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柴油是一种重要的液态燃料,是国民经济发展的重要动力来源,已经渗透到交通、物流、农林牧渔、建筑、工矿和生活等各个领域。随着我国经济及汽车工业的快速发展,国内柴油消费呈现快速增长态势,柴油消费以年均8.3%的速度增加,2013年柴油消费总量达1.85亿吨,预计2014年柴油消费总量为1.95亿吨,2015年将首次突破2亿吨。同时,我国原油的对外依赖度逐年增加,2013年,原油对外依存度为58.1%。随着能源消耗不断增加,能源短缺问题日益严重,于是,替代燃料开发倍受各界关注。微乳化柴油的出现为问题的解决提供了一个新方向,其作为一种理想的节能、环保燃料,在能源紧缺、环境问题日益严重的今天有着广阔的开发前景。微乳液不仅燃烧效率比普通柴油高,而且制备方法很简单,使用微乳化柴油的节油率可达到5%~15%,微乳化柴油节约大量的能源的同时,带来可观的经济收益。柴油为社会发展提供动力支撑的同时,也带来了燃烧尾气污染问题,其中尾气污染物包括:NOx、CO、SOx和颗粒物质等,这些污染物对人类健康具有严重危害。随着人们生活水平和环境意识的提高,各国越来越重视空气污染问题。而使用微乳化柴油替代纯柴油作为燃料时,可促进柴油在燃烧室充分的雾化,完全的燃烧,从而提高发动机的动率,使油耗减少,同时降低排气温度,使得有害气体(NOx、 CO)的排放量和烟度排放量大幅度的降低。因此,微乳化柴油是一种具有节能降污的燃料。 本文通过对多类乳化剂的筛选与复配,当复配乳化剂的质量比为Span80∶OP-10∶ ABS=0.55∶0.19∶0.26时,微乳化性能较好,在常温下,乳化剂用量为10.2%时,微乳体系的增溶水量为22.1%,无需添加助剂醇。当复配乳化剂HLB值不同时,微乳液体系的拟三相图中微乳区面积与最大增溶水量不同,水滴平均粒径也不同,由微乳液拟三元相图与粒径分析结果可知,表面活性剂Span80、OP-10、ABS三元复配的最佳HLB值为7.5。该无醇微乳液体系稳定性较好,可与4-6倍的纯柴油稳定互溶;当乳化剂用量为5%时,含水量为12%的微乳液能保持180d外观透明,含水量为15%的微乳液放置120d时开始析出游离水。 通过对柴油微乳化的制备过程机理进行初步研究,采用稀释法,水/十六烷基三甲基溴化铵/柴油体系,在正构C5~C8醇作为助乳化剂的作用下,微乳化过程的标准吉布斯自由能均为负值,说明微乳化过程为自发过程。随着助剂醇碳链的增加,微乳化过程的吉布斯自由能越来越小,柴油微乳液更易自发形成,因此,正庚醇、正辛醇更宜作为微乳液的助乳化剂。当使用正戊醇、正己醇作为助乳化剂时,吉布斯自由能随着温度的增大而减小,升高温度对微乳化过程有利;而当使用正庚醇、正辛醇作为助乳化剂时,吉布斯自由能,在一定范围内先增大后减小,313K为最适宜乳化温度。而体系随着水含量的增加,微乳液水滴粒径增加,吉布斯自由能增大,微乳化过程越难自发形成。经热力学一致性检验,表明用稀释法求得的柴油微乳化过程热力学数据结果可靠。 通过对0#柴油与微乳化柴油的密度、沸程、闭口闪点、凝点和冷滤点、运动粘度、酸度、铜片腐蚀、十六烷值、热值等物理化学性质进行分析对比,除铜片腐蚀指标外,其他指标均符合车用柴油技术质量指标,为其作为清洁替代燃料提供现实理论依据。