專利名稱：利用量子化碳材料制備微乳燃油的制備設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用量子化碳材料素材液制備微乳燃油的制備設備。
背景技術：
隨著國民經濟的發(fā)展，全國年耗油量已超過一億二千萬噸。巨大的燃油消耗不僅對日益 枯竭的石油能源造成巨大壓力，同時大量燃油燃燒不當所排放出的浮炭、碳氫化合物(HC)、 一氧化碳(C0)、氮氧化物(NOx)等成為大中城市主要污染物來源。
由于節(jié)能和環(huán)保兩方面的迫切要求，世界主要國家都在研究各種改善燃油燃燒的技術， 研究最多的就是通過在燃油中加入各種化學物質，達到提高燃油品質、燃燒充分、減少尾氣 排放的目的。
將水摻到燃料油中改善燃燒這一設想，早在上個世紀就己有人提出，到本世紀初，美國、 前蘇聯(lián)、及歐洲一些工業(yè)國家，開始乳化摻水燃料油的應用研究，由于在當時的條件下，乳 化燃油技術水平較低，能源問題并不突出，乳化燃料技術發(fā)展處在較低較緩慢的狀態(tài)。
申請人于2008年4月25日提交的申請?zhí)枮?00810105108.1，名稱為"量子化碳材料素 材液的制備方法與產品及其制備設備"的中國專利申請公開了一種量子化碳材料素材液的制 備方法，利用此方法制備的量子化碳材料素材液具有粒徑為6A 9A、電動勢為280 360mv 以及結構物表面含氧35 60%的特征，其在量子化尺度效應范圍內，由于具有極大的比表面 積和極高的表面能，因此使它具有異常的化學活性、催化活性、表面吸附性和高導電性，并 帶有負電，是一種非常好的活性物質。

實用新型內容
本發(fā)明是申請人于2008年4月25日提交的申請?zhí)枮?00810105108.1,名稱為"量子化 碳材料素材液的制備方法與產品及其制備設備"的中國發(fā)明專利申請的進一步應用發(fā)明。申 請?zhí)枮?00810105108.1的中國發(fā)明專利申請的全文內容為本發(fā)明說明書解釋的參考(注申 請?zhí)枮?00810105108.1的中國發(fā)明專利申請的說明書中發(fā)明內容的技術方案部分附于本說明 書后)。
為彌補上述缺陷，本實用新型的目的是提供一種利用量子化碳材料素材液制備微乳燃油 的制備設備。
一種微乳燃油的制備設備，包括水量子化系統(tǒng)、量子化碳材料處理系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、混 合量子化系統(tǒng)
其中所述水量子化系統(tǒng)包括通過管路依次連接的第一量子化微乳機、凈化器、第二處理罐,所述第二處理罐的出口處分為兩條支路，第一支路通過手動閥三連接一檢測出口，第二支 路連接第二水泵，所述第二水泵的出口處又分為兩條支路，第一支路連接手動閥十二和離子 化處理機后通回第二處理罐，第二支路依次連接流量計三、自動控制閥一、手動閥一后通向 混合系統(tǒng)的第一處理罐；
其中所述量子化碳材料處理系統(tǒng)包括第三處理罐，其出口處分為兩條支路，第一支路通 過手動閥五連接一檢測出口，第二支路連接第三水泵和第三量子化微乳機，所述第三量子化 微乳機的出口處又分為兩條支路，第一支路通回第三處理罐，第二支路依次連接手動閥四、 自動控制閥二和流量計四后通向混合系統(tǒng)的第一處理罐；
