專利名稱：：一種高清潔柴油的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高清潔柴油。
背景技術(shù)：
：1981年7月，國際燃燒協(xié)會將燃料油乳化摻水燃燒列為三大節(jié)能措施之一，我國自五十年代來起，也在該領(lǐng)域進行積極研究，并取得一定成果；2001年10月國家經(jīng)貿(mào)委頒布的《節(jié)約和替代燃料油"十五"規(guī)劃》中也明確指出"重點發(fā)展……，燃油乳化、燃油添加劑等節(jié)油技術(shù)"?，F(xiàn)有技術(shù)中相關(guān)背景資料1、中國專利公告號1060506,發(fā)明名稱為《柴油乳化劑及其乳化柴油的制備方法》，該方法以水、氫氧化鈉、煤油、松香、吐溫-60,斯盤-80、防銹劑為原料，以一定比例混勾加熱，冷卻至室溫即為乳化劑成品，再將該乳化劑與柴油、水按比例混合攪拌，即制得油包水型乳化柴油。2、中國專利公告號1144867,發(fā)明名稱為《一種膠體柴油及其制備方法》，以低分子量的聚碳四、碳五烯烴為乳化劑的基本原料，可以形成極穩(wěn)定的膠體柴油，同時還可以加入一些氮硫捕獲劑，十六烷值提高劑等助劑。以上兩種加水柴油對柴油性能都取到改善作用，但都無法徹底改變了乳化油呈牛奶狀或膠狀等與普通柴油異樣的外觀，另外，在穩(wěn)定性、通用性上還存在不足。3、中國專利公告號1632065,發(fā)明名稱為《凈化柴油及其制備工藝》，由硝酸戊酯、烯烴、反乳化劑、四乙鉛、極壓皂化油、意大利紅油、白礦油、環(huán)烷烴、甲基萘、芳香烴等為基本原料，輔助柴油，通過合成、霧化、混合等工藝，使水以納米級均勻穩(wěn)定地分散，形成油包水。但這種摻水柴油密度高、噴油嘴易積碳，而且生產(chǎn)中O'柴油的比例偏多，達不到最佳節(jié)能效果。目前，大部分已研究的乳化柴油穩(wěn)定性差，油水易分離，乳化劑用量大、價格高，不便于工業(yè)化生產(chǎn)運用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能減排的高清潔柴油，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的所述的高清潔柴油是按如下范圍的重量份的組分合成水12-25份，氫氧化鈉0.6-0.8份，脂肪酸一元醇酯18-26份，柴油24—30份，乙醇胺1.0—1.6份，丁胺l.0-1.l份，氨水0.6-0.8份，煤油10-15份，碳九10-20份，甲醇2-4份，十六烷值改進劑0.05-0.l份。所述柴油為國標(biāo)零號柴油，上述原料在常溫常壓下，按比例順序加入反應(yīng)釜中，機械進行高速攪拌10-20分鐘后，合成后經(jīng)精密過濾即為所述的高清潔柴油。本發(fā)明的產(chǎn)品創(chuàng)新點在于利用清潔的淡水和脂肪酸一元醇酯作為可再生燃料物質(zhì)，并達到節(jié)能減排的效果，產(chǎn)品既可單獨使用，也可與O'柴油任意比例混合使用；又解決乳化油穩(wěn)定性能差，油水易分離，乳化劑和母本柴油用量大，生產(chǎn)成本高，不便于工業(yè)化生產(chǎn)運用的弊端。圖1為本發(fā)明的圖1清潔柴油與0#柴油粘度隨溫度的變化比較圖。圖2為本發(fā)明的高清潔柴油的微爆燃燒原理示意圖。圖3為2135型柴油機燃用柴油與本發(fā)明的的高清潔柴油NOX排放率的比較圖。圖4為6130型柴油機燃用柴油與本發(fā)明的的高清潔柴油NOX排放率的比較圖。圖5為195型柴油機(渦流燃燒室)NOX排放率與功率關(guān)系圖。圖6為Mono520NS型柴油機(直噴式)N0X排放率與功率關(guān)系圖。具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例及附圖進一步說明本發(fā)明。