煤焦油蒸馏残留物制备燃料油的性能研究

1、本科毕业论文题目：煤焦油蒸馏残留物制备燃料油的性能研究学 院:化学工程与技术专 业:化学工程与工艺学 号:200922146014学生姓名:曾伟指导教师:梁文懂日 期:二一三年六月武汉科技大学本科毕业论文摘 要利用煤焦油沥青乳化制备燃料油，可拓展煤焦油沥青综合利用的途径，为煤沥青深加工的工艺选择提供依据。本研究在分析煤沥青软化点指标的基础上，选用羟基乙叉二膦酸（HEDP）作为稳定剂和乳化剂，考查了HEDP的适宜加入比例、掺水比例、乳化温度以及搅拌转速等条件对煤焦油沥青乳化液的稳定性、流动性的影响，对乳化机理进行了初步分析。试验结果表明：HEDP在乳化过程中，同时兼有乳化剂和稳定剂双重作用，可使

2、乳化液黏度减小，并保持稳定状态。HEDP的适宜加入量在0.10.2%之间，超过0.2%，在增加成本的同时，对乳化液的流动性和稳定性能并无明显的改善；煤沥青的加入量对流动性影响显著，存在适宜的加入量；水的加入可形成油包水结构，有利于降低乳化液的黏度，并提高其稳定性；适量掺杂二蒽油可以降低乳化时间并提高乳化燃料的稳定性能。通过单因素试验，得到的最佳制备条件为：水的加入量为15%，HEDP加入量为0.14%，煤沥青加入量为8%，此时所制备的乳化液稳定性和流动性均较佳。关键词：煤沥青； HEDP；乳化；性能 AbstractEmulsion preparation of fuel oil from c

3、oal tar pitch can expand the approaches of comprehensive utilization of coal tar pitch and provide the basis for coal tar pitch deep processing technology choice.This study based on the analysis of the coal tar pitch softening point index, selects the hydroxy ethidene phosphonic acid (HEDP) as a sta

4、bilizer and emulsifier, examines the suitable adding ratio of HEDP, water blending ratio, emulsifying temperature and stirring speed and other conditions influence on the stability and liquidity of the emulsion. And the emulsification mechanism has carried on the preliminary analysis.Experimental re

5、sults show that HEDP in the process of emulsification, act as the emulsifier and the stabilizer at the same time, can reduce the viscosity of the emulsion and maintain a stable state. Suitable adding level of HEDP was between 0.1 0.2%, when it is more than 0.2%, there was an increase in costs on the

6、 contrary, the liquidity and stability of the emulsion has no obvious improvement; The dosage of the added coal tar pitch has significant effects on the liquidity, and there exists a suitable dosage; The addition of water will form water-in-oil structure, which can lower the viscosity of emulsion, a

7、nd improve its stability; A suitable dosage of doping anthracene oil can reduce the emulsifying time and improve the stable performance; After the single factor experiment, the optimum preparation conditions is found. That is water addition amount of 15%, HEDP addition amount of 0.14%, and 5% for th

8、e amount of coal tar pitch, the preparation of the emulsion stability and liquidity are better.Key words：Coal tar pitch; HEDP; Emulsification; Properties目 录1 文献综述11.1 引言11.2 煤沥青简介11.2.1 煤沥青性质与组成11.2.2 煤沥青的应用研究现状11.3 煤焦油的乳化过程21.3.1 沥青乳化机理21.3.2 沥青乳化液的流动特性21.4 稳定剂的选择41.5 稳定剂HEDP简介51.5.1 HEDP的性质51.5.2

9、HEDP的应用51.6 试验研究目的、方法及路线51.6.1 研究目的61.6.2 研究方法与研究路线62 试验设备和试验方法72.1 试验设备与试剂72.1.1 主要设备与试剂72.1.2 试剂72.2 试验方法82.2.1 煤沥青软化点测试82.2.2 乳化试验条件92.2.3 测试稳定剂加入量变化对乳化液性能影响92.2.4水加入量变化对乳化液性能影响102.2.5 煤沥青加入量变化对乳化液性能影响113 试验结果与分析123.1 稳定剂加入量对乳化液性能影响123.2 水加入量对乳化液性能影响133.3 煤沥青加入量对乳化液性能影响134 结论及建议15参考文献16致 谢17171 文

