微乳化柴油技术简介
柴油微乳化技术中乳化剂的选择及配方的研究
ａ ｄ Ｄ ８１２ ｅｅ ｏ ｔ ｌ。 ｄ ｔｅ ｗ ｉ ｔ ａｉ ｏ Ｅ 一 ／１一 ／Ｄ０ ／０ １ ｉ ０６１ ／． ｎ ０ ／０ １ｗ ｒ ｐｉ ｍａ ａ ｈ ｅｇ ｔ ｆＡ Ｏ ３ｒ ４ （８１２ １ Ｓ ． ． ８ ｎ ｈｒ ｏ Ｉ Ｘ ／４
ＨＵＡＮＧ ｎ ｅ ＸＵ ｅ ，Ｓ Ｎ ｕ － ｏ ｇ Ｙａ － ， Ｗ ｉ ＨＥ Ｃｈ ｎ ｈ ｎ
ｒＤ ｐ ｒ ｎ ｆｃ ｅ ｉａ ａｇｈ ｎ Ｎ ｒ ｌＣ Ｈ ｇ，Ｔｎ ｓａ ６ ０ ０ Ｈｅｅ ｈ ｌ ｅａｔ ｔｏ ｈ ｍ ｃｌ ｎ ｓａ ｏ ｏ ｅｅ ａ ｇｈ ｎ ０ ３ ０ ， ｂ ｉＣ ｈａ） ｍｅ ，Ｔ ｍａ
复配作乳化剂时 ＨＢ Ｌ 值在 ６ ｉ ． － ９范围内均可制得柴油微乳液； ５ 对不 同复配乳化剂制得微乳化柴油稳
定性验证表 明： 微乳化剂的组成以 Ａ Ｏ ３Ｔ一 Ｅ一 、Ｘ ４与 Ｄ ８１ ２ Ｏ／ ０ １三种乳化剂复配 ， 复配 比为 ０６ １４８时 ．： ．：
掺 水 量达 １ ％ 且 稳定 性高 。 ４，
ｏＤ１ ／４ １ ｒ ｕ ｅ ｓ ｅ ｌｉ ｅ ，ａ ｌ ｓ ＨＬ ｖ ｕ ｉ ｄ ｒ ｔ ａ ｔａ ｉ ｔｅ ａａ ，ａ ｄ ｒ ２ １ ２ １ ｗｅｅ ｓ ｄ ａ ｍｕ ｓ ｒ ｓ ｗｅｌ Ｂ ａ ｅ ｓ ｗｉｅ ｈ ｎ ｈ ｔ ｎ ｈ ｄ ｔｓ ｎ ｉ ｆｓ ａ ｌ
关键词： 乳化剂 ； 柴油； 微乳化 ； 表面活性剂
中 图分 类号 ： Ｑ ２ ．５ Ｔ ０ ７３ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ６ ２ ３ （０ ６０ — ２ — １ ０ — ５ ｘ２ ０ ）９ ０ ０ ６
Ｓｕ ｙ ｏ ｈ ｅｅ ｔ ｎ ａ ｄ Ｐ ｅ ｃ ｉｔ ｎ ｏ ｍｕ ． ｉｒ ｔ ｄ ｆｔ ｅ Ｓ ｌｃｉ ｎ ｒ ｓ ｒｐ ｏ Ｅ １ｉ ｅ ｏ ｉ ｆ ｑ ｆ ｉ ｅ ｅ ｌ Ｍｉｒ－ ｍｕｓｆ ａ ｏ ｎ Ｄｉｓ ｌ ０ｉ ｃｏ ｅ ｌｉ ｃ ｔ ｎ ｌｉ
微乳化生物柴油的制备及其稳定性研究
质 、 的种 类及 环 境 温 度 对 微 乳 液 稳 定 性 的影 响 。研 究 表 明 ， 适 的 配 比 可 以 形 成 微 乳 液 ， 醇 合 而乳 化 方 式 、 质 和 辅 水 助 表 面活 性 剂 醇对 微 乳 液 形 成 没 有 大 的 影 响 ， 温度 对 其 稳 定 性 影 响 比较 大 ， 度越 高稳 定 性 越 差 。 温 关 键 词 ： 乳 液 ； 合 乳 化 剂 ；生 物 柴 油 ； 定性 ； 化 燃 料 微 复 稳 乳
柴 油具有 理化 性 质稳定 、 存期 长 、 保 制备 简单 及燃 烧
效率 高等 优点 ［ 。 ４ ］ 生 物柴油 是一 种 可再 生并且 安全 性 高 的新 型燃
流 体 界 面热 力 学 上 变化 引起 界 面膜 熵 增 加 ， 混 合 油和 水 的熵 近 似等 于这 样变 化 的熵 。 由于这种分
收稿 日期 ：２ ０—４０ ；修 回 日期 ：２ ０ —５２ ０ ７０ —６ ０ ７０ —８
称量加入 １ 生 物柴油 中， 加边 搅拌 ， ６ｇ 边 澄清后 逐滴
加入 自来水 ， 到最 后一 滴溶 液 不 再 澄清 为 止 ， 直 由试
验前后溶 液质量差 得到水 的质量 。
