一种复合乳化剂及其在生产微乳化柴油中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种复合乳化剂及其在生产微乳化柴油中的应用，复合乳化剂的制备包括如下步骤：(1)以低品质油脂为原料，进行预处理；(2)向预处理后的低品质油脂中加入溶解有金属钠的甲醇，进行甲酯化改性，得到脂肪酸甲酯；(3)向脂肪酸甲酯中加入由有机胺和无机氨组成的复合胺化剂，以金属钠作为催化剂，进行酰胺化反应，制备得到复合乳化剂。本发明专利技术还公开了利用上述复合乳化剂制备的乳化柴油。本发明专利技术的复合乳化剂是以低品质油脂为原料，经化学改性和酰胺化反应制备而成，有效降低了乳化剂的生产成本。利用该复合乳化剂制备的微乳化柴油，其稳定性能和燃烧性能均得到极大的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种复合乳化剂及其在生产微乳化柴油中的应用
本专利技术涉及清洁能源
，具体涉及一种复合乳化剂及其在生产微乳化柴油中的应用。
技术介绍
乳化柴油，也就是燃料油掺水燃烧，虽然已经不是一个新课题，但却又在不断赋予新思维，新的发展动力。早在国际燃烧协会第一次年会上，已经确定把它作为三大节能措施之一。我国也在连续几个五年建设计划期间将其列入发展项目，因而掀起了一波又一波的研究热潮。通过不断的理论研讨以及科研院校的大量实验，众多专家学者对于乳化柴油的节能减排特性，结论高度一致。水虽然不是燃料，但在发动机高温高压燃烧过程中，会发生一系列附加的化学反应，会形成大量的O、H和OH自由基，这些活性物质会大大活化整个燃烧过程，抑制未燃烧碳的提前排放，使之更完全燃烧，减少了能量损失。水在一切固体和液体中比热最大的特性，可以迅速吸收动力部件的热量而减少相互间的膨胀性摩擦，降低了自耗功而节能。含水燃料的自供氧效应，可减少碳氢燃料的局部过热、缺氧、脱氢、裂解结焦，使燃烧室壁面各处和喷油头等突出部位温度均化，保证机械整体工作正常，从而有利于节省燃料。水的沸点低于柴油，汽化蒸发早，汽化膨胀爆破油包水膜，使燃料经喷嘴雾化后发生的再次雾化(即微爆效应)，进一步提高了燃料利用率而节能。无数科研结论和实际应用都证实了柴油掺水燃烧可以减少有害气体排放30％以上。但是，油与水毕竟是两种互不相容的液体，要把它们完全互溶，难度是不言而喻的。由于水比柴油的密度大，加上水的凝聚作用，在重力场和凝聚的双重作用下，水在油内会自发的下沉、聚集、分层，直至最后破乳而与油分离。因此，大多数研制的乳化柴油都存在不能较长时间储存，易于分层的问题，这大大限制了乳化柴油的应用。目前，提高乳化柴油稳定性的研究主要是寻找新型的乳化剂或各种乳化剂复配物。但是，现有的乳化剂产品乳化稳定性不够好，稳定时间大部分只有十天或半个月，难以作为商品周转使用；而且，现有的乳化剂产品多是以精炼石油制品和高级脂肪酸作为原料，导致乳化剂的价格昂贵，生产乳化柴油的成本居高不下。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种复合乳化剂，该复合乳化剂是以低品质油脂为原料，经化学改性和酰胺化反应制备而成，有效降低了乳化剂的生产成本。利用该复合乳化剂制备的微乳化柴油，其稳定性能和燃烧性能均得到极大的提高。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一方面，提供一种复合乳化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)以低品质油脂为原料，进行预处理；(2)向预处理后的低品质油脂中加入溶解有金属钠的甲醇，进行甲酯化改性，得到脂肪酸甲酯；(3)向脂肪酸甲酯中加入由有机胺和无机氨组成的复合胺化剂，以金属钠作为催化剂，进行酰胺化反应，制备得到复合乳化剂。优选的，步骤(1)中，所述低品质油脂包括：地沟油、动物屠宰场的下水油、皮革厂回收油、食物油精炼产生的酸化油以及不宜食用的蓖麻油、小桐子油和高凝点棕榈油。优选的，步骤(1)中，预处理的方法为：将低品质油脂进行机械过滤，除去杂质；加入占低品质油脂重量3-5％的化学氧化剂，加热到70-80℃，搅拌反应15-20分钟，离心分离脱除水分和未反应完全的化学氧化剂。进一步优选的，所述化学氧化剂由以下原料制成：双氧水2-4份、过碳酸钠0.5-1.5份、钛盐0.001份。优选的，步骤(2)中，所述溶解有金属钠的甲醇的加入量占预处理后的低品质油脂重量的15-25％；所述金属钠的溶解量为预处理后的低品质油脂和甲醇总重量的0.3-0.7％。优选的，步骤(2)中，甲酯化改性的温度条件为40-45℃。优选的，步骤(3)中，所述复合胺化剂由二乙醇胺和氢氧化铵组成；所述二乙醇胺的加入量为脂肪酸甲酯重量的6-10％，所述氢氧化铵的加入量为脂肪酸甲酯重量的8-12％。优选的，步骤(3)中，金属钠的加入量为脂肪酸甲酯重量的0.1％。本专利技术的第二方面，提供上述方法制备的复合乳化剂。本专利技术制备的复合乳化剂包含：脂肪酸甲酯酰胺和脂肪酸铵。本专利技术的第三方面，提供一种制备上述复合乳化剂的连续流反应系统，所述连续流反应系统包括：依次连接的撞击流反应器、微波反应器和超声波反应器。上述复合乳化剂在制备乳化柴油中的应用也是本专利技术的保护范围。