一种含水甲醇/汽油乳液及其制备方法
一种含水甲醇/汽油乳液及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源领域的燃料制备，特别涉及一种含水甲醇/汽油乳液及其制备方法。
【背景技术】
[0002]2014年我国汽车产销量为2372.29万辆和2349.19万辆，全国汽车保有量将近
1.4亿辆。汽车工业的迅速发展，给我们带来了能源紧缺、空气污染等社会问题，特别是对汽油成品油的供应带来很大压力。寻找新的清洁燃料替代汽油已经成为我们的一项紧迫任务。
[0003]甲醇汽油凭借其自身的理化特性在多方面所具有的优势，已成为传统汽油理想的替代燃料。但随着甲醇汽油的逐步推广和使用，一些问题也逐渐暴露出来，这些问题使得人们在使用甲醇汽油时顾虑重重:①甲醇毒性大、沸点低、易挥发，甲醇汽油在使用过程中如果甲醇挥发出来并与人体接触，将会对人体造成伤害甚至致命；②甲醇中残留的酸性物质会对发动机产生较为严重的腐蚀和磨损；③甲醇汽油易吸水，水分会腐蚀发动机的金属部件，也会使得甲醇汽油发生相分离甲醇对橡胶件、塑料件有溶胀作用，含有离子型杂质的甲醇对铝、铜、锌、锡等有腐蚀作用；⑤必须使用精甲醇(含量99.9%)，导致成本仍然较高；⑥未燃烧的甲醇及燃烧后形成的醛类排放较燃用普通汽油时明显增加；⑦甲醇沸点低、饱和蒸汽压高，易产生气阻。这些问题虽已通过使用添加剂部分得到解决，但仍有不足之处，只有彻底解决这些技术上的难题，消除人们心中的疑虑，才能为甲醇汽油的推广铺平道路。产生这些问题的主要原因是甲醇汽油通常是用低碳醇做增溶剂，使甲醇均匀分散在汽油，形成的是一个均相体系。而这个均相体系是脆弱的，外界环境(水分、温度)的轻微变化会使它变得不稳定。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题是，克服现有技术中的不足，提供一种含水甲醇/汽油乳液及其制备方法。
[0005]为解决技术问题，本发明的解决方案是:
[0006]提供一种含水甲醇/汽油乳液，该含水甲醇/汽油乳液包括含水甲醇、汽油和混合表面活性剂，其乳液颗粒的粒径为452?862nm ;以每100份含水甲醇与汽油的混合液的质量计，其中含水甲醇的质量为10?25%，余量为汽油；对应每100份该混合液的混合表面活性剂的用量为3?10质量份；所述混合表面活性剂是斯潘80和吐温80，其质量比为0.6?15: I ;所述含水甲醇是含水量为0.05?2.5% (m/m)的甲醇。
[0007]本发明中，所述的混合表面活性剂的亲水疏水平衡值(HLB值)为5?11。
[0008]本发明进一步提供了制备所述含水甲醇/汽油乳液的方法，是按所述质量比例将斯潘80和吐温80加入汽油中，然后逐滴滴加含水甲醇；滴加同时以高速剪切乳化机对混合物进行乳化，搅拌速率I万?5万转/分钟，乳化时间5?10分钟，得到含水甲醇/汽油乳液。
[0009]本发明中，滴加含水甲醇时控制滴加速度为2mL/min。
[0010]本发明通过高速剪切乳化机的乳化，使含水甲醇以乳液颗粒的形式均匀地、稳定地分散在汽油中，得到含水甲醇/汽油乳液。
[0011]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0012]1.本发明的含水甲醇/汽油乳液中含水甲醇在乳化剂的作用下形成乳液颗粒，分散在汽油中，形成一个非均相体系，汽油将含水甲醇与外界隔离开来，从而可以降低甲醇的挥发量，避免甲醇直接与发动机、橡胶件、塑料件等直接接触。
[0013]2.本发明的含水甲醇/汽油乳液用含水甲醇替代精甲醇可以进一步降低甲醇汽油的成本。
[0014]3.本发明的含水甲醇/汽油乳液中使用的甲醇/水混合物的沸点比甲醇高，在一定程度上可以抑制气阻的发生。
[0015]4.本发明的含水甲醇/汽油乳液中乳化液滴会发生“微爆”现象，这种现象在常规的甲醇汽油燃烧过程中是不存在的。“微爆”现象能使汽油相和含水甲醇相进一步细化，达到乳化液“二次雾化”的效果，这有利于汽油及甲醇和空气在宏观和微观上的混合，提高他们的燃烧效率，从而可以抑制颗粒状烟尘、没有燃烧的碳氢化合物以及甲醛的排放。
[0016]5.本发明的含水甲醇/汽油乳液中甲醇和水的气化能够降低燃烧的最高温度，从而能够极大地降低NOx的排放。
[0017]因此，本发明的成功实施将产生很好的社会和经济双重效益，对资源利用和环境保护均有十分重要的实际意义。
【具体实施方式】
[0018]下面给出实施例以对本发明做进一步说明，但不用来限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员根据
【发明内容】
对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
[0019]实施例1
[0020]含水甲醇/汽油乳液在室温下制备，控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=85: 15: 3，即汽油的用量为85% (质量百分比)，含水量为0.05%的甲醇的用量15% (质量百分比)，乳化剂的用量为3份/100份含水甲醇和汽油混合液，乳化剂由斯潘80和吐温80混合物组成，其HLB值为5。向50mL圆底烧瓶中依次加入25mL汽油、0.60克斯潘80、0.04克吐温80，随后向圆底烧瓶中逐滴滴加4mL含水量为0.05%的甲醇，控制滴加速度为2mL/min，滴加时用B25型实验室高速剪切乳化机对圆底烧瓶中的甲醇汽油混合物进行乳化，乳化机剪切速率为I万转/分钟，室温乳化5分钟。乳化完成后，将乳液转移至50mL比色器中室温保存，观察发现含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，分析在25°C下以90°角进行探测，测试5分钟，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为627nm0
[0021]实施例2
[0022]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为6，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为580nm。
[0023]实施例3