石 中光 ，孙 平 ，梅德 清 ，陈 镇
（ 苏 大 学 汽 车 与 交 通 工 程 学 院 ，江 苏 镇 江 江 ２２１） １ ０ ３
摘 要 ： 乳化 生 物 柴 油 能 够 降低 发 动 机 Ｎ 排 放 和 烟 度 ， 有 一 定 的 节 能 效 果 ， 一 种 很 有 前 景 的代 用 燃 料 。 微 还 是
乳化柴油
乳化柴油柴油乳化剂是基于多分子吸附膜理论，该理论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。
乳化柴油特点如下：1乳化柴油的主要结构在乳化剂的作用下，使水在短时间内发生质的变化，经专业乳化机械的处理，水即形成微小颗粒，周边被油包围形成油包水的大分子结构，得到与柴油原色相近的新型燃料——乳化柴油。
二、乳化柴油的燃烧原理乳化柴油是在乳化剂的作用下形成油包水的结构，而水是不可燃烧的，但水又是由H和O组成这两个成分中H可燃烧，O又是助燃的，怎样能使水中的这两个成分各发挥其性能呢？乳化柴油较好的解决了这个问题，这就是：1、微爆作用因为乳化柴油是以油包水的状态存在的，由于水和柴油的沸点不同(水100℃、油200-350℃)，当乳化柴油燃烧时，每一个包裹水珠的油珠在高温的燃烧室中，水先于柴油汽化，这一过程使包含水珠外面的油膜炸裂成无数的小片，这样的每一下片由于自身的表面张力，将重新形成小细珠。
这种微爆现象的存在，使每一个小油珠进行了两次雾化，柴油与助燃空气的接触面也自然成比例增长，分散更好，混合更加均匀，燃烧更加充分，从而减少或消除了原有的不完全燃烧问题从而达到提高燃烧效率的功效。
２、加速燃烧反应油的燃烧过程主要是其中的C—C键和C—H与O2的反应，碳氢元素是否完全燃烧取决于燃烧接触面和O2、OH等活性物质的含量。
在乳化柴油的燃烧过程中，水参与了燃烧，会发生一系列的附加化学反应，水是非能源物质，最后还是以水（水蒸气）的形式排出，并没有热量的放出，但是在高温反应中，水产生了H、O 和OH等原子或自由基。
这些活性物质极大地活化了整个油料的燃烧过程，使生成的一氧化碳尽可能完全燃烧。
此外还可加入水裂解催化剂促使H、O和OH等原子或自由基的生成，水煤气反应还加速了燃油裂解所形成的焦炭的进一步燃烧，从而抑制了烟尘的生成。
使燃烧更充分、更完全，从而达到提高燃烧效率和热效率的目的，降低了油耗率。
乳化柴油的探讨
合 开发 的 Ｐ ｒ Ｏ ｕｉ ｘ乳 化 柴 油 都 是 在 用 的 乳 化 产 Ｎ
品 。美 国清 洁燃 料 技 术 有 限 公 司 开 发 的 Ａ一５ ５ 清 洁乳 化柴 油产 品则 是 较 为 著 名 的 品牌 ， 品 远 产
象）生成二次雾化 ， ， 使得乳化 柴油二次微粒 化， 微 小 油粒 与空气 接 触 的表 面积 大 大 增 加 ， 高 了 提
我 国科 技 工 作 人 员 已研 制 出 Ｚ ＷＺ一６ １ ， ０ ２ Ｃ Ｆ—Ａ， Ｚ 混合型 ８ １ Ｈ ０ ， Ｑ型 ，Ｇ Ｚ Ｈ一９ Ａ 型等乳 化 ２ 剂产 品并 已在 部分 地 区试 点 推 广 。１ ８ ９ ８年 ， 宏 盛 至 以及 国外 的有 关 科 研 机 构 开 始 研 究 乳 化 油 喷
乳化 柴油 研 究状 况 节能 环保
状 。指 出 了乳化 柴 油具有 燃烧 性 能好 、 节能 、 环保等优 点 ， 为 具有 广 阔的应 用前景 。 认
中 图分类 号 ： Ｅ ９ Ｔ ０