(但不是對本發(fā)明的限制)實施例1所述高清潔柴油是按如下范圍的重量份的組分合成所述高清潔柴油是按如下范圍的重量份的組分合成水12-25份，氫氧化鈉0.6-0.8份，脂肪酸一元醇酯18-26份，柴油24—30份，乙醇胺l.0—1.6份，丁胺1.0-1.1份,氨水0.6-0.8份，煤油10-15份，碳九10-20份，甲醇2-4份，十六烷值改進劑0.05-0.1份。所述柴油為國標(biāo)零號柴油，所述脂肪酸一元醇酯是植物油與一元低碳醇經(jīng)過酯交換反應(yīng)制得的燃料物質(zhì)。上述原料在常溫常壓下，按比例順序加入反應(yīng)釜中，機械進行髙速攪拌10-20分鐘后，合成后經(jīng)精密過濾即為所述髙清潔柴油。實施例,2:根據(jù)實施例l所述高清潔柴油可按下列重量份的組分合成水17.434份，氫氧化鈉0.779份，脂肪酸一元醇酯28.05份，柴油25.9份，乙醇胺1.56份，丁胺l.038份，氨水0.779份，煤油10.38份，碳九10.38份，甲醇3.64份，十六烷值改進劑0.06份。所述髙清潔柴油的燃燒反應(yīng)機理內(nèi)燃機中的燃燒是一種高溫、高壓并在金屬容器中進行的燃燒，這亦有利于水(水蒸氣)參與燃燒而分解成H、O和OH等活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)又大大活化了整個燃燒過程，使燃燒過程得以更充分、完善地進行。H20與H的反應(yīng)能產(chǎn)生更多的H、0和OH的活性物質(zhì)，從而加速和完善內(nèi)燃機內(nèi)的燃燒過程。例一、HzO與CO的反應(yīng)如下H20—0H+H—+C0—C02+HH20+H—0H+H2—+C0—C02+H經(jīng)實驗得出，在C0+02的燃燒中，如果加入0.23%的水蒸氣，則其燃燒速度大為提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣葟?00cm/s增加到780cm/s,增加了6.8倍。例二、H20與C的反應(yīng)如下H20+C—C0+H22H20+C—C02+2H2這就是常說的水煤氣反應(yīng)，是化肥廠造氣工段、煤氣發(fā)生爐的經(jīng)典反應(yīng)。所述高清潔柴油的應(yīng)用特點1、加水量18%,并使水以納米級的粒徑(4>5Onm~10Onm)均勻穩(wěn)定地分散，成為均一的微乳化體系，節(jié)油率18~38%。2、高清潔柴油不同外觀像牛奶的乳化柴油，外觀、顏色與O'柴油一樣清澈透明，并可與O'柴油任意比例混合使用。貯存期可超過2年以上，與O'柴油一樣可應(yīng)用于各種柴油發(fā)動機、鍋爐、窯爐、民用餐飲灶、中央空調(diào)等領(lǐng)域。3、產(chǎn)品巿場需求潛力大，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)竟?fàn)幜?，項目的實施可獲有關(guān)國家政策的大力支持，經(jīng)濟效益和社會效益明顯。4、生產(chǎn)工藝簡單，設(shè)備投資小，原料易購，建廠周期短。生產(chǎn)過程不涉及高溫、高壓，基本無三廢污染。'5、對內(nèi)燃機無腐蝕早在l982年，英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)宣布，經(jīng)十年實驗研究，乳化油對內(nèi)燃機不但沒有腐蝕和增加磨損的問題，反而能起到清洗劑的作用，并可降低內(nèi)燃機的維修費用，為了推廣應(yīng)用，消除人們對使用乳化油的疑慮，很多專家繼續(xù)對這一問題進行了深入的研究，據(jù)國內(nèi)外文獻[賈德柴油機燃用乳化油研究評述，內(nèi)燃機，1997(2)]的介紹，用摻水的乳化油在B6LW-EF柴油機上進行臺架耐磨實驗，結(jié)果表明供油系統(tǒng)及主要零件磨損值與O'柴油相近，性能穩(wěn)定，節(jié)油率略有變化，對機油無影響。為作進一步的驗證，用高清潔柴油在X195型柴油機上進行1600個小時的耐久試驗，結(jié)果表明如下(l)所有零件均無銹蝕。(2)活塞頂、燃燒室、氣缸蓋、排氣口、增壓器、燃氣進口等無積炭。