[0024]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为7，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.48克斯潘80、0.16克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为638nm。
[0025]实施例4
[0026]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为8，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.42克斯潘80、0.22克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为712nm。
[0027]实施例5
[0028]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为9，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.36克斯潘80、0.28克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为795nm。
[0029]实施例6
[0030]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为10，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.30克斯潘80、0.34克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为857nm。
[0031]实施例7
[0032]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为11，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.24克斯潘80、0.40克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为941nm。
[0033]实施例8
[0034]将乳化机剪切速率换为3万转/分钟，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，S卩加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为574nm。
[0035]实施例9
[0036]将乳化机剪切速率换为5万转/分钟，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，S卩加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为567nm。
[0037]实施例10
[0038]将乳化机乳化时间换为7分钟，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为 575nm。
[0039]实施例11
[0040]将乳化机乳化时间换为10分钟，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利 用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为 572nm。
[0041]实施例12
[0042]将混合表面活性剂用量换为5份/100份含水甲醇和汽油混合液，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:无水甲醇:乳化剂=85:15:5，加入25mL汽油、0.90克斯潘80、0.17克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为 551nm。
[0043]实施例13
[0044]将混合表面活性剂用量换为7.5份/100份含水甲醇和汽油混合液，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=85:15:7.5，加入25mL汽油、1.35克斯潘80、0.25克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为609nm。
[0045]实施例14
[0046]将混合表面活性剂用量换为10份/100份含水甲醇和汽油混合液，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=85:15:10，加入25mL汽油、1.80克斯潘80、0.31克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为731nm。
[0047]实施例15
[0048]将含水量为0.05%的甲醇用量换为10% (质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=90:10:3,加入25mL汽油、0.50克斯潘80、0.09克吐温80、2.6mL含水量为
0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为642nm。
[0049]实施例16
[0050]将含水量为0.05%的甲醇用量换为20% (质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=80:20:3，加入25mL汽油、0.57克斯潘80,0.11克吐温80、5.7mL含水量为
0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为537nm。
[0051]实施例17
[0052]将含水量为0.05%的甲醇用量换为25% (质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=75: 25: 3，加入25mL汽油、0.61克斯潘80、0.12克吐温80、7.7mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为452nm。
