專利名稱：一種價廉、穩(wěn)定、高效的含水乳化燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種價廉，穩(wěn)定，高效含水乳化燃料及其制備方法。屬于合成燃料領(lǐng)域。
眾所周知蒸汽機(jī)中燃料是煤或木頭，工作物質(zhì)是水蒸汽，其工作原理是水受熱變成水蒸汽，膨脹來推動活塞作功。
而內(nèi)燃機(jī)，把燃料跟工作物質(zhì)用同一種物質(zhì)--燃油來代替，完全淘汰水作為工作物質(zhì)。內(nèi)燃機(jī)通過燃油獲得熱能膨脹作功，把一部分熱能轉(zhuǎn)化為有用功(40％左右)，但大約60％的能量浪費(fèi)了，現(xiàn)在在燃油中摻水，水受熱膨脹成水蒸汽同樣可作功。另外在高溫下水跟碳反應(yīng)，生成CO和O2又可放熱作功，又減少黑煙和NxOy等有害氣體的形成。
水高溫又分解為H2和O2，H2和O2又能燃燒放熱。所以燃油摻水起到節(jié)約燃油，環(huán)保等目的。
輕柴油的熱值為10000千卡/公斤。
使水變水蒸汽需熱65萬卡/公斤。
這樣1公斤燃油可使15公斤水變成水蒸汽，所以內(nèi)燃機(jī)(尤其是壓燃式內(nèi)燃機(jī))所用的混合燃料中，理論上比值最高可達(dá)油∶水＝10∶90(質(zhì)量比)。但含水量超過60％(質(zhì)量比下同)的燃料即含水量達(dá)70％～90％的乳化燃料就需要改變壓燃式內(nèi)燃機(jī)的壓縮比，或增壓等手段來使燃燒效果好！而含水量在70％以下的乳化燃料可直接用來燃燒或直接用于現(xiàn)有的柴油機(jī)。
因?yàn)閴喝际絻?nèi)燃機(jī)跟乳化燃料的完美結(jié)合在可預(yù)見的未來壓燃式內(nèi)燃機(jī)將取代火花塞式內(nèi)燃機(jī)。
由于燃料自然資源的日益減少，內(nèi)燃機(jī)或鍋爐所排出有大量有害成分的廢氣而造成環(huán)境污染。近年來各國研究人員作了大量工作，來解決上述問題。人們發(fā)現(xiàn)在燃料中添加水份，可以節(jié)省能源，降低燃料廢氣中的有害成份，這已是公知的事實(shí)。由于燃料和水大部分是不互溶的。因而要想使它們均勻摻合，就必須降低其表面能，使其乳化。已公告的專利摻水量大都在30％以下，由于摻水量低，乳化劑價格昂貴，因而形成節(jié)油不節(jié)錢的局面，而且乳化燃料大多不穩(wěn)定，少則幾小時，多則數(shù)天便分層。
這是至今摻水乳化燃料沒有廣泛推廣的主要原因。近年來，已公布的高摻水燃料中有CN1071946A、CN1051928A等。前者由于乳化劑中所用的乳化調(diào)合劑，添加劑高達(dá)60～90％，而這些物質(zhì)又都是些易燃、易爆的有機(jī)化合物，例如汽油、混合烴、甲苯等等，不僅使乳化劑成本增加，而且這些易燃、易爆物質(zhì)給運(yùn)輸增加了困難。CN1051928A需對發(fā)動機(jī)進(jìn)行改裝，特別對已投入使用的內(nèi)燃機(jī)造成困難。
本發(fā)明是針對上述存在的缺點(diǎn)而進(jìn)行研制的，特征是由燃料、水、多效乳化劑混合后經(jīng)均質(zhì)化面構(gòu)成的乳狀液。該液含水量70％以下可作為現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)，鍋爐等的燃料，該液含水量達(dá)70％～90％的需要改裝現(xiàn)有設(shè)備。該液貯存三個月以上不分層，并且易于燃燒，節(jié)油率達(dá)40％以上，所排廢氣，有害物質(zhì)大大減少。由于多效乳化劑中溶劑為水，所以不易燃，便于運(yùn)輸，價格低。
