7643273_三元相图分析乳化柴油稳定性

严峻的能源危机和 环 境 污 染 ,加 快 研 究 乳 化 柴 油 的
配制技术具有重要意义 [4-5]。
柴 油 和 水 在 容 器 中 分 成 两 层 ,密 度 小 的 油 在 上
层 ,密度大的水在下 层 ,若 加 入 适 当 的 乳 化 剂 (
Span
和 Twe
en),则 在 强 烈 搅 拌 下 形 成 油 包 水 型 (W/O)
57.
6
0.
0012
0.
05
55
5.
64
1.
2 试验方法
实验温度 为 (
20±0.
5)℃ ,乳 化 剂 采 用 Span80
与 Twe
en60 的 复 配 乳 化 剂 ,助 乳 化 剂 是 将 A、
B、
C
按一定比例混合而制得的 ,其 中 试 剂 A 为 长 脂 肪 烃
图 1 HLB 值对乳化柴油的影响
减小 ,当 HLB 值为 5.
8(
m(
Span80)∶m (
Twe
en60)
=6∶1)时 ,其相 区 面 积 最 大 ,复 配 乳 化 剂 的 添 加 质
第3期
朱
珠等 .
三元相图分析乳化柴油稳定性
量最少 ,效果最明显 。
2.
2 弱碱添加剂对乳化柴油的影响
由 于 碱 性 添 加 剂 能 提 高 乳 化 柴 油 的 稳 定 性 ,因
190~220
80~105
HLB 值
4.
3
14.
9
/%
w (水 )
<1.
5
<3.
0
基醇类 ,试剂 B 为有机醚类 ,试剂 C 为碱性物质 。
1.
2.
1 复配乳化剂的 HLB 值 对 乳 化 柴 油 的 影 响
在温度 (
20±0.
5)℃ 下 ,称 取 48g 柴 油 与 水 的 混 合
液 ,柴油与水的质量比分别为 9∶1、
en60 的理化性质见表 1。
表 1 Span80 和 Twe
en60 的理化性质
乳化剂
Span80
Twe
en60
颜色
琥珀色
黄色至琥珀色
溶解性
油溶性
水溶性
状态
黏稠状
油状
皂化值/[mg(
KOH)·g-1 ] 140~160
酸值/[mg(
KOH)·g-1 ]
<10.
0
40~55
<2.
0
羟值/[mg(
KOH)·g-1 ]
y
ypha
wa
sshownt
ha
tt
hec
ompoundo
fd
i
f
f
e
r
en
tHLBva
l
ue,we
akba
s
eo
fadd
i
t
i
ve,ma
s
sr
a
t
i
oo
fc
o
su
r
f
a
c
t
an
tt
osu
r
f
a
c
t
an
thada
r
e
a
ti
n
f
l
uenc
eont
het
e
r
na
r
s
ed
i
ag
r
amo
femu
l
s
i
f
i
edd
越来越多 [1]。 比较有效的节能降污燃料就是乳化 柴
油 ,这种燃料可在无需改变柴油机结构的前提下 ,通
过较简单的技术措施和较低的经济代价替代部分柴
油 ,达 到 既 节 约 柴 油 ,又 降 低 环 境 污 染 的 目 的 。 其
中 ,被广泛应用的技术是柴油掺水乳化技术 ,它具有
高效节能 、燃烧效率高 、尾气污染小等优点 [2]。
hema
s
sr
a
t
i
oo
fc
o
su
r
f
a
c
t
an
tt
osu
r
f
a
c
t
an
tando
t
he
r
poph
r
ame
t
e
r
s,ont
hes
t
ab
i
l
i
t
femu
l
s
i
f
i
ngd
i
e
s
e
lo
i
l,wa
ss
t
ud
i
edbyus
i
ngt
hepha
s
echangeo
ft
het
e
r
na
r
s
ed
i
ag
r
am.
I
t
pa
yo
剂 ,在一定乳化设备经乳 化 而 形 成 的 油 包 水 (W/O)
型乳白色 、不透明液体 [3]。 与传统的柴油相比 ,乳 化
柴油具有原料充足 、能耗低 、燃油效率高 、税收优惠 、
污染少等优点 。 但 是 ,目 前 乳 化 柴 油 的 技 术 并 不 完
善 ,还存在掺水量低 、稳定性不好等问题 。 面对日益
tt
osu
r
f
a
c
t
an
t
wa
s0.
