甲醇/低温煤焦油为基料的微乳化燃料的研究

【摘要】： 后石油时代已经来临,在全球范围内,油气供需矛盾突出导致了原油价格的巨大波动。近年来,柴油-水、柴油-甲醇乳化燃料作为一项重要的节油和减少污染物排放技术得到了迅速的发展,并在一定的范围内得到了应用。然而,由于乳化柴油稳定性差、储存时间短及燃烧不稳定等固有问题,使得乳化柴油的推广应用范围仍然十分有限。微乳柴油作为一种较佳的节能、环保燃料,越来越受到科研工作者的重视,它有效地解决了乳化柴油存在的问题。本课题是以低温煤焦油和甲醇为主要替代原料,制备微乳化柴油。对预处理后的低温煤焦油进行了精制分离,对复配乳化剂体系进行了研究;对所制备的微乳化柴油性质和成本进行了分析。 利用普通微乳化实验,根据表面活性剂乳化原理,从几种常见的乳化剂中筛选出对于柴油-甲醇-精焦油体系乳化能力较强的复配乳化剂。分别考察了精焦油、甲醇及柴油的互溶性,不同油/醇配比下的最佳HLB值,中等碳链脂肪醇的助溶效果,助溶剂和乳化剂用量与临界互溶温度的关系及对乳状液粒径的影响。结果表明,在常温下,精焦油只能在一定比例范围内与柴油互溶,而与甲醇的互溶性较大,可以达到46%左右;不同原料配比条件下体系的最佳HLB值不同,M20D40C40、M30D35C35和M40D30C30体系的最佳HLB值分别为5.0,4.5和4.0;在所选择的助溶剂中,以正戊醇为助溶剂的助溶效果最好;乳化剂以阴离子表面活性剂油酸和非离子表面活性剂OP-10的复配效果最好;随乳化剂、助溶剂加入量的不同,形成微乳液的临界互溶温度和乳状液内部的液滴粒径不同;乳化剂加入量越多,临界互溶温度越低,乳状液粒径越小;助溶剂的加入可有效降低表面张力,使形成的液滴粒径更小。 对所制备的微乳柴油进行了燃烧热值、粘度、铜片腐蚀、闪点、微乳液类型等性质的测定。测试结果表明:所制得的样品从M10到M40微乳液,燃烧热值均在8000大卡/kg以上,完全满足民用及部分工业对热值的要求;甲醇的含量、温度及乳化剂的用量均影响燃料粘度的大小,温度升高、甲醇含量增加,均使微乳柴油的粘度降低;乳化剂用量增加,液体的粘度升高:在同样条件下,在15℃时加入3%乳化剂的粘度为4.0mp?s,而加入4%乳化剂的微乳液粘度为5.0。制备的微乳化样品腐蚀性测试结果均未达到第四级,完全符合腐蚀性标准;闪点测试结果显示,制备的微乳化柴油的闪点较低,M10样品的闪点仅为25℃;外相稀释法和氯化钴试纸检验结果证明,在乳化剂和助溶剂存在下制备的微乳液均为W/O类型。 燃烧实验可以看出,纯柴油与微乳柴油的燃烧速率相差不大,但M20、M30和M40微乳化柴油燃烧时烟灰释放率小于纯柴油;形成的微乳化柴油外观透明,稳定时间长,在恒温条下稳定三个月不分层。。 通过粗略成本核算,M10、M20、M30和M40微乳柴油的成本分别为3600、3671、3685和3692元/吨,均低于纯柴油的市场价格。