本专利技术的第四方面，提供一种微乳化柴油，所述微乳化柴油是通过在柴油中加入上述的复合乳化剂、水、助溶水剂、稳定剂和水裂解催化剂后混合均匀而制得。优选的，所述微乳化柴油由以下重量份的原料制成：柴油72-85份、水8-15份、复合乳化剂5-8份、助溶水剂1.5-3.5份、稳定剂0.5-1.2份、水裂解催化剂0.01-0.05份。更优选的，所述微乳化柴油由以下重量份的原料制成：柴油78-80份、水9-12份、复合乳化剂6-7份、助溶水剂2-3份、稳定剂0.7-1份、水裂解催化剂0.02-0.03份。上述微乳化柴油中，优选的，所述助溶水剂由正丙醇、正丁醇和正戊醇按体积比0.5:1:0.5混合而成。所述稳定剂为蓖麻油甲酯酰胺。所述水裂解催化剂为钛酸盐和高锰酸盐中的一种或两种以任意比混合而成；优选的，所述水裂解催化剂为钛酸盐和高锰酸盐按质量比1:1混合而成。本专利技术的第五方面，提供上述微乳化柴油的制备方法，包括以下步骤：将柴油、水、复合乳化剂、助溶水剂、稳定剂和水裂解催化剂混合，在撞击流反应器中进行反应，将混合后的物料经过转子流量计分成等量两股液流，从撞击流反应器两端同轴相向高速进入到中心区碰撞，然后经静态混合器引入储油罐中，即得到微乳化柴油。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术以地沟油等大宗不宜食用的动植物油脂为原料，经有效的化学改性后制备得到复合乳化剂，实现了资源的合理化利用，降低了乳化剂的生产成本。(2)利用本专利技术的复合乳化剂制备的乳化柴油具有微乳的特性，澄清透明，为热力学稳定体系，稳定性高，可放置3个月以上。(3)使用本专利技术的微乳化柴油可使得排气烟度大幅降低，氮化物和碳化物的排放量也均有下降，具有非常显著的减排效果。(4)本专利技术利用撞击流反应器、微波反应器和超声波反应器组合成一条连续流化学生产线，实施工业化生产。上述生产线首先是利用撞击流反应器动能推动反应液体形成湍流，经微波反应器快速加热，产生加热效应，使反应液分子间发生碰撞摩擦，极大的提高了反应活性及反应速率；反应液体在撞击流的继续推动下，再经超声波的声空化效应。由于微波反应器的反应活化能的大小，对反应液体的极性大小有一定的选择性，而超声波声场的反应活性具有广谱性，二者的活化能量性质不同，故双方具有互补性。联合使用时在改善加热和能量转移等，能够发挥各自优势，提高能量的使用效率，降低能量消耗，改善产物收率和质量。撞击流混合反应、微波加热反应和超声波化学反应联用技术是一种有重要应用前景的高效绿色的环保工业技术。附图说明图1：本专利技术的连续流反应系统结构示意图；图中，1-配料罐，2-离心泵，3-转子流量计，4-撞击流反应器，5-微波反应器，6-超声波反应器，7-微波发生器件，8-超声波发射组件，9-储料罐。图2：HLB值与乳化稳定期关系图；图中，a-蓖麻油甲酯酰胺，b-低品质甲酯酰胺。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
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【技术保护点】
1.一种复合乳化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以低品质油脂为原料，进行预处理；(2)向预处理后的低品质油脂中加入溶解有金属钠的甲醇，进行甲酯化改性，得到脂肪酸甲酯；(3)向脂肪酸甲酯中加入由有机胺和无机氨组成的复合胺化剂，以金属钠作为催化剂，进行酰胺化反应，制备得到复合乳化剂。

【技术特征摘要】
1.一种复合乳化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以低品质油脂为原料，进行预处理；(2)向预处理后的低品质油脂中加入溶解有金属钠的甲醇，进行甲酯化改性，得到脂肪酸甲酯；(3)向脂肪酸甲酯中加入由有机胺和无机氨组成的复合胺化剂，以金属钠作为催化剂，进行酰胺化反应，制备得到复合乳化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述低品质油脂包括：地沟油、动物屠宰场的下水油、皮革厂回收油、食物油精炼产生的酸化油以及不宜食用的蓖麻油、小桐子油和高凝点棕榈油。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，预处理的方法为：将低品质油脂进行机械过滤，除去杂质；加入占低品质油脂重量3-5％的化学氧化剂，加热到70-80℃，搅拌反应15-20分钟，离心分离脱除水分和未反应完全的化学氧化剂；优选的，所述化学氧化剂由以下原料制成：双氧水2-4份、过碳酸钠0.5-1.5份、钛盐0.001份。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述溶解有金属钠的甲醇的加入量占预处理后的低品质油脂重量的15-25％；所述金属钠的溶解量为预处理后的低品质油脂和甲醇总重量的0.3-0.7％；优选的，步骤(3)中，所述复合胺化剂由二乙醇胺和氢氧化铵组成；所述二乙醇胺的加入量为脂肪酸甲酯重量的6-...

【专利技术属性】
技术研发人员：马锐，张敏，
申请(专利权)人：东营市浩瀚生化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37