一種含水甲醇/汽油乳液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源領(lǐng)域的燃料制備，特別涉及一種含水甲醇/汽油乳液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]2014年我國汽車產(chǎn)銷量為2372.29萬輛和2349.19萬輛，全國汽車保有量將近
1.4億輛。汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，給我們帶來了能源緊缺、空氣污染等社會問題，特別是對汽油成品油的供應(yīng)帶來很大壓力。尋找新的清潔燃料替代汽油已經(jīng)成為我們的一項緊迫任務(wù)。
[0003]甲醇汽油憑借其自身的理化特性在多方面所具有的優(yōu)勢，已成為傳統(tǒng)汽油理想的替代燃料。但隨著甲醇汽油的逐步推廣和使用，一些問題也逐漸暴露出來，這些問題使得人們在使用甲醇汽油時顧慮重重:①甲醇毒性大、沸點低、易揮發(fā)，甲醇汽油在使用過程中如果甲醇揮發(fā)出來并與人體接觸，將會對人體造成傷害甚至致命；②甲醇中殘留的酸性物質(zhì)會對發(fā)動機產(chǎn)生較為嚴(yán)重的腐蝕和磨損；③甲醇汽油易吸水，水分會腐蝕發(fā)動機的金屬部件，也會使得甲醇汽油發(fā)生相分離甲醇對橡膠件、塑料件有溶脹作用，含有離子型雜質(zhì)的甲醇對鋁、銅、鋅、錫等有腐蝕作用；⑤必須使用精甲醇(含量99.9%)，導(dǎo)致成本仍然較高；⑥未燃燒的甲醇及燃燒后形成的醛類排放較燃用普通汽油時明顯增加；⑦甲醇沸點低、飽和蒸汽壓高，易產(chǎn)生氣阻。這些問題雖已通過使用添加劑部分得到解決，但仍有不足之處，只有徹底解決這些技術(shù)上的難題，消除人們心中的疑慮，才能為甲醇汽油的推廣鋪平道路。產(chǎn)生這些問題的主要原因是甲醇汽油通常是用低碳醇做增溶劑，使甲醇均勻分散在汽油，形成的是一個均相體系。而這個均相體系是脆弱的，外界環(huán)境(水分、溫度)的輕微變化會使它變得不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種含水甲醇/汽油乳液及其制備方法。
[0005]為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是:
[0006]提供一種含水甲醇/汽油乳液，該含水甲醇/汽油乳液包括含水甲醇、汽油和混合表面活性劑，其乳液顆粒的粒徑為452?862nm ;以每100份含水甲醇與汽油的混合液的質(zhì)量計，其中含水甲醇的質(zhì)量為10?25%，余量為汽油；對應(yīng)每100份該混合液的混合表面活性劑的用量為3?10質(zhì)量份；所述混合表面活性劑是斯潘80和吐溫80，其質(zhì)量比為0.6?15: I ;所述含水甲醇是含水量為0.05?2.5% (m/m)的甲醇。
[0007]本發(fā)明中，所述的混合表面活性劑的親水疏水平衡值(HLB值)為5?11。
[0008]本發(fā)明進一步提供了制備所述含水甲醇/汽油乳液的方法，是按所述質(zhì)量比例將斯潘80和吐溫80加入汽油中，然后逐滴滴加含水甲醇；滴加同時以高速剪切乳化機對混合物進行乳化，攪拌速率I萬?5萬轉(zhuǎn)/分鐘，乳化時間5?10分鐘，得到含水甲醇/汽油乳液。
[0009]本發(fā)明中，滴加含水甲醇時控制滴加速度為2mL/min。
[0010]本發(fā)明通過高速剪切乳化機的乳化，使含水甲醇以乳液顆粒的形式均勻地、穩(wěn)定地分散在汽油中，得到含水甲醇/汽油乳液。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0012]1.本發(fā)明的含水甲醇/汽油乳液中含水甲醇在乳化劑的作用下形成乳液顆粒，分散在汽油中，形成一個非均相體系，汽油將含水甲醇與外界隔離開來，從而可以降低甲醇的揮發(fā)量，避免甲醇直接與發(fā)動機、橡膠件、塑料件等直接接觸。
[0013]2.本發(fā)明的含水甲醇/汽油乳液用含水甲醇替代精甲醇可以進一步降低甲醇汽油的成本。
[0014]3.本發(fā)明的含水甲醇/汽油乳液中使用的甲醇/水混合物的沸點比甲醇高，在一定程度上可以抑制氣阻的發(fā)生。
[0015]4.本發(fā)明的含水甲醇/汽油乳液中乳化液滴會發(fā)生“微爆”現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在常規(guī)的甲醇汽油燃燒過程中是不存在的。“微爆”現(xiàn)象能使汽油相和含水甲醇相進一步細化，達到乳化液“二次霧化”的效果，這有利于汽油及甲醇和空氣在宏觀和微觀上的混合，提高他們的燃燒效率，從而可以抑制顆粒狀煙塵、沒有燃燒的碳氫化合物以及甲醛的排放。
[0016]5.本發(fā)明的含水甲醇/汽油乳液中甲醇和水的氣化能夠降低燃燒的最高溫度，從而能夠極大地降低NOx的排放。
[0017]因此，本發(fā)明的成功實施將產(chǎn)生很好的社會和經(jīng)濟雙重效益，對資源利用和環(huán)境保護均有十分重要的實際意義。
【具體實施方式】
[0018]下面給出實施例以對本發(fā)明做進一步說明，但不用來限制本發(fā)明的范圍，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)
【發(fā)明內(nèi)容】
對本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0019]實施例1