(3)氣缸套和活塞環(huán)在運行3550個小時后，其磨損比0#柴油下降20%。由此可知，本產(chǎn)品不僅可以安全使用，而且凈化了柴油機，減少維修。所述高清潔柴油的物化性質(zhì)高清潔柴油的粘度隨溫度的變化而變化，圖1高清潔柴油與0#柴油粘度隨溫度的變化比較示意圖表明，溫度越高，粘度越低。高清潔柴油的密度是0.876(20°C)，0#柴油0.847。在應(yīng)用過程中，密度可以根據(jù)要求進行調(diào)整。作為內(nèi)燃機燃料的高清潔柴油，是油包水型微乳油，其連續(xù)相是油，因6而對外的表面張力仍是油的表面張力。2、熱值、閃點、十六垸值和熱導(dǎo)率2.1、熱值高清潔柴油(含水18%)的熱值是39.28MJ左右。2.2、閃點高清潔柴油的開口閃點為58'C,閃點高，這對儲存安全性有利。2.3、十六烷值高清潔柴油的十六烷值是大于46。由于本產(chǎn)品燃燒后，一方面提高了十六烷值，另一方面其中的水和水蒸氣吸收氣缸和燃燒室周壁高溫零件上的熱量，特別是其中的熾熱部位，從而使氣缸內(nèi)和燃燒室內(nèi)的溫度均勻化，消除了容易引起爆震的熾熱點，從而提高了抗爆性。2.4、辨導(dǎo)率高清潔柴油熱導(dǎo)率比0#柴油高，從而散熱好，在內(nèi)燃機工作時溫度均勻。所述高清潔柴油的節(jié)油機理內(nèi)燃機里的燃燒是一種特殊的燃燒，它的燃燒條件十分苛刻。高清潔柴油中水的參加燃燒促進內(nèi)燃機的燃燒更完全和更完善，從而提高了燃燒效率和熱效率、降低了油耗率。具體分析如下1、混合氣均化度和空氣利用率提高由于水的熱導(dǎo)率比液態(tài)油的熱導(dǎo)率高，而水的沸點比0#柴油低，使高清潔柴油中的內(nèi)相水受熱快，達到沸點和蒸發(fā)早，從而由水蒸氣造成的壓力突破油包水的膜殼，這就是微爆效應(yīng)。如圖2所示，微爆效應(yīng)使油和水獲得了第二次霧化，擴散和均化(第一次霧化、擴散和均化是由真空度和噴油器造成的)，這就使燃料在空氣中的分布更加均勻，空氣利用率提高，在其他條件相同情況下，空燃比可以降低。這一切都促使燃燒更完全和完善，減少了排氣帶走的熱量，從而降低了油耗率。2、促使更多的C和C0轉(zhuǎn)化為C02高清潔柴油燃燒中，C又能與C0直接生成C02(水煤氣反應(yīng))，這就大大減少了CO的生成量和排放量，促進了完全燃燒，同時節(jié)省了燃油。3、降低燃燒的峰值溫度和局部高溫由于高清潔柴油的潛熱遠大于0#油，內(nèi)燃機燃燒后的缸內(nèi)峰值溫度下降。與此同時，由于水和蒸氣的熱導(dǎo)率大于油和油蒸氣的相應(yīng)值以及水的微爆效應(yīng)形成混合氣均化等原因，氣缸內(nèi)局部高溫區(qū)和炭粒高溫等均受到抑制。因此燃料油原有的高溫缺氧、脫氫裂解大為減少。這種裂解炭顆粒較難燃燒，常常來不及燒完即被排出。碳的熱值為33.44MJ/kg，減少炭顆粒的形成和排出，就是提高了碳熱值的利用率，同時減少了炭的高溫輻射傳熱，這些都能降低油耗率。4、增加了燃燒等容度，減少后燃和降低排氣溫度由于混合氣均化度提高，微爆效應(yīng)形成二次霧化，油粒細化度提高，表面積大增。從而預(yù)混合燃燒量增加，擴散燃燒量減少(柴油機)，使燃燒的等容度增加，使更多的燃燒量在靠近上止點處完成。相應(yīng)地過后燃燒量減少，排氣溫度下降。這一切都使油耗率下降，熱效率增加。5、吸收了余熱和廢熱增加了工質(zhì)的焓值由于水要吸熱蒸發(fā)，還要變?yōu)檫^熱蒸氣，吸收了燃燒室周圍零件的熱量、特別是熾熱部位的熱量。水或水蒸氣吸收利用了這些余熱或廢熱，增加了自己的焓值和在內(nèi)燃機中的作功本領(lǐng)，這也是油耗率降低和熱效率升高的原因之一。6、噴油頭孔口處不易被積炭或結(jié)膠阻塞由于含水燃燒后，減少局部因高溫缺氧、脫氫裂解烴類成炭顆類，同時，燃燒室內(nèi)各壁面和突出部位(如噴油頭)溫度均勻，這就使噴油頭孔口以及進、排氣門與其座面之間大大減少了顆粒積炭，從而確保噴油孔正常工作，確保了氣門密封性好而不漏氣，這也有利于熱效率的提高和油耗率的降低。