Ｕ ， ‘ ０ 、 刖 舌 ● 一 ‘０
文献 标识 码 ： Ａ 年 ， 国艾 尔 夫石 油 公 司在 低 速 柴 油机 燃 用 重 油 法 时掺 水取 得 了成 功 。随着对乳 化理 论 的不断 研究
介 质 中传 递 时所 携 带 的 能量 ， 油 水 界 面上 产 生 在 强 烈 的冲击 和空化 现象 ， 水 分裂 成小 滴 ， 使 均匀 地
分 散在 油相 中。
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具 有环 保 、 能等 优点 ， 节 与纯 柴油 有 同样 物理 化学
性 能 的特 点 ， 决 了 以往 柴 油乳 化 技术 存 在 的油 解
《微乳化技术及应用》课件
提高石油的采收率
01
微乳化技术可以将表面活性剂 和其他化学剂以微小的液滴形 式分散在石油中，降低油水界 面张力，提高石油的流动性。
02
微乳化技术可以改善油藏的润 湿性，提高油藏的渗透性，从 而提高石油的采收率。
03
微乳化技术可以降低石油中的 杂质含量，提高石油的质量和 纯度。
降低燃料的毒性
微乳化燃料能够降低燃料中的有害物质含量，如硫、氮等，从而减少燃烧 产生的有害气体和颗粒物。
随着环保意识的提高，绿色、环保的微乳化产品将越来越受到市 场的青睐。Βιβλιοθήκη 感谢观看THANKS
农药和医药行业
在农药和医药行业中，微乳化技术主 要用于制备高效、低毒、环保的农药 和药物制剂，提高药物的生物利用度 和药效。
在医药领域，微乳化技术还可用于制 备靶向药物、纳米药物等新型药物制 剂，提高药物的疗效和降低副作用。
通过微乳化技术，可以将农药或药物 包裹在微小的液滴中，从而提高药物 的靶向性和稳定性，减少药物对非目 标生物的毒性。
燃料和石油工业
01
在燃料和石油工业中，微乳化技术主要用于提高燃料的燃 烧效率、降低污染物排放和提高石油采收率。
02
通过微乳化技术，可以将燃料或石油与水进行混合，形成稳定 的微乳液，从而提高燃料的燃烧效率和降低废气排放。
03
在石油开采中，微乳化技术可以用于提高采收率，通过将采出的 石油与表面活性剂和水混合形成微乳液，提高石油的流动性，从
提高药物的稳定性
01
02
03
微乳化技术能够将药物 溶解或分散在微小的液 滴中，形成稳定的药物 体系，防止药物的水解 和氧化等降解反应。
微乳化药物具有较高的 表面能，能够增加药物 的分散度和溶解度，从 而提高药物的稳定性和
微乳柴油拟三元相图的绘制及燃烧热的测定
微乳柴油的拟三元相图绘制及燃烧热的测定化学与环境学院 2010级一、实验资料微乳液：微乳液是一种由两种互不相溶的液体在表面活性剂界面膜的作用下生成的热力学稳定、各向同性的透明的分散体系。
由于其能形成超低界面张力,且具有高稳定性、大增溶量、以及粒径小等特殊性质,已引起人们广泛关注。
柴油微乳液：油与水在表面活性剂的作用下以合适的比例混匀将自发产生稳定的微乳燃料，它可以使燃烧更为完全且效率更高，从而节约了能源也同时更加环保。
微乳燃料的节能环保及经济效益吸引着世界各国的科学家，并成为各国竞相开发的热点。
随着近年来对两亲分子有序组合体研究的不断深入,微乳液理论在乳化燃油领域取得了突破性进展，开发透明、稳定、性能与原燃油差不多的微乳液燃料成为了研究热点。
二、实验原理微乳柴油与燃烧减排机理：乳化燃油与通常的乳状液一样，也分为油包水型(W/o)和水包油型(O/W)，在油包水型乳化燃料油中，水是以分散相均匀地悬浮在油中，被称为分散相或内相，燃料油则包在水珠的外层，被称为连续相或外相。
