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甲醇柴油乳液制备及性能研究

作　者: 李静
导　师: 焦纬洲；姚润生
学　校: 中北大学
专　业: 化学工程
关键词: 柴油甲醇稳定性流变性分散性
分类号: TQ517.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

石油资源日趋匮乏和环境污染日益严重，低排放代用燃料的研究受到了越来越多的重视，其中甲醇柴油乳液作为一种节能降污燃料，成为近年来广大科技工作者研究的热点。本文以高速分散器作为分散手段，根据Stokes沉降定律和HLB值理论原理，筛选了复配乳化剂，并探讨了复配乳化剂选择原则；考察了甲醇含量、乳化剂含量、转速、乳化时间、HLB值及助乳化剂的种类、结构及含量对甲醇柴油乳液稳定性、流变性、分散性、闪点、凝点、腐蚀性等的影响规律，确定了适宜的实验条件；考察了乳液理化性质间的关系，得到了乳液的临界胶束浓度；对制备的乳液与柴油在性能及经济成本方面进行了对比，以期制得乳化剂用量少、经济成本低、粒径分布均匀且各方面性能满足国家燃用柴油标准的甲醇柴油乳液。实验开发的复配乳化剂配方为：m（油酸）：m（Span-80）：m（单硬脂酸甘油酯）：m（Tween-20）：m（Tween-80）：m（十二烷基磺酸钠）=10:4:8.5:1:1:1，此时HLB值为5.2，乳化剂含量为3%，甲醇含量为15%，转速为5×2800r/min，乳化时间为2min，复配乳化剂HLB值范围为5～6，助乳化剂正丁醇含量为1%，此时形成的甲醇柴油乳液黏度为4.68mPa·s，较柴油偏大，色度为2.5，较柴油偏小，闪点、凝点及铜片腐蚀等级性能基本不变，闪点为57℃，铜片腐蚀等级为1b，凝点-8℃，为牛顿型流体，其性能均满足国家燃用柴油标准。比较助乳化剂同分异构体醇形成乳液的稳定效果，正构型醇形成的乳液比异构醇形成的乳液稳定效果好，随着正丁醇含量的增大，乳液的稳定性先增大后减小；乳液黏度随着乳化剂含量、乳化剂黏度和甲醇含量的增大而增大，当乳液黏度最大时，表面张力最低，当乳化剂含量为2%～3%时，达到了乳液的临界胶束浓度；甲醇粒子粒径随着甲醇含量的增加而增大，随乳化剂含量的增大而减小，当转速为5×2800r/min和乳化时间为2min时，甲醇粒子粒径存在着最佳值，在适宜的条件下，甲醇粒子Sauter平均直径D为13.0μm。在经济成本上对比乳液与柴油，若节油率按10%计算，折算后每吨乳液可比柴油节省200元。由以上可知，甲醇柴油乳液具有的优势缓解了能源短缺的局面，所以发展新型代用燃料、降低环境污染具有重要的理论研究意义和工业应用前景。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
1 文献综述  11-19
  1.1 乳化柴油的研究意义  11-12
  1.2 乳化柴油研究概况  12-15
    1.2.1 国外研究概况  12-13
    1.2.2 国内研究概况  13-15
  1.3 甲醇柴油乳液研究意义  15-16
  1.4 乳化设备和乳化方法  16-17
  1.5 研究的目的和意义  17
  1.6 研究内容  17-19
2 乳液理论基础  19-27
  2.1 乳液的性质  19-20
  2.2 表面活性剂的基本功能  20-21
  2.3 乳液的类型  21-23
  2.4 乳液稳定性  23-25
  2.5 乳液流变性  25
  2.6 乳化柴油的节能降污机理  25-27
    2.6.1 乳化柴油的燃烧机理  25
    2.6.2 乳化柴油的节能机理  25-27
3 甲醇柴油乳液稳定性研究  27-40
  3.1 乳液稳定性的衡量标准  27
  3.2 实验药品及仪器  27-29
  3.3 乳化剂的选择  29-30
  3.4 结果与讨论  30-39
    3.4.1 乳化剂的筛选  30-31
    3.4.2 乳化剂含量对甲醇柴油乳液稳定性的影响  31-32
    3.4.3 甲醇含量对甲醇柴油乳液稳定性的影响  32-33
    3.4.4 转速对甲醇柴油乳液稳定性的影响  33-34
    3.4.5 乳化时间对甲醇柴油乳液稳定性的影响  34-35
    3.4.6 HLB 值对甲醇柴油乳液稳定性的影响  35-36
    3.4.7 助乳化剂对甲醇柴油乳液稳定性的影响  36-39
  3.5 小结  39-40
4 甲醇柴油乳液流变性能研究  40-49
  4.1 实验药品及仪器  40-41
  4.2 甲醇柴油乳液黏度特性  41-45
    4.2.1 四种复配乳化剂的流变特性  42-43
    4.2.2 乳化剂质量分数对甲醇柴油乳液黏度的影响  43-45
    4.2.3 甲醇质量分数对甲醇柴油乳液黏度的影响  45
  4.3 助乳化剂对甲醇柴油乳液流变性的影响  45-48
    4.3.1 同分异构体醇对甲醇柴油乳液流变性能的影响  45-46
    4.3.2 助乳化剂种类对甲醇柴油乳液流变性能的影响  46-47
    4.3.3 正丁醇含量对甲醇柴油乳液流变性能的影响  47-48
  4.4 小结  48-49
5 甲醇柴油乳液分散性能研究  49-56
  5.1 实验药品及仪器  49-50
  5.2 结果与讨论  50-55
    5.2.1 甲醇含量对乳液分散性的影响  50-51
    5.2.2 乳化剂含量对乳液分散性的影响  51-53
    5.2.3 转速对乳液分散性的影响  53-54
    5.2.4 乳化时间对乳液分散性的影响  54-55
  5.3 小结  55-56
6 甲醇柴油乳液其他性能的表征  56-65
  6.1 实验药品及仪器  56-57
  6.2 甲醇柴油乳液理化性质的关系  57-59
    6.2.1 乳化剂含量对甲醇柴油乳液表面张力的影响  58
    6.2.2 HLB 值对乳液黏度和表面张力的影响  58-59
  6.3 助乳化剂对甲醇柴油乳液的性能影响  59-62
  6.4 柴油与甲醇柴油乳液的比较  62-64
    6.4.1 性能比较  62-64
    6.4.2 经济成本比较  64
  6.5 小结  64-65
7 总结  65-67
  7.1 结论  65
  7.2 创新点  65-66
  7.3 建议  66-67
参考文献  67-74
硕士期间发表论文及其他成果  74-75
致谢  75-76

甲醇柴油乳液制备及性能研究

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