本發(fā)明涉及生物柴油領(lǐng)域，具體涉及一種生物柴油復(fù)配乳化劑。

背景技術(shù)：

生物柴油是一種可再生且安全性高的新型燃料，它是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實(shí)、工程微藻等油料水生植物以及動(dòng)物油脂、廢餐飲油等為原料制成的液體燃料。生物柴油能以任意比與石化柴油混合，是優(yōu)質(zhì)的石油柴油代用品。

但是生物柴油也有其缺點(diǎn)，如生物柴油粘度較高、揮發(fā)性較差，NOx排放量也較高且熱值低。而微乳化生物柴油能夠有效降低生物柴油的粘度，改善霧化性能，降低NOx和碳煙排放。

微乳化生物柴油是由生物柴油、乳化劑（表面活性劑）和水自發(fā)形成的熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。尋找合適的乳化劑（表面活性劑）是配制穩(wěn)定的微乳化生物柴油的關(guān)鍵，此外，恰當(dāng)?shù)挠汀⑺腿榛瘎ū砻婊钚詣┍壤彩怯绊懳⑷榛锊裼托阅艿年P(guān)鍵因素之一。

目前微乳化生物柴油技術(shù)研究取得了一些成果，但仍舊存在著一定的缺陷。例如：孫平等（CN10140773，一種環(huán)保型微乳化生物柴油及其配制方法）報(bào)道了一種由辛基酚聚氧乙烯醚OP-4和OP-7復(fù)配的生物柴油-水微乳液；伍林等（CN101250431，一種生物柴油復(fù)配乳化劑及其制備方法）研究了一種由SPAN80和TWEEN80混合后用油酸溶解成的復(fù)配乳化劑，和水、生物柴油、乙醇胺及助溶劑混合配制而成；高永建等（CN10134874，一種生物柴油復(fù)配乳化劑及其配制方法）發(fā)現(xiàn)了一種生物柴油復(fù)配乳化劑的制備方法，該方法配制的生物柴油是由礦物柴油、動(dòng)物油脂、甲醇、環(huán)烷酸、OP 乳化劑、十二烷基磺酸鈉、三乙醇胺等組成。

這些配方雖然都能夠得到微乳化生物柴油，但是均存在乳化劑用量過多、揮發(fā)性能差或配方過于復(fù)雜等問題。中國(guó)專利 CN102382713 A 提供的微乳化柴油能夠明顯降低乳化劑用量，但其微乳化柴油仍具有熵高不穩(wěn)定、粘度高、揮發(fā)度低等問題。目前，國(guó)際油價(jià)格一路飆升，石油資源愈顯緊張，因此，研究性能良好的微乳化生物柴油不僅可以降低成本，而且可以節(jié)約能源和環(huán)保，是一項(xiàng)非常重要且迫在眉睫的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明公開一種生物柴油復(fù)配乳化劑，其制備的微乳化柴油具有高含水量、低粘度、強(qiáng)揮發(fā)性、穩(wěn)定的特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種生物柴油復(fù)配乳化劑，其配方由如下各組分組成：按重量計(jì)包括23%脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、16%的羧甲基纖維素、11%的亞磷酸二甲酯、20%的反丁烯二酸以及30%的山梨醇。

脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3為現(xiàn)有技術(shù)，能夠在生物柴油中形成油包水的乳化粒子。但對(duì)于高含水量的生物柴油，其油包水的乳化粒子必然具有更大的粒徑，穩(wěn)定性差而容易潰縮，最終油水分離。尤其是生物柴油在燃燒時(shí)，高溫導(dǎo)致微乳化柴油的油-水乳化體系熵值升高而混亂度上升，最終微乳化體系崩潰。當(dāng)應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)中，油水分離將損傷內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)，甚至導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)突發(fā)的熄滅。本發(fā)明的復(fù)配乳化劑，羧甲基纖維素的水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、膠體保護(hù)、乳化及懸浮等作用，廣泛應(yīng)用于石油、食品、醫(yī)藥、紡織和造紙等行業(yè)，是最重要的纖維素醚類之一。羧甲基纖維素能夠特異性地降低水的表面活化能，以促進(jìn)水滴的聚集而不影響生物柴油的表面活性，使生物柴油包裹在水滴的表面形成微乳化顆粒。亞磷酸二甲酯和反丁烯二酸配合，能夠增強(qiáng)微乳化顆粒的穩(wěn)定性，尤其是反丁烯二酸可以催化微乳化顆粒中水在高溫下分解為一氧化碳等助燃物質(zhì)，避免水分過高而降低內(nèi)燃機(jī)中微乳化生物柴油的溫度降低而無法達(dá)到燃點(diǎn)，造成燃燒不充分。山梨醇則能夠在高溫高壓的燃燒環(huán)境下限制微乳化生物柴油體系的熵增，維持體系的穩(wěn)定性，防止油水分離。本發(fā)明原料的生物柴油可選用任一種現(xiàn)有技術(shù)獲得。