我们目前所见的大多数乳化燃料油都为油包水型乳化燃料。
乳化燃料燃烧是个复杂的过程，对其节能降污机理较为成熟的解释是乳化燃料中存在的“微爆”现象和水煤气反应，也就是从燃料的物理过程和化学过程来解释。
物理作用—“微爆现象”油包水型分子基团，油是连续相，水是分散相，由于水沸点(100℃)低于燃油沸点(130℃以上)。
在气缸温度急剧升高时，水微粒先沸腾气化，体积在万分之一秒内瞬间增大了1500倍左右，其气化膨胀相当于一次极小的爆炸。
当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时。
水蒸气产生的巨大压力将冲破油膜的束缚，无数小液珠产生的阻力使油滴发生爆炸，油雾化成更细小的油滴。
小油滴与空气接触的比表面积成倍提高，形成二次燃烧的雾化条件，爆炸后的细小油滴更易燃烧，其燃烧表面比纯燃油增加了104倍左右。
因此，减少了物理上的不完全燃烧和排烟损失，提高了燃烧效率，使内燃机达到节能的效果。
微乳化柴油的研究与发展前景
十 二烷基 一聚氧 乙烯 醚 、 壬基酚聚 氧 乙烯醚 等 。 一 单 表 面活 性剂 配制 的 柴油微 乳 液稳 定性 较 差 ， 两种 而 或多种表 面活性 剂复配 可提高 微乳液 的稳定性 。在 油水 界面 上 ， 子型 表面 活 性剂 的离 子 间会 产 生静 离 电作用 力 ， 使表 面活性 剂在界面 上排列 得更 紧密 。 而 不 同类 型 表 面 活性 剂 在油 水 界 面 上 可 相 互 促进 吸 附， 面总 吸附量大 于单一表 面活性剂 ， 面膜强 度 界 界 大， 乳液更 稳定 。 油微乳液 体系 中存在一 个最佳 的 柴 表面 活性剂 复配 比 ， 如果偏 离最佳 复配 比 ， 离子 间相 互 作用 过强 或过 弱 ， 都会 导致 乳化 剂 的 总吸 附量 降 低， 界面膜 破坏 ， 液稳定性 变差 Ｌ 乳 ７ ｊ
能环 保机理 ， 并指 出 了其发 展前景 。
关键词 ： 微乳化 柴 油； 微爆理论 ； 乳化 荆 随着 我 国工业 和 交通 运输 业 的发 展 ， 油 车热 柴 效率 高 （ 最高 ４ ％） 油耗低 （ Ｏ 、 节油２ ￣３ ） 动力性 ０ ０ 、 强等 优点 日益凸现 ， 柴油车 比例不断 提高 ， 用柴油 车 消 费量急剧 上升 。 化企业 不断提高 柴汽 比， 炼 但受 原 油性 质和 加工 装置 制约 ， 柴汽 比仍维持 在 １ ８ ． ． ～１ ９ 油微 乳液［ 。乳化剂 可选择 离子 型表面 活性剂 和非 ６ ］ 离子 型表面活 性剂 。离子型表 面活性 剂有 长链脂肪 酸 钠盐和 铵盐 、 十六烷 基三 甲基 溴化 铵 （ Ｔ Ｃ ＡＢ） ， 等 非 离子 表面 活性 剂有 Ｓ ａ 、 ｗｅｎ 链 脂 肪酸 酰 胺 、 ｐｎ Ｔ ｅ 、
生物柴油制备技术介绍
生物柴油制备技术介绍目前，生物柴油的制备方法主要有直接混合法、微乳化法、高温裂解法和酯交换法。
前两种方法属于物理方法，虽然简单易行，能降低动植物油的粘度，但十六烷值不高，燃烧中积炭及润滑油污染等问题难以解决。
高温裂解法过程简单，没有污染物产生，缺点是在高温下进行，需催化剂，裂解设备昂贵，反应程度难控制，且高温裂解法主要产品是生物汽油，生物柴油产量不高。