其中所述混合系統(tǒng)包括第一處理罐和連接有流量計一的通向第一處理罐的管路，所述第 一處理罐的出口處分為兩條支路，第一支路通過手動閥二連接一檢測出口，第二支路依次連 接第一水泵、流量計二，所述流量計二后又分為兩條支路，第一支路通回第一處理罐，第二 支路連接自動控制闊三和手動閥六后通向混合量子化系統(tǒng)的第四處理罐； 其中所述混合量子化系統(tǒng)包括第四處理罐，其出口處分為兩條支路，第一支路通過手動閥七 連接一檢測出口，第二支路連接第四水泵，所述第四水泵的出口處又分為兩條支路，第一支 路連接手動閥十后通回第四處理罐，第二支路連接手動閥九和第二量子化微乳機后又分為兩 條支路， 一路連接手動閥八后通回第四處理罐，另一路連接手動閥十一和流量計五后為輸出 出口。所述每個處理罐上配備有液位計，第四處理罐上配備有溫度計和加熱器。
本實用新型微乳燃油的制備設備，其中所述第一量子化微乳機中裝有Rh/Al2(V(r催化劑； 所述第二量子化微乳機中裝有Pt/Si02-A1203-(T、 Pt/ SYT- C*混合催化劑；所述第三量子化 微乳機中裝有Rh-Pt/Al203-C*催化劑，其中(T表示量子化碳材料素材液分離提純后得到的量 子化碳材料。
本實用新型提供的微乳燃油的制備設備制備的微乳燃油，采用經量子化碳材料素材液處 理過的活性水取代了普通的水，其中的量子化碳材料經特殊工藝處理，為超雙親性二元協(xié)同 微界面材料，在制備的電化學過程中其表面被修飾后，發(fā)現(xiàn)了羥基的存在，使它具有了助燃 的效果。其為添加水后極少出現(xiàn)發(fā)熱量的損失或者基本不損失發(fā)熱量、有效改善油質、提高 燃油熱值功能的新型W/0微乳劑型液狀燃油。


圖1為本實用微乳燃油的制備設備的系統(tǒng)圖。
具體實施方式

為進一步說明本實用新型，結合以下實施例具體闡述
如圖1所示， 一種微乳燃油的制備設備，包括水量子化系統(tǒng)、量子化碳材料處理系統(tǒng)、 混合系統(tǒng)、混合量子化系統(tǒng)
其中所述水量子化系統(tǒng)包括通過管路依次連接的第一量子化微乳機SYT1、凈化器J1、第 二處理罐G2，所述第二處理罐G2的出口處分為兩條支路，第一支路通過手動閥三SF3連接一檢測出口，第二支路連接第二水泵B2，所述第二水泵B2的出口處又分為兩條支路，第一支 路連接手動閥十二 SF12和離子化處理機LZ1后通回第二處理罐G2，第二支路依次連接流量 計三L3、自動控制閥一ZF1、手動閥一SF1后通向混合系統(tǒng)的第一處理罐G1;
其中所述量子化碳材料處理系統(tǒng)包括第三處理罐G3，其出口處分為兩條支路，第一支路 通過手動閥五SF 5連接一檢測出口 ，第二支路連接第三水泵B3和第三量子化微乳機SYT3， 所述第三量子化微乳機SYT3的出口處又分為兩條支路，第一支路通回第三處理罐G3,第二 支路依次連接手動閥四SF4 、自動控制閥二ZF2和流量計四L4后通向混合系統(tǒng)的第一處理 罐G1;
其中所述混合系統(tǒng)包括第一處理罐Gl和連接有流量計一 L 1的通向第一處理罐Gl的管 路，所述第一處理罐G1的出口處分為兩條支路，第一支路通過手動閥二 SF2連接一檢測出 口，第二支路依次連接第一水泵Bl、流量計二 L2 ,所述流量計二 L2后又分為兩條支路， 第一支路通回第一處理罐Gl，第二支路連接自動控制閥三ZF3和手動閥六SF6后通向混合 量子化系統(tǒng)的第四處理罐G4;