7、摩擦功和自耗功減少含水燃燒后，內(nèi)燃機中與燃燒過程有關(guān)的零件溫度降低，使這些零件(特別是活塞、活塞環(huán)與氣缸壁之間、氣門桿與氣門導(dǎo)管之間、活塞銷與銷座之間等)膨脹度減少，從而使摩擦功減少。同時，由于大大減少了結(jié)膠和積炭，上述零件之間的磨損也減少。這一切使發(fā)動機的自耗功減少，也有利于提高熱效率和減少油耗。所述髙清潔柴油臺架節(jié)油率實驗本試驗按TB3743-84(汽車發(fā)動機性能實驗方法)進行，所用實驗設(shè)備主要為X195型柴油機；D110A型水力測功機(r-0.0005);SZC-II型內(nèi)燃機集中參數(shù)測試臺。試驗中定量燃油為50g測功機轉(zhuǎn)速為2000r/rain。在其它條件保持基本相同的情況下，以0#柴油和高清潔柴油對比試驗，實驗結(jié)果見下表高清潔柴油機臺架上試驗時的節(jié)油情況發(fā)動機有效功率(柳>'含<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>所述高清潔柴油的減排機理1、降低氮氧化合物(NOx)的機理及示例(參見圖3、4)氮氧化合物NOx是燃燒過程中氮的各種氧化物的總稱。NOx生成的三要素是髙溫(含局部高溫，下同)、富氧(含局部富氧，下同)以及氮與氧在高溫下滯留的時間長。這三個要素缺一不可。只有三者同時具備時，NOx才能生成。所以，要降低NOx的生成，只要控制其一至三個要素，就能奏效。內(nèi)燃機中實行含水燃燒，在相當(dāng)程度扼制了上述三個要素。高清潔柴油含水燃燒后，吸收氣缸內(nèi)零件和工質(zhì)的熱量以使自身氣化，同時減少噴入氣缸內(nèi)的燃料量；再者，水參與燃燒后的微爆、二次霧化過程以及能減少燃燒輻射熱等均使氣缸內(nèi)溫度下降并均化。這就能使NOx的生成量下降。另外，高清潔柴油燃燒后能明顯減少積炭、結(jié)膠和含炭顆粒，有效地消除了燃燒室內(nèi)的熾熱點。含水燃燒后過熱蒸氣充滿了燃燒室，對空氣進行了稀釋，從而防止了局部富氧，因而也扼制了NOx的生成和排出。所以燃用高清潔柴油后，NOx的生成量的排放量是降低的。本公司經(jīng)過多年研究，進行各種試驗及生產(chǎn)2000多噸高清潔柴油供給大小卡車、船只和大、中、小型柴油發(fā)動機試用后，體現(xiàn)使用正常并達到節(jié)能減排的顯著效果。從而發(fā)明創(chuàng)造這種髙清潔柴油，這種髙清潔柴油是一種科技含量髙、通用性好、安全可靠的動力燃油。所述高清潔柴油含有水、脂肪酸一元醇酯、O'柴油、煤油、甲醇、氫氧化鈉、乙醇胺、丁胺、氨水、-碳九、助溶劑、使油水實現(xiàn)互溶。由于上述高清潔柴油含有氨水、丁胺、乙醇胺、氫氧化鈉，使油水混合后，在乳化過程中水份子團被碎呈普通柴油一樣清澈透明完全油體狀態(tài)。所述高清潔柴油含有十六烷值改進劑，使油品性能穩(wěn)定、動力性能好、燃燒充分、點火性能佳，達到節(jié)油、環(huán)保、清潔、消煙的效果。圖5—圖6上述2圖給出了農(nóng)用、車用、船用大、中、小型柴油機上試驗含水燃燒的結(jié)果體現(xiàn)使用正常并達到節(jié)能減排的顯著效果。是有代表性的，高清潔柴油一般可降低N0x排放量30%-70%。2、降低CO排量的機理CO是碳或烴類燃燒的中間產(chǎn)物和不完全燃燒產(chǎn)物之一。高清潔柴油中的水參與燃燒后，它能直接與C和CO起反應(yīng)，促進C和C0生成燃燒終產(chǎn)物C02，減少CO的生成和排出。3、HC的變化機理內(nèi)燃機的排放有害物質(zhì)中，碳氫化合物是最復(fù)雜的有害物質(zhì)。高清潔柴油在柴油機中燃燒后HC的排放量經(jīng)柴油機試驗比燃用0#柴油低。4、致癌物質(zhì)3，4-苯并芘排放的下降內(nèi)燃機燃燒排放的炭煙中有大量碳顆粒及其中多環(huán)芳烴和3,4-苯并芘是柴油機不均相高溫燃燒的產(chǎn)物。