乳化燃料油分析报告

乳化燃料油分析报告

一、什么是乳化燃料油

水是极性化合物,石油产品是由非极性化合物烃类组成,水和油是不互溶的。要使二者成为混合液，需借助外力或加入表面活性剂，使其中一相液体均匀分散在另一相液体中，成为为相对稳定的混合液，在精细化学中，这种混合液称之为乳化液，由燃料油（煤油、汽油、柴油、重油、渣油）和水组成的乳化液就被称为乳化燃料。

乳化燃料油与通常的乳化液一样，也分为油包水型（W/O）和水包油型（O/W），在油包水型乳化燃料油中，水是以分散相均匀地悬浮在油中，被称为分散相或内相，燃料油则包在水珠的外层，成为连续相或外相。我们目前所见的大多数乳化燃料油都为油包水型乳化燃料。水包油型乳化燃料油正好与油包水型相反，由委内瑞拉石油公司开发的奥里油就属于水包油型乳化燃料油。

二、乳化燃料节能降污原理

乳化燃料燃烧是个复杂的过程，对其节能降污机理较为成熟的解释是乳化燃料燃烧中存在的“微爆”现象和水煤气反应，也就是从燃烧的物理过程和化学过程来解释。

乳化油燃烧过程的物理作用即所谓“微爆”作用（如下图所示）。油包水型分子基团，油是连续相，水是分散相。由于油的沸点比水高，受热后水总是先达到沸点而蒸发或沸腾。当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时，水蒸气将冲破油膜的阻力使油滴发生爆炸，形成更细小的油滴，这就是所说的微爆或称二次雾化。爆炸后的细小油滴与空气更加充分混合，油液燃烧的更完全，使内燃机或油炉达到节能之效果。

化学作用即水煤气反应。在高温条件下，部分水分子与未完全燃烧的炽热的炭粒发生水煤气反应，形成可燃性气体，反应式如下：

C+H2O CO+H2

C+2H2O CO2+2H2

CO+H2O CO2+H2

2H2+O22H2O

上述这些反应，减少了火焰中的炭粒，提高了油的燃烧程度，改善了燃烧状况，提高了油的燃烧效率。在缺氧条件下，燃料中由于高温裂解产生的碳粒子，能与水蒸气反应生成CO和H2，使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧率，降低了排烟中的烟尘含量，另一方面由于乳化水的蒸发作用，均衡了燃烧时的温度场，从而抑制了NOx的形成。

通过上述的微爆及水煤气反应，乳化油燃料可获得减轻大气污染和节约能源的双重效果。

三、乳化燃料有生产

生产乳化燃料时，需对乳化体系提供能量，一方面形成体系界面需要增加界面能，另一方面产生界面时由于内摩擦也要消耗一部分能量，乳化液需适当的乳化设备，输入机械功将其中的一种液体分散。

乳化液属于热力学不稳定体系,在外力场(重力等)的作用下,乳化液滴逐渐分层,其分层速度与液滴的半径成平方关系,乳化燃料发生分层后不但不起到节能降污作用,严重的会造成燃烧中断。这就得选择适当的乳化设备，将乳化油内相分散到适宜的粒径，以使乳化液达到使用要求的相对稳定期。

一般来说生产乳化燃料的工艺都较为简单，如下图所示：

目前乳化机根据其乳化机理及操作性能可分为下面几大类：

1.机械搅拌;

2.管流;

3.射流;

4.转子-定子均质器;

5.胶体磨;

6.高压均质器;

7.超声波乳化器。

对设备的选择一般依据下面三项原则：

1.乳化生产效果要达到工艺要求;

2.乳化设备能耗要低;

3.乳化设备投资成本要合理。

四、乳化剂

乳化燃料油体系不稳定的主要原因是水油不相溶,他们各自的表面张力组成交界处的界面张力，界面张力使油水界面液相逐渐收缩,最后导致各自凝聚分离。乳化剂是一种表面活性剂，其主要作用是降低界面张力。

具备乳化作用的表面活性剂，在化学结构上一般都由极性基和非极性基构成（如下图所示），极性基易溶于水具有亲水性质，故叫做亲水基，非极性基易溶于油，故叫做亲油基，在油-水体系中加入乳化剂后，亲水基溶于水中，亲油基溶于油中，这样就在油-水两相之间形成一层致密的界面膜，降低了界面张力，同时对液滴起保护作用。另一方面，由于吸附和摩擦等作用使得液滴带电，带电液滴在界面的两侧形成双电层结构，由于双电层的排斥作用使得液滴难以聚集，从而提高了乳化液的稳定性。

表面活性剂数量非常多，但总体上按如下形式分类：

目前燃料油乳化剂中较多的是采用阴离子型、阳离子型、非离子型表面活性剂等几种不同活性的表面活性剂进行复配使用，以达到较理想的稳定效果。

复合乳化剂选择一般以表面活性剂的亲水亲油平衡值HLB作为参考值，其计算式为：

复合乳化剂HLB值=（A乳化剂HLB值×重量%）+（B乳化剂HLB值×重量%）+（C乳化剂HLB值×重量%）+...

比如油包水型乳化液所需乳化剂HLB值一般在3~6之间,则复配该型乳化剂时就可以依照这个参数来配置,应该说明得是,汽油、柴油、重油、渣油配置乳化油时,他们所用的乳化剂HLB值是不相同的,这都得在试验中去具体调配。

五、市场信息

炼钢产、发电厂、窑炉等企业对燃料油的考核指标主要是：灰分、硫含量和发热量。常规的重油调和的燃料油因沥青质和胶质含量较高，在燃烧器中燃烧难以充分雾化，并出现黑烟、烟垢和结焦等状况，导致燃烧效率低，造成大量的燃料浪费。而乳化燃料油由于“二次雾化”燃烧充分，残纤维颗粒在燃烧器内基本燃烧殆尽，不仅可以减少烟气的排放。

乳化燃料油适用于各类蒸气锅炉、冶金加热炉、陶瓷窑炉等设备。

1、经济效益（使用乳化燃料油的企业）

重油在炉膛中燃烧由于有个别大的颗粒存在，没有足够的时间使其完全燃烧，致使其碳化或变成油气逸出。乳化重油由于微爆能够二次粉碎油滴，使其完全燃烧。这就能够减少排到大气黑烟和油气，这就节约能源又不污染环境。

乳化重油在生产中，加水11%,，加乳化剂0.2%。经过机械预混，再经细化处理，使水的颗粒在1μ左右，由于乳化剂选择耐高温水溶性乳化剂，使乳状液热稳定性更好，存放时间可达一年。使用费用降低.在使用中乳化重油消耗量，基本上和原重油相当。就是说乳化重油的节油为10%左右。

因缺乏市场信息，无法准确获得重油乳化燃料油的市场价格，加上未实验验证我厂渣油调和乳化燃料油的最佳工艺，无法进行利润核算。后期还需与使用企业沟通交流多获取市场信息。

2、市场应用