其中所述混合量子化系統(tǒng)包括第四處理罐G4，其出口處分為兩條支路，第一支路通過手 動閥七SF7連接一檢測出口，第二支路連接第四水泵B4，所述第四水泵B4的出口處又分為 兩條支路，第一支路連接手動閥十SF1 0后通回第四處理罐G4，第二支路連接手動閥九SF 9和第二量子化微乳機SYT2后又分為兩條支路， 一路連接手動閥八SF 8后通回第四處理罐G 4,另一路連接手動閥H^—SF1 1和流量計五L5后為輸出出口。所述每個處理罐G1 ， G2， G3 ， G4上配備有液位計Y 1 ， Y2， Y3， Y 4 ，第四處理罐G4上配備有溫度計W D 1和 加熱器J R1。
利用此設備制備本發(fā)明量子化的微乳燃油(英文簡稱NANO-OIL)的原料重量份數配比如
下
輕油 70 離子活化水 30 量子化碳材料素材液0.1 具有觸媒作用的金屬鹽微量 將pH值調節(jié)到5 7。 具體制備方法見圖l，其制備過程為
1) 水經過第一量子化微乳機SYT1和凈化器Jl處理后加入第二處理罐G2;
2) 第二處理罐G2中的水經第二水泵B2加入離子化處理機LZ1，離子化后返回第二處理 罐G2;
3) 第三處理罐G3中的量子化碳材料素材液經第三水泵B3送至第三量子化微乳機SYT3， 量子化后返回第三處理罐G3;
4) 把輕油、第二處理罐G2中的離子化水、第三處理罐G3中的量子化碳材料素材液按比例加到第一處理罐G1中，利用第一水泵B1反復循環(huán)；
5) 將第一處理罐Gl中的混合液通過第一水泵Bl抽到第四處理罐G4，經第四水泵B4送 至第二量子化微乳機SYT2，量子化后返回第四處理罐G4;
6) 檢驗合格后送出。
其中量子化微乳機SYT1、 SYT2、 SYT3中均裝有量子化碳材料催化劑，各自的制備方法如
下
SYT1: Rh/Al203-C*
將100gY-Al203分散到裝有200ml高純水的燒杯中，在室溫下進行攪拌(攪拌轉子用非 金屬)，將水除去。反復三次。然后在80。C真空干燥箱烘干備用。
分別稱取25g的(T， 25g的Al203干燥粉末以及按含Rh金屬重量5M的Rh (N03) 3。將(T、 Y-A1A、 350ml高純水以及N(CH3)40H 5H20加入到三頸燒瓶中加熱混合，制備出溫度為60 'C的漿液(攪拌過程中每次少量的向燒瓶中緩慢加入Rh (N03) 3，保持6(TC，攪拌l小時)。 漿液放入10(TC烘箱中干燥固化12小時，然后放入60(TC電烘箱中，煅燒4小時。
SYT2: Pt/Si02—A1203—C*; Pt/ SYT- C*
首先制備Si02-A1203-C*，分別稱取Si02、 A1A各100g,充分混合后分散到裝有500ml高 純水的燒杯中，在室溫下進行攪拌(攪拌轉子用非金屬)，將水除去。反復三次。然后在80 'C真空干燥箱烘干備用。然后分別取25gC'、 25gSi02-A1203以及按含Pt金屬重量1%的 H3PtCl6 5. 3H20加入到三頸燒瓶中混合制備出漿液(攪拌過程中每次少量的向燒瓶中緩慢加 入H3PtCl6 5. 3H20，攪拌1小時，靜置6小時)。漿液放入IO(TC烘箱中干燥固化12小時，然 后放入500'C電烘箱中，煅燒4小時。
稱取100gSYT(為高活性多孔質Ca基礦物，簡稱SYT)，洗凈烘干備用，分散到裝有200ml 高純水的燒杯中，在室溫下進行攪拌(攪拌轉子用非金屬)，將水除去。反復三次。然后在 80'C真空干燥箱烘干備用。然后分別取25gC*、 25g SYT以及按含Pt金屬重量1%的 H3PtCl6 5. 3H20加入到三頸燒瓶中混合制備出漿液(攪拌過程中每次少量的向燒瓶中緩慢加 入H3PtCl6 5. 3H20，攪拌1小時，靜置6小時)。漿液放入IOO'C烘箱中干燥固化12小時，然 后放入50(TC電烘箱中，煅燒4小時。