[0020]含水甲醇/汽油乳液在室溫下制備，控制各原料質(zhì)量比為汽油:含水量為0.05%的甲醇:乳化劑=85: 15: 3，即汽油的用量為85% (質(zhì)量百分比)，含水量為0.05%的甲醇的用量15% (質(zhì)量百分比)，乳化劑的用量為3份/100份含水甲醇和汽油混合液，乳化劑由斯潘80和吐溫80混合物組成，其HLB值為5。向50mL圓底燒瓶中依次加入25mL汽油、0.60克斯潘80、0.04克吐溫80，隨后向圓底燒瓶中逐滴滴加4mL含水量為0.05%的甲醇，控制滴加速度為2mL/min，滴加時用B25型實驗室高速剪切乳化機對圓底燒瓶中的甲醇汽油混合物進行乳化，乳化機剪切速率為I萬轉(zhuǎn)/分鐘，室溫乳化5分鐘。乳化完成后，將乳液轉(zhuǎn)移至50mL比色器中室溫保存，觀察發(fā)現(xiàn)含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利用Brookhaven 90型動態(tài)光散射儀對制備得到的含水甲醇/汽油乳液進行粒徑測試，分析在25°C下以90°角進行探測，測試5分鐘，測得含水甲醇/汽油乳液的粒徑為627nm0
[0021]實施例2
[0022]將斯潘80和吐溫80混合表面活性劑的HLB值換為6，其它條件以及含水甲醇/汽油乳液處理方法與實施例1相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐溫80、4mL含水量為0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利用Brookhaven 90型動態(tài)光散射儀對制備得到的含水甲醇/汽油乳液進行粒徑測試，測得含水甲醇/汽油乳液的粒徑為580nm。
[0023]實施例3
[0024]將斯潘80和吐溫80混合表面活性劑的HLB值換為7，其它條件以及含水甲醇/汽油乳液處理方法與實施例1相同，即加入25mL汽油、0.48克斯潘80、0.16克吐溫80、4mL含水量為0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利用Brookhaven 90型動態(tài)光散射儀對制備得到的含水甲醇/汽油乳液進行粒徑測試，測得含水甲醇/汽油乳液的粒徑為638nm。
[0025]實施例4
[0026]將斯潘80和吐溫80混合表面活性劑的HLB值換為8，其它條件以及含水甲醇/汽油乳液處理方法與實施例1相同，即加入25mL汽油、0.42克斯潘80、0.22克吐溫80、4mL含水量為0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利用Brookhaven 90型動態(tài)光散射儀對制備得到的含水甲醇/汽油乳液進行粒徑測試，測得含水甲醇/汽油乳液的粒徑為712nm。
[0027]實施例5
[0028]將斯潘80和吐溫80混合表面活性劑的HLB值換為9，其它條件以及含水甲醇/汽油乳液處理方法與實施例1相同，即加入25mL汽油、0.36克斯潘80、0.28克吐溫80、4mL含水量為0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利用Brookhaven 90型動態(tài)光散射儀對制備得到的含水甲醇/汽油乳液進行粒徑測試，測得含水甲醇/汽油乳液的粒徑為795nm。
[0029]實施例6
[0030]將斯潘80和吐溫80混合表面活性劑的HLB值換為10，其它條件以及含水甲醇/汽油乳液處理方法與實施例1相同，即加入25mL汽油、0.30克斯潘80、0.34克吐溫80、4mL含水量為0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利用Brookhaven 90型動態(tài)光散射儀對制備得到的含水甲醇/汽油乳液進行粒徑測試，測得含水甲醇/汽油乳液的粒徑為857nm。
[0031]實施例7
[0032]將斯潘80和吐溫80混合表面活性劑的HLB值換為11，其它條件以及含水甲醇/汽油乳液處理方法與實施例1相同，即加入25mL汽油、0.24克斯潘80、0.40克吐溫80、4mL含水量為0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利用Brookhaven 90型動態(tài)光散射儀對制備得到的含水甲醇/汽油乳液進行粒徑測試，測得含水甲醇/汽油乳液的粒徑為941nm。
[0033]實施例8
[0034]將乳化機剪切速率換為3萬轉(zhuǎn)/分鐘，其它條件以及含水甲醇/汽油乳液處理方法與實施例2相同，S卩加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐溫80、4mL含水量為0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利用Brookhaven 90型動態(tài)光散射儀對制備得到的含水甲醇/汽油乳液進行粒徑測試，測得含水甲醇/汽油乳液的粒徑為574nm。
[0035]實施例9
[0036]將乳化機剪切速率換為5萬轉(zhuǎn)/分鐘，其它條件以及含水甲醇/汽油乳液處理方法與實施例2相同，S卩加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐溫80、4mL含水量為0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利用Brookhaven 90型動態(tài)光散射儀對制備得到的含水甲醇/汽油乳液進行粒徑測試，測得含水甲醇/汽油乳液的粒徑為567nm。
[0037]實施例10
[0038]將乳化機乳化時間換為7分鐘，其它條件以及含水甲醇/汽油乳液處理方法與實施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐溫80、4mL含水量為0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利用Brookhaven 90型動態(tài)光散射儀對制備得到的含水甲醇/汽油乳液進行粒徑測試，測得含水甲醇/汽油乳液的粒徑為 575nm。
[0039]實施例11
[0040]將乳化機乳化時間換為10分鐘，其它條件以及含水甲醇/汽油乳液處理方法與實施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐溫80、4mL含水量為0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液為黃色透明液體，未發(fā)生分層。利