納米復合柴油的研究及應用

孔永平 陳榮霞

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

納米復合柴油的研究及應用

孔永平1陳榮霞2

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

綜述納米復合柴油的特性和制備過程，簡單闡述納米復合柴油的優良性能及使用前景，它的作用已引起許多專家和政府的重視，有良好的市場推廣應用前景。

納米復合柴油；納米乳化劑；減排

鄭州匯綠科技有限公司研發團隊歷經數十年技術攻關，搜集國內外大量文獻資料，對國內200多種原輔材料進行篩選，對比實驗520多次，終于開發出具有環保節能效果的納米復合柴油科技成果，其成果在河南、河北、山東及廣東等地建成了工業化示范工廠，其年生產最高能力達到100 000噸的規模。由公司科研團隊開發納米復合柴油經國家拖拉機質量監督檢驗中心檢測動力性能完全達標且排污量明顯降低，其性能與指標大大優于普通石化柴油；產品理化指標經國家乙醇汽油質量監督檢驗中心檢測完全合格，長期的實踐證明本產品在用途上可代替代傳統石油產品，且有明顯節能減排特點，具有非常好的市場推廣應用前景。

1 納米復合柴油的制備

1.1 納米復合柴油的特點

納米復合柴油是以石化柴油為基礎原料，加入一定量的地溝油、甲醇（水），再輔以一定量的復配乳化劑、增熱劑、穩定劑，經專用設備和特殊工藝合成的。與普通石化柴油相比，納米復合柴油具有燃燒性能好、熱值高、污染少[1，2]等優點。該產品外觀清澈透亮，儲存三年以上不分層、不變質，生產工藝簡單，無需高溫高壓，生產過程無“三廢”產生，產品理化指標達到車用柴油標準，是優質的新型環保燃料，可替代柴油，用途廣泛。

1.2 納米復合柴油技術原理

所使用原料在高速剪切的作用下，物料在轉子和定子之間的間隙高速運動，形成強烈的液體剪切和湍流，使得物料在同時產生的離心、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壓，在擠出時動壓突然減小發生液體介質的劇烈沸騰，產生氣穴現象和爆裂使液體崩碎，多次循環后可得尺度為100-300nm的液相納米精細分散體系。這些物料形成的納米精細分散體系在同樣的環境中充分融合，只需一步便可以直接合成，使得生產效率和產品質量得到顯著提高。

1.3 納米乳化劑的配置

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

1.4 納米復合柴油配方及生產工藝

納米復合柴油根據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，經反應罐充分反應后，再通過納米乳化機與高能靜態混合器后合成，其生產流程為：原材料入廠檢驗→理化指標檢測→反應罐攪拌→納米乳化機高速剪切→高能靜態混合器遷移結合→樣品檢驗→成品入罐，流程圖見圖1。

圖 2 納米甲醇柴油生產流程

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，經反應罐反應后通過納米乳化機和高能靜態混合器后合成，其生產流程為：原材料入廠檢驗→理化指標檢測→反應罐攪拌→納米乳化機高速剪切→高能靜態混合器遷移結合→樣品檢驗→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原料，以一定數量的地溝油、煤焦油或其他化工原料，再加入少許的納米乳化劑、分散劑及增熱劑經反應罐反應后通過納米乳化機和高能靜態混合器后合成，其生產流程為：原材料入廠檢驗→理化指標檢測→脫色除雜→反應罐攪拌→納米乳化機高速剪切→高能靜態混合器遷移結合→樣品檢驗→成品入罐，流程圖見圖3：

圖 3 納米合成柴油生產流程

2 已經取得成績和獲得榮譽

納米復合柴油技術已經通過河南省科技廳成果鑒定，專家鑒定該技術產品外觀與普通柴油相似且互溶、穩定性高、燃燒熱值高、尾氣中有害氣體少等特點，具有創新性，技術在生物質能應用領域居國內領先水平。本技術先后在河南、河北、山東及廣東等地實現產業化生產，產品經國家質量技術監督局檢測達到國家輕柴油標準，產品經多家用戶試用，動力性及經濟性能良好。公司被河南省科技報社、創新科技雜志社等媒體評為“河南省科技創新先進單位”；公司科研基地被市科技局、環保局、工信局等部門認定為“市級研發中心”；公司研發團隊被科技局認定為“生物質能源科技創新研發團隊”；本項目獲得“濟源市科技進步獎”二等獎和“河南省科技進步獎”三等獎；公司企業法人獲得“河南省科技創新先進人物”、“濟源市十佳科技人才”、“河南省優秀科技特派員”等榮譽稱號等諸多榮譽。

3 應用

3.1 應用前景

3.1.1 成本節約的需要

納米復合型柴油外觀與普通石化柴油一樣，無需改動柴油發動機，就可達到國家車用柴油標準，其原料地溝油、動、植物油和甲醇等都是廢物利用或可再生資源，生產成本在6 000元/噸以下，比用石化柴油成本降低約30%，生產企業建成年產10 000噸規模凈利潤就在500萬以上。

3.1.2 能源供給的需要

石油資源的緊缺，導致國內石油的開發和生產不能適應經濟和社會發展的需求，供需矛盾日益突出。2012年原油的進口總量已達到2.71億噸，2013年我國原油的進口總量將達到2.82億噸，2013年中國原油對外依存度逼近60%。總體來看，我國對原油進口的需求仍呈增長趨勢。如果再不采取積極有效的措施，我國的石油安全問題將成為危及國家和民族安危的大問題。納米復合型柴油質量達到國家輕柴油標準，可替代傳統石化能源。大力推廣納米復合型柴油對緩解國家能源危機，推進經濟結構升級，加快經濟增長方式轉變等帶來的作用是巨大的。

3.1.3 減少污染排放的需要

納米復合型柴油產品燃燒熱值高、動力性好，燃燒過程充分，不產生積碳。納米復合型柴油經國家拖拉機質量監督檢驗中心檢測：產品經濟型、動力性與純石化柴油相當，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，該產品還通過了河南省環境監測中心站的檢測，檢測執行標準參照GB3848-2005《車用壓燃式發動機和壓燃式發動機汽車排氣煙度排氣限制及測量方法》，所選用的三臺車在使用納米復合柴油后，其尾氣（煙度）排放比原車明顯降低，降低值在41%左右。

3.2 已產生的經濟效益及社會效益

納米復合型柴油技術的應用已經實現了產業化，項目在河南、河北、山東以及廣東等地推廣并建成工業化示范工廠100余個，近三年公司服務企業實現銷售收入114.16億元人民幣，實現稅收12.25億元人民幣，為當地及周邊解決就業達1 000多人。

4 存在問題

納米復合型柴油屬于國家目前大力提倡和推廣的環保新能源項目，自2004年真正進入市場后，國家在其政策上對其支持力度也日益增大增強。納米復合型柴油在近幾年得到了持續發展，但是，人們對他的認識不夠，還對其質量持懷疑態度，因此，政府及新聞媒體應擴大對其宣傳力度，讓世人對其有所認識；另外，目前國家成品油銷售市場還具有一定壟斷性，對符合環保要求的生物燃料項目還不太認可，這一現象嚴重阻礙了生物液體燃料項目發展的步伐。因此，政府相關部門應出臺更多的相關政策來支持納米復合柴油的發展，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.燃油乳化研究和應用的現狀[J].儀器儀表與分析監測，2002（2）：5-6.

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

[4]崔英德.實用化工工藝（中冊）[M].北京：化學工業出版社，2002．

TE626.24

A

1671-0037（2014）09-80-2

本文系2014年度國家中小企業發展專項資金（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。