分別取10g Pt/Si02-A1203-(T; 10g Pt/SYT- CT的粉末，在瑪瑙錐體或玻璃錐體中研磨物 理混合成催化劑粉。
SYT3: Rh-Pt/Al203-C*
取20g的Rh/Al203-(T粉末及按含Pt金屬重量1%的H3PtCl6 5. 3H20加入到500ml燒瓶中 混合攪拌制備出漿液(攪拌過程中每次少量的向燒瓶中緩慢加入H3PtCl6'5.3H20，攪拌l小 時，靜置6小時)。漿液放入IO(TC烘箱中干燥固化12小時，然后放入50(TC電烘箱中，煅燒4小時。
注前所述的(T為量子化碳材料素材液分離提純得到的量子化碳材料的簡稱。 附注:申請?zhí)枮?00810105108.1的中國發(fā)明專利申請的說明書中發(fā)明內容的技術方案部
分
一種量子化碳材料素材液的制備方法，包括以下步驟-
① 將石墨質碳材料研磨成300 800目的粉末狀；
② 向石墨質碳粉末中加入適量的非離子水和雙氧水11202進行混合，使其中碳粒子的濃度 為4 8%。，其中加入雙氧水11202和水的體積比為1 5: 1000，制成混合液；
③ 將混合液通入碳粒子懸濁液制備設備中的氧化陽極進行水溶液電化學處理，混合液在 電場場致作用以及電化學氧化作用下，碳粉末在陽極周圍會如霧般析出，析出物以膠態(tài)懸浮
于水溶液中，形成碳粒子懸濁液，控制電場電壓在10 50v或控制電流在10 50A下將所述 碳粒子懸濁液多次循環(huán)處理200 500小時，將其控制在碳粒子為100nm 200nm、 pH等于2 3、電動勢等于260mv 360mv;
④ 將上述檢測合格的碳粒子懸濁液通入量子化制備系統(tǒng)，所述量子化制備系統(tǒng)向膠態(tài)懸 浮液中交替組合發(fā)射低頻45千赫、中頻100千赫和高頻200千赫的三種超聲波，使碳粒子化 學鍵斷裂而產生大量量子化彎曲結構物，并對彎曲結構物的表面進行化學修飾，碳粒子懸濁 液經過在量子化制備系統(tǒng)中循環(huán)處理6 15小時，監(jiān)控檢驗pH等于2 3、電動勢等于280mv 360mv即可輸出。
此發(fā)明的量子化碳材料素材液的制備方法，所述步驟①中的石墨質碳材料為結晶質、非 晶質、天然或人工的碳材料。
此發(fā)明的量子化碳材料素材液的制備方法，所述步驟④中量子化制備系統(tǒng)由非線性量子 能脈沖發(fā)生器向其提供高能量，所述碳粒子懸濁液通過單孔或多孔射流嘴，經正量子能發(fā)射 導流筒、諧振導流筒、導流孔、負量子能發(fā)射導流筒進入量子共振腔獲得更大的能量后，再 經多孔射流嘴向高能多頻段聚焦超聲波室發(fā)射射流，多波段超聲波發(fā)生器和多簇超聲發(fā)射振 子焦聚在一點，瞬間產生巨大能量，并和射流相聚對撞，碳微粒子在此獲得巨大的能量，并 在可控條件下產生多種類彎曲殼結構量子化碳材料。
此發(fā)明的方法制備的量子化碳材料素材液，其中碳粒子濃度為4 8%。，所述碳粒子的粒 徑在0.6 0.9咖范圍內的約占30%;在1 5nm范圍內的約占60%;在10nm以上的約占10%。
用于制備所述的量子化碳材料素材液的設備，包括通過管路連接在一起的濃度配比控制 混合設備、碳粒子懸濁液制備設備和量子化制備系統(tǒng)，所述濃度配比控制混合設備包括混合 容器和與其相連的進料口、進水阓、回流閥和放流閥；所述碳粒子懸濁液制備設備包括交流
