本发明专利技术属于甲醇乳化柴油生产的技术领域，具体涉及一种连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置及工艺，解决了现有甲醇柴油乳液的生产工艺中物料体积流量比差异较大的情况下，混合效果不理想、不均匀的问题。超重力装置，包括撞击流结构和超重力结构，撞击流结构为非限定性撞击流结构，包括副进料管I、副进料管II以及主进料管；主进料管喷嘴以及两个副进料管喷嘴喷射出的液体交汇到一点；非限定性撞击流结构设置于转子的空腔内。工艺，水相和油相通过撞击流混合器碰撞迅速完成初步混合，后进入旋转的填料，形成油包水型甲醇柴油乳液。本发明专利技术改变两相流的撞击形式，提高两相流撞击的效果，同时可以实现大流量的制备乳液和连续化操作。
【技术实现步骤摘要】
—种连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置及工艺
本专利技术属于甲醇乳化柴油生产的
，具体涉及一种连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置及工艺。
技术介绍
由于石油资源日趋短缺及其价格上涨和环境污染日益严重，发展低排放代油燃料已引起了世界各国的重视，特别是醇类燃料的研究一直是广大科技工作者十分关注的课题之一。在众多的代用燃料中，甲醇以其资源丰富、价格适宜、容易制取和良好的物化特性在内燃机替代燃料应用研究中越来越受到重视。原因在于我国在煤炭资源上的优势，开发煤制燃料是重要选择。其中以煤制甲醇技术较为成熟，生产成本低，并且环境效益好，推广使用可大大降低汽车燃料成本，且甲醇在常温下是液体，沸点比柴油低，混合气形成较快且比较均匀，有利于完全燃烧；甲醇含氧量占50%，其着火极限较柴油宽，燃烧速度快，有利于降低排烟；甲醇的汽化潜热比柴油大，有助于降低缸内温度，从而抑制了 NOx的生成；因此，甲醇柴油乳化燃料作为一种节能、环保燃料，在能源紧缺、环境日益严重的今天越来越受到科研工作者的重视。 甲醇柴油乳液的性能除与乳化剂的类型及配方外，其性能和稳定性与乳化方式有重要关系。乳化柴油的乳化方式主要有搅拌法乳化装置、高压均质器、高剪切均质机、胶体磨等。这些乳化装置的主要缺点是不能连续性生产，设备体积大、能耗高，并且由于其构造简单生产出来的乳化柴油颗粒不细，油、水两相混合不均，乳化过程中所有流体受力不均，存在死区，从而使“油包水”型乳状液的稳定性不好，容易分层，特别是在运输过程中由于震荡容易颗粒破碎出现析水现象，严重影响其使用效果。所以为了保证其稳定性在其制造过程中需加入大量的表面活性稳定剂和乳化稳定剂，这将大大提高生产成本，影响其经济效益。这些乳化装置存在粒径分布不均、稳定性差、不能连续性生产，设备体积大、能耗高等缺点。利用超声波进行乳化，由于其具有体积小、重量轻、效率高的特点，目前应用较多。但是由于超声波设备的能耗较高，并且设备昂贵，所以多用于乳化的后续阶段或者实验室，很少用于大规模生产应用。专利(200910075113.7)提出了一种连续制备甲醇乳化柴油装置，该装置具有结构简单，易操作，其制备的乳化柴油与传统技术制备乳化柴油技术相比，具有乳化效率高、稳定性好、粒径分布均匀、可连续运行、可现做现用等优点，但由于甲醇和柴油的体积分数差异较大(1(Γ30:9(Γ70)，两根直角进料管的撞击初速相同，但体积流量差异很大，使得两股物料撞击的初始能量差异悬殊，体积小的物料在两股物料撞击交汇区域碰撞减弱，产生的涡流或卷席强度变小，使得两股物料的混合效果不理想、不均匀，要实现撞击雾面径向并垂直于填料所需的弯头多，增大了阻力，从而增加了动能的损失，减小了反应初速度，影响了混合效果。物料撞击时产生的撞击面，由于其边缘由于湍动耗散率与中心相比较小，因此，撞击面边缘混合效果并不理想；同时当需要制备流量大的甲醇乳化柴油时，须将两股物料管路的喷嘴直径变大，这时的放大效应很明显，致使两股物料均匀混合程度降低，使得乳化柴油的稳定性变差，所以该专利的撞击流-旋转填料床一般适用于小流量的甲醇柴油乳液制备。