10、献综述1.1 引言能源是人类赖以生存和发展的战略性基础资源。在科技日益发展的今天，它已经成为人们密切关注的热点问题之一。煤焦油蒸馏残留物制备燃料油，可以减少对环境的污染，是当今在资源短缺的情况下发展起来的新型节能环保燃料1。煤焦油乳化技术是以价格低廉的煤焦油为主要原料，通过加入稳定剂，掺水乳化，适当的调解处理，制备出符合要求，适用于燃烧的燃料油2,3。煤沥青是煤焦油的蒸馏残留物，如果能将煤沥青或煤焦油乳化，作为重油的替代燃料料，则可实现煤沥青的综合利用，并减低煤焦油深加工中的污染负担。1.2 煤沥青简介1.2.1 煤沥青性质与组成煤焦油深加工的产品之，为多种碳氢化合物的混合物，常温时为黑色高黏

11、度半固体或固体。煤沥青在炭素工业中作为黏结剂和浸渍剂使用，其性能对炭素制品生产工艺及产品质量影响极大。煤沥青的组成十分复杂，20世纪80年代末已查明的化合物有70余种，其中大多数为3个环以上的高分子芳香族碳氢化合物，以及多种含氧、氮、硫等元素的杂环有机化合物和无机化合物，还有少量直径很小的炭粒。煤沥青在常温下是体积密度为1.251.35g/cm3的黑色固体，加热到定温度即呈软化状态，根据软化点的不同，中国焦化企业生产4种规格的沥青4：(1)低温沥青(软沥青)，环球法软化点为3575：(2)中温沥青，环球法软化点为7595；(3)高温沥青(硬沥青)，环球法软化点为95120；此外，根据用户要求，

12、焦化厂可生产软化点为120250特高温沥青；(4)改质沥青。1.2.2 煤沥青的应用研究现状对煤沥青的研究主要集中在碳材料和耐火材料粘结剂、浸渍剂沥青、煤沥青针状焦、碳纤维、筑路及建筑材料、煤沥青的化学改性等方面5以及轻质化6。煤沥青也可直接燃烧，但是直接燃烧时由于其缩合芳环结构以及黏度高等特点使得难以燃烧完全，产生大量黑烟，造成环境污染。随着环保要求的提高，煤沥青直接燃烧利用受到了限制。因此，将煤沥青乳化制备燃料油具有重要的应用前景。1.3 煤焦油的乳化过程煤焦油加水乳化的过程7一般是将溶有乳化剂的水加入煤焦油中搅拌，水会分成细小液滴，产生新的油水两相的界面。乳化剂胶束在水中无论是那种形态存

13、在，由于亲油基与水的相斥性，都是亲水基向外与水接触，亲油基聚合在一起被亲水基保护起来。当溶液加入煤焦油中后出现了油相，在油水界面上的胶束由于油相的作用，原来的平衡被打破。被打破的胶束中的乳化剂分子将重新排列，乳化剂分子中的亲油基与油相溶而与水相斥，所以亲油基将会在油的吸引力和水的排斥力的共同作用下嵌入煤焦油中，而乳化剂分子中的亲水基依然和水相连。这样在油水两相的界面上就会有规律的分布着乳化剂的分子，最终油相、水相对乳化剂分子的作用及油水两相的界面张力将会稳定，完成了煤焦油的乳化，形成油包水型乳化液。当然，乳化时乳化剂分子的移动、结合情况是很复杂的。但乳化剂分子的最大特点是分别拥有亲水基和亲油基

14、，使得乳化剂分子的一部分会与油相吸而与水相斥（亲油基）,另一部分会与水相吸而与油相斥（亲水基）。这样，最稳定的情况就是乳化剂分子中的亲油基与油结合而亲水基和水结合，乳化剂分子被吸附在油水两相的界面上。由于乳化剂分子在油水界面上的作用，使得油水的界面张力降低。使水滴在煤焦油中不但变得比原来稳定，也使得在相同搅拌功耗时的水滴直径变小。另外，乳化剂中水滴的表面形成了一层由乳化剂分子组成的膜，而保护在水滴的周围，阻止了水滴与其它水滴的结合，也加强了乳化油的稳定性8。1.3.1 沥青乳化机理已有研究表明9，水滴通过机械作业分散在沥青后形成的沥青乳化液，热力学上属于不稳定体系，当液滴相互碰撞时，就自动聚结

