水包油型乳化重油的制备条件及稳定性研究

张，张 宇，马 宁，王志成（黑龙江省能源环境研究院，哈尔滨 150027）

水包油型乳化重油的制备条件及稳定性研究

采用复配的非离子——阴离子型乳化剂对重油和水进行乳化，利用高速搅拌器对混合体系进行搅拌，考察了不同条件对乳化重油稳定性的影响。研究表明：常温下，乳化剂用量为1.5%时，22%掺水量的水包油型乳化重油可稳定存放1个月，且运动黏度有所下降。乳化重油稳定性随温度升高而下降，温度升至80℃时，乳化重油破乳分层。

重油；水包油型；稳定性

目前，能源短缺是世界各国面临的重要问题，常规原油储量和产量逐年递减，原油重质化日渐严重，重质油在能源中所占比例越来越大。目前，重油凭借低廉的价格优势已应用于船舶锅炉、加热炉、冶金炉、化工厂、玻璃厂、陶瓷厂等。但重油在低温下黏度大，沥青质、胶质含量高，燃烧时难以充分雾化，燃烧效率低，烟尘量大，对环境造成污染。重油乳化燃烧技术可提高进料液滴的汽化率，使燃料燃烧完全，达到节能减排的目的［1］。近年来乳化重油广泛应用于冶金、化工、建材、玻璃等行业，取得良好节油效果。

国内外已开展了一些乳化重油相关研究工作［2-5］，但大多研究的是“油包水”型乳化重油，对于“水包油”型乳化重油研究较少。本研究的目的是复配一种乳化剂，使水包油型乳化重油稳定存放一个月，并对乳化重油制备条件开展研究，使乳化重油黏度降低。

1　实验部分

1.1原料

180#重油，辽河油田；十二烷基苯磺酸钠，国药集团化学试剂有限公司；TX-10，江苏嘉丰化学股份有限公司；吐温80，天津市科密欧化学试剂有限公司；腐植酸钠，成都格雷西亚化学技术有限公司。实验用水为去离子水。

1.2实验步骤

将一定配比的十二烷基苯磺酸钠、TX-10、吐温80和腐植酸钠顺序加入去离子水中，完全溶解后倒入80℃重油中，将油、水、剂的混合体系用高速搅拌器搅拌15 min。

2　结果与讨论

2.1掺水量对乳化重油黏度和稳定性的影响

表1　掺水量对乳化重油黏度和稳定性的影响Tab.1 Effect of added water content on viscosity and stability

本实验考察了不同掺水量对乳化重油黏度及稳定性的影响，十二烷基苯磺酸钠、TX-10、吐温80和腐植酸钠质量比为7:2:1:1，在加剂量1.5%，预热温度80℃、乳化5min，乳化速度1 550 r/min的情况下，分别进行掺水量为20%、22%、25%、28%的乳化对比实验，结果见表1。随着掺水量的增加，乳化重油运动黏度逐渐增大，当加水量超过25%时，乳化重油开始分层。这是由于掺水量的增加使乳化油油水两相界面增加，摩擦力增加而导致乳化油黏度增加，稳定性也有所下降。

2.2加剂量对乳化重油黏度的影响

确定十二烷基苯磺酸钠、TX-10、吐温80和腐植酸钠质量比为7:2:1:1，在掺水量22%，预热温度80℃、乳化5min，乳化速度1 550 r/min情况下，考察了加剂量对乳化重油运动黏度的影响，结果见表2。在掺水量确定后，随着加剂量的增加，乳化油的黏度有所增加。这是由于加剂量增加时，复合乳化剂中的腐植酸钠含量增加，引起乳化油黏度增加。在保证乳化油稳定存储的条件下，为了达到经济效益最大化，以加剂量1.5%为佳。

表2　乳化剂用量对乳化重油黏度的影响Tab.2 Effect of emulsifier dosage on viscosity

2.3温度对乳化重油稳定性的影响

对于油、水和剂的三相乳化体系，当温度升高（或下降）至某一温度时，乳化重油将发生变型，由O/W型变为W/O（或相反）。因此，本实验考察了不同温度对乳化重油稳定性的影响，结果见表3。十二烷基苯磺酸钠、TX-10、吐温80和腐植酸钠质量比为7:2:1:1，乳化剂用量1.5%，掺水量为22%。当温度升至80℃时，乳化重油分层。这可能由于温度升高，乳化剂分子运动加速，使得乳化液破乳造成的。

表3　温度对乳化重油稳定性的影响Tab.3 Effect of temperature on stability

3　结论

乳化重油的运动黏度随掺水量和加剂量的增加而增大。乳化剂用量为1.5%时，22%掺水量的水包油型乳化重油可稳定存放1个月，且运动黏度与重油相比有所下降。乳化重油稳定性随温度升高而下降，温度升至80℃时，乳化重油破乳分层。

［1]许晓斌，周忠国，许金山，等.节能环保型重油乳化技术的研究开发［J］.齐鲁石油化工，2010，38（1）：39-42.

［2]夏刚.燃用乳化重油在6300ZC柴油机的试验［J］.宁波大学学报（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］余国贤，周晓龙，余立平，等.非离子乳化剂的HLB值和油包水乳化燃料油性质的关系［J］.石油学报，2006，22（8）：99-103.

［5]梁亮，史博.重油与水的乳化实验研究［J］.广州化工，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

张（1984-），女，黑龙江哈尔滨人，硕士，助理研究员，从事环境与节能技术研究。

王志成（1973-），男，黑龙江哈尔滨人，研究员级高级工程师，从事替代能源和清洁能源研究。