因此，对撞击流的液体初始分布的研发成为解决此问题的关键。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有甲醇柴油乳液的生产工艺中物料体积流量比差异较大的情况下，混合效果不理想、不均匀的问题，提出了一种连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置及工艺，其优点是在于改变两相流的撞击形式，提高两相流撞击的效果，同时可以实现大流量的制备乳液和连续化操作。 本专利技术采用如下的技术方案实现:连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置，包括撞击流结构和超重力结构，其特征在于所述的撞击流结构为非限定性撞击流结构，包括副进料管1、副进料管II以及主进料管；两个副进料管以主进料管轴线为对称轴对称设置、形状对称；主进料管为直管、前端设置有主进料管喷嘴，副进料管尾端设置有弯头，弯头的末端为副进料管喷嘴，主进料管喷嘴以及两个副进料管喷嘴喷射出的液体交汇到一点；所述的超重力结构包括壳体、转子、填料、电机以及转轴，壳体底部设置液体出口，非限定性撞击流结构设置于转子的空腔内，并且三根进料管及其喷嘴处于同一平面上，主进料管固定在两个副进料管的中心轴线上，与超重力结构转子的中心轴线重合，在各喷嘴前段设置一挡板与转子内缘连接，填料在转子空心圆环中；转轴通过与电机相连带动转子转动；所述非限定性撞击流结构的主进料管连接加有亲水乳化剂的甲醇储槽，两副进料管连接加有亲油性乳化剂的柴油储槽，超重力结构的液体出口与产品储槽相连。 主进料管直径d5与主进料喷嘴直径D1的比例范围为1-50 ;副进料管I直径d6与副进料管II直径d7相等，且副进料管直径与主进料管直径的比例范围0.5-5 ;两副进料管喷嘴直径队、队相等，且副进料管直径与副进料管喷嘴直径的比例范围为1-50 ;两副进料管喷嘴连线的距离Cl1与两副进料管喷嘴直径％、队的比例范围为1-50 ;主进料管喷嘴到两副进料管喷嘴连线的距离d2与主进料管喷嘴直径D1的比例范围为1-50 ;主进料管喷嘴到两副进料管喷嘴连线的距离d2与主进料管喷嘴到挡板距离d8的比例范围为1-5 ;转子内径d4与两副进料管间距d3比例范围为1-10 ;副进料管喷嘴中心轴线与主进料管中心轴线的夹角θ2范围为15° -90°。 主进料管长度L1与主进料管直径d5的比值为10飞0，副进料管长度L2与副进料管直径d6、d7的比值为10?50。 副进料管1、副进料管II以及主进料管连接并固定在一起，形成一个整体结构。液体挡板与转子内缘连接，向喷嘴一侧凸起。 一种连续制备甲醇乳化柴油的工艺，基于上述的连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置完成，步骤如下:在甲醇储槽中加入亲水性乳化剂和助乳化剂，通过搅拌作用，使其混匀，形成水相；柴油储槽中在搅拌状态下加入亲油性乳化剂，形成油相；水相和油相通过撞击流混合器碰撞迅速完成初步混合，液体离开撞击平面中心后进入旋转的填料，强大的剪切力保持物料一直具有高的湍能耗散率，未达到混合的液体迅速完成均匀混合过程，形成油包水型甲醇柴油乳液，其中所述的亲水性乳化剂和亲油性乳化剂的总质量分数占甲醇和柴油总质量的0.1%_4%，水相和油相的质量分数之比为10?30:90?70，其HLB值为5飞；助乳化剂占甲醇和柴油总质量分数的0.2-2%。 填料转速范围为100-2800r/min ;撞击初速为4_25m/s。 与现有技术相比，本专利技术克服了目前两根直角管进料撞击流反应器的缺点，具有不等量进料均匀混合的优点，实现了良好的首次混合；与旋转填料床耦合，旋转填料床混合均匀性的优点，能够使物料的进一步均匀的混合，尤其适用于工业上不等量进料的混合过程以及有一定黏度特性的混合体系。 本专利技术采用的混合器结构不同于传统混合应器，其由撞击流和超重力结构两部分组成。