3i
na
l
ka
l
i
neenv
i
r
onmen
t.Theexpe
r
imen
t
a
lr
e
su
l
t
sshowt
ha
tt
hee
f
f
e
c
to
femu
l
s
i
f
i
ngd
i
e
s
e
lo
i
lwa
sbe
s
tdu
r
i
ngt
he
y
mi
n
imumdo
s
ageo
fmi
xedemu
l
s
i
f
i
e
r.
Ke
随 着 我 国 经 济 的 发 展 ,对 柴 油 的 需 求 越 来 越 广
泛 ,然而柴油的燃烧并不充分 ,排放的尾气含有大量
的碳氮化合物 ,加重了空气的污染 ,环境问题日益严
收稿日期 :
2013
07
05
重 ,因此 ,需要研究一种新型燃料乳化柴油替代传统
的柴油 。 乳化柴油 是 水 和 柴 油 通 过 乳 化 剂 、助 乳 化
第 34 卷
第3期
辽
2014 年 6 月
宁
石
油
化
工
大
学
学
Vo
l.
34 No.
3
报
JOURNAL OFLIAONINGSHIHUA UNIVERS
ITY
Jun.
2014

文章编号 :
1672

6952(
2014)
8∶2、
6∶4、
4∶6、
3∶7、
1∶9,置 于 300 mL 的 烧 杯 中 ,调 整 乳 化 剂
Span80 与 Twe
en60 的质量比 ,使 其 HLB 值 分 别 为
5.
0、
5.
4、
5.
8、
6.
0。 作出三 元 相 图 ,乳 液 相 区 面 积 小 ,
表示所加的复配乳化剂多 。
1.
2.
2 弱碱添加剂对 乳 化 柴 油 的 影 响 用 胶 头 滴
管缓慢加 入 Span80 与 Twe
en60 的 质 量 比 为 6∶1
的复配乳 化 剂 ,重 复 试 验 1.
2.
1 节 试 验 步 骤 ,做 两
组 ,一组加碱性 物 质 C,使 其 在 弱 碱 环 境 下 乳 化 ,另
一组不加 C,作 出 三 元 相 图 ,乳 液 相 区 面 积 小 ,表 示
c
om。
30
第 34 卷
辽宁石油化工大学学报
乳化液 ,该过程 即 为 乳 化 过 程 。 在 此 过 程 中 所 加 入
[]
的添加物 (
Span 和 Twe
en)为 复 配 乳 化 剂 6 。 选 择
长脂肪烃基的醇类 为 助 乳 化 剂 ,主 要 用 于 调 节 乳 化
剂的亲水亲油性 。 以柴油 、水 、助乳化剂与乳化剂为
一 般 情 况 下 ,乳 化 剂 必 须 具 备 较 强 的 亲 水 亲 油
性 ,所以一般选择 HLB 值 较 大 的 和 HLB 值 较 小 的
两种乳化剂进行复配 ,改变其混合比例 ,选择乳化效
率最高的 HLB 值 [8-9]。 由 图 1 可 以 看 出 ,随 着 复 配
乳化 剂 HLB 值 的 增 加 ,其 乳 化 相 区 面 积 先 增 大 后
e
r
na
r
s
ed
i
ag
r
amso
fd
i
e
s
e
lo
i
l,wa
t
e
r,c
o
su
r
f
a
c
t
an
tandsu
r
f
a
c
t
an
tsy
s
t
em we
r
ep
l
o
t
t
ed.Thee
f
f
e
c
to
f
ypha
va
r
i
ouspa
r
ame
t
e
r
s,sucha
sHyd
r
oph
i
l
e
-L
i
i
l
eBa
l
anc
e(HLB)va
l
ue,t
此在乳化柴油体系中添加约 0.
4% 的碱性添 加 剂 C,
使其呈现弱碱性 。 弱碱添加剂对乳化柴油的影响如
31
加 适 量 的 助 乳 化 剂 ,才 能 增 加 乳 化 柴 油 的 稳 定
性 [14]。 由图 3 可以看出 ,当助 乳 化 剂 与 乳 化 剂 的 质
量比为 0.
