一種微乳化燃油及其制備方法
【專利摘要】一種微乳化燃油，包括75～99wt％的基質燃油、0.5～15wt％的鼠李糖脂，0.5～5wt％的甘油，0～5wt％的水和0～5wt％的助溶劑。本發明采用柴油或生物柴油為基質燃油，以生物表面活性劑鼠李糖脂為乳化劑，以甘油或甘油/水混合物為增溶相與低溫流動性改善劑，具有透明、均一、穩定不分層、改善基質燃油的低溫流動性、燃燒效率高、節能減排等特點。
【專利說明】一種微乳化燃油及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及微乳燃油【技術領域】，尤其涉及一種低溫穩定型的微乳化燃油及其制備 方法。

【背景技術】
[0002] 1943年，蘇爾曼（Schulman)和霍爾（Hoar)首次報道了一種由水、油和兩親物質 (分子）組成的、光學上各向同性、熱力學上穩定的溶液體系，其在外觀上呈透明或半透明 狀。這種分散體系，可以是油分散到水中（0/W型），也可以是水分散在油中（W/0型）。分 散相的質點為球形，但半徑非常小，通常為10?l〇〇nm范圍。1959年，蘇爾曼等人正式將這 一體系稱為"微乳液"。研究表明，在許多工業和【技術領域】，如三次采油、洗滌去污、催化化學 反應介質、藥物傳遞、燃料微乳加工等領域中，微乳液都具有潛在的應用價值。
[0003] 隨著人類社會的不斷發展，對石油等燃料的需求也越來越大。但是石油資源有限， 過渡的開發導致石油資源日趨短缺及能源價格上漲，同時也導致全球環境污染日益嚴重， 開發研究一種有前途的、清潔的替代燃料已逐漸引起人們的重視。
[0004] 目前普遍使用的燃油在低溫條件下會析出結晶體，較大的石蠟晶體之間具有較強 的親和力，有可能形成更大的結晶體。當溫度進一步降低時，燃油中有更多的蠟晶析出，析 出的晶體將向平面方向發展形成板狀或片狀結晶，并相互連接形成網狀結構，將未凝油包 裹起來，使燃油失去流動性。燃油中蠟晶的析出會引起輸油管、過濾器和噴油嘴堵塞，造成 供油中斷而使燃油機難以正常運轉，也給燃油的儲運和裝卸帶來很大困難。因此如何改善 燃油的低溫流動性能也是當前燃料加工行業的研究熱點之一。
[0005] 解決燃油低溫流動性問題，傳統上主要通過以下三條途徑：
[0006] ⑴脫蠟：燃油的低溫流動性差，主要是由于含正構烷烴過多的緣故。采取脫蠟的 方法從燃油餾分中除去一部分正構烷烴后，燃油的低溫流動性就可以得到改善。但是采取 脫蠟的方法不僅增大燃油生產成本，使成品油的十六烷值下降，而且收率很低。
[0007] (2)調入二次加工餾分和煤油：我國的高含蠟原油，在二次加工過程中所得到的 催化裂化和延遲焦化燃油餾分，都具有較低的凝點。用它們與直餾燃油餾分調合，可以制得 低溫性能良好的輕燃油。但是，延遲焦化和催化裂化燃油餾分中含烯烴和芳烴較多，調入過 多的催化裂化餾分，就會使燃油的安定性變差，燃燒性能降低。
[0008] (3)加入低溫流動性改進劑：向燃油中添加低溫流動性改進齊（俗稱降凝劑）是 改善燃油低溫流動性的一種理想的方法。國內外現有技術一般是采用在燃油中加入少量的 添加劑能在低溫下改善泵送性能和過濾性能，使燃油能正常通過油管與過濾器，維持發動 機的正常工作。這種方法具有效果好、加劑量少、成本低和操作方便等優點。但是一般的低 溫流動性改進劑很難與燃油混勻，容易出現燃油與低溫流動性改進劑分層，低溫流動性改 進劑對燃油的改進效果差、感受性低等問題。
[0009] 生物柴油是一種解決能源危機的綠色產品，但隨著生物柴油的規模化發展，副產 物甘油的合理利用成為生物柴油產業發展的關鍵問題之一。其處理與應用將直接影響生物 柴油的生產成本，因此甘油合理的應用研究逐漸成為新的熱點。當前對甘油的利用主要集 中于將其深加工轉化為其它價值產品，但成本普遍較高，難以商業化。對甘油最直接、簡單、 經濟的做法是將其作為燃料進行利用，但是單獨的甘油作為燃料使用具有熱值低、點火困 難、粘度高、燃燒產生丙烯醛等污染物等缺點，因此將甘油與其他燃油混合使用具有較好的 應用前景，但甘油與燃油具有不互溶性。


【發明內容】

[0010] 本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種微乳化燃油，具有透 明、均一、穩定不分層、改善基質油的低溫流動性、燃燒效率高、節能減排等特點；還提供了 一種微乳化燃油的制備方法，對甘油進行能源化利用，工藝簡單、無二次污染，生產成本低。 [0011] 為解決上述技術問題，提供了一種微乳化燃油，包括75?99wt %的基質燃油、 0· 5?15wt%的鼠李糖脂，0· 5?5wt%的甘油，0?5wt%的水和0?5wt%的助溶劑。