工业上生产生物柴油主要方法是酯交换法。
在酯交换反应中，油料主要成分三甘油酯与各种短链醇在催化剂作用下发生酯交换反应得到脂肪酸甲酯和甘油。
可用于酯交换的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇，其中最常用的是甲醇，这是由于甲醇价格较低，碳链短，极性强，能够很快与脂肪酸甘油酯发生反应，且碱性催化剂易溶于甲醇。
酯交换反应是可逆反应，过量的醇可使平衡向生成物的方向移动，所以醇的实际用量远大于其化学计量比。
反应所使用的催化剂可以是碱、酸或酶催化剂等，它可加快反应速率以提高产率。
酯交换反应是由一系列串联反应组成，三甘油酯分步转变为二甘油酯、单甘油酯，最后转变成甘油，每一步反应均产生一个酯。
酯交换法包括酸催化、碱催化、生物酶催化和超临界酯交换法等。
（1）酸催化法。
酸催化法用到的催化剂为酸性催化剂，主要有硫酸、盐酸和磷酸等。
在酸催化法条件下，游离脂肪酸会发生酯化反应，且酯化反应速率要远快与酯交换速率，因此该法适用于游离脂肪酸和水分含量高的油脂制备生物柴油，其产率高，但反应温度和压力高，甲醇用量大，反应速度慢，反应设备需要不锈钢材料。
工业上酸催化法受到关注程度远小于碱催化法。
（2）碱催化法。
碱催化法采用的催化剂为碱性催化剂，一般为NaOH、KOH、NaOH 以及有机胺等。
在无水情况下，碱性催化剂酯交换活性通常比酸性催化剂高。
传统的生产过程是采用在甲醇中溶解度较大的碱金属氢氧化物作为均相催化剂，它们的催化活性与其碱度相关。
碱金属氢氧化物中，KOH比NaOH具有更高的活性。
用KOH作催化剂进行酯交换反应典型的条件是：甲醇用量5%-21%，KOH用量0.1%~1%，反应温度25-60℃，而用NaOH 作催化剂通常要在60℃下反应才能得到相应的反应速率。
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Biodisel and the microemulsion additives
生物柴油及微乳化剂简介
生物柴油（biodisel）是指以一部分可再生生物质资源代替不可再生柴油，通过特殊的工艺和技术生产的一种燃烧高效的环保柴油。
本公司推出的生物柴油是利用微乳化剂，将9%-12%的水和80%-84%的柴油这两种完全不相溶的液体在特定的条件下经过物理化学反应，生成一种透明、稳定的微乳化生物柴油。
本产品不同于现有市场上通过乳化剂和乳化设备加工而成的白色乳浊状柴油，而是通过巧妙的物理化学工艺生成的燃烧值更高，物化性质更为稳定的微乳化生物柴油（以下简称微乳化柴油）。
微乳化柴油的特点：
1、透明、清澈，经过充分乳化后，外观与常规柴油外观相同，完全不同于目前市场上
的白色乳浊状乳化柴油。
2、状态稳定。
在-20℃到80℃的恶劣工况下无油水分离现象。
3、燃烧值高。
微乳化柴油的燃烧值>9800Cal/kg，完全达到或超过国家0#柴油的标准。
4、环保清洁。
有害气体量下降30%以上，PM达到欧Ⅱ标准，能清洁常用设备的油路。
5、使用范围广。
该乳化柴油适用于不同型号的柴油发动机和其他内、外燃机使用。
6、微乳化范围广。
可以针对市场上常用的柴油和重油进行微乳化调配。
微乳化柴油的工作原理：
柴油分子链较长，在正常使用的情况下20%-30%的柴油都是在没有经过充分燃烧的情况就排放掉，这样理论净燃烧值就大打折扣。
