净化柴油及其制备工艺 技术领域
本发明涉及一种加水净化柴油及净化柴油的制备工艺，属于燃料领域。
背景技术
早在1913年，英国剑桥大学就提出在发动机中掺水燃烧的思路。1962年，人们第一次发现乳化油燃烧存在微爆现象。随后在单滴乳化油燃烧试验中，证实有微爆现象，这为乳化燃料和含水燃烧节能提供了一个有力的理论依据。1965年美国贝歇尔(P.Boher)总结了乳化油和燃油掺水技术的经验，出版了《乳化理论与实践》，从而推动了燃油乳化和内燃机燃料含水燃烧技术的发展。80年代，美国西北大学机械工程和宇航学系的科学家，在柴油机上用乳化柴油燃烧进行了一系列的研究。与此同时，美国西南研究所为了军用目的，也对乳化柴油和柴油含水燃烧进行了深入的研究。除节能和降污目的外，还提高了战时燃料储存和运输安全性，提高了燃油的闪点，并扩大了战时油源。2001年10月23日，国家经贸委颁布的《节约和替代燃料油“十五”规划》中也明确指出：“要大力推广燃油掺水乳化等技术”。
现有技术中也有相关背景资料，如：公告号1060506，发明名称为《柴油乳化剂及其乳化柴油的制备方法》，该方法以水、氢氧化钠、煤油、松香、吐温-60、斯盘-80、防锈剂等为原料，以一定比例混匀加热，冷却至室温即为乳化剂成品。再将该乳化剂与柴油、水按比例混合搅拌，即制得油包水型乳化柴油。
又如：公告号1144867，发明名称为《一种胶体柴油及其制备方法》，以低分子量的聚碳四、碳五烯烃为乳化剂的基本原料，可以形成极稳定的胶体柴油，同时还可以加入一些氮硫捕获剂、十六烷值提高剂等助剂。
以上两种加水柴油对柴油性功都取到改善的作用，但都无法彻底改变了乳化油呈牛奶状或胶状等与普通柴油异样的外观，另外，在稳定性、通用性上还存在不足，因此，目前加水柴油还难以全面推广使用，由此可见现有技术方案仍不能令人满意。
发明内容
但是，人们对于彻底改变了乳化油看起来像牛奶闻起来像柴油的外观和普通柴油一样清澈透明、并可与普通柴油任意混合且稳定性好的净化柴油存在广大市场需求，特别是清洁、节能、经济、安全的净化柴油。到目前为止，尚未发现有任何破坏本发明新颖性的资料，本发明人经过多年的精心研究，通过各种实验、试验，取得了最佳效果，从而完成了本发明。
本发明目的之一就是要提供具有普通柴油一样清澈透明，并可与普通柴油任意混合且稳定性好的净化柴油。
本发明目的之二就是要提供所述净化柴油的制备工艺。
本发明是这样实现的：净化柴油主要是由下列重量份的原料组成：柴油50-90份，水10-40份，复合添加剂10-30份；
所述复合添加剂由下列重量份的组份组成：硝酸戊酯0.5-10份，烯烃0.1-0.5份，反乳化剂0.5-10份，四乙铅0.1-0.5份，极压皂化油10-20份，意大利红油0.5-10份，辅助柴油0-50份，机油0-20份，白矿油0-20份，环烷烃0-10.5份，甲基萘0-0.5份，芳香烃0-0.5份，丙酮0-0.8份，甲(基)乙(基甲)酮0-0.9，甲胺0-0.5份，甲基异于基甲酮0-0.8份，乙酰氯0-10份，工业用酒精0-10份，碳胺0-10份，尿素0-1.3份，发酵粉0-0.5份。
优选为：柴油60份，水20份，复合添加剂20份；
复合添加剂为硝酸戊酯5份，烯烃0.3份，反乳化剂5份，四乙铅0.3份，极压皂化油15份，意大利红油5份。
本发明原料用量为下述重量份范围都具有最佳效果：柴油50-90份，水10-40份，复合添加剂10-30份；所述复合添加剂由下列重量份的组份组成：硝酸戊酯0.5-10份，烯烃0.1-0.5份，反乳化剂0.5-10份，四乙铅0.1-0.5份，极压皂化油10-20份，意大利红油0.5-10份，辅助柴油40-50份，机油10-20份，白矿油10-20份，环烷烃0.1-10.5份，甲基萘0.1-0.5份，芳香烃0.1-0.5份，丙酮0.3-0.8份，甲(基)乙(基甲)酮0.5-0.9，甲胺0.1-0.5份，甲基异于基甲酮0.3-0.8份，乙酰氯0.1-10份，工业用酒精0.5-10份，碳胺0.5-10份，尿素0.5-1.3份，发酵粉0.1-0.5份。
