甲醇柴油乳液制备及性能研究

摘要

石油资源日趋匮乏和环境污染日益严重,低排放代用燃料的研究受到了越来越多的重视,其中甲醇柴油乳液作为一种节能降污燃料,成为近年来广大科技工作者研究的热点。
　　本文以高速分散器作为分散手段,根据Stokes沉降定律和HLB值理论原理,筛选了复配乳化剂,并探讨了复配乳化剂选择原则;考察了甲醇含量、乳化剂含量、转速、乳化时间、HLB值及助乳化剂的种类、结构及含量对甲醇柴油乳液稳定性、流变性、分散性、闪点、凝点、腐蚀性等的影响规律,确定了适宜的实验条件;考察了乳液理化性质间的关系,得到了乳液的临界胶束浓度;对制备的乳液与柴油在性能及经济成本方面进行了对比,以期制得乳化剂用量少、经济成本低、粒径分布均匀且各方面性能满足国家燃用柴油标准的甲醇柴油乳液。
　　实验开发的复配乳化剂配方为:m(油酸):m(Span-80):m(单硬脂酸甘油酯):m(Tween-20):m(Tween-80):m(十二烷基磺酸钠)=10:4:8.5:1:1:1,此时HLB值为5.2,乳化剂含量为3％,甲醇含量为15％,转速为5×2800r/min,乳化时间为2min,复配乳化剂 HLB值范围为5~6,助乳化剂正丁醇含量为1％,此时形成的甲醇柴油乳液黏度为4.68mPa·s,较柴油偏大,色度为2.5,较柴油偏小,闪点、凝点及铜片腐蚀等级性能基本不变,闪点为57℃,铜片腐蚀等级为1b,凝点-8℃,为牛顿型流体,其性能均满足国家燃用柴油标准。比较助乳化剂同分异构体醇形成乳液的稳定效果,正构型醇形成的乳液比异构醇形成的乳液稳定效果好,随着正丁醇含量的增大,乳液的稳定性先增大后减小;乳液黏度随着乳化剂含量、乳化剂黏度和甲醇含量的增大而增大,当乳液黏度最大时,表面张力最低,当乳化剂含量为2％~3％时,达到了乳液的临界胶束浓度;甲醇粒子粒径随着甲醇含量的增加而增大,随乳化剂含量的增大而减小,当转速为5×2800r/min和乳化时间为2min时,甲醇粒子粒径存在着最佳值,在适宜的条件下,甲醇粒子Sauter平均直径D为13.0μm。在经济成本上对比乳液与柴油,若节油率按10％计算,折算后每吨乳液可比柴油节省200元。
　　由以上可知,甲醇柴油乳液具有的优势缓解了能源短缺的局面,所以发展新型代用燃料、降低环境污染具有重要的理论研究意义和工业应用前景。

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1 文献综述

1.1 乳化柴油的研究意义

1.2 乳化柴油研究概况

1.3 甲醇柴油乳液研究意义

1.4 乳化设备和乳化方法

1.5 研究的目的和意义

1.6 研究内容

2 乳液理论基础

2.1 乳液的性质

2.2 表面活性剂的基本功能

2.3 乳液的类型

2.4 乳液稳定性

2.5 乳液流变性

2.6 乳化柴油的节能降污机理

3 甲醇柴油乳液稳定性研究

3.1 乳液稳定性的衡量标准

3.2 实验药品及仪器

3.3 乳化剂的选择

3.4 结果与讨论

3.5 小结

4 甲醇柴油乳液流变性能研究

4.1 实验药品及仪器

4.2 甲醇柴油乳液黏度特性

4.3 助乳化剂对甲醇柴油乳液流变性的影响

4.4 小结

5 甲醇柴油乳液分散性能研究

5.1 实验药品及仪器

5.2 结果与讨论

5.3 小结

6 甲醇柴油乳液其他性能的表征

6.1实验药品及仪器

6.2 甲醇柴油乳液理化性质的关系

6.3 助乳化剂对甲醇柴油乳液的性能影响

6.4 柴油与甲醇柴油乳液的比较

6.5 小结

7 总结

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 建议

参考文献

硕士期间发表论文及其他成果

致谢