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(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(fā)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(fā)出具有環(huán)保節(jié)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(yè)化示范工廠，其年生產最高能力達到100 000噸的規(guī)模。由公司科研團隊開發(fā)納米復合柴油經國家拖拉機質量監(jiān)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(yōu)于普通石化柴油；產品理化指標經國家乙醇汽油質量監(jiān)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(tǒng)石油產品，且有明顯節(jié)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(wěn)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(yōu)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(yōu)質的新型環(huán)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(fā)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(huán)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(huán)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(wěn)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(tài)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(tài)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(tài)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(tài)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(tài)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(tài)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(wěn)定性高、燃燒熱值高、尾氣中有害氣體少等特點，具有創(chuàng)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(yè)化生產，產品經國家質量技術監(jiān)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(chuàng)新科技雜志社等媒體評為“河南省科技創(chuàng)新先進單位”；公司科研基地被市科技局、環(huán)保局、工信局等部門認定為“市級研發(fā)中心”；公司研發(fā)團隊被科技局認定為“生物質能源科技創(chuàng)新研發(fā)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(yè)法人獲得“河南省科技創(chuàng)新先進人物”、“濟源市十佳科技人才”、“河南省優(yōu)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(jié)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(fā)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(yè)建成年產10 000噸規(guī)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(fā)和生產不能適應經濟和社會發(fā)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(tǒng)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(jiān)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(huán)境監(jiān)測中心站的檢測，檢測執(zhí)行標準參照GB3848-2005《車用壓燃式發(fā)動機和壓燃式發(fā)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(yè)化，項目在河南、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，近三年公司服務企業(yè)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(yè)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(huán)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(xù)發(fā)展，但是，人們對他的認識不夠，還對其質量持懷疑態(tài)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(huán)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(fā)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(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.燃油乳化研究和應用的現狀[J].儀器儀表與分析監(jiān)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(yè)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(yè)發(fā)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。