在613Q型柴油機上用0#柴油和髙清潔柴油時BaP(苯并芘)排量隨負荷和轉(zhuǎn)速變化的比較，幾乎在所有不同轉(zhuǎn)速和不同負荷下，特別是在高轉(zhuǎn)速和高負荷下，燃用高清潔柴油時BaP排量都遠遠低于同負荷時燃用0#柴油的排放量。這是柴油機燃用高清潔柴油的一大優(yōu)點。5、降低煙度的機理通常講的發(fā)動機的煙度實際上是炭煙和顆粒及其他排氣煙色的總稱。它們都是阻光物，又都含有或附有許多有毒成分。內(nèi)燃機含水燃燒后，燃燒進程的活化度增加，燃燒速度加快，燃燒的完全度和完善度提高；另外，缸內(nèi)溫度降低，局部高溫和熾熱點被消除。所以，煙度都有明顯的下降。被消除，所以，煙度都有明顯的下降。6、廢氣測試結(jié)果柴油機尾氣排放的測試是采用燃燒0#柴油與高清潔柴油對比進行的，其方法按中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生研究所編寫的《大氣監(jiān)測檢驗方法》，即S02釆用鹽酸付玫魂胺比色法；N0x釆用鹽酸萘乙二胺比色法；煙塵使一定體積的含塵空氣通過已知重量的濾膜，將煙塵阻留在濾膜上，根據(jù)釆樣前后濾膜的重量增加值計算標(biāo)準狀況下煙塵的排放濃度。測度結(jié)果見表X195型柴油機尾氣排放測試結(jié)果(已換算成標(biāo)準狀況下的體積)煙塵S02N0x(mg/m3)(mg/m3)(mg/m3)0#柴油10,541.4718.5高清潔柴油5.290.539.36降低率(％)49.863.9549.4綜上所述，使用高清潔柴油，具有節(jié)能減排、經(jīng)濟和環(huán)境效益顯著等特點。本發(fā)明成功地提供出一種油水混合，使其充分混合，將水全部包住，實現(xiàn)真正的油包水的高清潔柴油，它既可單獨使用，也可與其他油品混合使用并作添加劑；所述高清潔柴油的外觀和普通柴油一樣清澈透明完全油體狀態(tài)的，并可與普通柴油任意混合且穩(wěn)定性好。所述高清潔柴油在生產(chǎn)過程中又沒有廢氣、廢水、廢渣"三廢"排放，對周圍環(huán)境影響極小，屬環(huán)保節(jié)能型高新科技產(chǎn)品。權(quán)利要求1.一種高清潔柴油，其特征在于，所述的高清潔柴油是按如下范圍的重量份的組分合成水12-25份，氫氧化鈉0.6-0.8份，脂肪酸一元醇酯18-26份，柴油24--30份，乙醇胺1.0--1.6份，丁胺1.0-1.1份，氨水0.6-0.8份，煤油10-15份，碳九10-20份，甲醇2-4份，十六烷值改進劑0.05-0.1份，所述柴油為國標(biāo)零號柴油，上述原料在常溫常壓下，按比例順序加入反應(yīng)釜中，機械進行高速攪拌10-20分鐘后，合成后，經(jīng)精密過濾，即為所述的高清潔柴油。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清潔柴油，其特征在于，所述的高清潔柴油是按下列重量份的組分合成水17.434份，氫氧化鈉0.779份，脂肪酸一元醇酯28.05份，柴油25.9份，乙醇胺1.56份，丁胺1.038份，氨水0.779份，煤油IO.38份，碳九10.38份，甲醇3.64份，十六烷值改進劑0.06份。全文摘要本發(fā)明一種節(jié)能減排的高清潔柴油，所述的高清潔柴油是按如下范圍的重量份的組分合成水12-25份，氫氧化鈉0.6-0.8份，脂肪酸一元醇酯18-26份，柴油24--30份，乙醇胺1.0--1.6份，丁胺1.0-1.1份，氨水0.6-0.8份，煤油10-15份，碳九10-20份，甲醇2-4份，十六烷值改進劑0.05-0.1份，所述柴油為國標(biāo)零號柴油，上述原料在常溫常壓下，按比例順序加入反應(yīng)釜中，機械進行高速攪拌10-20分鐘后，合成后經(jīng)精密過濾即為所述高清潔柴油。文檔編號C10L1/32GK101633859SQ20091011240公開日2010年1月27日申請日期2009年8月20日優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日發(fā)明者陳志紅申請人:漳州澤濤新能源科技有限公司