一种微乳清洁燃料及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种微乳化清洁燃料，尤其是一种微乳化柴油。本发明的微乳燃料可以替代石油柴油用于车辆、船舶、工业锅炉等。
背景技术
近年来，随着我国国民经济和交通运输业的飞速发展，对柴油的需求量大大增加。与此对应的现状是，世界环境状况日益恶化，全球变暖，臭氧层空洞，酸雨等环境问题逐渐为人类所重视。柴油在内燃机内燃烧不完全，导致尾气中的颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物含量很高，对环境造成了严重危害。因此，为了解决石油短缺和环境污染问题，针对柴油发动机的清洁燃料和代用燃料的研究越来越广泛。
乳化柴油可在不改变柴油机结构的情况下直接燃烧，燃烧后所排气体中的颗粒物、氮氧化物、碳氧化物明显减少。然而，乳化柴油存在着稳定性差、储存时间短及燃烧不稳定等缺点。近几年来，微乳化理论及技术的成熟和发展，使得微乳燃料进入了一个全新的发展时期。
王长安等(200410043978.2，利用地沟油制备的微乳柴油、燃料油及其制备方法)专利申请中提及的微乳化剂未进行分离，含有硬脂酸、甘油、酸性催化剂等物质，配制的微乳柴油稳定时间不长，当温度低于15℃时容易破乳析出白色絮状物。杨延钊等(200710113211.6，微乳柴油添加剂及其应用)专利申请中涉及的微乳化剂由阳离子表面活性剂、中碳链醇、有机酸、氨水和/或乙醇胺、乙醇组成，使用该柴油添加剂配制的微乳柴油稳定性较好，但在微乳柴油中加入国标柴油后，容易破乳而析出白色絮状物。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种热稳定性好，可以与国标柴油混合使用的微乳清洁燃料，以及该微乳清洁燃料的制备方法。
本发明的微乳清洁燃料是以脂肪酸、有机胺、低碳醇等作为微乳化剂，与一定比例的柴油和水调配制成的，组成本发明微乳清洁燃料的原料质量百分比为：
脂肪酸 7～9％ 有机胺 0.5～2％
氨水 1～2％ 柴油 80～85％
水 6～10％ 低碳醇 0～1％。
上述原料组成中，所述的脂肪酸源于动、植物油脂的水解产物，其冻点低于25℃，酸值不大于170mgKOH/100g。如果脂肪酸的冻点较高，配制出的微乳清洁燃料与国标柴油的相溶性会降低，且不易溶于柴油中。如果脂肪酸中残留的酸性催化剂较高，将会使消耗的有机胺和氨水的量增加，提高原材料成本，形成的铵盐副产物亦会降低与国标柴油的相溶性。
本发明所述的有机胺可以是C2～C6的低级有机胺，如乙胺、正丙胺、二乙基胺、二正丙胺等，也可以是C10～C20的高级有机胺，如十胺、十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺等。一般地，在微乳清洁燃料的原料配比组成中，高级有机胺的加入量要比低级有机胺略多一些。
本发明所述的氨水为工业级氨水，其质量百分含量为25～30％。
本发明在燃料中可以加入或不加低碳醇，所述的低碳醇是甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种或几种的任意比例混合物。低碳醇的添加量与所用脂肪酸的性质，特别是冻点指标相关，当脂肪酸的冻点在20～25℃时，加入0.7～1.0％的低碳醇；脂肪酸的冻点在15～20℃时，加入0.4～0.8％的低碳醇；脂肪酸的冻点低于15℃时，则不需要加入低碳醇。
本发明微乳清洁燃料的制备方法是：
根据上述质量百分比，依次向柴油中加入需要量的脂肪酸和有机胺，于15～30℃搅拌使其充分溶解，再加入水，加入或不加低碳醇，继续搅拌10～15分钟，最后加入氨水，搅拌到物料澄清透明，得到微乳清洁燃料。
如果在燃料中不加入低碳醇，则需要在燃料调配完成后，将其加热到40～45℃，继续搅拌直至燃料降温至环境温度。这样做的目的是保证微乳清洁燃料的低温稳定性。
将本发明调配制成的微乳清洁燃料与现有国标柴油进行对比，其各项性能列表如下：
本发明微乳清洁燃料与国标柴油的互溶性列表如下：
从上表中可以看出，本发明调配制成的微乳清洁燃料除闪点外，其余性能与国标柴油非常相近。但本发明在燃料中掺入适量的水，有利于燃料的充分燃烧，并具有以下优点：1、减少对石化燃料的依赖性；2.添加地脂肪酸为可再生能源；3、本发明的微乳清洁燃料可用于车辆、船舶、工业锅炉等燃油设备；4、可减少内燃机一氧化碳、氮氧化物、碳氢化物、可见微粒等有害物质的排放，提高了燃料的环境友好性；5、工艺简单，生产成本较低。
目前市场上的柴油价格为6300元/吨，而本发明微乳清洁燃料的生产成本为5800～6100元/吨，利润空间较大。
另外，本发明的微乳清洁燃料可以与国标柴油进行大比例混合使用，解决了现有柴油供应趋紧，环境污染严重等问题，非常有利于推广使用。
【具体实施方式】
实施例1
微乳清洁燃料的原料质量百分比为：
柴油 80
脂肪酸(冻点11～14℃) 8
十四胺 1.6
氨水(25～27％) 2
水 8.4
将柴油、脂肪酸、十四胺加入搅拌釜内，于20℃搅拌溶解，加入水搅拌10分钟，滴加氨水，继续搅拌15分钟，加热到40℃，搅拌冷却到环境温度，装桶待用。
实施例2
微乳清洁燃料的原料质量百分比为：
柴油 80
脂肪酸(冻点18～22℃) 7.8
十四烷基二甲基叔胺 1.5
氨水(25～27％) 1.9
水 8
乙醇 0.8
将柴油、脂肪酸、十四烷基二甲基叔胺加入搅拌釜内，于25℃搅拌充分溶解，加入水和乙醇，搅拌10分钟，以滴加方式加入氨水，继续搅拌15分钟，装桶待用。
实施例3
微乳清洁燃料的原料质量百分比为：
柴油 80
脂肪酸(冻点16～19℃) 8.1
二乙胺 0.6
氨水(25～27％) 1.9
水 9
甲醇 0.4
将柴油、脂肪酸、二乙胺加入搅拌釜内，于30℃搅拌溶解，加入水和甲醇，搅拌10分钟，以滴加方式加入氨水，继续搅拌15分钟，装桶待用。
实施例4
微乳清洁燃料的原料质量百分比为：
柴油 83
脂肪酸(冻点16～19℃) 7.2
十八烷基二甲基叔胺 1.8
氨水(25～27％) 1.5
水 6
异丙醇 0.5
将柴油、脂肪酸、十八烷基二甲基叔胺加入搅拌釜内，于25℃搅拌溶解，加入水和异丙醇，搅拌10分钟，以滴加方式加入氨水，继续搅拌15分钟，装桶待用。