撞击流-旋转填料床制备乳化柴油的基础研究

摘要

在能源紧缺、环保问题日益严重的今天，乳化柴油这种新型燃料越来越受到科研工作者的关注。但从目前的研究现状来看，虽然其研究历史已有100多年，人们也取得一部分成果。但对于乳化燃料的研究仍处于摸索阶段，技术水平仍然不高，制备的乳化柴油因为品质低、或造价昂贵等因素，不能广泛推广。 本文正是在查阅大量资料的基础上，针对现有乳化工艺及设备能耗高、产品稳定性差、生产时间长等缺点，首次提出一套新型的乳化设备及工艺-撞击流-旋转填料床(Impinging Stream-Rotating Packed bed，简称IS-RPB)乳化技术。此乳化技术的研发，不仅降低柴油乳化过程中乳化剂的用量，同时还能够减小乳液中液滴粒径、调小乳液的粒径分布均匀度、提高乳液稳定性。这项技术的发明即提高了乳液性质，又降低了制造费用；即为柴油乳化行业提供一条使用新的思路，又扩展了IS-RPB的应用领域。 实验主要研究了撞击流-旋转填料床制备柴油乳化燃料的工艺及配方。首先通过参阅大量文献中探索各种添加物对柴油性质影响，查得有机极性物可以提高乳液稳定性和降低乳液粘度的特点，又将各种有机添加物进行对比实验并结合经济等因素，最终选择甲醇作为有机极性物。其次，针对柴油，甲醇乳化体系，用HLB值筛选法选择复配乳化剂，然后对产品油在室温下的稳定性进行考察，结合乳状液的粘度及稳定性变化，筛选出适合0＃柴油乳化的乳化剂配方及其相应的工艺条件。再次，将撞击流-旋转填料床生产乳化柴油的主要影响因素(乳化剂用量、掺甲醇量、超重力因子、循环乳化次数、HLB值)进行考察，将其对柴油，甲醇体系乳化的各项参考单因素的影响进行考察。最后，经分析发现对乳液稳定性的影响大小顺序为：甲醇用量>超重力因子β>乳化剂用量>乳化时间；最佳工艺参数为：甲醇用量为15％，超重力因子β为100，乳化剂用量为4％，循环乳化次数为3。本实验制备的柴油乳液为透明、半透明状接近纯柴油外观的乳液，次产品放置1个月以上不会分层。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.1.1乳化燃料的历史意义

1.1.2乳化柴油的研究概况

1.2现有的柴油乳化技术及设备

1.2.1现有柴油乳化技术

1.2.2现有柴油乳化设备

1.3课题的研究内容及意义

2理论部分

2.1乳化的基础理论

2.1.1乳状液概述

2.1.2乳状液的类型

2.1.3乳状液的形成

2.1.4乳状液的不稳定性

2.1.5影响乳状液稳定的因素

2.2乳化燃料节能减排机理

2.2.1“微爆”效应

2.2.2掺混效应

2.2.3抑制NOx的生成

2.3超重力(RPB)技术

2.3.1超重力技术简介

2.3.2撞击流-旋转填料床(IS-RPB)

2.3.3基本的操作参数

3实验部分

3.1实验基本条件

3.1.1实验仪器

3.1.2实验装置

3.1.3实验原料

3.2工艺流程及实验过程

3.2.1工艺流程

3.2.2实验过程

3.3制备柴油-甲醇乳化燃料的方案设计

3.3.1乳化剂选择的依据

3.3.2复合乳化剂的复配

3.4柴油-甲醇乳化燃料的制备

3.5实验研究内容

4结果与讨论

4.1乳化剂的确定

4.1.1乳化剂类别的确定

4.1.2最佳HLB值的确定

4.2乳化柴油的稳定性

4.2.1甲醇量添加量对乳化柴油稳定性的影响

4.2.2乳化剂添加量对乳化柴油稳定性的影响

4.2.3超重力因子β对乳化柴油稳定性的影响

4.2.4 IS-RPB循环乳化对乳化柴油稳定性的影响

4.2.5其它方面对乳化柴油稳定性的影响

4.2.6各因素对乳状液稳定性的影响程度比较

4.3乳化柴油的粘度

4.3.1甲醇量添加量对粘度的影响

4.3.2其它因素对粘度的影响

4.4乳化柴油的表面张力

4.5乳化柴油的比重

4.6乳液类型的确定

4.7腐蚀性检验

4.8经济效益分析

5结论

建议

附录

参考文献

发表及撰写论文

致谢