撞击流结构也不同于已公开的生产甲醇柴油乳液制备的搅拌器、均质器等混合器结构:(a)没有混合腔，液体对置碰撞后直接形成无限制发散的扇面，不会形成流动“死区”；(b)先把两股体积流量较大的液体分成两股对置喷射，两股液体动能转化成静压能，在撞击平面处形成一个强湍动的平面，体积流量较小的液体以一定角度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置，包括撞击流结构和超重力结构，其特征在于所述的撞击流结构为非限定性撞击流结构，包括副进料管I（1.11）、副进料管II（1.12）以及主进料管（1.2）；两个副进料管以主进料管轴线为对称轴对称设置、形状对称；主进料管（1.2）为直管、前端设置有主进料管喷嘴(1.3)，副进料管尾端设置有弯头，弯头的末端为副进料管喷嘴，主进料管喷嘴以及两个副进料管喷嘴的延长线交汇到一点；所述的超重力结构包括壳体(1.5)、转子(1.7)、填料(1.6)、电机(1.8)以及转轴(1.9)，壳体(1.5)底部设置液体出口，非限定性撞击流结构设置于转子(1.7)的空腔内，并且三根进料管及其喷嘴处于同一平面上，主进料管固定在两个副进料管的中心轴线上，与超重力结构转子的中心轴线重合，在各喷嘴前方设置一挡板(1.11)与转子(1.7)內缘连接，填料(1.6)在转子空心圆环中；转轴(1.9)通过与电机(1.8)相连带动转子转动；所述非限定性撞击流结构的主进料管连接加有亲水乳化剂的甲醇储槽（5），两副进料管连接加有亲油性乳化剂的柴油储槽（3），超重力结构的液体出口与产品储槽（6）相连。...
【技术特征摘要】
1.一种连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置，包括撞击流结构和超重力结构，其特征在于所述的撞击流结构为非限定性撞击流结构，包括副进料管I (1.11)、副进料管II(1.12)以及主进料管(1.2);两个副进料管以主进料管轴线为对称轴对称设置、形状对称；主进料管(1.2)为直管、前端设置有主进料管喷嘴(1.3)，副进料管尾端设置有弯头，弯头的末端为副进料管喷嘴，主进料管喷嘴以及两个副进料管喷嘴的延长线交汇到一点；所述的超重力结构包括壳体(1.5)、转子(1.7)、填料(1.6)、电机(1.8)以及转轴(1.9)，壳体(1.5)底部设置液体出口，非限定性撞击流结构设置于转子(1.7)的空腔内，并且三根进料管及其喷嘴处于同一平面上，主进料管固定在两个副进料管的中心轴线上，与超重力结构转子的中心轴线重合，在各喷嘴前方设置一挡板(1.11)与转子(1.7)内缘连接，填料(1.6)在转子空心圆环中；转轴(1.9)通过与电机(1.8)相连带动转子转动； 所述非限定性撞击流结构的主进料管连接加有亲水乳化剂的甲醇储槽(5)，两副进料管连接加有亲油性乳化剂的柴油储槽(3)，超重力结构的液体出口与产品储槽(6)相连。2.根据权利要求1所述的连续制备甲醇乳化柴油的川形超重力装置，其特征在于主进料管直径(d5)与主进料喷嘴直径(D1)的比例范围为1-50 ;副进料管I直径(d6)与副进料管II直径(d7)相等，且副进料管直径与主进料管直径的比例范围0.5-5 ;两副进料管喷嘴直径(D2)、(D3)相等，且副进料管直径与副进料管喷嘴直径的比例范围为1-50 ;两副进料管喷嘴连线的距离(Cl1)与两副进料管喷嘴直径(D2)、(D3)的比例范围为1-50 ;主进料管喷嘴到两副进料管喷嘴连线的距离(d2)与主进料管喷嘴直径(D1)的比例范围为1-50 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘有智，焦纬洲，祁贵生，袁志国，张巧玲，栗秀萍，罗莹，高璟，申红艳，许承骋，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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