因十六烷值高、无毒、无硫、可再生以及可生物降解等突出优势成为倍受关注的研究热点课题[2- 3]。

它具有环保性好、安全性高、低温启动性好、可燃性和润滑性好等优越性[4]。

目前世界上超过95% 的生物柴油制备是以食用油为原料的，尽管现阶段存在生产成本过高等缺点, 但是通过合理开发利用, 可以有效缓解石化柴油供应紧张的局面。

因此生物柴油具有巨大的发展潜力，将对保证石油安全、保证生态环境、促进农业和制造业的发展、提高农民的收入等产生十分重大的作用[5]。

生物柴油的原料来源广泛[6]，如菜籽油、棉籽油、大豆油、花生油、玉米油、猪油、牛油、藻类油脂、餐饮业废油脂等。

2. 生物柴油的特点生物柴油与石化柴油相比有以下优点：十六烷值较高，大于49( 石化柴油为45 )，抗爆性能优于石化柴油;含氧量高于石化柴油，可达11%，在燃烧过程中所需的氧气量较石化柴油少，燃烧、点火性能优于石化柴油;不含芳香族烃类成分而不具致癌性, 并不含硫、铅、卤素等有害物质；无须改动柴油机，可直接添加使用；生物柴油的闪点较石化柴油高, 有利于安全运输、储存；不含石蜡，低温流动性好，适用区域广泛[7-9]。

生物柴油是典型的“绿色能源”，生产生物柴油的能耗仅为石油柴油的25 % ，可显著减少燃烧污染排放;生物柴油无毒,生物降解率高达98 % ，降解速率是石油柴油的2 倍；生产生物柴油适用的植物可以改善土壤，保护生态，减少水土流失；利用餐饮废油脂生产生物柴油，可以减少废油直接进人环境或重新进人食用油系统，有较大的环境价值和社会价值[10]。

柴油乳化剂简介：纳米级复合柴油就是由市售国标柴油80%加上20%的复合添加剂和水，通过固定的设备处理而形成的油料，产品清亮透明。

这种复合柴油同原柴油相比，同颜色，同效果，使用功率大，同质量，长久储存，无论是外观颜色，还是使用性能，都与市售柴油基本相同，不分层，启动快，马力大，尾气有害物的排放量大大的抵于国家标准，利用这种剂生产的复合柴油可以单独使用，也可以同市售柴油相混使用。

技术特点：一是，颜色同柴油相同，清澈透明；二是，有拒水的可靠性；三是，稳定性好，长期储存不分层；四是，产品的互溶性好，可同柴油任意混合使用；五是，产品的环保性，降低尾气有害物质的排放量30-70%；六是，降低成本；七是，原材料易购；八是，生产设备简单，只要有反应釜储罐计量器和一台专用设备即可；九是，投资小，见效快，十是，占地面积小，只需要50平方的厂房和储罐的占地即可。

使用方法：首先把油按比例加入到搅拌罐中(80%)，在按比例加入乳化剂(10%)搅拌，同时按比例加入（10%）的净水搅拌至透明，同原柴油相同。

在搅拌的同时通过乳化机进行乳化，当达到一个循环后通过放样孔放样检测，达到清澈透明同原柴油一样即可。

柴油乳化剂在18度温度时会凝固，需要加热熔化即可使用。

乳化柴油质量检测方法：乳化柴油做好后检测质量：A，检测互溶性，取乳化柴油看是否可以和没有加工的柴油互溶，如果不互溶，是加工的细度不到位，或是乳化剂的量不足。

B，检测拒水性，取乳化柴油到烧杯中，加入少量的水搅拌一下，看后加的水很快沉淀，是加工的细度不到位，或是乳化剂的量不足。

C，加热检测，加热到100度时，乳化柴油不变颜色。

乳化剂的量不足。

理化指标：名称指标标准及方法水分散度<99.9% 企标有效成分<99.5% 企标粘度40度时<25 国标265 开口闪点实测国标261 外观黄色PH值<7 试纸密度(20度) 0.88-0.90 使用前耐温98 包装：铁桶。

柴油微乳液拟三元相图的绘制及燃烧性能测定xxx xxx xxx华南师范大学化学学院，广东广州，510000摘要：微乳柴油因其燃油燃烧效率高，NOx和CO排放量低等优点而备受人们青睐。

复合乳化剂的配制是制备微乳柴油的关键，合适的复合乳化剂能够有效改进柴油燃烧性能、提高经济效益。

笔者通过配方复配制备了柴油微乳液，并绘制了柴油-水-复合乳化剂微乳液柴油的拟三元相图，在相图的基础上，选择了合适的柴油微乳液，通过氧弹卡计进行燃烧性能测定，比较柴油、微乳柴油燃烧时其燃烧效率的不同，考察不同含水量以及复合乳化剂量对柴油性能的影响，对微乳柴油的经济与环保价值进行评价。

关键词：微乳化柴油；燃料柴油；乳化剂；拟三元相图；表面活性剂Abstract: Microemulsion diesel is popular because of its high combustion efficiency and low NOx and CO emissions. The preparation of composite emulsifier is the key to the preparation of microemulsion diesel. The appropriate composite emulsifier can effectively improve the combustion performance and economic benefit of diesel. The diesel oil microemulsion was prepared by the formulation and the pseudo three phase diagram of the diesel oil water composite emulsifier microemulsion diesel was plotted. Based on the phase diagram, the suitable diesel microemulsion was selected, and the combustion performance was measured by oxygen bomb calorimeter. The combustion efficiency of diesel and microemulsion diesel oil was compared, and the different water content and composite emulsification dosage were investigated for diesel oil. The economic and environmental value of microemulsion diesel was evaluated.Key words:microemulsified diesel oil; fuel diesel oil; emulsifier; quasi ternary phase diagram; surfactant1．前言我国经济正向绿色经济和低碳经济转型，低排放燃料一直是人们关注的重点。