所述柴油为零号柴油，所述辅助柴油为重柴油或从废料中提炼地黑柴油。
优选为：由下列重量份的原料组成：零号柴油60份，水20份，复合添加剂20份；
所述复合添加剂由下列重量份的组份组成：硝酸戊酯5份，烯烃0.3份，反乳化剂5份，四乙铅0.3份，极压皂化油15份，意大利红油5份，重柴油45份，机油15份，白矿油15份，环烷烃6份，甲基萘0.3份，芳香烃0.3份，丙酮0.6份，甲(基)乙(基甲)酮0.7，甲胺0.3份，甲基异于基甲酮0.5份，乙酰氯5份，工业用酒精5份，碳胺5份，尿素0.9份，发酵粉0.3份。
大量的文献资料报道和长期的研究实践证明：各方面性能优良的乳化燃料商品油(净化柴油)必须具备W/O型，且稳定期达三个月以上，才便于各种柴油机械的使用，单一的机械乳化和比较经济的化学添加剂乳化均不能达到上述要求。必须两者恰当地加以结合，才能制备出性能接近于纯柴油而成本低廉的乳化商品油。
净化柴油生产全部在自动化程度很高的密闭设备及管线内进行作业，整个工艺流程中设计了多层安全防护及自动控制系统，没有废气、废水、废渣的排放，对周围的环境影响很小。
净化柴油的制备工艺为所述各原料按重量份分别加入合成反应罐，经过合成反应罐搅拌合成，再经高剪切雾化机雾化，把油和水的分子打破进行雾化，使水以纳米级的粒径Φ50nm-100nm均匀稳定地分散，再经高能静态过滤混合机混合，使其充分混合，使油将水全部包住。
制备工艺优选为：所述净化柴油的制备在原料罐、辅料罐、成品罐、密闭设备及管线内进行作业，各原料按重量份进行配置，把所述重量份柴油放入原料罐，把重量份水、复合添加剂放入辅料罐；
所述柴油由原料罐经管道，在泵的作用下经计量过滤装置进入合成反应罐；
所述复合添加剂、水由辅料罐经另一管道，在泵的作用下经计量过滤装置进入合成反应罐；
所述柴油、水、复合添加剂经过合成反应罐搅拌合成，合成反应罐的进出口设有管道阀门，合成完成后打开出口管道阀门，经过滤器，在泵的作用下进入高剪切雾化机，把油和水的分子打破进行雾化，使水以纳米级的粒径Φ50nm-100nm均匀稳定地分散，进入高能静态过滤混合机，使油将水全部包住，再经过滤器清除所有杂质，储存到成品罐。
所述原料罐、辅料罐、成品罐埋入地下，所述原料罐、辅料罐的出口设有管道阀门。
本发明最终产物净化柴油具有清洁、节能、经济、安全等显著特点：
根据不同用户的设备要求，加水量为15-40％，并使水能以纳米级的粒径(Φ50nm-100nm)均匀稳定地分散，节油率18-38％。
外观、颜色与普通柴油一样清澈透明，并可与普通柴油任意比例混合。
贮存期可超过二年以上；与普通柴油一样可应用于各种柴油发动机、锅炉、窑炉、民用餐饮灶、中央空调等领域。
产品市场需求潜力大；应用领域广阔；经济、社会效益明显。
各项技术经济指标竞争力强。
生产工艺简单，设备投资小、原料易购，建厂周期短。
投资规模可大可小，方式灵活。
生产过程不涉及高温、高压、无三废污染。
附图说明
图1、本发明制备工艺流程示意图。
图1中成品罐1、辅料罐2、原料罐3、泵4、计量过滤装置5、管道阀门6、合成反应罐7、高能静态过滤混合机8、过滤器9、高剪切雾化机10；成品罐1、辅料罐2、原料罐3埋入地下；原料罐3内为原料柴油，辅料罐2内为辅料水、复合添加剂混合物。
具体实施方式
实施例1：由下列重量份的原料组成：零号柴油60份，水20份，复合添加剂20份；
所述复合添加剂由下列重量份的组份组成：硝酸戊酯5份，烯烃0.3份，反乳化剂5份，四乙铅0.3份，极压皂化油15份，意大利红油5份，重柴油45份，机油15份，白矿油15份，环烷烃6份，甲基萘0.3份，芳香烃0.3份，丙酮0.6份，甲(基)乙(基甲)酮0.7，甲胺0.3份，甲基异于基甲酮0.5份，乙酰氯5份，工业用酒精5份，碳胺5份，尿素0.9份，发酵粉0.3份。
制备工艺为：所述净化柴油的制备在原料罐、辅料罐、成品罐、密闭设备及管线内进行作业，各原料按重量份进行配置，把所述60份柴油放入原料罐，把20份水、20份复合添加剂放入辅料罐；
所述柴油由原料罐经管道，在泵的作用下经计量过滤装置进入合成反应罐；
