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占小玲教授首创糖水微乳混合柴油
作者:管理员    发布于:2018-11-14 02:25:58    文字:【】【】【
一种加剂7%、糖水35%、柴油58%的纳米粒径透明微乳化混合柴油问世
专家称之为柴油掺水燃烧史上的又一重大突破


    由海南省海洋油气研究所占小玲教授经长达25年之久研究的微乳混合柴油,在通过中国矿井采掘机械质量监督检测中心台架排放试验、鉴定、获得省市新产品、省政府优秀新产品奖及列入国家重大科技成果一系列工作后,近期在原发明专利混合柴油的基础上,又申请了糖水微乳化纳米粒径燃油发明专利。
    近十几年来,在我国正逐渐以天然甜味剂替代食糖,世界上最大的饮料巨头可口可乐公司都用无糖饮料了,甜味剂替代糠是大势所趋。近日,中国糖协报告的统计数据显示,3月份中国企业食糖销量仅是去年同期的36.9%,是前年同期的42.1%。食糖销售明显下降。有些专家认为,糖比烟和酒饮料对人体的危害还要大。世界卫生组织曾对23个国家人口死亡原因作了调查后得出结论:食糖之害,甚于吸烟,长期食用糖或糖含量高的食物会使人的寿命缩短20年。因此,世界卫生组织于1955年提出“全球戒糖”的新口号。世界卫生组织调查发现,食糖摄入过多会导致心脏病、高血压、血管硬化症及脑溢血、糖尿病等。
    人们对健康越来越关注的今天,为糖找一条新的出路迫在眉睫。有人提出:糖会成为未来的汽车燃料吗?这是一个不错的想法,食糖也是可燃可爆物质,燃点(着火点)410℃,糖的热值高,16490千焦/kg,但糖直接遇到火,是不易燃烧,只有达到燃点,才可燃烧。即使直接燃烧也易产生焦糖,阻碍了糖的进一步燃烧,造成燃烧不尽。要想糖成为汽车燃料,首先要解决使糖液化,另外还要变性糖,使糖成为液体燃料,并与柴油性能比较接近。美国威斯康星大学麦迪逊分校的几位化学工程师——詹姆斯·达梅西·兰迪·科特赖特和鲁帕利·戴夫达,发明了以铂金为基本成分的催化剂,能把糖类碳水化合物分解为一氧化碳和氢气。一氧化碳再与水发生反应,就会生成二氧化碳和更多的氢。这种车载重整技术是在一个容器内高压和一定的温度下反应,适合燃料电池车。但对于目前烧柴油的现有发动机汽车来说,还是无用武之地。
    糖是属于生物质,是可再生的天然物质,主要来源于多种生物原料,特别是纤维糖、淀粉糖类,来源更广。笔者最近从网上查询了一下,淀粉糖中的工业葡萄糖,销售价才2280/吨,而且量大。如糖真的可成为汽车燃料,那经济效益、社会效益、环境效益巨大,而且绿色环保、节能减排,是一种前途无量的可再生能源。
    于是占教授经过20多年的反复构思——设计——研究——实验——创新,从糖水——柴油——水裂解催化微乳剂入手,先做出一种糖水20%、剂2%、柴油78%的乳化柴油,但还是存在燃烧后生成积炭,残留在气缸盖及点火装置和气门组件上,增大了机械磨损及影响柴油发动机的正常工作。根据中国轻工业出版社出版的《微乳化技术及应用》一书介绍,乳化液为热力学不稳定体系,其液珠大小通常在1-10微米之间,具有不透明、乳白色外观。而微乳化液是热力学稳定体系,液珠在10-100纳米数量级,外观清亮透明。通过试验,糖水乳化柴油在汽车上使用,具有点火困难,汽车中途多次熄火,再次点火不着,稳定时间很短。而糖水微乳化柴油不存在上述问题。因此,用糖水微乳化技术是纳米材料技术在燃油领域的巨大突破,是对乳化技术的深刻变革。