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。
【作者】李静；
【导师】焦纬洲；姚润生；
【作者基本信息】中北大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】柴油；甲醇；稳定性；流变性；分散性；

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