一種微乳化燃油及其制備方法
【專利摘要】一種微乳化燃油，包括75～99wt％的基質(zhì)燃油、0.5～15wt％的鼠李糖脂，0.5～5wt％的甘油，0～5wt％的水和0～5wt％的助溶劑。本發(fā)明采用柴油或生物柴油為基質(zhì)燃油，以生物表面活性劑鼠李糖脂為乳化劑，以甘油或甘油/水混合物為增溶相與低溫流動(dòng)性改善劑，具有透明、均一、穩(wěn)定不分層、改善基質(zhì)燃油的低溫流動(dòng)性、燃燒效率高、節(jié)能減排等特點(diǎn)。
【專利說明】一種微乳化燃油及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微乳燃油【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種低溫穩(wěn)定型的微乳化燃油及其制備 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 1943年，蘇爾曼（Schulman)和霍爾（Hoar)首次報(bào)道了一種由水、油和兩親物質(zhì) (分子）組成的、光學(xué)上各向同性、熱力學(xué)上穩(wěn)定的溶液體系，其在外觀上呈透明或半透明 狀。這種分散體系，可以是油分散到水中（0/W型），也可以是水分散在油中（W/0型）。分 散相的質(zhì)點(diǎn)為球形，但半徑非常小，通常為10?l〇〇nm范圍。1959年，蘇爾曼等人正式將這 一體系稱為"微乳液"。研究表明，在許多工業(yè)和【技術(shù)領(lǐng)域】，如三次采油、洗滌去污、催化化學(xué) 反應(yīng)介質(zhì)、藥物傳遞、燃料微乳加工等領(lǐng)域中，微乳液都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[0003] 隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)石油等燃料的需求也越來越大。但是石油資源有限， 過渡的開發(fā)導(dǎo)致石油資源日趨短缺及能源價(jià)格上漲，同時(shí)也導(dǎo)致全球環(huán)境污染日益嚴(yán)重， 開發(fā)研究一種有前途的、清潔的替代燃料已逐漸引起人們的重視。
[0004] 目前普遍使用的燃油在低溫條件下會(huì)析出結(jié)晶體，較大的石蠟晶體之間具有較強(qiáng) 的親和力，有可能形成更大的結(jié)晶體。當(dāng)溫度進(jìn)一步降低時(shí)，燃油中有更多的蠟晶析出，析 出的晶體將向平面方向發(fā)展形成板狀或片狀結(jié)晶，并相互連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將未凝油包 裹起來，使燃油失去流動(dòng)性。燃油中蠟晶的析出會(huì)引起輸油管、過濾器和噴油嘴堵塞，造成 供油中斷而使燃油機(jī)難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也給燃油的儲(chǔ)運(yùn)和裝卸帶來很大困難。因此如何改善 燃油的低溫流動(dòng)性能也是當(dāng)前燃料加工行業(yè)的研究熱點(diǎn)之一。
[0005] 解決燃油低溫流動(dòng)性問題，傳統(tǒng)上主要通過以下三條途徑：
[0006] ⑴脫蠟：燃油的低溫流動(dòng)性差，主要是由于含正構(gòu)烷烴過多的緣故。采取脫蠟的 方法從燃油餾分中除去一部分正構(gòu)烷烴后，燃油的低溫流動(dòng)性就可以得到改善。但是采取 脫蠟的方法不僅增大燃油生產(chǎn)成本，使成品油的十六烷值下降，而且收率很低。
[0007] (2)調(diào)入二次加工餾分和煤油：我國(guó)的高含蠟原油，在二次加工過程中所得到的 催化裂化和延遲焦化燃油餾分，都具有較低的凝點(diǎn)。用它們與直餾燃油餾分調(diào)合，可以制得 低溫性能良好的輕燃油。但是，延遲焦化和催化裂化燃油餾分中含烯烴和芳烴較多，調(diào)入過 多的催化裂化餾分，就會(huì)使燃油的安定性變差，燃燒性能降低。
[0008] (3)加入低溫流動(dòng)性改進(jìn)劑：向燃油中添加低溫流動(dòng)性改進(jìn)齊（俗稱降凝劑）是 改善燃油低溫流動(dòng)性的一種理想的方法。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)一般是采用在燃油中加入少量的 添加劑能在低溫下改善泵送性能和過濾性能，使燃油能正常通過油管與過濾器，維持發(fā)動(dòng) 機(jī)的正常工作。這種方法具有效果好、加劑量少、成本低和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。但是一般的低 溫流動(dòng)性改進(jìn)劑很難與燃油混勻，容易出現(xiàn)燃油與低溫流動(dòng)性改進(jìn)劑分層，低溫流動(dòng)性改 進(jìn)劑對(duì)燃油的改進(jìn)效果差、感受性低等問題。