它通过应用纳米科技,先将固体糖溶于水,然后再有效均匀的以纳米粒径分散于燃油中,形成热力学的稳定相,使形成的糖水微乳化柴油澄清、均一、稳定,彻底克服了以往乳化柴油的诸多缺点。但要使糖水形成微乳液是件不容易之事,因为它比水与柴油更难形成微乳化液体。由于大量糖的加入,给微乳化柴油带来了不少性能上的变化。实验证明,糖水微乳化后的柴油,由于糖水易酸败变质等原因,造成结构上不稳定,酸败后的油品质量变坏,影响在柴油机上正常使用。解决的办法是:用廉价易得的茶水替代昂贵的抗氧剂,对糖水产生有效的抗氧防腐作用。因为糖水最有效的抗氧防腐剂是茶多酚,其抗氧化能力是人工合成抗氧剂BHT、BHA的4-6倍,是VE的6-7倍、VC的5-10倍,用量少0.01%即有效果,其功效起抗菌杀菌作用。而茶多酚在茶叶中含量占20%,因此直接使用茶水比加入茶多酚更实惠而效果不减。
    为了使糖燃烧效率更高、燃烧完全,试验中采用胺类变性糖,使糖性能改变,着火容易。其配制方法是:①、将茶叶溶于水,然后加入胺类变性糖,做成A组分变性糖水;②、自制表面活性剂,同时加入光裂解水和热裂解水催化剂,形成B组分水裂解微乳剂;③、柴油为C组分。微乳过程是:先加C,后加B,再加A,用普通搅拌设备搅拌10-20min,然后加入由燃烧速率催化剂和燃烧效率催化剂及安定剂、防腐剂等组成改善使用性能和综合性功能有效添加剂,再搅拌10min左右,即可得到清亮透明的纳米粒径糖水微乳混合柴油。
    一、技术概况
    微乳混合柴油项目是1985年8月6日由占小玲教授立课题开始研究的,1987年获市级新产品证书,1988年获省级新产品证书;1988年获省政府优秀新产品奖;1988年6月17日由国家科委科技成果管理办公室发函申报国家级重大成果进行登记,1989年3月30日由国家科委成果管理办公室《公报》,并列入予以正式登记的国家级重大科技成果。1989年6月由国家科委颁发了《国家科技成果证书》,证书编号:002849,占教授本人获得国家科技成果完成者证书,证书编号:009385;1988年通过中国矿井采掘机械质量监督检测中心台架排放试验;1990年获中国专利局举办的第二届国际专利展览会金奖;1990年获原国家科委选送参加的第39届“尤里卡”世界发明金牌(比利时);1990年获原国家科委选送的第39届“尤里卡”世界发明骑士勋章(比利时);1990年获团中央、国家科委选送参加的第二届世界青年发明家金牌和特别大奖(保加利亚);1990年获省科委奖状,1990年获市委、市政府奖状;2009年获全国醇醚燃料及醇醚清洁汽车专业委员会颁发的混合柴油和透明的油水混合柴油微乳机二项业内注册登记证书;2009年微乳混合柴油、甲醇汽油等5项新技术荣获中国石油世博城市之星节油能手和中国石油世博城市之星光荣称号(由中国石油天然气集团公司与上海世博局联合组织评选)。2010年3月,该技术的研发单位海南省海洋油气研究所,被省政府部门评为省先进社会组织。该技术已先后申请4项专利,其中2项已获专利证书:①、1989年获混合柴油发明专利证书;②、2002年获油水混合柴油微乳机实用新型专利证书;③、2009年申请了“一种含有微乳热值剂的高含水微乳化柴油”发明专利;④、2009年申请了“一种用茶胺变性糖为热值剂的低剂高水透明微乳化纳米粒径燃油”发明专利。
  二、经济分析
  根据微乳混合柴油的糖水含量不同经济效益也不同。其配比及效益分析归纳如下。
  1、型号及含量配比见下表(重量比):

