[发明专利]一种混合柴油的制造方法、由该方法制造的混合柴油及其制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合柴油的制造方法、由该方法制造的混合柴油及其制造装置。

背景技术

随着我国工农业、交通运输业的飞速发展，对柴油的需求量日益增长，现在我国每年消耗的柴油和汽油数亿吨，进口原油及成品油已成为我国财政的沉重负担。国际上，天然石油的储备有限，人类面临日益严重的能源危机。除了能源问题，环境问题也是石油行业的重要问题。燃油燃烧不当所排放出的浮碳、碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、硫化物及固体微粒已成为大中城市的主要空气污染物来源，严重影响生态环境、人类健康和经济发展。因此，出于能源要求和环保要求，研制燃油新配方、开发低污染的新型柴油燃料已经势在必行。

从20世纪70年代开始，石油危机大大刺激了燃油掺水技术的发展。各国也相继把燃油掺水技术列为国家重点开发研究项目。近二十多年来，我国燃油技术获得了很大的发展，其中以乳化柴油的研究居多。但普通的乳化油属于热力学不稳定体系，随环境条件的改变、放置时间变长会发生油水分离、变形、破乳等不稳定现象，从而影响使用效果；同时乳化需大功率乳化维持装置，制备复杂，耗费能量，因此随着技术的发展和人们对柴油本身品质需要的提高，普通乳化柴油技术弊端开始逐渐明显起来，严重影响了其推广和使用。

20世纪80年代开始进入微乳燃油的研究，使这一领域进入一个新的发展时期。微乳液是一种热力学稳定体系，能自发形成，粒径小，粘度与未掺水燃油粘度相差不大，可长期稳定存在。但其根本机理，还是在于利用乳化剂和助乳化剂进入油水二相中进行充分的混合反应，在机械或非机械的作用下使水以微粒的形式悬浮于油相之中，形成纳米级(透明)粒径的混合液相。

目前关于(微)乳化的机理主要有：

单分子吸附膜理论：即乳化剂单单通过形成两相膜包裹水分而成的W/O乳液。

多分子吸附膜理论：该理论中，包裹膜是由乳化剂与分散相共同形成的强穿透性复合物构成。膜厚，强度大，难破乳，阻止聚结。

扩散双电层理论：适合离子型乳化剂，外层同性电荷可阻止液滴的接近。

无论是何种理论，它们都有着一个共同的地方，就是乳液的形成和理论样貌。油水是两个不相溶的两相，在搅拌或其它震动作用下会形成一个个细小的微粒，由于两相的表面张力，这是很不稳定的。而加入的具有亲水和亲油两重性质的乳化剂包裹在两相的界面上，降低了表面张力，提高了分散颗粒的稳定性，从而达到乳化的效果。

在乳化柴油的实际使用过程中，会出现以下这些从原理上无法克服的问题：

首先，由于乳化剂和助乳化剂的存在，会带来乳化燃料的粘度升高，最终导致燃点的升高，因此部分使用乳化燃料的燃烧装置需要进行改良甚至增加预热系统才能保证后续燃烧过程的持续进行；同时，乳化燃料的发热量和原燃料比起来一般会有明显的降低，为了达到同样的使用效果，可能需要添加更多的燃料才能完成，在实质上并不能有效的降低燃料成本负担。

最后，还有一个根本性的问题，无论是乳化还是微乳化燃料，都存在一个贮存期限，超出期限后，油水分离是一定会发生的。现在时间最长的乳化燃料能够做到9个月左右的稳定期，当超出稳定期以后，油水开始分离，导致加水燃料的质量和热值下降。而分离的水分在寒冷季节将会因为冻结而引起燃料管道等堵塞，或者与管道金属材料作用之后发生锈蚀。所以，从前的乳化燃料都必须要单独存放，而不能与通常的燃料一起使用。

因此，目前仍需要一种新的燃料加工技术，以克服现有的乳化燃料中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种混合柴油的制造方法、由该方法制造的混合柴油及其制造装置。

本发明制造的混合柴油与以往的乳化柴油并不相同。本发明中的混合柴油是利用化学催化的作用，使得油和水超越分子级别实现了离子态的融合， 得到的燃料外观完全透明澄清，乳化状况的油水分离现象彻底消失，而且与通常的燃料有一样的粘度和比重。

根据本申请的一个实施方式，其提供了一种混合柴油的制造方法，所述方法包括：

1)将原料国标柴油在0-50℃的温度、常压下用催化剂A处理0.5至3小时，其中国标柴油的质量空速为2.5-4h^-1；

2)将原料去离子水在0-50℃的温度、常压下用催化剂A处理0.5至3小时，其中去离子水的质量空速为2.5-4h^-1；

3)按照国标柴油：去离子水＝1:0.5至1:2的比例将步骤1)和2)分别处理后的国标柴油和去离子水共同引入文氏管，得到混合物a；