[0053]实施例18
[0054]将含水量为0.05%的甲醇换为含水量0.15%的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量0.15%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为549nm。
[0055]实施例19
[0056]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量0.3 %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量0.3%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为590nm。
[0057]实施例20
[0058]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量0.5 %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量0.5%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为862nm。
[0059]实施例21
[0060]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量I %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量1%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为1042nm。
[0061]实施例22
[0062]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量1.5 %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量1.5%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为1576nm。
[0063]实施例23
[0064]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量2.5 %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量2.5%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为1602nm。
[0065]对比实施例24 (对比实施例)
[0066]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量3 %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量3%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色浑浊液体，静置5分钟后发现乳液分层，上层为黄色透明液体，下层为无色透明液体。
[0067]实施例25
[0068]以实施例22方法制备含水甲醇/汽油乳液进行汽油机台架实验检测，乳液制备条件以及处理方法与实施例22相同，加入1L汽油、215克斯潘80、34克吐温80、1.6L含水量
1.5%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。制备得到的含水甲醇/汽油乳液与93号汽油分别利用JV481汽油机外特性运转，测量该汽油机在燃用不同燃料时的有效功率、燃油消耗率、有害排放物，并将两者进行对比，台架性能试验按GB1105《内燃机台架试验方法》进行。台架实验表明:(I)燃用含水甲醇/汽油乳液的有害排放物CO、HC、NOx比燃用93号汽油下降40%以上；⑵燃用含水甲醇/汽油乳液的最大扭矩比燃用汽油时增大约5%，但最大功率仅比汽油下降约4%，最大扭矩和最大功率出现的转速比93号汽油低500rpm左右；(3)有效燃油消耗:燃用含水甲醇/汽油乳液仅比汽油增大约2%。
【主权项】
1.一种含水甲醇/汽油乳液，其特征在于，该含水甲醇/汽油乳液包括含水甲醇、汽油和混合表面活性剂，其乳液颗粒的粒径为452?862nm ； 以每100份含水甲醇与汽油的混合液的质量计，其中含水甲醇的质量为10?25%，余量为汽油；对应每100份该混合液的混合表面活性剂的用量为3?10质量份； 所述混合表面活性剂是斯潘80和吐温80，其质量比为0.6?15: I ； 所述含水甲醇是含水量为0.05?2.5% (m/m)的甲醇。2.根据权利要求1所述的含水甲醇/汽油乳液，其特征在于，所述的混合表面活性剂的亲水疏水平衡值(HLB值)为5?11。3.制备权利要求1所述含水甲醇/汽油乳液的方法，其特征在于，是按所述质量比例将斯潘80和吐温80加入汽油中，然后逐滴滴加含水甲醇；滴加同时以高速剪切乳化机对混合物进行乳化，搅拌速率I万?5万转/分钟，乳化时间5?10分钟，得到含水甲醇/汽油乳液。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，滴加含水甲醇时控制滴加速度为2mL/mino
【专利摘要】本发明涉及能源领域的燃料制备，旨在提供一种含水甲醇/汽油乳液及其制备方法。该乳液包括含水甲醇、汽油和混合表面活性剂，以每100份含水甲醇与汽油的混合液的质量计，其中含水甲醇的质量为10～25％，余量为汽油；对应每100份该混合液的混合表面活性剂的用量为3～10质量份；所述混合表面活性剂是斯潘80和吐温80。本发明可以降低甲醇的挥发量，避免甲醇直接与发动机、橡胶件、塑料件等直接接触；替代精甲醇可以进一步降低甲醇汽油的成本，在一定程度上可以抑制气阻的发生。可以抑制颗粒状烟尘、没有燃烧的碳氢化合物以及甲醛的排放；能够降低燃烧的最高温度，从而能够极大地降低NOx的排放，对资源利用和环境保护均有十分重要的实际意义。
【IPC分类】C10L1/32
【公开号】CN104893772
【申请号】CN201510290818
【发明人】傅智盛, 何峰, 范志强
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源领域的燃料制备，特别涉及一种含水甲醇/汽油乳液及其制备方法。