微乳化柴油则是通过掺入一定比例的水，通过微乳化剂的作用，在柴油体系中形成稳定的纳米粒径（<50nm）的油包水（w/o）稳定结构。
这样，柴油在燃烧的过程燃烧不充分形成的C和CO经过水分子的参与下以微爆的形式得以充分燃烧，最终以CO2的形式排出，从而提高柴油的燃烧效率。
其作用化学反应原理如下所示：
CO + H2O ＝＝CO2 + H2+E(能量)
2H2 + O2 ＝＝H2O + E（能量）
微乳化柴油的工作示意图：
柴油液滴
微乳化柴油液滴水珠
0#柴油在锅炉燃烧器上的燃烧情况 微乳化柴油在锅炉燃烧器上的燃烧情况
0#柴油在燃烧时有较大的污染烟气 微乳化柴油燃烧时能有效降低污染烟气达50%左右
5-20µm 油珠
燃烧不均匀 柴油瞬间燃烧图 100
微乳化柴油瞬间燃烧图
充分 燃烧
微乳化剂和微乳化柴油的工艺示意图
Procedure of nanoemulsiono diesel and additive
微乳化柴油经过权威部门（上海汽车集团检测中心、中交水运行业能源利用监测中心、上海市环保产品质量监督检疫总站）的鉴定。
各项指标达到和超过0#柴油的指标。
经济分析：
假定一个实体企业生产该微乳化生物柴油，供应当地柴油用户，生产规模为一年3万
备注：1、0号柴油按照当前市价每升6.5元计算，每吨价格为6.5×1180=7670元；生物柴油售价按照与0号柴油相同；
2、机器单价：50万元/台，按五年折旧计算。
维修费用每月每台按1000元计算；机器功率按9kW/
台计算，单机产能按照1.3吨/小时计算，每日两班运转16小时，5台机器月产2500吨；
3、成本单价：A剂 10000元/吨，B剂 10000元/吨，水按4元/吨，工业用电按0.7元/度，场地按
0.5元/m2天共600平方，人员工资按1500元/人.月，运费按50元/吨计算；
4、其他支出包括管理费用、税金及其他不可预计支出，按照100元/吨计算；
5、设备投资按300万计算，流动资金300万。
年产3万吨利润1248.5万元。
乳化柴油在欧洲、日本、美国的使用现状
一、根据欧洲标准委员会产业化办公室（CEN work shop）发布的消息：乳化柴油以其
环保上的优势已经在欧洲各国，包括英国、法国、意大利的八十多个城市二万余辆公交巴士和其他工程和运输车辆上使用。
CEN workshop认为乳化柴油改善了内燃机中的燃烧条件，减少了积碳，降低微尘（PM）60%，氮氧化合物下降了30%，二氧化碳CO2下降了5%。
无需改动发动机，完全适用于海运、机车、发电、燃烧和工程机械设备等领域。
基于上述发展情况CEN正拟建一个统一使用乳化柴油的标准以及针对乳化柴油的测试方法，以便将乳化柴油标准化。
下图为意大利GECAM公司研制使用的乳化柴油。
二、美国第二大石油公司雪弗龙公司推出了低排放乳化柴油：Proformix(TM)。
它使用
与巴士交通、固定发电、农业服务、建筑装备以及废品处理系统。
该公司认为：新型乳化柴油是一种低成本、清洁燃烧的动力能源，它可以显著降低颗粒物和氮氧化物的排放。
在柴油发动机上使用无需添加任何硬件设备或置换发动机部件。
根据加利福尼亚州州空气资源部检测的数据表明使用乳化柴油可降低废气排放，节约能源。
有益于环境，是一种有效地改善和保护空气质量的方法。
三、在日本：DBS株式会社与日本政府联合投入巨资推出带乳化装置的乳化柴油产品，
以此改善空气污染，缓解石油紧张状态。