納米復(fù)合柴油的研究及應(yīng)用

孔永平 陳榮霞

（1.河南隆正生物能源有限公司，河南 濟(jì)源 450009；2.鄭州匯綠科技有限公司，河南 鄭州 450001）

納米復(fù)合柴油的研究及應(yīng)用

孔永平1陳榮霞2

（1.河南隆正生物能源有限公司，河南 濟(jì)源 450009；2.鄭州匯綠科技有限公司，河南 鄭州 450001）

綜述納米復(fù)合柴油的特性和制備過程，簡(jiǎn)單闡述納米復(fù)合柴油的優(yōu)良性能及使用前景，它的作用已引起許多專家和政府的重視，有良好的市場(chǎng)推廣應(yīng)用前景。

納米復(fù)合柴油；納米乳化劑；減排

鄭州匯綠科技有限公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)數(shù)十年技術(shù)攻關(guān)，搜集國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料，對(duì)國(guó)內(nèi)200多種原輔材料進(jìn)行篩選，對(duì)比實(shí)驗(yàn)520多次，終于開發(fā)出具有環(huán)保節(jié)能效果的納米復(fù)合柴油科技成果，其成果在河南、河北、山東及廣東等地建成了工業(yè)化示范工廠，其年生產(chǎn)最高能力達(dá)到100 000噸的規(guī)模。由公司科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)納米復(fù)合柴油經(jīng)國(guó)家拖拉機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)動(dòng)力性能完全達(dá)標(biāo)且排污量明顯降低，其性能與指標(biāo)大大優(yōu)于普通石化柴油；產(chǎn)品理化指標(biāo)經(jīng)國(guó)家乙醇汽油質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)完全合格，長(zhǎng)期的實(shí)踐證明本產(chǎn)品在用途上可代替代傳統(tǒng)石油產(chǎn)品，且有明顯節(jié)能減排特點(diǎn)，具有非常好的市場(chǎng)推廣應(yīng)用前景。

1 納米復(fù)合柴油的制備

1.1 納米復(fù)合柴油的特點(diǎn)

納米復(fù)合柴油是以石化柴油為基礎(chǔ)原料，加入一定量的地溝油、甲醇（水），再輔以一定量的復(fù)配乳化劑、增熱劑、穩(wěn)定劑，經(jīng)專用設(shè)備和特殊工藝合成的。與普通石化柴油相比，納米復(fù)合柴油具有燃燒性能好、熱值高、污染少[1，2]等優(yōu)點(diǎn)。該產(chǎn)品外觀清澈透亮，儲(chǔ)存三年以上不分層、不變質(zhì)，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，無需高溫高壓，生產(chǎn)過程無“三廢”產(chǎn)生，產(chǎn)品理化指標(biāo)達(dá)到車用柴油標(biāo)準(zhǔn)，是優(yōu)質(zhì)的新型環(huán)保燃料，可替代柴油，用途廣泛。

1.2 納米復(fù)合柴油技術(shù)原理

所使用原料在高速剪切的作用下，物料在轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙高速運(yùn)動(dòng)，形成強(qiáng)烈的液體剪切和湍流，使得物料在同時(shí)產(chǎn)生的離心、擠壓、碰撞等綜合作用力的共同作用下，得到尺度為1000-10000nm的液相納米粗分散體系，然后在高壓條件下將極性組分-復(fù)配乳化劑-非極性組分溶液體系擠出通過直徑約為24μm的小孔，由于在孔中受到極大的動(dòng)壓，在擠出時(shí)動(dòng)壓突然減小發(fā)生液體介質(zhì)的劇烈沸騰，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象和爆裂使液體崩碎，多次循環(huán)后可得尺度為100-300nm的液相納米精細(xì)分散體系。這些物料形成的納米精細(xì)分散體系在同樣的環(huán)境中充分融合，只需一步便可以直接合成，使得生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著提高。

1.3 納米乳化劑的配置

納米復(fù)合柴油的形成主要取決于納米乳化劑的種類，納米乳化劑的性質(zhì)對(duì)納米復(fù)合型柴油有很大的影響[3]。制備納米復(fù)合柴油的納米乳化劑是利用一種生物質(zhì)原料為載體，在一定溫度下加入植物油及有機(jī)酸使其改性，同時(shí)在納米乳化機(jī)的高剪切攪拌（1 000-12 000轉(zhuǎn)/分鐘）作用下加入溶劑、穩(wěn)定劑而形成一種特殊催化劑。該催化劑能顯著加快反應(yīng)速度，使植物油脂與醇類、酯類產(chǎn)品更好地融為一體。