【背景技术】
[0002]2014年我国汽车产销量为2372.29万辆和2349.19万辆，全国汽车保有量将近
1.4亿辆。汽车工业的迅速发展，给我们带来了能源紧缺、空气污染等社会问题，特别是对汽油成品油的供应带来很大压力。寻找新的清洁燃料替代汽油已经成为我们的一项紧迫任务。
[0003]甲醇汽油凭借其自身的理化特性在多方面所具有的优势，已成为传统汽油理想的替代燃料。但随着甲醇汽油的逐步推广和使用，一些问题也逐渐暴露出来，这些问题使得人们在使用甲醇汽油时顾虑重重:①甲醇毒性大、沸点低、易挥发，甲醇汽油在使用过程中如果甲醇挥发出来并与人体接触，将会对人体造成伤害甚至致命；②甲醇中残留的酸性物质会对发动机产生较为严重的腐蚀和磨损；③甲醇汽油易吸水，水分会腐蚀发动机的金属部件，也会使得甲醇汽油发生相分离甲醇对橡胶件、塑料件有溶胀作用，含有离子型杂质的甲醇对铝、铜、锌、锡等有腐蚀作用；⑤必须使用精甲醇(含量99.9%)，导致成本仍然较高；⑥未燃烧的甲醇及燃烧后形成的醛类排放较燃用普通汽油时明显增加；⑦甲醇沸点低、饱和蒸汽压高，易产生气阻。这些问题虽已通过使用添加剂部分得到解决，但仍有不足之处，只有彻底解决这些技术上的难题，消除人们心中的疑虑，才能为甲醇汽油的推广铺平道路。产生这些问题的主要原因是甲醇汽油通常是用低碳醇做增溶剂，使甲醇均匀分散在汽油，形成的是一个均相体系。而这个均相体系是脆弱的，外界环境(水分、温度)的轻微变化会使它变得不稳定。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题是，克服现有技术中的不足，提供一种含水甲醇/汽油乳液及其制备方法。
[0005]为解决技术问题，本发明的解决方案是:
[0006]提供一种含水甲醇/汽油乳液，该含水甲醇/汽油乳液包括含水甲醇、汽油和混合表面活性剂，其乳液颗粒的粒径为452?862nm ;以每100份含水甲醇与汽油的混合液的质量计，其中含水甲醇的质量为10?25%，余量为汽油；对应每100份该混合液的混合表面活性剂的用量为3?10质量份；所述混合表面活性剂是斯潘80和吐温80，其质量比为0.6?15: I ;所述含水甲醇是含水量为0.05?2.5% (m/m)的甲醇。
[0007]本发明中，所述的混合表面活性剂的亲水疏水平衡值(HLB值)为5?11。
[0008]本发明进一步提供了制备所述含水甲醇/汽油乳液的方法，是按所述质量比例将斯潘80和吐温80加入汽油中，然后逐滴滴加含水甲醇；滴加同时以高速剪切乳化机对混合物进行乳化，搅拌速率I万?5万转/分钟，乳化时间5?10分钟，得到含水甲醇/汽油乳液。
[0009]本发明中，滴加含水甲醇时控制滴加速度为2mL/min。
[0010]本发明通过高速剪切乳化机的乳化，使含水甲醇以乳液颗粒的形式均匀地、稳定地分散在汽油中，得到含水甲醇/汽油乳液。
[0011]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0012]1.本发明的含水甲醇/汽油乳液中含水甲醇在乳化剂的作用下形成乳液颗粒，分散在汽油中，形成一个非均相体系，汽油将含水甲醇与外界隔离开来，从而可以降低甲醇的挥发量，避免甲醇直接与发动机、橡胶件、塑料件等直接接触。
[0013]2.本发明的含水甲醇/汽油乳液用含水甲醇替代精甲醇可以进一步降低甲醇汽油的成本。
[0014]3.本发明的含水甲醇/汽油乳液中使用的甲醇/水混合物的沸点比甲醇高，在一定程度上可以抑制气阻的发生。
[0015]4.本发明的含水甲醇/汽油乳液中乳化液滴会发生“微爆”现象，这种现象在常规的甲醇汽油燃烧过程中是不存在的。“微爆”现象能使汽油相和含水甲醇相进一步细化，达到乳化液“二次雾化”的效果，这有利于汽油及甲醇和空气在宏观和微观上的混合，提高他们的燃烧效率，从而可以抑制颗粒状烟尘、没有燃烧的碳氢化合物以及甲醛的排放。
[0016]5.本发明的含水甲醇/汽油乳液中甲醇和水的气化能够降低燃烧的最高温度，从而能够极大地降低NOx的排放。
[0017]因此，本发明的成功实施将产生很好的社会和经济双重效益，对资源利用和环境保护均有十分重要的实际意义。
【具体实施方式】
[0018]下面给出实施例以对本发明做进一步说明，但不用来限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员根据
【发明内容】
对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
[0019]实施例1
[0020]含水甲醇/汽油乳液在室温下制备，控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=85: 15: 3，即汽油的用量为85% (质量百分比)，含水量为0.05%的甲醇的用量15% (质量百分比)，乳化剂的用量为3份/100份含水甲醇和汽油混合液，乳化剂由斯潘80和吐温80混合物组成，其HLB值为5。向50mL圆底烧瓶中依次加入25mL汽油、0.60克斯潘80、0.04克吐温80，随后向圆底烧瓶中逐滴滴加4mL含水量为0.05%的甲醇，控制滴加速度为2mL/min，滴加时用B25型实验室高速剪切乳化机对圆底烧瓶中的甲醇汽油混合物进行乳化，乳化机剪切速率为I万转/分钟，室温乳化5分钟。乳化完成后，将乳液转移至50mL比色器中室温保存，观察发现含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，分析在25°C下以90°角进行探测，测试5分钟，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为627nm0
[0021]实施例2
[0022]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为6，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为580nm。
[0023]实施例3
[0024]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为7，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.48克斯潘80、0.16克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为638nm。