[0012] 進一步的，微乳化燃油包括89. 5?91. 5wt %的基質燃油、5?6. 5wt %的鼠李糖 月旨，1. 5?3. 5wt%的甘油，0?2wt%的水和0?lwt%的助溶劑。
[0013] 進一步的，微乳化燃油包括91wt%的基質燃油、5wt%的鼠李糖脂，1. 5wt%的甘 油，1. 5wt%的水和lwt%的助溶劑。
[0014] 進一步的，微乳化燃油包括89. 5wt%的基質燃油、6. 5wt%的鼠李糖脂，2wt%的甘 油和2wt%的水。
[0015] 進一步的，微乳化燃油包括91. 5wt%的基質燃油、5. 5wt%的鼠李糖脂和3wt%的 甘油。
[0016] 進一步的，前述的助溶劑為正丙醇、正丁醇、正戊醇、丙酮中的一種或多種。
[0017] 進一步的，前述基質燃油為柴油、生物柴油中的一種或兩種的混合物。
[0018] 進一步的，前述甘油優選為分析純甘油或生物柴油生產過程中酯化反應產生的粗 甘油或粗甘油的提純物。
[0019] 作為本發明的同一技術構思，本發明還提供了上述的微乳化燃油制備方法，包括 以下步驟：將鼠李糖脂加入基質燃油中進行超聲溶解形成逆膠束體系，然后在所述逆膠束 體系中選擇性的加入甘油、水、助溶劑，進行攪拌步驟得到所述微乳化燃油。
[0020] 進一步的，超聲的時間5?lOmin，超聲頻率為28KHz。
[0021] 進一步的，攪拌步驟的時間為5?lOmin。
[0022] 本發明的創新點在于：
[0023] 本發明提供了一種低溫穩定型微乳化燃油，該微乳化燃油采用柴油或生物柴油為 基質燃油，以生物表面活性劑鼠李糖脂為乳化劑，甘油作為增溶相與低溫流動性改善劑，鼠 李糖脂在基質燃油中形成逆膠束體系，通過微乳的方式實現甘油或甘油/水混合物與基質 燃油的混勻得到微乳化燃油。在微乳化燃油中，甘油在基質燃油中形成納米顆粒的極性核， 不僅可以解決甘油與基質燃油的混合問題，且可以利用微乳中甘油顆粒物燃燒過程中的微 爆效應達到燃燒反應完全、節能減排等目的。另外，甘油或甘油/水混合物的添加還可以提 高常規基質燃油的低溫穩定性，最終得到透明、均一、穩定不分層，可在低溫條件下長期保 存亦可保持穩定不分層的微乳化燃油，解決了現有技術中基質燃油低溫穩定性差，與甘油 無法混勻，容易分層等缺陷。微乳化燃油中的甘油既是增溶的極性相，也是一種低溫穩定燃 料添加劑，改善了基質燃油的低溫流動性能，使微乳化燃油傾點、凝點、冷濾點較基質油要 低，具有更好的低溫穩定性與流動性。
[0024] 與現有技術相比，本發明的優點在于：
[0025] (1)本發明通過微乳化的方法制備微乳化燃油，是一種熱力學穩定體系（與乳化 燃料相反），能自發形成透明、均一的體系，分散相粒徑小，可在低溫下長期穩定保存。
[0026] (2)微乳化燃油的粘度適中，接近未摻水燃油的粘度。
[0027] (3)微乳燃油比純燃油燃燒更加充分，由于微爆作用、水煤氣反應加速燃燒和水滴 汽化時吸熱可以降低燃燒火焰溫度，減少顆粒物、N0 X等污染物的生成，達到良好的節能環 保效果，是一種新型的、具有較大潛能的清潔能源。
[0028] (4)本發明提供的微乳化燃油的制備方法，可自發形成，無需強力攪拌，制備工藝 簡單，制備過程中無次生環境污染，且制備出的產品具有低溫流動性能好，燃燒性能突出， 減排污染物等優勢。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0030] 圖1為本發明實施例2的微乳化燃油的制備流程圖。

【具體實施方式】
[0031] 以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而 限制本發明的保護范圍。
[0032] 以下實施例和對比例中中所采用的材料和儀器均為市售。Span80又名司班80， Tween80又名失水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯醚。
[0033] 實施例1
[0034] 一種低溫穩定型微乳化燃油是由0#柴油、鼠李糖脂、甘油配制而成，其質量百分 量為：
[0035] 0# 柴油：91. 5wt%、鼠李糖脂：5. 5wt%、甘油：3wt%。
[0036] -種低溫穩定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0037] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進行超聲 溶解6min形成逆膠束體系；
[0038] 2、在逆膠束體系中入甘油，攪拌6. 5min后得到微乳化燃油。
[0039] 實施例2
[0040] 一種低溫穩定型微乳化燃油是由〇#柴油、鼠李糖脂、甘油、水配制而成，其質量百 分量為：