本發(fā)明的特征是，便于乳化燃料的組成是燃料∶水∶MM多效乳化劑＝10～60％∶40～90％∶0.01～10％→100％(即三者變化之和為100％，下同)。
將三種物質(zhì)按比例混合后，用下列一種方法均質(zhì)化，超聲波攪拌，高速機(jī)械攪拌(轉(zhuǎn))速為3000～30000轉(zhuǎn)/分)或高頻微波電磁攪拌，混合靜態(tài)乳化器均質(zhì)化后的乳狀液即是題目所述的含水乳化燃料。靜置三個月都不分層。
本發(fā)明組分中“燃料”是指含碳的可燃液體。
例如汽油、煤油、柴油、重油、渣油及酮，醇等烴類衍生物及植物油脂類中一種或二種以上的混合物。
本發(fā)明組分中“水”是指自來水或普通工業(yè)用水。
本發(fā)明組分中“多效乳化劑”其特征是按下列組成MM表面活性劑∶MM乳化穩(wěn)定劑∶MM乳化助劑∶水＝0.02～40％∶0.02～40％∶0.05～40％∶20～99％→100％。
由于乳化燃料形成的微粒在1u左右才會穩(wěn)定，因此尋找合適的表面活性劑是關(guān)鍵，從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)水包油的微粒也可作為燃料，所以可以選用陰離子表面活性劑，而且從價格上考慮，陰離子表面洗性劑比非離子表面活性劑便宜近一倍，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，MM陰離子表面活惦劑選用羧酸鹽，烷基磺酸鹽，烷基苯磺酸鹽，脂肪酵，聚氧乙烯硫酸鈉中一種或二種以上的混合物MM非離了表面活惦劑選用聚醚，烷基酚聚氧乙烯醚，烷基醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯(10)酯，蓖麻油聚氧乙烯醚其中一種或二種以上的混合物。
MM表面活性劑的組成為∶MM陰離子表面活性劑∶MM非離子表面活性劑∶水＝2～30％∶2～30％∶40～90％→100％。
為了使乳化劑穩(wěn)定添加一些高分子化合物，作為乳化穩(wěn)定劑。這些穩(wěn)定劑不與上述物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。MM乳化穩(wěn)定劑是羥甲基纖維素，聚乙烯吡咯烷酮，羥丙基纖維素，糊精，聚乙烯醇，羧甲基纖維素鈉。其中一種或二種以上的混合物。
為了改善乳液的性能，要添加多種物質(zhì)，例如多乙醇胺，烏洛托品，MeNO3，Me′SO4它們按一定經(jīng)過混合，命名為MM乳化助劑，其特征是多乙醇胺∶MeNO3∶烏洛托品∶Me′SO4∶水＝0.001～20％∶0.001～25％∶0～25％∶0.0001～10％∶50～99％→100％。
式中Me為金屬K或Na；Me′為金屬Cu或Fe其中多乙醇胺可為一、二、三醇胺中單獨(dú)一種或二種以上的混合物。
實(shí)施例1、MM多效乳化劑的配制(單位克)聚醚L62 20(1)MM表面活性劑 脂肪醇聚氧乙烯硫酸鈉18水 62(2)MM穩(wěn)定劑羧甲基纖維素鈉 2(3)MM乳化助劑NaNO38多乙醇胺 1CaSO40.01水 90.00(4)將上述(1)∶(2)∶(3)＝80∶2∶18三者混合得100gMM多效乳化劑。
2、含水乳化燃料配制柴油水∶MM多效乳化劑＝420∶550∶30混合均勻，用5000轉(zhuǎn)/分以上高速攪拌即得題目所述的價廉，穩(wěn)定的高效含水乳化燃料1000g。
權(quán)利要求