[0025]实施例4
[0026]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为8，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.42克斯潘80、0.22克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为712nm。
[0027]实施例5
[0028]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为9，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.36克斯潘80、0.28克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为795nm。
[0029]实施例6
[0030]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为10，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.30克斯潘80、0.34克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为857nm。
[0031]实施例7
[0032]将斯潘80和吐温80混合表面活性剂的HLB值换为11，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例1相同，即加入25mL汽油、0.24克斯潘80、0.40克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为941nm。
[0033]实施例8
[0034]将乳化机剪切速率换为3万转/分钟，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，S卩加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为574nm。
[0035]实施例9
[0036]将乳化机剪切速率换为5万转/分钟，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，S卩加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为567nm。
[0037]实施例10
[0038]将乳化机乳化时间换为7分钟，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为 575nm。
[0039]实施例11
[0040]将乳化机乳化时间换为10分钟，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利 用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为 572nm。
[0041]实施例12
[0042]将混合表面活性剂用量换为5份/100份含水甲醇和汽油混合液，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:无水甲醇:乳化剂=85:15:5，加入25mL汽油、0.90克斯潘80、0.17克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为 551nm。
[0043]实施例13
[0044]将混合表面活性剂用量换为7.5份/100份含水甲醇和汽油混合液，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=85:15:7.5，加入25mL汽油、1.35克斯潘80、0.25克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为609nm。
[0045]实施例14
[0046]将混合表面活性剂用量换为10份/100份含水甲醇和汽油混合液，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=85:15:10，加入25mL汽油、1.80克斯潘80、0.31克吐温80、4mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为731nm。
[0047]实施例15
[0048]将含水量为0.05%的甲醇用量换为10% (质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=90:10:3,加入25mL汽油、0.50克斯潘80、0.09克吐温80、2.6mL含水量为
0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为642nm。
[0049]实施例16
[0050]将含水量为0.05%的甲醇用量换为20% (质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=80:20:3，加入25mL汽油、0.57克斯潘80,0.11克吐温80、5.7mL含水量为
0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为537nm。
[0051]实施例17
[0052]将含水量为0.05%的甲醇用量换为25% (质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即控制各原料质量比为汽油:含水量为0.05%的甲醇:乳化剂=75: 25: 3，加入25mL汽油、0.61克斯潘80、0.12克吐温80、7.7mL含水量为0.05%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为452nm。
[0053]实施例18