[0009] 生物柴油是一種解決能源危機(jī)的綠色產(chǎn)品，但隨著生物柴油的規(guī)?；l(fā)展，副產(chǎn) 物甘油的合理利用成為生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。其處理與應(yīng)用將直接影響生物 柴油的生產(chǎn)成本，因此甘油合理的應(yīng)用研究逐漸成為新的熱點(diǎn)。當(dāng)前對(duì)甘油的利用主要集 中于將其深加工轉(zhuǎn)化為其它價(jià)值產(chǎn)品，但成本普遍較高，難以商業(yè)化。對(duì)甘油最直接、簡(jiǎn)單、 經(jīng)濟(jì)的做法是將其作為燃料進(jìn)行利用，但是單獨(dú)的甘油作為燃料使用具有熱值低、點(diǎn)火困 難、粘度高、燃燒產(chǎn)生丙烯醛等污染物等缺點(diǎn)，因此將甘油與其他燃油混合使用具有較好的 應(yīng)用前景，但甘油與燃油具有不互溶性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微乳化燃油，具有透 明、均一、穩(wěn)定不分層、改善基質(zhì)油的低溫流動(dòng)性、燃燒效率高、節(jié)能減排等特點(diǎn)；還提供了 一種微乳化燃油的制備方法，對(duì)甘油進(jìn)行能源化利用，工藝簡(jiǎn)單、無二次污染，生產(chǎn)成本低。 [0011] 為解決上述技術(shù)問題，提供了一種微乳化燃油，包括75?99wt %的基質(zhì)燃油、 0· 5?15wt%的鼠李糖脂，0· 5?5wt%的甘油，0?5wt%的水和0?5wt%的助溶劑。
[0012] 進(jìn)一步的，微乳化燃油包括89. 5?91. 5wt %的基質(zhì)燃油、5?6. 5wt %的鼠李糖 月旨，1. 5?3. 5wt%的甘油，0?2wt%的水和0?lwt%的助溶劑。
[0013] 進(jìn)一步的，微乳化燃油包括91wt%的基質(zhì)燃油、5wt%的鼠李糖脂，1. 5wt%的甘 油，1. 5wt%的水和lwt%的助溶劑。
[0014] 進(jìn)一步的，微乳化燃油包括89. 5wt%的基質(zhì)燃油、6. 5wt%的鼠李糖脂，2wt%的甘 油和2wt%的水。
[0015] 進(jìn)一步的，微乳化燃油包括91. 5wt%的基質(zhì)燃油、5. 5wt%的鼠李糖脂和3wt%的 甘油。
[0016] 進(jìn)一步的，前述的助溶劑為正丙醇、正丁醇、正戊醇、丙酮中的一種或多種。
[0017] 進(jìn)一步的，前述基質(zhì)燃油為柴油、生物柴油中的一種或兩種的混合物。
[0018] 進(jìn)一步的，前述甘油優(yōu)選為分析純甘油或生物柴油生產(chǎn)過程中酯化反應(yīng)產(chǎn)生的粗 甘油或粗甘油的提純物。
[0019] 作為本發(fā)明的同一技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了上述的微乳化燃油制備方法，包括 以下步驟：將鼠李糖脂加入基質(zhì)燃油中進(jìn)行超聲溶解形成逆膠束體系，然后在所述逆膠束 體系中選擇性的加入甘油、水、助溶劑，進(jìn)行攪拌步驟得到所述微乳化燃油。
[0020] 進(jìn)一步的，超聲的時(shí)間5?lOmin，超聲頻率為28KHz。
[0021] 進(jìn)一步的，攪拌步驟的時(shí)間為5?lOmin。
[0022] 本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于：
[0023] 本發(fā)明提供了一種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油，該微乳化燃油采用柴油或生物柴油為 基質(zhì)燃油，以生物表面活性劑鼠李糖脂為乳化劑，甘油作為增溶相與低溫流動(dòng)性改善劑，鼠 李糖脂在基質(zhì)燃油中形成逆膠束體系，通過微乳的方式實(shí)現(xiàn)甘油或甘油/水混合物與基質(zhì) 燃油的混勻得到微乳化燃油。在微乳化燃油中，甘油在基質(zhì)燃油中形成納米顆粒的極性核， 不僅可以解決甘油與基質(zhì)燃油的混合問題，且可以利用微乳中甘油顆粒物燃燒過程中的微 爆效應(yīng)達(dá)到燃燒反應(yīng)完全、節(jié)能減排等目的。另外，甘油或甘油/水混合物的添加還可以提 高常規(guī)基質(zhì)燃油的低溫穩(wěn)定性，最終得到透明、均一、穩(wěn)定不分層，可在低溫條件下長(zhǎng)期保 存亦可保持穩(wěn)定不分層的微乳化燃油，解決了現(xiàn)有技術(shù)中基質(zhì)燃油低溫穩(wěn)定性差，與甘油 無法混勻，容易分層等缺陷。微乳化燃油中的甘油既是增溶的極性相，也是一種低溫穩(wěn)定燃 料添加劑，改善了基質(zhì)燃油的低溫流動(dòng)性能，使微乳化燃油傾點(diǎn)、凝點(diǎn)、冷濾點(diǎn)較基質(zhì)油要 低，具有更好的低溫穩(wěn)定性與流動(dòng)性。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0025] (1)本發(fā)明通過微乳化的方法制備微乳化燃油，是一種熱力學(xué)穩(wěn)定體系（與乳化 燃料相反），能自發(fā)形成透明、均一的體系，分散相粒徑小，可在低溫下長(zhǎng)期穩(wěn)定保存。