所述复合添加剂、水由辅料罐经另一管道，在泵的作用下经计量过滤装置进入合成反应罐；
所述柴油、水、复合添加剂经过合成反应罐搅拌合成，合成反应罐的进出口设有管道阀门，合成完成后打开出口管道阀门，经过滤器，在泵的作用下进入高剪切雾化机，把油和水的分子打破进行雾化，使水以纳米级的粒径Φ50nm-100nm均匀稳定地分散，进入高能静态过滤混合机，使油将水全部包住，再经过滤器清除所有杂质，储存到成品罐。
所述原料罐、辅料罐、成品罐埋入地下，所述原料罐、辅料罐的出口设有管道阀门。
本实施例净化零号柴油在X195型柴油机上进行1600个小时的耐久试验，结果表明如下：
(1)所有零件均无锈蚀。
(2)活塞顶、燃烧室、气缸盖、排气口、增压器、燃气进口等无积炭。
(3)其中，气缺套和活塞环在运行3550个小时后，其磨损比纯柴油下降20％。由此可知，燃用净化柴油不仅可以安全使用，而且净化柴油机减少维修。
净化柴油的物理化学特性与含油量、含水量、含乳化剂量以及油的性质等有关。以下分别阐述：
一、净化柴油的粘度、密度、表面张力
净化柴油的粘度随温度的变化而变化，温度越高，粘度越低。
净化柴油的密度是0.859(20℃)，优质柴油0.827，中质柴油0.84。在应用过程中，密度可以根据要求进行调整。
作为内燃机燃料的净化零号柴油，是油包水型微乳油，其外相(连续相)是油，因而对外的表面张力仍是油的表面张力。
二、热值、闪点、十六烷值和导热率
1、热值
净化柴油(含水20％)的热值是39.28MJ左右。
2、闪点
净化柴油的开口闪点为66℃，闪点高，这对储存安全性有利。
3、十六烷值
净化柴油的十六烷值是43。由于净化柴油燃烧后，一方面提高了十六烷值，另一方面其中的水和水蒸气吸收气缸和燃烧室周壁高温零件上的热量，特别是其中的炽热部位，从而使气缸内燃烧室内的温度均匀化，消除了容易引起爆震的炽热点，从而提高了抗爆性。
4、导热率
内燃机燃用净化柴油时，其热导率比燃烧纯油时的热导率增加。
净化柴油的化学反应机理
内燃机中的燃烧是一种高温、高压并在金属容器中进行的燃烧，这亦有利于(水蒸机)参与燃烧而分解成H、O和OH等活性物质，这些活性物质又大大活化了整个燃烧过程，使燃烧过程得以更充分、完善地进行。H2O与H的反应能产生更多的H、O和OH的活性物质，从而加速和完善内燃机内的燃烧过程。
本试验按TB3743-84(汽车发动机性能实验方法)进行。所用实验设备主工为X195型柴油机；D110A型水力测功机(r＝0.0005)；SZC-II型内燃机集中参数测试台。试验中定量燃油为50g油功机转速为200r/min。在其它条件保持基本相同的情况下，以0#柴油和净化柴油对比试验，乳化柴油机台架上试验时的节油情况实验结果见下表： 发动 机 效功 率 (KW) 0#柴油 含水量20％的净化油 节油 率 (％) tge (s) Ge (Kg/kwh) t油 (℃) t排 (℃) tge (s) ge折纯 [kg/(2k wh)] t油 (℃) t排 (℃) 2.2 214.7 0.3811 94 160 170.8 0.3353 94 170 12.02 4.4 150.5 0.2727 94 230 123.0 0.2328 95 240 14.63 6.6 108.6 0.2511 94 320 90.0 0.2112 97 320 15.89 8.8 78.9 0.2594 94.5 440 68.2 0.2098 98 430 19.12 9.7 63.1 0.2941 94.5 565 58.4 0.2225 98 545 24.35 9.85 37.2 0.4919 95 570 36.6 0.3538 98 570 28.07
实施例2：由下列重量份的原料组成：零号柴油60份，水20份，复合添加剂20份；
所述复合添加剂由下列重量份的组份组成：硝酸戊酯5份，烯烃0.3份，反乳化剂5份，四乙铅0.3份，极压皂化油15份，意大利红油5份。
制备工艺为同实施例1，其效果也可以达到本发明的要求。