[0041] 0# 柴油：89. 5wt%、鼠李糖脂：6. 5wt%、甘油：2wt%、水：2wt%。
[0042] 參見圖1，一種低溫穩定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0043] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進行超聲 溶解7min形成逆膠束體系；
[0044] 2、在逆膠束體系中入甘油與水的混合物（甘油和水的質量比為1 : 1)，攪拌6min 后得到微乳化燃油。
[0045] 實施例3
[0046] -種低溫穩定型微乳化燃油是由0#柴油、鼠李糖脂、甘油、水、丙酮配制而成，其 質量百分量為：
[0047] 0# 柴油：91wt%、鼠李糖脂：5wt%、甘油：1. 5wt%、水：1. 5wt%、丙酮：lwt%。
[0048] 一種低溫穩定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0049] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進行超聲 溶解5min形成逆膠束體系；
[0050] 2、在逆膠束體系中先加入丙酮，然后再加入甘油與水的混合物（甘油和水的質量 比為1 : 1)，攪拌5min后得到微乳化燃油。
[0051] 在實施例3中，助溶劑丙酮可以替換成正丙醇、正丁醇或正戊醇，還可以替換成正 丙醇、正丁醇、正戊醇、丙酮中兩種或多種形成的混合物，助溶劑的含量可以是0?5wt%， 均可達到與實施例3相同或相似的技術效果。
[0052] 實施例4
[0053] -種低溫穩定型微乳化燃油是由生物柴油、鼠李糖脂、甘油配制而成，其質量百分 量為：
[0054] 生物柴油：91wt%、鼠李糖脂：5. 5wt%、甘油：3. 5wt%。
[0055] 其中生物柴油為本領域常用的生物柴油，本實施例采用的生物柴油具體是通過大 豆油與甲醇在NaOH催化條件下制備得到。
[0056] -種低溫穩定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0057] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入生物柴油，以28KHz的超聲頻率進行超 聲溶解8min形成逆膠束體系；
[0058] 2、在逆膠束體系中入甘油，攪拌6. 5min后得到微乳化燃油。
[0059] 在以上實施例中，所采用的基質燃油還可以是柴油和生物柴油的混合物。
[0060] 實施例5
[0061] 一種低溫穩定型微乳化燃油是由〇#柴油、鼠李糖脂、甘油、水配制而成，其質量百 分量為：
[0062] 0# 柴油：75wt%、鼠李糖脂：15wt%、甘油：5wt%、水：5wt%。
[0063] 一種低溫穩定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0064] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進行超聲 溶解lOmin形成逆膠束體系；
[0065] 2、在逆膠束體系中入甘油與水的混合物（甘油和水的質量比為1 : 1)，攪拌 lOmin后得到微乳化燃油。
[0066] 實施例6
[0067] 一種低溫穩定型微乳化燃油是由0#柴油、鼠李糖脂、甘油配制而成，其質量百分 量為：
[0068] 0# 柴油：99wt%、鼠李糖脂：0· 5wt%、甘油：0· 5wt%。
[0069] 一種低溫穩定型微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0070] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進行超聲 溶解5min形成逆膠束體系；
[0071] 2、在逆膠束體系中入甘油，攪拌5min后得到微乳化燃油。
[0072] 對比例1
[0073] -種微乳化燃油是由0#柴油、司班80、甘油配制而成，其質量百分量為：
[0074] 0# 柴油：94. 82wt%、司班 80 :5wt%、甘油：0· 18wt%。
[0075] -種微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0076] 1、按上述各組分含量，先將司班80加入生物柴油，以28KHz的超聲頻率進行超聲 溶解5min形成逆膠束體系；
[0077] 2、在逆膠束體系中入甘油，攪拌lOmin后得到微乳化燃油。
[0078] 在對比例1中甘油的含量最多只能達到0. 18wt%;甘油含量超過0. 18wt%的部分 不能與柴油混溶，只能沉在微乳化燃油的底部。
