一种乳化燃料油及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及一种乳化燃料油及其制备方法和应用，属于乳化燃料制备技术领域。


背景技术：

2.能源是人类赖以生存的重要物质基础。目前一方面世界能源的增长速度远不能满足经济发展和人类生活现代化的需要，另一方面能源消耗所产生的环境污染对人类的生存构成了严重的威胁，传统的石化燃料在燃烧时，由于其本身特点导致燃烧不完全，尾气中的颗粒物、氮氧化物和碳氢化物含量很高，对环境造成了严重危害，全球变暖，臭氧层空洞酸雨等环境问题逐渐为人类所重视。因此如何节约能源且能更环保的进行利用是能源急需解决的问题。
3.现有乳化燃料油掺水技术以燃烧性能好、能耗低、污染少等特点成为许多科研人员关注的焦点。乳化燃料燃烧是一个复杂的过程，对其节能降污机理较为成熟的解释是乳化燃料燃烧中存在的“微爆”现象和水煤气反应，从燃烧的物理过程和化学过程来解释具体如下。
4.(1)物理作用：由于油的沸点比水高，受热后水总是先达到沸点而蒸发或沸腾，当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时，水蒸气将冲破油膜的阻力使滴发生爆炸，形成更细沙的油滴，这就是所说的“微爆：或称为二次雾化。爆炸后的细小油滴与空气更加充分混合，油液燃烧更完全，使燃烧机或油炉达到节能的效果。
5.(2)化学作用：即水煤气反应。在高温条件下，部分水分子与未完全燃烧的炽热的炭粒发生水煤气反应，形成可燃性气体，反应式如下：
6.c h2o＝co h27.c 2h2o＝co2 2h28.co h2o＝co2 h29.2h2 o2＝2h2o
10.上述反应，减少了火焰中的炭粒子，提高了油的燃烧程度，改善了燃烧状况，提升了油的燃烧效率。燃料在高温裂解产生的碳粒子，在缺氧条件下，与水蒸气反应生成co和h2，使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧率，降低了排烟中的烟尘含量，另一方面，由于乳化油中水的蒸发作用，均衡了燃烧时的温度场，从而抑制了no*(氮氧化合物)的形成，从而看出，乳化油在其燃烧过程中的“微爆”和水煤气反应，可减轻大气污染和节能的双重效果。
11.然而乳化油属于热力学不稳定体系，随着环境条件的改变、放置时间变长会发生油水分离、变形、破乳等不稳定现象，从而影响使用效果。且现有乳化燃料油掺水技术主要针对的是柴油、汽油以及煤油，应用在农业生产和汽车、交通运输方面。对于白油还未见报道，且由于石化成品油成分复杂、组份变化大且极性强，解决乳化液与它的互溶性存在一定难度。


技术实现要素：

12.本发明针对上述技术问题，提供一种工艺简单且易于控制、原料来源广泛且价格低廉、产品透明度及稳定性高的乳化燃料油。
13.本发明的技术方案：
14.本发明的目的之一是提供一种乳化燃料油，由以下重量份的原料组成：
15.白油60-75份；
16.酒精1-5份；
17.水25-35份；
18.聚酯类聚合物1-2份。
19.进一步限定，聚酯类聚合物包括aeo-3和el-20。
20.更进一步限定，aeo-3和el-20的质量比为1:1。
21.进一步限定，白油和酒精为工业级。
22.进一步限定，乳化燃料油的hlb值为8-12。
23.本发明的目的之二是提供一种上述乳化燃料油的制备方法，包括如下步骤：
24.s1，按比例称取所需原料备用；
25.s2，将aeo-3和el-20混合搅拌均匀，得到聚酯类聚合物；
26.s3，将白油、酒精、水和聚酯类聚合物加入到反应釜中，静置5min，依次进行低速、中速和高速搅拌，获得乳白状的乳化燃料油。
27.进一步限定，s2中混合时间为20min。
28.进一步限定，s3中低速搅拌转速为500-800r/min，搅拌时间为5min。