[0026] (2)微乳化燃油的粘度適中，接近未摻水燃油的粘度。
[0027] (3)微乳燃油比純?nèi)加腿紵映浞?，由于微爆作用、水煤氣反?yīng)加速燃燒和水滴 汽化時(shí)吸熱可以降低燃燒火焰溫度，減少顆粒物、N0 X等污染物的生成，達(dá)到良好的節(jié)能環(huán) 保效果，是一種新型的、具有較大潛能的清潔能源。
[0028] (4)本發(fā)明提供的微乳化燃油的制備方法，可自發(fā)形成，無需強(qiáng)力攪拌，制備工藝 簡(jiǎn)單，制備過程中無次生環(huán)境污染，且制備出的產(chǎn)品具有低溫流動(dòng)性能好，燃燒性能突出， 減排污染物等優(yōu)勢(shì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0030] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例2的微乳化燃油的制備流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而 限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0032] 以下實(shí)施例和對(duì)比例中中所采用的材料和儀器均為市售。Span80又名司班80， Tween80又名失水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯醚。
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 一種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油是由0#柴油、鼠李糖脂、甘油配制而成，其質(zhì)量百分 量為：
[0035] 0# 柴油：91. 5wt%、鼠李糖脂：5. 5wt%、甘油：3wt%。
[0036] -種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0037] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進(jìn)行超聲 溶解6min形成逆膠束體系；
[0038] 2、在逆膠束體系中入甘油，攪拌6. 5min后得到微乳化燃油。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 一種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油是由〇#柴油、鼠李糖脂、甘油、水配制而成，其質(zhì)量百 分量為：
[0041] 0# 柴油：89. 5wt%、鼠李糖脂：6. 5wt%、甘油：2wt%、水：2wt%。
[0042] 參見圖1，一種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0043] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進(jìn)行超聲 溶解7min形成逆膠束體系；
[0044] 2、在逆膠束體系中入甘油與水的混合物（甘油和水的質(zhì)量比為1 : 1)，攪拌6min 后得到微乳化燃油。
[0045] 實(shí)施例3
[0046] -種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油是由0#柴油、鼠李糖脂、甘油、水、丙酮配制而成，其 質(zhì)量百分量為：
[0047] 0# 柴油：91wt%、鼠李糖脂：5wt%、甘油：1. 5wt%、水：1. 5wt%、丙酮：lwt%。
[0048] 一種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0049] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進(jìn)行超聲 溶解5min形成逆膠束體系；
[0050] 2、在逆膠束體系中先加入丙酮，然后再加入甘油與水的混合物（甘油和水的質(zhì)量 比為1 : 1)，攪拌5min后得到微乳化燃油。
[0051] 在實(shí)施例3中，助溶劑丙酮可以替換成正丙醇、正丁醇或正戊醇，還可以替換成正 丙醇、正丁醇、正戊醇、丙酮中兩種或多種形成的混合物，助溶劑的含量可以是0?5wt%， 均可達(dá)到與實(shí)施例3相同或相似的技術(shù)效果。
