CN101773796B - 一种柴油、甲醇和水三组元乳化液乳化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油、甲醇和水三组元乳化液乳化方法，将待乳化的柴油从文丘里管的入口段引入该文丘里管，柴油进入文丘里管前的压力大于0.48MPa，并流经文丘里管的收缩段到达喉部，再流向扩散段；将甲醇和水以1∶1～1∶2比例和总质量含量控制在1％～3％之间乳化剂混合后形成的甲醇水溶液，该甲醇水溶液在进入文丘里管前的压力大于0.18MPa，从文丘里管喉部引入文丘里管内，并与流经该处的柴油混合，柴油与甲醇水溶液以质量流量比9∶1～1∶1混合，形成乳化液，最后经扩散段流出，本发明可以使甲醇水溶液在短时间内快速均匀地分散到柴油中，避免局部乳化的不均匀现象，从而减少了破乳的不利因素，延长乳化液的保存期。

Description

一种柴油、甲醇和水三组元乳化液乳化方法

技术领域

本发明涉及一种乳化方法，具体地说是涉及一种利用文丘里管形成柴油、甲醇和水三组元乳化液的乳化方法。

背景技术

液体的乳化问题不仅与生活息息相关，在工农业生产也有广泛的应用，如农药的配制、原油开采、医药、能源等各领域都有广泛的应用。乳化液作为一种替代燃料技术，具有节能、燃烧效率高、明显减少尾气污染等优点。

甲醇/水含量较少时是油包水(Water-in-Oil-O/W)型乳化液，分散相为“水”相(水或是醇与水的混合物)，连续相为“油”。相比油/水乳化液，柴油、甲醇和水乳化液的能量密度较高，除了具有闪点温度低的优点之外，还可以消除在低温使用时的结冰现象。由于醇是含氧燃料，柴油机燃用甲醇、水和柴油乳化液具有明显降低烟度的作用，其烟度下降值最大可达50％左右。

目前常用的高速搅拌乳化设备机械转速高，消耗动力大，且间歇性工作，一次乳化的量较少，由于乳化方式的限制，乳化工作需要在专门乳化站完成，然后将乳化燃油提供给燃油设备。而且乳化装置存在着结构复杂、维护费用高和乳化效果不理想等缺陷。本发明涉及的乳化设备结构简单、操作维护方便，而且还具有处理能力大、乳化效果好等优点。

发明内容

本发明根据目前的乳化装置所具有的缺陷，提出一种新型的乳化装置。该装置利用文丘里管原理，使柴油、甲醇和水达到乳化的目的。所述的文丘里管包括入口段、收缩段、喉部、扩散段和出口段，入口段与柴油进口管路相连，扩散段与出口段相连，在文丘里管的喉部设置甲醇和水(甲醇水溶液)的入口；

将待乳化的柴油从文丘里管的入口段引入该文丘里管，柴油进入文丘里管前的压力大于0.48MPa，并流经文丘里管的收缩段到达喉部，再流向扩散段；将甲醇和水以1∶1～1∶2比例和总质量含量控制在1％～3％之间乳化剂混合后形成的甲醇水溶液，该甲醇水溶液在进入文丘里管前的压力大于0.18Mpa，从文丘里管喉部引入文丘里管内，并与流经该处的柴油混合，柴油与甲醇水溶液以质量流量比9∶1～1∶1的比例混合，形成乳化液，最后经扩散段流出。

乳化剂是指司班Span和吐温Tween的混合液。

本发明所涉及的乳化方法，区别于传统的乳化方法。本发明将甲醇水溶液连续而均匀地添加到连续流动的柴油中而得到乳化液，该过程是将柴油与甲醇水溶液按比例定量乳化的动态过程，可以使甲醇水溶液在短时间内快速均匀地分散到柴油中，避免局部乳化不均匀现象，从而可减少破乳的不利因素，延长乳化液的保存期。

附图说明

图1为本发明的工作原理示意图

图2为利用本发明生产乳化液的工艺流程示意图

图中的标号分别表示：1、3物料泵；2、柴油管路；4、调节阀；5、甲醇水溶液入口；6、文丘里管；7、管路；8、物料缸(柴油)；9、物料缸(甲醇水溶液)；10、成品缸

具体实施方式

参照附图所示，图1中所示的文丘里管为一经典的文丘里管，包括入口段A、收缩段B、喉部C、扩散段D和出口段E，入口段A与柴油管路2相连，扩散段D与出口段E相连，喉部C与管路7相连。在柴油管路2中设有物料泵1，在管路7中设有物料泵3和调节阀4。图2为生产乳化液的工艺流程示意图，包括物料泵1和3、调节阀4、文丘里管6、物料缸(柴油)8、物料缸(甲醇水溶液)9、成品缸10以及连接各部分的管路，其中物料缸(柴油)8、物料泵1与文丘里管6的入口段A通过管路依次相连，物料缸(甲醇水溶液)9、物料泵3、调节阀4与文丘里管6的喉部C通过管路依次相连，成品缸10与文丘里管6的出口段E通过管路相连。