序号  型号  变性糖水  含水裂解催化组分的微乳剂   柴油    综合添加剂

1     W15     15%        3-5%                  80-82%    0.5%(外加)
2     W25     25%        5-7%                  68-70%    1.1%(外加)
3     W35     35%        7-9%                  56-58%    1.5%(外加) 

  说明:因各地原料存在质量和性能的差距,上表各组分的含量及比例也存在一定的出入,可根据实地原料的性质在此基础上作适当调整。
  2、吨油经济分析见下表:

序 型    柴油+ 糖      水裂解微     综合添加
号 号    水成本        乳剂成本     剂成本    生产成本   合计成本    销售价    差价效

1 W15 4640元—4750元 增加30—50元  23000元/T   30元 4815元—4945元 5300元/T   355元—                                 ×0.5%=115元                                485元
2 W25 4140元—4250元 增加50—70元  23000元/T   30元 4450元—4580元 5000元/T   420元—                                 ×1%=230元                                  550元 
3 W35 3640元—3750元 增加70—90元 23000元/T    30元 4085元—4215元 4800元/T   585元—
                   ×1.5%=345元                                715元

  说明:①、柴油是按平均价5500元/T计;②、糖是以最近网上公布的工业淀粉糖(工业葡萄糖)的价格2400元/T计算;③、其它添加剂、催化剂原料均按2009年12月公布的价格计算。上述价格随市场柴油价格的变化而变化,但变化再大,也是随着柴油水涨船高,还是具有较大的差价。④、水裂解微乳剂成本指已除去所占用同比例柴油的成本而实际增加的成本。
  三、技术特点
  1、本发明用廉价易得的粗茶叶替代昂贵的抗氧剂,对糖水产生抗氧防腐作用,比使用从茶叶中提炼的精品茶多酚更具有经济性,而且茶叶中的其它微量元素,也有利于燃油的助燃消烟。
  2、用胺类化合物使糖变性后,有效的降低糖的燃点和提高糖的燃烧效率。巧妙的应用胺类物质中氨基的孤对电子与糖中羟基形成氢键,产生强大的吸引力,从而有效的成为结合体,使糖水更易燃烧完全并放出大量的热。
  3、本发明与现有微乳化柴油相比,有效的利用了糖作为车用燃料,同时具有加剂少、掺水多、低成本等特点。现有微乳化柴油技术,一般加水与加剂等量,例如加20%的水,就需加入20%的微乳剂,而且目前还未见掺水35%能做出清亮透明的微乳化柴油的报道。本发明加剂仅7%,加糖水却高达35%,同时剂中还具有水裂解和增加热值成分,光解水与热解水双管齐下,起到共同取长补短、相互效应、互相增效的作用。对于油品的稳定性、安定性、防腐性、着火性及燃烧性则采取综合添加剂改质,提高了油品的综合性能。特别是微量的催化剂,具有对油品的燃烧速率和燃烧效率产生重要的双重效果,促进了高含糖水微乳化混合柴油的燃烧性能。
  四、优惠政策
  国家已颁布《中国节能技术政策大纲》,其中特别提出重点研发乳化剂和推广乳化柴油。由于乳化柴油国家还未颁布标准,一般认为“在没有国家标准情况下,生产出的微乳柴油都是假冒伪劣产品。而这些产品一旦在市场出售则属于欺诈行为,属于非法的……”因此,要进入石油产品销售渠道(加油站系统)目前较为困难,可以先在国家政策允许下,制订企业标准,在用油户系统内部应用(如运输公司、公交公司等),或者用于农机方面、船运方面、重型动力机械及发电、玻璃陶瓷工业炉和生活炊事燃料方面,都能产生节能减排的积极效果。本项目属于国家极力鼓励发展的节能减排领域,国家颁布《中国节能技术政策大纲》,进一步推动了微乳化柴油的进展。同时,国家对节能减排的新产品新技术给予财税扶持,无论是生产者和使用者,都可得到很大的实惠,对保护环境起到更重要作用。
  五、实施应用
  克服以前在汽柴油脱色和甲醇汽油等成果转化中的不足,八十年代研究成功的成果,为了等待国家标准,一等二十多年过去了,人生有几个二十多年?再也不能这样等闲视之,应主动配合国家节能减排,也是为了祖国的科技进步,为了贯彻执行国家节能技术政策大纲推广乳化柴油技术,在当前缺失国标的情况下,由用户先认定,后转让的方法。除了合同约定技术验收标准外,还负责稳定期半年以上不分层,凡要求接受技术者,签约后可先提供微乳混合柴油样品10-20升(收取一定的试制费),供用户试用,经用户认可后再进行技术转让。其技术转让采取省独占方式转让,由购买技术者向独占的全省进行技术铺展,收取市、县加盟费,提供统一品牌的添加剂、微乳剂进行加盟生产,添加剂、微乳剂可按成本价的200%以上的价格收取。技术方负责实施后的微乳混合柴油产品除达到合同验收标准外,还可达到试用样品的同等效果,否则退还转让费赔偿实施者的直接经济损失。欢迎考察和验证国家对本技术成果颁发的各种证书、检验报告及发明人、技术权人的身份证原件,以免上当受骗造成不必要的损失。另外,特别提醒用户以防假冒,因以前就出现过类似情况,就拿油品脱色除臭精制稳定技术来说,技术方是2000年在网上公布该成果的,在此之前,从未有过类似技术信息报道和在网上公开过。可是事过一年以后,到处自称是拥有此技术的发明人,这与技术方的普通转让虽有一定关系,但有些用户图便宜,你要知道便宜无好货,好货不贱卖。真正的技术是要花研究成本的,怎么能那么便宜呢?因此,可以预测,虽然目前在网上或刊物上暂无此类技术信息公开,但本文公布后,过不了多久,各种类似假冒技术信息泛滥,都自称是本技术的真正发明人,弄得是非难分,难免给寻求技术者带来许多麻烦。现在除了技术方采取严格的省独占方式转让外,还希望购买技术者在前期认真考查有关国家颁发的成果证书和监测报告、发明专利及发明人身份证,认真校对原件,然后去中国政府科技部门、知识产权部门及国家权威监测机构进行查证。关于技术的实用性和成熟性,可通过合同条款约定,达不到验收标准,除了退还全部转让费还要赔偿经济损失。除此之外还可先通过试用产品,亲自验证效果而得到认可。请用户一定要事前认真考查,不入虎穴焉得虎子。更不要相信有人冒充占教授的学生、弟子、亲戚、朋友而坑害用户。请各位擦亮眼睛,识别真伪。在产品成本上也可采用合同条款形式约定下来,如超过约定的成本,由技术方负全部责任,退还转让费并赔偿直接经济损失,以免用户购买技术后因成本过高而无法产业化。

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