1.4 納米復(fù)合柴油配方及生產(chǎn)工藝

納米復(fù)合柴油根據(jù)原材料的種類及合成方法的不同，可分為納米乳化柴油、納米甲醇柴油、納米合成柴油三種。

圖 1 納米乳化柴油生產(chǎn)流程

納米乳化柴油以煉油廠的石化柴油為主要原料，再加入20%的水以及10%的納米乳化劑，經(jīng)反應(yīng)罐充分反應(yīng)后，再通過納米乳化機(jī)與高能靜態(tài)混合器后合成，其生產(chǎn)流程為：原材料入廠檢驗(yàn)→理化指標(biāo)檢測(cè)→反應(yīng)罐攪拌→納米乳化機(jī)高速剪切→高能靜態(tài)混合器遷移結(jié)合→樣品檢驗(yàn)→成品入罐，流程圖見圖1。

圖 2 納米甲醇柴油生產(chǎn)流程

納米甲醇柴油以煉油廠的石化柴油為主要原料，再加入20%的甲醇和20%左右的納米乳化劑，經(jīng)反應(yīng)罐反應(yīng)后通過納米乳化機(jī)和高能靜態(tài)混合器后合成，其生產(chǎn)流程為：原材料入廠檢驗(yàn)→理化指標(biāo)檢測(cè)→反應(yīng)罐攪拌→納米乳化機(jī)高速剪切→高能靜態(tài)混合器遷移結(jié)合→樣品檢驗(yàn)→成品入罐，流程圖見圖2。

納米合成柴油以煉油廠的石化柴油為基礎(chǔ)原料，以一定數(shù)量的地溝油、煤焦油或其他化工原料，再加入少許的納米乳化劑、分散劑及增熱劑經(jīng)反應(yīng)罐反應(yīng)后通過納米乳化機(jī)和高能靜態(tài)混合器后合成，其生產(chǎn)流程為：原材料入廠檢驗(yàn)→理化指標(biāo)檢測(cè)→脫色除雜→反應(yīng)罐攪拌→納米乳化機(jī)高速剪切→高能靜態(tài)混合器遷移結(jié)合→樣品檢驗(yàn)→成品入罐，流程圖見圖3：

圖 3 納米合成柴油生產(chǎn)流程

2 已經(jīng)取得成績(jī)和獲得榮譽(yù)

納米復(fù)合柴油技術(shù)已經(jīng)通過河南省科技廳成果鑒定，專家鑒定該技術(shù)產(chǎn)品外觀與普通柴油相似且互溶、穩(wěn)定性高、燃燒熱值高、尾氣中有害氣體少等特點(diǎn)，具有創(chuàng)新性，技術(shù)在生物質(zhì)能應(yīng)用領(lǐng)域居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。本技術(shù)先后在河南、河北、山東及廣東等地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局檢測(cè)達(dá)到國(guó)家輕柴油標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品經(jīng)多家用戶試用，動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性能良好。公司被河南省科技報(bào)社、創(chuàng)新科技雜志社等媒體評(píng)為“河南省科技創(chuàng)新先進(jìn)單位”；公司科研基地被市科技局、環(huán)保局、工信局等部門認(rèn)定為“市級(jí)研發(fā)中心”；公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)被科技局認(rèn)定為“生物質(zhì)能源科技創(chuàng)新研發(fā)團(tuán)隊(duì)”；本項(xiàng)目獲得“濟(jì)源市科技進(jìn)步獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)和“河南省科技進(jìn)步獎(jiǎng)”三等獎(jiǎng)；公司企業(yè)法人獲得“河南省科技創(chuàng)新先進(jìn)人物”、“濟(jì)源市十佳科技人才”、“河南省優(yōu)秀科技特派員”等榮譽(yù)稱號(hào)等諸多榮譽(yù)。