29.进一步限定，s3中中速搅拌转速为800-1200r/min，搅拌时间为5min。
30.进一步限定，s3中高速搅拌转速为1000-1600r/min，搅拌时间为5min。
31.本发明的目的之三是提供一种上述乳化燃料油的应用，具体的用于民用灶具、工业锅炉、窑炉、热风炉、链条炉或回转窑中。
32.与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
33.(1)本发明制备的乳化燃料油使水和白油两种不相溶的液体迅速发生化学、物理变化，形成外观透明，且性质稳定，长期放置不分层的乳化燃料油。
34.(2)本发明将水成功掺入白油中，使得产品燃烧更充分，提高燃油使用效率的同时，降低产品成本，不但提高了燃油的使用效率，而且所产生的污染物更小，有利于节能环保，具有较高的经济效益。
35.(3)本发明提供的制备方法在常温常压便可进行，生产工艺简单且容易控制，生产设备简易且投资较小。
36.(4)本发明采用el-20和aeo-3的混合物作为乳化剂，混合后慢速搅拌，获得hlb值约为7-9的淡黄色均匀液体，由于aeo-3(hlb值6-7)是一种非离子表面活性剂，易溶于油及极性溶剂中，水中呈扩散状，具有良好的乳化性能，作w/o型乳化剂，用矿物油、脂族溶剂的乳化；分子中的醚键不易被酸、碱破坏，稳定性高，水溶性好，耐电解质，当使用其与el-20配伍使用时，在乳化液中，混合乳化剂分子为求自身的稳定状态，在油水两相的界面上，乳化剂分子亲油基伸入油相，亲水基伸入水相，不但保持自身处于稳定状态，而且在客观上也改变了油、水界面原来的特性，使其中一相能在另一相中均匀地分散，形成稳定的乳化液。
附图说明
37.图1为el-20和aeo-3的混合物的实物图；
38.图2为实施例1制备的乳化燃料油的实物图；
39.图3为不同比例的aeo-3和el-20混合溶液稳定性对比图；
40.图4为使用不同比例的aeo-3和el-20配制乳化燃料油的稳定性对比图；
41.图5为乳化燃料油燃烧时火焰图和燃烧后盛装器皿表面图；
42.图6为乳化燃料油燃烧时沾粘物现象测试的白纸；
43.图7为乳化燃料油在民用灶具上使用时燃烧现象；
44.图8为实施例2获得的成品油的实物图；
45.图9为乳化燃料油在小型燃烧机上使用时燃烧现象；
46.图10为乳化燃料油在大型锅炉上使用时燃烧现象。
具体实施方式
47.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
48.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
49.以下实施例涉及原料的cas号如下：
50.序号名称cas号1工业白油8012-95-12工业酒精64-17-53水7732-18-5
51.实施例1：
52.本实施例制备乳化燃料油的具体过程按下述步骤进行：
53.步骤1，按比例称取所需原料备用；
54.具体原料配比为：工业白油60份，工业酒精3份，水35份，aeo-31份和el-201份。
55.步骤2，将aeo-3和el-20混合，慢速搅拌20min，获得如图1所示的淡黄色的均匀液体，即为聚酯类聚合物。
56.步骤3，将工业白油、工业酒精、水和聚酯类聚合物加入到反应釜中，静置5min，在500-800r/min转速条件下搅拌5min，此时液体底层出现浑浊；然后提高转速至800-1200r/min继续搅拌5min，此时液体整体浑浊；再次提高转速至1200-1600r/min继续搅拌5min，此时液体完全乳化，颜色呈乳白状，如图2所示。抽取样品使用ph试纸测试ph，并加入三乙醇胺，调整ph值7-8，在-20℃至40℃之间环境温度下储存备用。
57.实施例2：
58.本实施例制备乳化燃料油的具体过程按下述步骤进行：