3 时 ,其相区面积最大 ,复配乳化剂用量 最
r
d
s: Di
e
s
e
lf
ue
l;Compoundemu
l
s
i
f
i
e
r;We
akba
s
eadd
i
t
i
ve;Te
r
na
r
s
ed
i
ag
r
am;Al
c
oho
l
ypha
ywo
随着我国经济的发展 ,能源短缺日益严重 ,能源
问题代表一个国家 经 济 发 展 的 快 慢 ,为 了 解 决 能 源
短缺和环境污染的 问 题 ,我 国 对 清 洁 燃 料 的 研 究 也
修回日期 :
2013
10
15
作者简介 :朱珠 (
1985
-),女 ,硕士研究生 ,从事清洁燃料方面的研究 ;
E
-ห้องสมุดไป่ตู้a
i
l:
285782717@qq.
c
om。
通信联系人 :赵德智 (
1959
-),男 ,硕士 ,教授 ,从事重油加工 、轻油改质等方面的研究 ;
E
-ma
i
l:
f
s
zhaode
zh
i@163.
弱碱添加剂 、助乳化剂与乳化剂的 质 量 比 对 乳 化 柴 油 有 很 大 的 影 响 。 在 碱 性 环 境 下 ,
Span80 与 Twe
en60 复 配 乳 化
剂的 HLB 值为 5.
8、助乳化剂与乳化剂的质量比为 0.
3 时 ,其 三 元 相 图 的 乳 液 面 积 最 大 ,复 配 乳 化 剂 的 用 量 最 少 ,此
4、
5
.8、
6.
0 的复配乳化剂 ,考 察 了 HLB 值 对 乳 化 柴 油
的影响 ,结果如图 1 所示 。
0 号柴油的理化性质见表 2。
表 2 0 号柴油的理化性质
参数
数值
-3
g·cm )
ρ/(
0.
845
十六烷值
/%
w (灰分 )
/%
w(
S)
/℃
闪点 (闭口 )
酸值/[mg(
KOH)·(
100 mL)-1 ]
时乳化柴油效果最好 。
关键词 : 柴油 ; 复配乳化剂 ; 弱碱添加剂 ; 三元相图 ; 醇
中图分类号 :TE626
文献标志码 :
A
do
i:
10.
3696/
.
s
sn.
1672

6952.
2014.
03.
008
ji
TheTe
rna
r
s
eDi
ag
r
am Ana
l
i
so
fS
t
ab
i
l
i
t
fEmu
l
s
i
f
i
所加的复配乳化剂多 。
1.
2.
3 助乳化剂与乳化剂的质量比对乳化柴油的
影响 调整助乳化剂与乳化剂的质量比分别为0.
1、
0.
3、
0.
8、
1.
0,重复 1.
2.
1 节试验步骤 ,作出三元相图 ,
乳液相区面积小 ,表示所加的复配乳化剂多 。
2 结果与讨论
2.
1 HLB 值对乳化柴油的影响
乳化剂都 有 自 己 特 定 的 HLB 值 ,但 是 单 一 的
纯 ,沈阳市新化试剂厂 ;
0 号柴油 ;蒸馏水 。
高 剪 切 混 合 乳 化 机 ,上 海 威 广 机 械 制 造 有 限 公
司;
J
J
500 型精 密 电 子 天 平 ,常 熟 双 杰 测 试 仪 器 厂 ;
HH-S1S 数显恒温 水 浴 锅 ,金 坛 市 大 地 自 动 化 仪 器
厂。
Span80 和 Twe
三组分做三元相图 ,根 据 乳 化 面 积 的 大 小 确 定 了 最
佳的乳化条件 。
1 实验部分
1.
1 材料和仪器
Span80 和 Twe
en60,化 学 纯 ,国 药 集 团 化 学 试
剂沈阳有限公司 ;长脂肪烃基醇类 、醚类 ,分析纯 ,国
药集团化学 试 剂 沈 阳 有 限 公 司 ;碱 性 添 加 剂 ,分 析
ngDi
e
s
e
lOi
l
yPha
ys
yo
y
ZhuZhu,ZhaoDe
zh
i,Song Guan
l
ong,HeYanme
i,ZhaoChunx
i