水包油型乳化重油的制備條件及穩(wěn)定性研究

張，張 宇，馬 寧，王志成（黑龍江省能源環(huán)境研究院，哈爾濱 150027）

水包油型乳化重油的制備條件及穩(wěn)定性研究

采用復(fù)配的非離子——陰離子型乳化劑對重油和水進(jìn)行乳化，利用高速攪拌器對混合體系進(jìn)行攪拌，考察了不同條件對乳化重油穩(wěn)定性的影響。研究表明：常溫下，乳化劑用量為1.5%時，22%摻水量的水包油型乳化重油可穩(wěn)定存放1個月，且運(yùn)動黏度有所下降。乳化重油穩(wěn)定性隨溫度升高而下降，溫度升至80℃時，乳化重油破乳分層。

重油；水包油型；穩(wěn)定性

目前，能源短缺是世界各國面臨的重要問題，常規(guī)原油儲量和產(chǎn)量逐年遞減，原油重質(zhì)化日漸嚴(yán)重，重質(zhì)油在能源中所占比例越來越大。目前，重油憑借低廉的價格優(yōu)勢已應(yīng)用于船舶鍋爐、加熱爐、冶金爐、化工廠、玻璃廠、陶瓷廠等。但重油在低溫下黏度大，瀝青質(zhì)、膠質(zhì)含量高，燃燒時難以充分霧化，燃燒效率低，煙塵量大，對環(huán)境造成污染。重油乳化燃燒技術(shù)可提高進(jìn)料液滴的汽化率，使燃料燃燒完全，達(dá)到節(jié)能減排的目的［1］。近年來乳化重油廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建材、玻璃等行業(yè)，取得良好節(jié)油效果。

國內(nèi)外已開展了一些乳化重油相關(guān)研究工作［2-5］，但大多研究的是“油包水”型乳化重油，對于“水包油”型乳化重油研究較少。本研究的目的是復(fù)配一種乳化劑，使水包油型乳化重油穩(wěn)定存放一個月，并對乳化重油制備條件開展研究，使乳化重油黏度降低。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料

180#重油，遼河油田；十二烷基苯磺酸鈉，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；TX-10，江蘇嘉豐化學(xué)股份有限公司；吐溫80，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；腐植酸鈉，成都格雷西亞化學(xué)技術(shù)有限公司。實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.2實(shí)驗(yàn)步驟

將一定配比的十二烷基苯磺酸鈉、TX-10、吐溫80和腐植酸鈉順序加入去離子水中，完全溶解后倒入80℃重油中，將油、水、劑的混合體系用高速攪拌器攪拌15 min。

2　結(jié)果與討論

2.1摻水量對乳化重油黏度和穩(wěn)定性的影響

表1　摻水量對乳化重油黏度和穩(wěn)定性的影響Tab.1 Effect of added water content on viscosity and stability

本實(shí)驗(yàn)考察了不同摻水量對乳化重油黏度及穩(wěn)定性的影響，十二烷基苯磺酸鈉、TX-10、吐溫80和腐植酸鈉質(zhì)量比為7:2:1:1，在加劑量1.5%，預(yù)熱溫度80℃、乳化5min，乳化速度1 550 r/min的情況下，分別進(jìn)行摻水量為20%、22%、25%、28%的乳化對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表1。隨著摻水量的增加，乳化重油運(yùn)動黏度逐漸增大，當(dāng)加水量超過25%時，乳化重油開始分層。這是由于摻水量的增加使乳化油油水兩相界面增加，摩擦力增加而導(dǎo)致乳化油黏度增加，穩(wěn)定性也有所下降。

2.2加劑量對乳化重油黏度的影響

確定十二烷基苯磺酸鈉、TX-10、吐溫80和腐植酸鈉質(zhì)量比為7:2:1:1，在摻水量22%，預(yù)熱溫度80℃、乳化5min，乳化速度1 550 r/min情況下，考察了加劑量對乳化重油運(yùn)動黏度的影響，結(jié)果見表2。在摻水量確定后，隨著加劑量的增加，乳化油的黏度有所增加。這是由于加劑量增加時，復(fù)合乳化劑中的腐植酸鈉含量增加，引起乳化油黏度增加。在保證乳化油穩(wěn)定存儲的條件下，為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化，以加劑量1.5%為佳。

表2　乳化劑用量對乳化重油黏度的影響Tab.2 Effect of emulsifier dosage on viscosity

2.3溫度對乳化重油穩(wěn)定性的影響

對于油、水和劑的三相乳化體系，當(dāng)溫度升高（或下降）至某一溫度時，乳化重油將發(fā)生變型，由O/W型變?yōu)閃/O（或相反）。因此，本實(shí)驗(yàn)考察了不同溫度對乳化重油穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見表3。十二烷基苯磺酸鈉、TX-10、吐溫80和腐植酸鈉質(zhì)量比為7:2:1:1，乳化劑用量1.5%，摻水量為22%。當(dāng)溫度升至80℃時，乳化重油分層。這可能由于溫度升高，乳化劑分子運(yùn)動加速，使得乳化液破乳造成的。

表3　溫度對乳化重油穩(wěn)定性的影響Tab.3 Effect of temperature on stability

3　結(jié)論

乳化重油的運(yùn)動黏度隨摻水量和加劑量的增加而增大。乳化劑用量為1.5%時，22%摻水量的水包油型乳化重油可穩(wěn)定存放1個月，且運(yùn)動黏度與重油相比有所下降。乳化重油穩(wěn)定性隨溫度升高而下降，溫度升至80℃時，乳化重油破乳分層。

［1]許曉斌，周忠國，許金山，等.節(jié)能環(huán)保型重油乳化技術(shù)的研究開發(fā)［J］.齊魯石油化工，2010，38（1）：39-42.

［2]夏剛.燃用乳化重油在6300ZC柴油機(jī)的試驗(yàn)［J］.寧波大學(xué)學(xué)報（理工版），2005，18（1）：110-113.

［3］Rene OCAMPO-BARRERA，Rafael VILLASENOR.An Experimental Study of the Effect of Water Content on Combustion of Heavy Fuel Oil/Water Emulsion Droplets［J］.Combustion and Flame，2001，（126）：1845-1855.

［4］余國賢，周曉龍，余立平，等.非離子乳化劑的HLB值和油包水乳化燃料油性質(zhì)的關(guān)系［J］.石油學(xué)報，2006，22（8）：99-103.

［5]梁亮，史博.重油與水的乳化實(shí)驗(yàn)研究［J］.廣州化工，2012，40（8）：100-101.

Study of Preparation Conditions and Stability of O/W Emulsified Heavy Oil

ZHANGYue，ZHANGYu，MANing，WANGZhi-cheng
（Energyand Environment Research Institute of Heilongjiang Province，Harbin 150027，China）

The formulated nonionic-anionic emulsifier was used to emulsify heavy oil and water.The high speed stirrer was applied to mix the hybrid system.Effects ofpreparation conditions on stability were studied.The results showed that O/W emulsified heavy oil with 22%added water could be stored for 1 month at temperature when emulsifier dosage was 1.5%，and kinematic viscosity decreased.Stability of heavy oil emulsion decreased with increasingoftemperature.The heavy oil emulsion was unstable when the temperature rose to80℃.

Heavyoil；O/W；Stability

TQ519

A

1674-8646（2015）07-0034-02

2015-03-24

張（1984-），女，黑龍江哈爾濱人，碩士，助理研究員，從事環(huán)境與節(jié)能技術(shù)研究。

王志成（1973-），男，黑龍江哈爾濱人，研究員級高級工程師，從事替代能源和清潔能源研究。