[0052] 實(shí)施例4
[0053] -種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油是由生物柴油、鼠李糖脂、甘油配制而成，其質(zhì)量百分 量為：
[0054] 生物柴油：91wt%、鼠李糖脂：5. 5wt%、甘油：3. 5wt%。
[0055] 其中生物柴油為本領(lǐng)域常用的生物柴油，本實(shí)施例采用的生物柴油具體是通過大 豆油與甲醇在NaOH催化條件下制備得到。
[0056] -種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0057] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入生物柴油，以28KHz的超聲頻率進(jìn)行超 聲溶解8min形成逆膠束體系；
[0058] 2、在逆膠束體系中入甘油，攪拌6. 5min后得到微乳化燃油。
[0059] 在以上實(shí)施例中，所采用的基質(zhì)燃油還可以是柴油和生物柴油的混合物。
[0060] 實(shí)施例5
[0061] 一種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油是由〇#柴油、鼠李糖脂、甘油、水配制而成，其質(zhì)量百 分量為：
[0062] 0# 柴油：75wt%、鼠李糖脂：15wt%、甘油：5wt%、水：5wt%。
[0063] 一種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0064] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進(jìn)行超聲 溶解lOmin形成逆膠束體系；
[0065] 2、在逆膠束體系中入甘油與水的混合物（甘油和水的質(zhì)量比為1 : 1)，攪拌 lOmin后得到微乳化燃油。
[0066] 實(shí)施例6
[0067] 一種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油是由0#柴油、鼠李糖脂、甘油配制而成，其質(zhì)量百分 量為：
[0068] 0# 柴油：99wt%、鼠李糖脂：0· 5wt%、甘油：0· 5wt%。
[0069] 一種低溫穩(wěn)定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0070] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進(jìn)行超聲 溶解5min形成逆膠束體系；
[0071] 2、在逆膠束體系中入甘油，攪拌5min后得到微乳化燃油。
[0072] 對(duì)比例1
[0073] -種微乳化燃油是由0#柴油、司班80、甘油配制而成，其質(zhì)量百分量為：
[0074] 0# 柴油：94. 82wt%、司班 80 :5wt%、甘油：0· 18wt%。
[0075] -種微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0076] 1、按上述各組分含量，先將司班80加入生物柴油，以28KHz的超聲頻率進(jìn)行超聲 溶解5min形成逆膠束體系；
[0077] 2、在逆膠束體系中入甘油，攪拌lOmin后得到微乳化燃油。
[0078] 在對(duì)比例1中甘油的含量最多只能達(dá)到0. 18wt%;甘油含量超過0. 18wt%的部分 不能與柴油混溶，只能沉在微乳化燃油的底部。
[0079] 對(duì)比例2
[0080] 一種微乳化燃油是由0#柴油、司班80、吐溫80、甘油配制而成，其質(zhì)量百分量為：
[0081] 0# 柴油：94. 7wt%、司班 80+吐溫 80(1 : 2) :5wt%、甘油：0· 30wt%。
[0082] 一種微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0083] 1、按上述各組分含量，先將司班80與吐溫的混合物（司班80和吐溫80質(zhì)量比= 1 : 2)加入生物柴油，以28KHz的超聲頻率進(jìn)行超聲溶解5min形成逆膠束體系；
[0084] 2、在逆膠束體系中入甘油，攪拌lOmin后得到微乳化燃油。
[0085] 在對(duì)比例2中甘油的含量最多只能達(dá)到0. 30wt%;甘油含量超過0. 30wt%的部分 不能與柴油混溶，只能沉在微乳化燃油的底部。
[0086] 從實(shí)施例1至6和對(duì)比例1、2的對(duì)比可知，實(shí)施例中甘油的增溶量最高可達(dá)到 5%，而對(duì)比例中甘油的增容量最高只能達(dá)到0. 30wt%，不到實(shí)施例的十分之一。
[0087] 對(duì)比例3
[0088] -種微乳化燃油及其制備方法。該微乳化燃油是由0#柴油、鼠李糖脂、水配制而 成，其質(zhì)量百分量為：