15、变大，使体系界面积减小自由能随之降低，最后凝结再一起与沥青分离，这是自然分离过程。要使这种沥青乳化液变得稳定，必须设法降低两相界面的自由能，以求符合能量最低的原则。当加入表面活性剂（乳化剂）后，乳化剂分子吸附在两相界面上，形成了吸附层，吸附层中的分子有一定取向，极性基团朝水，非极性基团朝沥青。这样降低了沥青和水的界面张力，当水滴周围吸附的乳化剂分子达到饱和时，在水滴表面形成有一定强度的保护膜。当水滴在此情况下相互碰撞时，保护膜能够阻止液滴的聚结，使乳状液稳定。在离子型乳化沥青中，分散相水滴周围行了一层带有电荷的保护膜，为双电层结构。这时，电荷起着稳定作用，水滴相互碰撞时，同性电荷相互排斥，阻止

16、了乳状液的聚析。1.3.2 沥青乳化液的流动特性由于乳化液是一种流体，黏度是重要的特性之一，特别是作为常温下可流动的乳化液，考察其黏度(流动特性)对于了解这种乳化液的贮存、运输和使用都是十分必要的。影响乳化液黏度的因素较多，仅在选定的乳化剂配方情况下，考察沥青浓度(固含量)对乳化液黏度的影响。作为然料用的沥青乳化液,不仅要有好的流动性(便于泵送、雾化)、稳定性，且要有相对高的热值。当然原料沥青的热值是最主要的。但如果固含量低，热值相对低。在含水量太高的情况下，燃烧过程中会消耗大量的热来使水汽化，这将影响加热护的热效率，因此应在保证其它性能的情况下，尽量提高固含量。理论上，若分散相(内相)是大小

17、均匀的球状，计算最密集的液滴的体积可占总体积的74.02%10，若分散相体积大于此值时，乳化液就会发生破坏或变型，但分散相液滴多数情况下是不均匀的，有的还可能是多面体，乳化液这几种形态见图1.111。在b、c型的情况下，液滴体积可超过74%(由于大小不同的液滴填入液滴缝隙的结果)，但实践中要制成这种高浓度而稳定的乳化液是很难的，需要高度乳化与相当量的高效乳化剂，经济上不一定合理。 (a) (b) (c)图1.1 乳化液几种形态沥青乳化燃料是一种非牛顿流体，这一流动特性对于乳化液贮存稳定性及使用是有利的。在静置贮存时，剪切速率为零，黏度大,利于乳化液的稳定贮存,在泵送和喷雾然烧时，相对剪切速率增

18、大,黏度小是有利的12。沥青乳化液的典型性质列于表1.1。为便于比较，表中也列出了水煤浆部分数据。从表可见:沥青乳化液浓度在70w%时，稳定度合格,黏度0.18Pa·s(30,100s-), 流动性好, 灰分较水煤浆低,仅为水煤浆的6.3%, 而热值较水煤浆高12。表1.1 沥青乳化液性质项 目沥青乳化液水煤浆固含量/w%70.970黏度（30，100s-1）/Pa·s0.18/稳定度1d/w%-0.5/7d/w%0.8/灰分/w%0.426.64热值/MJ.kg-12822备注放置3个月无硬沉淀，经搅拌后乳化液均匀1.4 稳定剂的选择乳化液的稳定性是指反抗粒子聚集而导致相

19、分离的能力13。乳化液在热力学上是不稳定的体系，有较大的自由能。因此所谓乳化液的稳定性实际上是指体系达到平衡状态所需要的时间，即体系中一种液体发生分离所需要的时间。为了增长体系达到平衡状态所需要的时间，应尽量降低W-O界面张力，最有效的办法是加入乳化剂。沥青与乳化剂的水溶液在乳化过程中，由于分散、剪切力的作用，界面逐步被分割，界面的面积急剧增加，此时界面能量成为很大的力，促使被分割的粒子合一的速度也很快。而乳化剂因其表面活性向沥青水界面吸附，降低界面能量，防止合一。乳化剂的又一作用是以其分子包裹液滴，防止因液滴间的冲撞而聚合。再有是形成界面电二重层，两液滴接近时,因电性相斥而防止凝集。乳化剂的

20、这些作用,可使本来不稳定的乳化液保持准稳定系。沥青乳化液的性质，如粒径、黏度、稳定性等，与乳化方法、乳化条件、乳化剂与助剂的种类及用量有关，尤以乳化剂的种类与结构影响最大14-16，因而选择适合的乳化剂甚为重要。在乳化时对乳化剂的要求是： 乳化剂必须能使界面张力降低； 乳化剂必须赋予粒子以电荷，使粒子间产生静电排斥力，或在粒子周围形成一层稳定的、黏度特别高的保护膜。1.5 稳定剂HEDP简介羟基乙叉二膦酸(HEDP)分子式如下：表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏水基；另一端则是极性基团（如OH、COOH、NH2、SO3H等），与水有很大的亲和力，故称亲水基，总称“

