超聲制備甲醇乳化柴油及其性能研究.pdf

1、環(huán)境污染和石油進口量持續(xù)增加是我國目前面臨的兩大問題。在燃油中摻燒含氧燃料作為替代燃料，可以有效地減少SO2、 NOx和碳煙等的排放，既節(jié)約能源又減少環(huán)境污染。甲醇以其資源豐富、價格適宜、容易制取和良好的物化特性作為替代燃料具有得天獨厚的優(yōu)勢。但是，甲醇和柴油由于極性差異導致二者難以混合，即使制備成乳化柴油也存在穩(wěn)定性不好以及甲醇加入量少等問題，限制了其應用推廣。采用復配乳化劑結(jié)合乳化設(shè)備制備甲醇乳化柴油可以解決這一問題。超聲波作為影響

2、液體中分子的一系列壓縮（正壓）和稀釋循環(huán)（負壓）傳輸?shù)牟?，空化氣泡的?nèi)爆產(chǎn)生局部高溫高壓微環(huán)境，強化混合效果。超聲波乳化設(shè)備制備的甲醇乳化柴油能達到μm級別，具有分散均勻、穩(wěn)定性好、燃燒充分等優(yōu)點。
　　本文利用高速分散器預乳化，超聲波裝置深度乳化工藝，制備甲醇乳化柴油。首先研究甲醇含量、乳化劑含量、超聲作用時間和超聲作用功率等因素對甲醇乳化柴油穩(wěn)定性和分散性的影響，找尋最佳操作條件;然后考察各因素對流變性和理化性質(zhì)的影響，制備符

3、合國家標準的甲醇乳化柴油:最后考察助乳化劑醇類的加入對甲醇加入量的影響，對不同制備方法制備的甲醇乳化柴油進行性能比較。主要研究結(jié)果具體如下:
　　首先對甲醇乳化柴油的穩(wěn)定性和分散性進行研究。正交實驗得出復配乳化劑最佳配比為ω（油酸）∶ω（Span-80）∶ω(OP-10)∶ω(Tween-80)∶ω（羧甲基纖維素鈉）=14∶5∶2∶1∶5，此時HLB值為4.48。通過單因素實驗，得出適宜的操作條件為:乳化劑含量5％，甲醇含量10％

4、，高速分散器轉(zhuǎn)速5×2800r/min，高速分散時間5min，超聲作用時間25min，超聲作用功率280W，復配乳化劑HLB值范圍為4～6。此時甲醇乳化柴油穩(wěn)定時間為15天。在單因素實驗基礎(chǔ)上，利用響應面法優(yōu)化操作條件。響應面法優(yōu)化得到的最佳操作條件為:超聲作用時間20min，超聲作用功率220W，甲醇含量10％，乳化劑含量5％，理論和實驗穩(wěn)定時間分別為456h和444h，相對偏差為2.69％。分散性實驗結(jié)果表明，甲醇液滴平均直徑隨甲醇

5、含量的增加而增大;隨乳化劑含量的增加而減小。適宜操作條件下，甲醇液滴的Sauter平均直徑D為13.0μ m。
　　然后對甲醇乳化柴油的流變性和理化性質(zhì)進行研究。流變性實驗結(jié)果表明，甲醇乳化柴油為牛頓型流體。黏度隨超聲作用時間和超聲作用功率的增加基本不變，黏度值近似為3.98 mPa·s，符合國家0＃柴油黏度標準。理化性質(zhì)實驗結(jié)果表明，閃點和凝點隨甲醇含量的增加而降低，隨乳化劑含量的增加而升高;甲醇含量增加導致銅片腐蝕程度增大;色

6、度值隨乳化劑含量增加而增大。適宜操作條件下，制備的甲醇乳化柴油的閃點為65℃，凝點為-8℃，銅片腐蝕等級為1a，色度為1.5。均滿足國家燃用0＃柴油標準。
　　最后，研究助乳化劑醇的加入對甲醇加入量的影響。實驗結(jié)果表明，加入助乳化劑為正丁醇時，且ω（復配乳化劑）∶ω（正丁醇）為9∶1時，甲醇加入量最多為43％，乳液穩(wěn)定時間能達到460h。比起未加助乳化劑醇時，甲醇加入量提高33％。同分異構(gòu)體醇對甲醇加入量的實驗結(jié)果表明，直鏈正構(gòu)醇