所述復(fù)配乳化劑其制備方法為將所述山梨醇加熱至100℃，加入所述脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3和羧甲基纖維素、反丁烯二酸，在密封的容器內(nèi)0.4～0.7MPa的壓力下加熱至150℃，并保持20～40min；釋放容器壓力并使溫度降至50℃，加入丁烯二酸二甲酯，保持60min獲得所述復(fù)配乳化劑。

所述密封容器可選用任一種耐高壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)。高溫和高壓有助于活化AE0-3、羧甲基纖維素、反丁烯二酸，而且必須將三者同時(shí)采用高溫和高壓處理。

本發(fā)明還特別提供一種生物柴油復(fù)配乳化劑制備微乳化生物柴油的應(yīng)用，包括如下工序：按重量計(jì)生物柴油65～78份、復(fù)配乳化劑2～5份、水30～50份，在標(biāo)況下，向生物柴油中依次加入所述復(fù)配乳化劑、水，每分鐘向其通入10L/千克水的空氣，同時(shí)向其施加波長(zhǎng)200～275nm的紫外光，處理140～200min后獲得所述微乳化生物柴油。

紫外光照射可以提高復(fù)配乳化劑的活性，降低生物柴油和水發(fā)生乳化的活化能，使之形成的微乳化生物柴油更加均勻而不發(fā)生分層。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 ：

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種生物柴油復(fù)配乳化劑，其配方由如下各組分組成：按重量計(jì)生物柴油70份、復(fù)配乳化劑3份、水40份；所述復(fù)配乳化劑按重量計(jì)包括28%脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、15%的羧甲基纖維素、9%的亞磷酸二甲酯、18%的反丁烯二酸以及30%的山梨醇。

所述復(fù)配乳化劑其制備方法為將所述山梨醇加熱至 100℃，加入所述脂肪醇聚氧乙烯醚 AEO-3 和羧甲基纖維素、反丁烯二酸，在密封的容器內(nèi) 0.5MPa 的壓力下加熱至 150℃，并保持 35min；釋放容器壓力并使溫度降至 50℃，加入丁烯二酸二甲酯，保持60min 獲得所述復(fù)配乳化劑。

一種生物柴油復(fù)配乳化劑制備微乳化生物柴油的應(yīng)用，包括如下工序：在標(biāo)況（溫度為 0℃和壓強(qiáng)為 101.325 千帕）下，向生物柴油中依次加入所述復(fù)配乳化劑、水，每分鐘向其通入10L/ 千克水的空氣，同時(shí)向其施加波長(zhǎng) 200 ～ 275nm 連續(xù)波長(zhǎng)的紫外光（30W 市售紫外LED 產(chǎn)生，距離 5cm），處理 200min 后獲得所述微乳化生物柴油。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種生物柴油復(fù)配乳化劑，其配方由如下各組分組成：按重量計(jì)生物柴油78份、復(fù)配乳化劑2份、水50份 ；所述復(fù)配乳化劑按重量計(jì)包括28%脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、15%的羧甲基纖維素、9%的亞磷酸二甲酯、18%的反丁烯二酸以及30%的山梨醇。