或直流電源、氧化陽極、氧化陰極以及盛溶液的電解容器，所述氧化陽極為中空的圓棒狀， 上部采用導電金屬制作，下部采用合金絲網制作，所述氧化陰極采用合金制作，所述氧化陽極通過所述放流閥連接所述混合容器，所述電解容器下部有一出口，分別通過回流閥連接所 述混合容器和通過系統(tǒng)導流閥連接所述量子化制備系統(tǒng)，所述量子化制備系統(tǒng)包括射流泵、 第一射流嘴、第二射流嘴、正量子能發(fā)射導流筒、諧振導流筒、負量子能發(fā)射導流筒、非線 性量子能脈沖發(fā)生器、多波段超聲波發(fā)生器、超聲波發(fā)射器、出料口、輸出管和碳材料素材 液循環(huán)罐，所述正量子能發(fā)射導流筒、諧振導流筒、負量子能發(fā)射導流筒的截面為"V"形， 三層筒疊加設置，正量子能發(fā)射導流筒位于外層，諧振導流筒位于中層，負量子能發(fā)射導流 筒為封口的，位于內層，所述正量子能發(fā)射導流筒與諧振導流筒開口處之間、所述諧振導流 筒與負量子能發(fā)射導流筒開口處之間分別設置有密封絕緣圈，使之形成狹窄的通道，所述射 流泵和第一射流嘴位于所述正量子能發(fā)射導流筒"V"形尖端，所述第二射流嘴位于所述負 量子能發(fā)射導流筒"V"形尖端，所述諧振導流筒的側壁的上端對稱設置有導流孔，所述非 線性量子能脈沖發(fā)生器的正負極分別連接所述正量子能發(fā)射導流筒和負量子能發(fā)射導流筒， 所述多波段超聲波發(fā)生器連接位于所述負量子能發(fā)射導流筒"V"形封口處的超聲波發(fā)射器， 所述出料口位于所述負量子能發(fā)射導流筒"V"形封口處的一側，通過所述輸出管連接所述 碳材料素材液循環(huán)罐，所述碳材料素材液循環(huán)罐具有輸出泵和回流閥連接所述系統(tǒng)導流閥。
此發(fā)明的量子化碳材料素材液的制備設備，所述氧化陽極上部采用不銹鋼制作，下部采 用300目的NiFe合金絲網制作，所述氧化陰極采用LaNi合金制作。
此發(fā)明的量子化碳材料素材液的制備設備，所述射流泵壓力為l-10kg/碳m2。
此發(fā)明的量子化碳材料素材液的制備設備，所述第一射流嘴為單孔，直徑為5 10mm; 所述第二射流嘴為多孔，直徑為0.1 3mm。
此發(fā)明的量子化碳材料素材液的制備設備，所述超聲波發(fā)射器為三波段45Hz、 100Hz、 200Hz交替發(fā)射。
此發(fā)明提供的用特殊工藝方法制造成的量子化碳材料素材液，將生成的碳粒子細微化為 超雙親性二元協(xié)同微界面材料物質(0.6M).9nm級)，產生了想象不到的作用與效果，它可以 產生出層間化合彎曲結構物質。它可以應用在節(jié)能環(huán)保、儲能器件以及無公害燃料電池上， 能有效地起到改善油品品質，提高燃值，綠色環(huán)保；并可大大提高儲能器件電化學轉換效率 并得到輕質，高效，高能，長壽命的儲能器件；還可以聚集大量氫，降低材料重量和成本， 以便容易運輸材料，該材料還能在室溫下正常工作，可以防止材料老化，保持操作安全，并 有效地保護資源性和環(huán)境等問題。
此發(fā)明提供的用特殊工藝方法制造成的量子化碳材料素材液在用于制備本發(fā)明中的催化 劑時，可以通過烘干等干燥手段將量子化碳材料素材液分離提純出固體量子化碳材料，此固 體量子化碳材料的平均粒徑在0.6 10納米范圍，簡稱CT 。
8