[0054]将含水量为0.05%的甲醇换为含水量0.15%的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量0.15%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为549nm。
[0055]实施例19
[0056]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量0.3 %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量0.3%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为590nm。
[0057]实施例20
[0058]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量0.5 %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量0.5%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为862nm。
[0059]实施例21
[0060]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量I %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量1%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为1042nm。
[0061]实施例22
[0062]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量1.5 %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量1.5%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为1576nm。
[0063]实施例23
[0064]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量2.5 %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量2.5%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。利用Brookhaven 90型动态光散射仪对制备得到的含水甲醇/汽油乳液进行粒径测试，测得含水甲醇/汽油乳液的粒径为1602nm。
[0065]对比实施例24 (对比实施例)
[0066]将含水量为0.05 %的甲醇换为含水量3 %的甲醇(质量百分比)，其它条件以及含水甲醇/汽油乳液处理方法与实施例2相同，即加入25mL汽油、0.54克斯潘80、0.10克吐温80、4mL含水量3%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色浑浊液体，静置5分钟后发现乳液分层，上层为黄色透明液体，下层为无色透明液体。
[0067]实施例25
[0068]以实施例22方法制备含水甲醇/汽油乳液进行汽油机台架实验检测，乳液制备条件以及处理方法与实施例22相同，加入1L汽油、215克斯潘80、34克吐温80、1.6L含水量
1.5%的甲醇，得到含水甲醇/汽油乳液为黄色透明液体，未发生分层。制备得到的含水甲醇/汽油乳液与93号汽油分别利用JV481汽油机外特性运转，测量该汽油机在燃用不同燃料时的有效功率、燃油消耗率、有害排放物，并将两者进行对比，台架性能试验按GB1105《内燃机台架试验方法》进行。台架实验表明:(I)燃用含水甲醇/汽油乳液的有害排放物CO、HC、NOx比燃用93号汽油下降40%以上；⑵燃用含水甲醇/汽油乳液的最大扭矩比燃用汽油时增大约5%，但最大功率仅比汽油下降约4%，最大扭矩和最大功率出现的转速比93号汽油低500rpm左右；(3)有效燃油消耗:燃用含水甲醇/汽油乳液仅比汽油增大约2%。
【主权项】
1.一种含水甲醇/汽油乳液，其特征在于，该含水甲醇/汽油乳液包括含水甲醇、汽油和混合表面活性剂，其乳液颗粒的粒径为452?862nm ； 以每100份含水甲醇与汽油的混合液的质量计，其中含水甲醇的质量为10?25%，余量为汽油；对应每100份该混合液的混合表面活性剂的用量为3?10质量份； 所述混合表面活性剂是斯潘80和吐温80，其质量比为0.6?15: I ； 所述含水甲醇是含水量为0.05?2.5% (m/m)的甲醇。2.根据权利要求1所述的含水甲醇/汽油乳液，其特征在于，所述的混合表面活性剂的亲水疏水平衡值(HLB值)为5?11。3.制备权利要求1所述含水甲醇/汽油乳液的方法，其特征在于，是按所述质量比例将斯潘80和吐温80加入汽油中，然后逐滴滴加含水甲醇；滴加同时以高速剪切乳化机对混合物进行乳化，搅拌速率I万?5万转/分钟，乳化时间5?10分钟，得到含水甲醇/汽油乳液。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，滴加含水甲醇时控制滴加速度为2mL/mino
【专利摘要】本发明涉及能源领域的燃料制备，旨在提供一种含水甲醇/汽油乳液及其制备方法。该乳液包括含水甲醇、汽油和混合表面活性剂，以每100份含水甲醇与汽油的混合液的质量计，其中含水甲醇的质量为10～25％，余量为汽油；对应每100份该混合液的混合表面活性剂的用量为3～10质量份；所述混合表面活性剂是斯潘80和吐温80。本发明可以降低甲醇的挥发量，避免甲醇直接与发动机、橡胶件、塑料件等直接接触；替代精甲醇可以进一步降低甲醇汽油的成本，在一定程度上可以抑制气阻的发生。可以抑制颗粒状烟尘、没有燃烧的碳氢化合物以及甲醛的排放；能够降低燃烧的最高温度，从而能够极大地降低NOx的排放，对资源利用和环境保护均有十分重要的实际意义。
【IPC分类】C10L1/32
【公开号】CN104893772
【申请号】CN201510290818
【发明人】傅智盛, 何峰, 范志强
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
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