[實用新型]一種連續制備甲醇乳化柴油的裝置

有效

• 申請號: 201420540752.2
• 申請日: 2014-09-20
• 公開（公告）號: CN204107425U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 焦緯洲;劉有智;祁貴生;袁志國;栗秀萍;申紅艷;高璟;張巧玲;羅瑩;許承騁
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B01F13/10
• 分類號: B01F13/10;B01F3/08;C10L1/32;C10L1/24;C10L1/19;C10L1/198;C10L1/188;C10L1/182
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

技術領域

本實用新型屬于甲醇乳化柴油生產的技術領域，具體涉及一種連續制備甲醇乳化柴油的裝置及工藝。

背景技術

由于石油資源日趨短缺及其價格上漲和環境污染日益嚴重，發展低排放代油燃料已引起了世界各國的重視，特別是醇類燃料的研究一直是廣大科技工作者十分關注的課題之一。在眾多的代用燃料中，甲醇以其資源豐富、價格適宜、容易制取和良好的物化特性在內燃機替代燃料應用研究中越來越受到重視。原因在于我國在煤炭資源上的優勢，開發煤制燃料是重要選擇。其中以煤制甲醇技術較為成熟，生產成本低，并且環境效益好，推廣使用可大大降低汽車燃料成本，且甲醇在常溫下是液體，沸點比柴油低，混合氣形成較快且比較均勻，有利于完全燃燒；甲醇含氧量占50%，其著火極限較柴油寬，燃燒速度快，有利于降低排煙；甲醇的汽化潛熱比柴油大，有助于降低缸內溫度，從而抑制了NOx的生成；因此，甲醇柴油乳化燃料作為一種節能、環保燃料，在能源緊缺、環境日益嚴重的今天越來越受到科研工作者的重視。

甲醇柴油乳液的性能除與乳化劑的類型及配方外，其性能和穩定性與乳化方式有重要關系。乳化柴油的乳化方式主要有攪拌法乳化裝置、高壓均質器、高剪切均質機、膠體磨等。這些乳化裝置的主要缺點是不能連續性生產，設備體積大、能耗高，并且由于其構造簡單生產出來的乳化柴油顆粒不細，油、水兩相混合不均，乳化過程中所有流體受力不均，存在死區，從而使“油包水”型乳狀液的穩定性不好，容易分層，特別是在運輸過程中由于震蕩容易顆粒破碎出現析水現象，嚴重影響其使用效果。所以為了保證其穩定性在其制造過程中需加入大量的表面活性穩定劑和乳化穩定劑，這將大大提高生產成本，影響其經濟效益。這些乳化裝置存在粒徑分布不均、穩定性差、不能連續性生產，設備體積大、能耗高等缺點。利用超聲波進行乳化，由于其具有體積小、重量輕、效率高的特點，目前應用較多。但是由于超聲波設備的能耗較高，并且設備昂貴，所以多用于乳化的后續階段或者實驗室，很少用于大規模生產應用。專利(200910075113.7)提出了一種連續制備甲醇乳化柴油裝置，該裝置具有結構簡單，易操作，其制備的乳化柴油與傳統技術制備乳化柴油技術相比，具有乳化效率高、穩定性好、粒徑分布均勻、可連續運行、可現做現用等優點，但由于甲醇和柴油的體積分數差異較大（10~30:90~70），兩根進料管的撞擊初速相同，但體積流量差異很大，使得兩股物料撞擊的初始能量差異懸殊，體積小的物料在兩股物料撞擊交匯區域碰撞減弱，產生的渦流或卷席強度變小，使得兩股物料的混合效果不理想、不均勻，要實現撞擊霧面徑向并垂直于填料所需的彎頭多，增大了阻力，從而增加了動能的損失，減小了反應初速度，影響了混合效果。物料撞擊時產生的撞擊面，由于其邊緣由于湍動耗散率與中心相比較小，因此，撞擊面邊緣混合效果并不理想；同時當需要制備流量大的甲醇乳化柴油時，須將兩股物料管路的噴嘴直徑變大，這時的放大效應很明顯，致使兩股物料均勻混合程度降低，使得乳化柴油的穩定性變差，所以該專利的撞擊流-旋轉填料床一般適用于小流量的甲醇柴油乳液制備。因此，對撞擊流的液體初始分布的研發成為解決此問題的關鍵。

發明內容

本實用新型為了解決現有甲醇柴油乳液的生產工藝中物料體積流量比差異較大的情況下，混合效果不理想、不均勻的問題，提出了一種新型撞擊流—旋轉填料床裝置連續制備甲醇柴油乳液的裝置，其優點是在于改變兩相流的撞擊形式，提高兩相流撞擊的效果，同時可以實現大流量的制備乳液和連續化操作。

本實用新型采用如下的技術方案實現：

連續制備甲醇乳化柴油的裝置，包括撞擊流結構和旋轉填料床，旋轉填料床包括殼體、空心圓環形的轉子、填料以及轉軸，其特征在于撞擊流結構為非限定性撞擊流結構，包括管徑不同的主進料管和套管，套管的管徑大于主進料管的管徑，主進料管為倒置的T形管結構、包括互相垂直連接的送料段和出料段，套管套于主進料管的送料段之外，主進料管送料段遠離出料端的一端端部設置主進料管進料口，主進料管出料段靠近套管的一側開有若干主進料管出料孔，套管遠離主進料管出料段的一端設置有套管進料口，套管底部對應主進料管出料段、并開有若干與主進料管出料孔上下一一對應、同軸設置的套管出料孔，非限定性撞擊流結構設置于轉子的空腔內并沿轉子軸線方向設置，主進料管出料孔和套管出料孔之間的對稱軸位于轉子空腔的中心位置，主進料管進料口與甲醇儲槽相連，套管進料口與柴油儲槽相連，旋轉填料床的液體出口與產品儲槽連接。

主進料管出料孔和套管出料孔為若干圓心位于同一圓周且相對于其管軸線中心圓周均布的孔，分別形成環式孔。