[0079] 對比例2
[0080] 一種微乳化燃油是由0#柴油、司班80、吐溫80、甘油配制而成，其質量百分量為：
[0081] 0# 柴油：94. 7wt%、司班 80+吐溫 80(1 : 2) :5wt%、甘油：0· 30wt%。
[0082] 一種微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0083] 1、按上述各組分含量，先將司班80與吐溫的混合物（司班80和吐溫80質量比= 1 : 2)加入生物柴油，以28KHz的超聲頻率進行超聲溶解5min形成逆膠束體系；
[0084] 2、在逆膠束體系中入甘油，攪拌lOmin后得到微乳化燃油。
[0085] 在對比例2中甘油的含量最多只能達到0. 30wt%;甘油含量超過0. 30wt%的部分 不能與柴油混溶，只能沉在微乳化燃油的底部。
[0086] 從實施例1至6和對比例1、2的對比可知，實施例中甘油的增溶量最高可達到 5%，而對比例中甘油的增容量最高只能達到0. 30wt%，不到實施例的十分之一。
[0087] 對比例3
[0088] -種微乳化燃油及其制備方法。該微乳化燃油是由0#柴油、鼠李糖脂、水配制而 成，其質量百分量為：
[0089] 0# 柴油：92. 5wt%、鼠李糖脂：5wt%、水：2. 5wt%。
[0090] 一種微乳化燃油的制備方法，包括以下步驟：
[0091] 1、按上述各組分含量，先將鼠李糖脂加入0#柴油，以28KHz的超聲頻率進行超聲 溶解5min形成逆膠束體系；
[0092] 2、在逆膠束體系中入水，攪拌lOmin后得到微乳化燃油。
[0093] 分別將實施例1至4和對比例1至3的微乳化燃油進行傾點、凝點、濁點、粒徑和 運動粘度、穩定性檢測。其中傾點的檢測方法參照《石油產品傾點測定法》GB/T3535-2006 標準方法；凝點的檢測方法參照《石油產品凝點測定法》GB/T510-1983(1991)標準方法； 濁點的檢測方法參照《石油濁點測定法》GB/T6986-1986(1991)標準方法；運動粘度的檢測 方法參照《石油產品運動粘度測定法和動力粘度計算法》GB/T265-1988 ;粒徑采用馬爾文 Zetasizer Nano ZEN3600利用動態光散射原理測定。檢測結果列于表1中。
[0094] 表1各實施例中微乳化燃油性能檢測結果表
[0095]

【權利要求】
1. 一種微乳化燃油，其特征在于，包括75?99wt %的基質燃油、0. 5?15wt %的鼠李 糖脂，0. 5?5wt%的甘油，0?5wt%的水和0?5wt%的助溶劑。
2. 根據權利要求1所述的微乳化燃油，其特征在于，包括89. 5?91. 5wt %的基質燃 油、5?6. 5wt%的鼠李糖脂，L 5?3. 5wt%的甘油，0?2wt%的水和0?lwt%的助溶劑。
3. 根據權利要求1所述的微乳化燃油，其特征在于，包括91wt%的基質燃油、5wt%的 鼠李糖脂，1. 5wt%的甘油，1. 5wt%的水和lwt%的助溶劑。
4. 根據權利要求1所述的微乳化燃油，其特征在于，包括89. 5wt %的基質燃油、 6. 5wt%的鼠李糖脂，2wt%的甘油和2wt%的水。
5. 根據權利要求1所述的微乳化燃油，其特征在于，包括91. 5wt %的基質燃油、 5. 5wt%的鼠李糖脂，3wt%的甘油。
6. 根據權利要求1至3中任一項所述的微乳化燃油，其特征在于，所述的助溶劑為正丙 醇、正丁醇、正戊醇、丙酮中的一種或多種。
7. 根據權利要求1至5中任一項所述的微乳化燃油，其特征在于，所述基質燃油為柴 油、生物柴油中的一種或兩種的混合物。
8. -種如權利要求1至7中任一項所述微乳化燃油的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟：將所述鼠李糖脂加入所述基質燃油中進行超聲溶解形成逆膠束體系，然后在所述逆 膠束體系中選擇性的加入甘油、水、助溶劑，進行攪拌步驟得到所述微乳化燃油。
9. 根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述超聲時間5?lOmin，超聲頻率 為 28KHz。
10. 根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述攪拌步驟的時間為5?lOmin。
【文檔編號】C10L1/32GK104152194SQ201410369545
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】袁興中, 冷立健, 王侯, 肖智華, 蔣龍波, 吳志斌, 黃丹蓮, 梁婕, 陳耀寧, 曾光明 申請人:湖南大學