[0089] 0# 柴油：92. 5wt%、鼠李糖脂：5wt%、水：2. 5wt%。
[0090] 一種微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0091] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進(jìn)行超聲 溶解5min形成逆膠束體系；
[0092] 2、在逆膠束體系中入水，攪拌lOmin后得到微乳化燃油。
[0093] 分別將實(shí)施例1至4和對(duì)比例1至3的微乳化燃油進(jìn)行傾點(diǎn)、凝點(diǎn)、濁點(diǎn)、粒徑和 運(yùn)動(dòng)粘度、穩(wěn)定性檢測(cè)。其中傾點(diǎn)的檢測(cè)方法參照《石油產(chǎn)品傾點(diǎn)測(cè)定法》GB/T3535-2006 標(biāo)準(zhǔn)方法；凝點(diǎn)的檢測(cè)方法參照《石油產(chǎn)品凝點(diǎn)測(cè)定法》GB/T510-1983(1991)標(biāo)準(zhǔn)方法； 濁點(diǎn)的檢測(cè)方法參照《石油濁點(diǎn)測(cè)定法》GB/T6986-1986(1991)標(biāo)準(zhǔn)方法；運(yùn)動(dòng)粘度的檢測(cè) 方法參照《石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定法和動(dòng)力粘度計(jì)算法》GB/T265-1988 ;粒徑采用馬爾文 Zetasizer Nano ZEN3600利用動(dòng)態(tài)光散射原理測(cè)定。檢測(cè)結(jié)果列于表1中。
[0094] 表1各實(shí)施例中微乳化燃油性能檢測(cè)結(jié)果表
[0095]

【權(quán)利要求】
1. 一種微乳化燃油，其特征在于，包括75?99wt %的基質(zhì)燃油、0. 5?15wt %的鼠李 糖脂，0. 5?5wt%的甘油，0?5wt%的水和0?5wt%的助溶劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微乳化燃油，其特征在于，包括89. 5?91. 5wt %的基質(zhì)燃 油、5?6. 5wt%的鼠李糖脂，L 5?3. 5wt%的甘油，0?2wt%的水和0?lwt%的助溶劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微乳化燃油，其特征在于，包括91wt%的基質(zhì)燃油、5wt%的 鼠李糖脂，1. 5wt%的甘油，1. 5wt%的水和lwt%的助溶劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微乳化燃油，其特征在于，包括89. 5wt %的基質(zhì)燃油、 6. 5wt%的鼠李糖脂，2wt%的甘油和2wt%的水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微乳化燃油，其特征在于，包括91. 5wt %的基質(zhì)燃油、 5. 5wt%的鼠李糖脂，3wt%的甘油。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的微乳化燃油，其特征在于，所述的助溶劑為正丙 醇、正丁醇、正戊醇、丙酮中的一種或多種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的微乳化燃油，其特征在于，所述基質(zhì)燃油為柴 油、生物柴油中的一種或兩種的混合物。
8. -種如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述微乳化燃油的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟：將所述鼠李糖脂加入所述基質(zhì)燃油中進(jìn)行超聲溶解形成逆膠束體系，然后在所述逆 膠束體系中選擇性的加入甘油、水、助溶劑，進(jìn)行攪拌步驟得到所述微乳化燃油。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述超聲時(shí)間5?lOmin，超聲頻率 為 28KHz。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述攪拌步驟的時(shí)間為5?lOmin。
【文檔編號(hào)】C10L1/32GK104152194SQ201410369545
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】袁興中, 冷立健, 王侯, 肖智華, 蔣龍波, 吳志斌, 黃丹蓮, 梁婕, 陳耀寧, 曾光明 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)