所述復(fù)配乳化劑其制備方法為將所述山梨醇加熱至 100℃，加入所述脂肪醇聚氧乙烯醚 AEO-3 和羧甲基纖維素、反丁烯二酸，在密封的容器內(nèi) 0.7MPa 的壓力下加熱至 150℃，并保持 30min；釋放容器壓力并使溫度降至 50℃，加入丁烯二酸二甲酯，保持60min 獲得所述復(fù)配乳化劑。

本實(shí)施例制備的微乳化柴油為將各種原料加入機(jī)械攪拌機(jī)中攪拌至均勻制得。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種生物柴油復(fù)配乳化劑，其配方由如下各組分組成：按重量計(jì)生物柴油 65 份、復(fù)配乳化劑 5 份、水 32 份；所述復(fù)配乳化劑按重量計(jì)包括28%脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、15%的羧甲基纖維素、9%的亞磷酸二甲酯、18%的反丁烯二酸以及30%的山梨醇。

所述復(fù)配乳化劑其制備方法為將所述山梨醇加熱至 100℃，加入所述脂肪醇聚氧乙烯醚 AEO-3 和羧甲基纖維素、反丁烯二酸，在密封的容器內(nèi) 0.6MPa 的壓力下加熱至 150℃，并保持 40min ；釋放容器壓力并使溫度降至 50℃，加入丁烯二酸二甲酯，保持60min 獲得所述復(fù)配乳化劑。

本實(shí)施例微乳化生物柴油的制備方法與實(shí)施例1一致。

對(duì)比例1

本對(duì)比例提供一種微乳化生物柴油。該微乳化生物柴油由申請(qǐng)?zhí)枮?00810047153.6 中國(guó)專利所提供。含水量25wt%。

對(duì)比例2

本對(duì)比例提供一種微乳化生物柴油，其配方由如下各組分組成：按重量計(jì)生物柴油70份、復(fù)配乳化劑3份、水40份；所述復(fù)配乳化劑按重量計(jì)包括28%脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、14%的亞磷酸二甲酯、28%的反丁烯二酸以及30%的山梨醇。

對(duì)比例3

本對(duì)比例提供一種微乳化生物柴油，其配方由如下各組分組成：按重量計(jì)生物柴油70份、復(fù)配乳化劑3份、水40份 ；所述復(fù)配乳化劑按重量計(jì)包括32%脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、18%的羧甲基纖維素、18%的反丁烯二酸以及32%的山梨醇。

對(duì)比例4

本對(duì)比例提供一種微乳化生物柴油，其配方由如下各組分組成 ：按重量計(jì)生物柴油70份、復(fù)配乳化劑3份、水40份 ；所述復(fù)配乳化劑按重量計(jì)包括38%脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、23%的羧甲基纖維素、12%的亞磷酸二甲酯、27%的反丁烯二酸。

乳化效果及體系穩(wěn)定性測(cè)試。

將對(duì)比例和對(duì)比例所提供的生物柴油，個(gè)組分別裝滿 4 個(gè) 1000mL 的量杯中，分別進(jìn)行下述處理 ：觀察其底部分出的水的體積 v1，同時(shí)記錄其體積減少量。將量杯置于30℃的遮光環(huán)境中，記錄 50 日后量杯底部分理出的水的體積 v2。將量杯內(nèi)的微乳化柴油加熱至 50℃，記錄 5 日后量杯底部分離出的水的體積 v3。將量杯內(nèi)的微乳化柴油加熱至80℃，記錄 5 小時(shí)候量杯底部分離出水的體積 v4。其結(jié)果如表 1 所示。

表1。

酸值測(cè)試。

分別采用氫氧化鉀為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試各組生物柴油的酸值。其結(jié)果如表 2 所示。

表2。

揮發(fā)度測(cè)試。

將實(shí)施例1—3的微乳化柴油吸取 5ml，滴加在半徑為 3cm 的蒸發(fā)皿中，在60℃、相對(duì)濕度為 50%、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下靜置。微乳化柴油完全揮發(fā)所需要的時(shí)間分別為380 秒、421 秒、411 秒。

運(yùn)動(dòng)粘度、閃點(diǎn)測(cè)試。

采用 GB/T265-1988 和 GB/T261-2008 測(cè)試實(shí)施例1—3的40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度、閃點(diǎn)。其結(jié)果如表 3。

表3。