3 應(yīng)用

3.1 應(yīng)用前景

3.1.1 成本節(jié)約的需要

納米復(fù)合型柴油外觀與普通石化柴油一樣，無需改動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，就可達(dá)到國(guó)家車用柴油標(biāo)準(zhǔn)，其原料地溝油、動(dòng)、植物油和甲醇等都是廢物利用或可再生資源，生產(chǎn)成本在6 000元/噸以下，比用石化柴油成本降低約30%，生產(chǎn)企業(yè)建成年產(chǎn)10 000噸規(guī)模凈利潤(rùn)就在500萬(wàn)以上。

3.1.2 能源供給的需要

石油資源的緊缺，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)石油的開發(fā)和生產(chǎn)不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需求，供需矛盾日益突出。2012年原油的進(jìn)口總量已達(dá)到2.71億噸，2013年我國(guó)原油的進(jìn)口總量將達(dá)到2.82億噸，2013年中國(guó)原油對(duì)外依存度逼近60%?？傮w來看，我國(guó)對(duì)原油進(jìn)口的需求仍呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。如果再不采取積極有效的措施，我國(guó)的石油安全問題將成為危及國(guó)家和民族安危的大問題。納米復(fù)合型柴油質(zhì)量達(dá)到國(guó)家輕柴油標(biāo)準(zhǔn)，可替代傳統(tǒng)石化能源。大力推廣納米復(fù)合型柴油對(duì)緩解國(guó)家能源危機(jī)，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)升級(jí)，加快經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變等帶來的作用是巨大的。

3.1.3 減少污染排放的需要

納米復(fù)合型柴油產(chǎn)品燃燒熱值高、動(dòng)力性好，燃燒過程充分，不產(chǎn)生積碳。納米復(fù)合型柴油經(jīng)國(guó)家拖拉機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)：產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)型、動(dòng)力性與純石化柴油相當(dāng)，CO、HC、NOX、PM與純石化柴油相比，分別降低6.1、14.8、6.6、13.2。另外，該產(chǎn)品還通過了河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站的檢測(cè)，檢測(cè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)參照GB3848-2005《車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣煙度排氣限制及測(cè)量方法》，所選用的三臺(tái)車在使用納米復(fù)合柴油后，其尾氣（煙度）排放比原車明顯降低，降低值在41%左右。

3.2 已產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益

納米復(fù)合型柴油技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，項(xiàng)目在河南、河北、山東以及廣東等地推廣并建成工業(yè)化示范工廠100余個(gè)，近三年公司服務(wù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入114.16億元人民幣，實(shí)現(xiàn)稅收12.25億元人民幣，為當(dāng)?shù)丶爸苓吔鉀Q就業(yè)達(dá)1 000多人。

4 存在問題

納米復(fù)合型柴油屬于國(guó)家目前大力提倡和推廣的環(huán)保新能源項(xiàng)目，自2004年真正進(jìn)入市場(chǎng)后，國(guó)家在其政策上對(duì)其支持力度也日益增大增強(qiáng)。納米復(fù)合型柴油在近幾年得到了持續(xù)發(fā)展，但是，人們對(duì)他的認(rèn)識(shí)不夠，還對(duì)其質(zhì)量持懷疑態(tài)度，因此，政府及新聞媒體應(yīng)擴(kuò)大對(duì)其宣傳力度，讓世人對(duì)其有所認(rèn)識(shí)；另外，目前國(guó)家成品油銷售市場(chǎng)還具有一定壟斷性，對(duì)符合環(huán)保要求的生物燃料項(xiàng)目還不太認(rèn)可，這一現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙了生物液體燃料項(xiàng)目發(fā)展的步伐。因此，政府相關(guān)部門應(yīng)出臺(tái)更多的相關(guān)政策來支持納米復(fù)合柴油的發(fā)展，特別是在成品油銷售方面給予更多的支持。

[1]Kovacs A，et a1.Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1 promotes cardiac mitochondrial biogenesi[J]. Petroleum Coal，1995，37（2）：17-24.

[2]黃文，毛漢穎.燃油乳化研究和應(yīng)用的現(xiàn)狀[J].儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)，2002（2）：5-6.

[3]貝歇爾.乳化液理論與實(shí)踐（修訂本）[M].北大化學(xué)系膠化教研室.北京：科學(xué)出版社，I978．

[4]崔英德.實(shí)用化工工藝（中冊(cè)）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002．

TE626.24

A

1671-0037（2014）09-80-2

本文系2014年度國(guó)家中小企業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金（14C26214102278）的階段性成果。

孔永平（1979-），男，本科，工程師，研究方向：新能源研究。