59.步骤1，按比例称取所需原料备用；
60.具体原料配比为：工业白油70份，工业酒精3份，水25份，aeo-31份和el-201份。
61.步骤2，将aeo-3和el-20混合，慢速搅拌20min，获得聚酯类聚合物。
62.步骤3，将工业白油、工业酒精、水和聚酯类聚合物加入到反应釜中，静置5min，在500-800r/min转速条件下搅拌5min，此时液体底层出现浑浊；然后提高转速至800-1200r/min继续搅拌5min，此时液体整体浑浊；再次提高转速至1200-1600r/min继续搅拌5min，此时液体完全乳化(如图8所示)，颜色呈乳白状，抽取样品使用ph试纸测试ph，并加入三乙醇胺，调整ph值7-8，在-20℃至40℃之间环境温度下储存备用。
63.实施例3：
64.本实施例制备乳化燃料油的具体过程按下述步骤进行：
65.步骤1，按比例称取所需原料备用；
66.具体原料配比为：工业白油70份，工业酒精4份，水25份，aeo-30.5份和el-200.5份。
67.步骤2，将aeo-3和el-20混合，慢速搅拌20min，获得聚酯类聚合物。
68.步骤3，将工业白油、工业酒精、水和聚酯类聚合物加入到反应釜中，静置5min，在500-800r/min转速条件下搅拌5min，此时液体底层出现浑浊；然后提高转速至800-1200r/min继续搅拌5min，此时液体整体浑浊；再次提高转速至1200-1600r/min继续搅拌5min，此时液体完全乳化，颜色呈乳白状，抽取样品使用ph试纸测试ph，并加入三乙醇胺，调整ph值7-8，在-20℃至40℃之间环境温度下储存备用。
69.实施例4：
70.本实施例制备乳化燃料油的具体过程按下述步骤进行：
71.步骤1，按比例称取所需原料备用；
72.具体原料配比为：工业白油75份，工业酒精3份，水20份，aeo-31份和el-201份。
73.步骤2，将aeo-3和el-20混合，慢速搅拌20min，获得聚酯类聚合物。
74.步骤3，将工业白油、工业酒精、水和聚酯类聚合物加入到反应釜中，静置5min，在500-800r/min转速条件下搅拌5min，此时液体底层出现浑浊；然后提高转速至800-1200r/min继续搅拌5min，此时液体整体浑浊；再次提高转速至1200-1600r/min继续搅拌5min，此时液体完全乳化，颜色呈乳白状，抽取样品使用ph试纸测试ph，并加入三乙醇胺，调整ph值7-8，在-20℃至40℃之间环境温度下储存备用。
75.上述实施例生产的乳化燃料油样品，存放3-12个月不分层，如图4所示，且可以在-20℃至40℃之间环境温度下使用，主要用于民用灶具(如图7所示)、小型燃烧机(如图9所示)、工业锅炉(如图10所示)、窑炉、热风炉、链条炉或回转窑中，观察乳化燃料油在小勺上燃烧现象(如图5所示)可知，尾气排放清净，用白纸测试没有沾粘物现象(如图6所示)，且燃烧后盛装乳化燃料油的器皿(小勺)表面没有沾粘物残留，具有节能减排的效果。
76.为了验证不同比例aeo-3和el-20对乳化燃料油的稳定性影响，进行如下试验：
77.首先，按照不同比例配置aeo-3和el-20混合溶液，具体配比如下表所示：
[0078][0079]
由图3可知，上述溶液均比较稳定。
[0080]
然后，采用上述不同比例配置aeo-3和el-20混合溶液制备乳化燃料油，不同aeo-3和el-20混合溶液获得的乳化燃料油的稳定性如图4所示，详情见下表：
[0081]
编号1234567稳定性分层出油出水分层出水出油分层编号891011121314稳定性出水略稳定相对稳定稳定略稳定出油出水编号15161718192021稳定性分层出水出油分层出水出油分层
[0082]
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。