權利要求1.一種微乳燃油的制備設備，其特征在于包括水量子化系統(tǒng)、量子化碳材料處理系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、混合量子化系統(tǒng)其中所述水量子化系統(tǒng)包括通過管路依次連接的第一量子化微乳機(SYT1)、凈化器(J1)、第二處理罐(G2)，所述第二處理罐(G2)的出口處分為兩條支路，第一支路通過手動閥三(SF3)連接一檢測出口，第二支路連接第二水泵(B2)，所述第二水泵(B2)的出口處又分為兩條支路，第一支路連接手動閥十二(SF12)和離子化處理機(LZ1)后通回第二處理罐(G2)，第二支路依次連接流量計三(L3)、自動控制閥一(ZF1)、手動閥一(SF1)后通向混合系統(tǒng)的第一處理罐(G1)；其中所述量子化碳材料處理系統(tǒng)包括第三處理罐(G3)，其出口處分為兩條支路，第一支路通過手動閥五(SF5)連接一檢測出口，第二支路連接第三水泵(B3)和第三量子化微乳機(SYT3)，所述第三量子化微乳機(SYT3)的出口處又分為兩條支路，第一支路通回第三處理罐(G3)，第二支路依次連接手動閥四(SF4)、自動控制閥二(ZF2)和流量計四(L4)后通向混合系統(tǒng)的第一處理罐(G1)；其中所述混合系統(tǒng)包括第一處理罐(G1)和連接有流量計一(L1)的通向第一處理罐(G1)的管路，所述第一處理罐(G1)的出口處分為兩條支路，第一支路通過手動閥二(SF2)連接一檢測出口，第二支路依次連接第一水泵(B1)、流量計二(L2)，所述流量計二(L2)后又分為兩條支路，第一支路通回第一處理罐(G1)，第二支路連接自動控制閥三(ZF3)和手動閥六(SF6)后通向混合量子化系統(tǒng)的第四處理罐(G4)；其中所述混合量子化系統(tǒng)包括第四處理罐(G4)，其出口處分為兩條支路，第一支路通過手動閥七(SF7)連接一檢測出口，第二支路連接第四水泵(B4)，所述第四水泵(B4)的出口處又分為兩條支路，第一支路連接手動閥十(SF10)后通回第四處理罐(G4)，第二支路連接手動閥九(SF9)和第二量子化微乳機(SYT2)后又分為兩條支路，一路連接手動閥八(SF8)后通回第四處理罐(G4)，另一路連接手動閥十一(SF11)和流量計五(L5)后為輸出出口。
2. 根據權利要求1所述的微乳燃油的制備設備，其特征在于所述每個處理罐(Gl， G2，G3 ， G4 )上配備有液位計(Yl， Y2， Y3， Y4)，第四處理罐(G4)上配備有溫度計(WD 1 )和加熱器(J R 1 )。
3. 根據權利要求2所述的微乳燃油的制備設備，其特征在于其中所述第一量子化微乳機(SYT1)中、所述第二量子化微乳機(SYT2)中和所述第三量子化微乳機(SYT3)中分別裝有不同的催化劑。
專利摘要一種微乳燃油的制備設備，包括水量子化系統(tǒng)、量子化碳材料處理系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、混合量子化系統(tǒng)；本實用新型提供的微乳燃油的制備設備制備的微乳燃油，采用經量子化碳材料素材液處理過的活性水取代了普通的水，其中的量子化碳材料經特殊工藝處理，為超雙親性二元協(xié)同微界面材料，在制備的電化學過程中其表面被修飾后，發(fā)現(xiàn)了羥基的存在，使它具有了助燃的效果。其為添加水后極少出現(xiàn)發(fā)熱量的損失或者基本不損失發(fā)熱量、有效改善油質、提高燃油熱值功能的新型W/O微乳劑型液狀燃油。
文檔編號C01B31/00GK201325949SQ20082008042
公開日2009年10月14日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權日2008年5月6日
發(fā)明者張奎亨, 朱光華, 李東河, 李斗哲, 玲 金, 黃鎬淳 申請人:北京三昌宇恒科技發(fā)展有限公司