本发明提供了一种乳化方法，该方法是将甲醇水溶液定量、均匀、而且连续地添加到连续流动的柴油中而得到乳化燃料的动态乳化方法，其中主要是利用了一个文丘里管6向柴油中添加甲醇水溶液而形成乳化燃料。图1中所示的文丘里管为一经典的文丘里管，包括入口段A、收缩段B、喉部C、扩散段D和出口段E，入口段A与柴油管路2相连，扩散段D与出口段E相连。在文丘里管的喉部设置甲醇水溶液的入口5，该甲醇水溶液入口与管路7相连。本发明的乳化方法的操作步骤为：将甲醇与水按配制要求的比例混合后注入物料缸9中，此时阀门4处于关闭状态。然后将柴油利用物料泵1从文丘里管的入口段A引入该文丘里管，并流经文丘里管的收缩段B到达喉部C，接着流向扩散段D；当柴油流出文丘里管，而且在喉部形成高速和负压区后，再开启物料泵3，将甲醇水溶液从文丘里管的喉部引入文丘里管，与流向扩散段的高速柴油接触，根据文丘里原理形成快速冲击和混合，使柴油、甲醇和水乳化，并流经扩散段D，最后进入出口段E，得到柴油、甲醇和水三组元乳化液。

根据本发明的方法，应控制柴油在进入文丘里管前的压力大于0.48MPa，优选为0.48Mpa～0.58Mpa，控制甲醇水溶液在进入文丘里管前的压力大于0.18Mpa，优选为0.18Mpa～0.6Mpa，在以上参数范围内可以有效实现柴油与甲醇水溶液的快速均匀混合。

在本发明中，可适量调节甲醇与水的比例和流量大小。本发明优化了甲醇与水的质量比以及柴油和甲醇水溶液的质量比：即控制柴油与甲醇水溶液质量比在9∶1～1∶1的范围内混合；甲醇与水的质量比应控制在1∶1～1∶2之间。同时，乳化剂的含量应控制在1％～3％之间。

实施例1：生产柴油、甲醇和水三组元乳化液

本实例是利用本发明的乳化液配制方法生产一种柴油、甲醇和水的三相乳化液燃料。该乳化燃料的配制方案如下：

柴油的质量分数约为70％，甲醇水溶液的质量分数约为29％。柴油在文丘里管的入口段速度为10m/s，喉口速度为40m/s，质量流量为10.048kg/s(36.17t/h)；甲醇水溶液入口速度为34.88m/s，质量流量为4.29kg/s(15.4t/h)。乳化剂的含量约为1％。

具体的工艺流程参见图2所示。

准备工作：

将柴油引入物料缸8中；配制甲醇水溶液(1∶1)，然后加入适量的乳化剂，搅拌至均匀，引入物料缸9，待用。

生产流程：

开启物料泵1，当乳化柴油在进入文丘里管的压力约为0.5Mpa时，将柴油引入文丘里管6，待柴油流出文丘里的引出管时，而且在喉部形成高速和负压区后，开启物料泵3，将甲醇水溶液引入文丘里管的喉部5，甲醇水溶液在进入文丘里管前的压力约为0.5Mpa，同时利用流量调节阀4调节甲醇水溶液的流量大小，以含有甲醇、水和柴油的乳化液的总重量百分比计，使甲醇水溶液通过喉部时的质量分数为30％左右，在文丘里管的喉部，甲醇水溶液与高速柴油混合、乳化，混合均匀的乳化液打入成品缸10中。该过程中应该控制柴油与甲醇水溶液的流量比例，而且待柴油在文丘里管内形成流动并在喉部形成加速气流后，再开启物料泵3，将甲醇水溶液引入文丘里管的喉部5，与流向扩散段的高速柴油接触，根据文丘里原理形成快速冲击和混合，使柴油、甲醇和水乳化，并流经扩散段D，最后进入出口段E，得到柴油、甲醇和水三组元乳化液。该乳化方法的结果保证乳化燃料混合、乳化均匀，粒子大小分布均匀，稳定性好。

Claims (2)

1.一种柴油、甲醇和水三组元乳化液乳化方法，其特征在于，将待乳化的柴油从文丘里管的入口段引入该文丘里管，柴油进入文丘里管前的压力大于0.48MPa，并流经文丘里管的收缩段到达喉部，再流向扩散段；将甲醇和水以1∶1～1∶2比例和总质量含量控制在1％～3％之间乳化剂混合后形成的甲醇水溶液，该甲醇水溶液在进入文丘里管前的压力大于0.18Mpa，从文丘里管喉部引入文丘里管内，并与流经该处的柴油混合，柴油与甲醇水溶液以质量流量比9∶1～1∶1的比例混合，形成乳化液，最后经扩散段流出。

2.根据权利要求1所述的柴油、甲醇和水三组元乳化液乳化方法，其特征在于，乳化剂是指司班Span和吐温Tween的混合液。

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