1.一種價廉、穩(wěn)定、高效的含水乳化的燃料及其制備方法，其特征是燃料∶水∶多效乳化劑＝10％～60％∶40％～90％∶0.02％～10％→100％各組分之比(重量比)之和為100％。經(jīng)混合均質(zhì)化而成的白色乳狀燃料。
2.按權(quán)利要求1所述的含水乳化燃料其特征是燃料是指含碳的液體燃料。例如汽油、煤油、柴油、重油、渣油，醇類、酮類、烴類的衍生物、植物油脂類等一種或二種以上的混合物；水是自來水或工業(yè)用水等較純凈的水。
3.多效乳化劑是MM表面活性劑∶MM乳化穩(wěn)定劑∶MM乳化助劑∶水＝0.02～40％∶0.02～40％∶0.05～40％∶20～99％→100％。
4.按權(quán)利要求2所述的MM表面活性劑其特征是MM陰離子表面活性劑∶MM非離子表面活性劑∶水＝2～30％∶2～30％∶20～90％→100％。
5.按權(quán)利要求2所述的MM乳化穩(wěn)定劑是糊精，聚乙烯醇，羧甲基纖維素納，羥乙基纖維素，羥丙基纖維素，聚乙烯吡咯烷酮中的一種或二種以上混合物。
6.按權(quán)利要求2所述的MM乳化助劑其特征是多乙醇胺∶MeNO3∶烏洛托品∶Me′SO4∶水＝0.001～20％∶0～25％∶0.0001～10％∶10～50％→100％式中Me為金屬K或Na；Me′為金屬Cu或Fe。
7.按權(quán)利要求5所述的多醇胺其特征是一乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，其中一種或二種以上混合物。
8.按權(quán)利要求3所述的MM陰離子表面活性劑，其特征是羧酸鹽，烷基磺酸鹽，烷基苯磺酸鹽，脂肪醇聚氧乙烯硫酸鈉，其中一種或二種以上的混合物。
9.按權(quán)利要求2所述的MM非離子表面活性劑，其特征是聚醚、烷基酚聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯(10)酯，蓖麻油聚氧乙烯醚，其中的一種或二種以上混合物。
10.按權(quán)利要求1所述的均質(zhì)化的特征是按權(quán)利要求1所述的配方的混合物經(jīng)過高能超聲攪拌或機(jī)械攪拌(轉(zhuǎn)速為3000～30000轉(zhuǎn)/分)或高頻微波電磁攪拌，靜態(tài)混合乳化器中的一種。
11.按權(quán)利要求1當(dāng)摻水超過70％(質(zhì)量比)時，(70％～90％)乳化燃料在常溫常壓下極其不易點(diǎn)燃，但通過某種裝置(改裝過的壓燃式內(nèi)燃機(jī))可以作為燃料使用。因?yàn)樗柚怂诟邷馗邏合?，膨脹成水蒸汽，從而推動活塞作功。?dāng)摻水低于70％時可直接應(yīng)用于現(xiàn)有柴油機(jī)作燃料用或直接燃燒。
全文摘要
一種價廉、穩(wěn)定、高效含水乳化燃料及其制備方法，屬于合成燃料領(lǐng)域。本發(fā)明所制成的乳化燃料，含水可高達(dá)90％，用特殊設(shè)備才行。一般為40～70％，所用的多效乳化劑無有機(jī)溶劑，因而不易燃；便于運(yùn)輸，價格低廉。所得乳化燃料穩(wěn)定，可在常溫常壓下貯存三個月以上不分層。燃料所排廢氣對大氣污染減少，本燃料可用于內(nèi)燃機(jī)(壓燃式內(nèi)燃機(jī)最好)、鍋爐等，節(jié)油率40％以上。
文檔編號C10L1/32GK1123313SQ9411825
公開日1996年5月29日 申請日期1994年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月16日
發(fā)明者曹炬, 曹暢 申請人:曹炬, 曹暢