21、双亲分子”（亲油亲水分子）。由HEDP分子式可知，HEDP也是一种表面活性剂。表面活性剂通过吸附在液体界面间来降低油水界面张力。1.5.1 HEDP的性质HEDP是一种有机膦酸类阻垢缓蚀剂，能与铁、铜、锌等多种金属离子形成稳定的络合物，能溶解金属表面的氧化物。在250下仍能起到良好的缓蚀阻垢作用，在高pH下仍很稳定，不易水解，一般光热条件下不易分解。耐酸碱性、耐氯氧化性能较其它有机膦酸（盐）好。可与水中金属离子，尤其是钙离子形成六圆环螯合物，因而具较好的阻垢效果并具明显的溶限效应，当和其它水处理剂复合使用时，表现出理想的协同效应。 HEDP固体属于高纯产品，适用于冬季严寒地区；特别适

22、用于电子行业的清洗剂和日用化学品添加剂。1.5.2 HEDP的应用HEDP广泛应用于电力、化工、冶金、化肥等工业循环冷却水系统及中、低压锅炉、油田注水及输油管线的阻垢和缓蚀；在轻纺工业中，可以作金属和非金属的清洗剂，漂染工业的过氧化物稳定剂和固色剂，无氰电镀工业的络合剂。HEDP作阻垢剂一般使用浓度110mg/L，作缓蚀剂一般使用浓度10-50mg/L；作清洗剂一般使用浓度10002000mg/L；通常与聚羧酸型阻垢分散剂配合使用。HEDP含有活性基团，文献17-18表明，采用HEDP所制备的乳化燃料，与添加常规常用的无机酸及表面活性剂等所构成的分散剂所得的乳化燃料相比，稳定性优越，即使在搅拌

23、条件（低速搅拌）发生变化时仍维持有良好的乳化稳定性、可以长时间保持乳化状态。1.6 试验研究目的、方法及路线将劣质重质煤焦油和煤沥青处理获得高附加值燃料组分和高品质化工原料，不仅使煤化工有望突进到能源化工领域，也是社会对清洁化生产、循环经济要求的技术进步的价值体现。本研究以HETP等为稳定剂，通过复配试验考察乳化液的稳定性能和流动性能，确定合理的乳化液组成；开发合理的工艺操作条件。1.6.1 研究目的前期研究结果与相关专利都表明，复配的乳化剂和稳定剂在改善煤沥青乳化燃料油的流动性、稳定性或燃烧性方面具有比较好的效果，但对乳化燃料油的综合性能的提高不甚理想，而且部分乳化剂和稳定剂的制备工艺复杂，

24、生产成本较高。本研究拟采用单一的HEDP，同时作为乳化剂与稳定剂使用，考察其乳化效果。本课题的主要目的是研发煤焦油沥青乳化制备燃料油工艺，拓展煤焦油沥青综合利用的途径。本课题的研究将拓展我国煤焦油综合利用的产品链，研究结果可在煤化工相关行业推广应用，形成规模化效益。1.6.2 研究方法与研究路线（1）对煤焦油沥青进行相关测试与分析，确定煤焦油沥青的组成及其基本理化性质、热学性质等。（2）对煤焦油沥青及其乳化液的流动性、稳定性进行综合试验分析。（3）试验考查复合乳化剂和稳定剂的适宜加入比例、掺水比例、乳化温度以及搅拌转速等条件对煤焦油沥青乳化液的稳定性、流动性的影响。2 试验设备和试验方法2.1

25、 试验设备与试剂2.1.1 主要设备与试剂本试验使用的主要仪器设备见表2.1。表2.1 主要仪器与设备仪器或设备名称型号生产厂家沥青延伸度试验器SYD-4508G潮州市长江不锈钢医疗器械厂全自动沥青软化点试验器SYD-2806E上海昌吉地质仪器有限公司集热式恒温加热磁力搅拌器DF-101B巩义市英峪予华仪器厂贝克曼温度计WXG-11T江苏武进考都计量仪器厂悬臂式恒速强力搅拌机GZ江阴市保利科研器材有限公司光电转速表VICTOR DT-6234荷兰电子天平SE-1501F奥豪斯（上海）有限公司超级恒温水浴箱2004-21(501)杭州国华有限公司旋转黏度计NDJ-97天津永利达材料试验机有限公司

26、  本试验中，乳化液的性能主要考察其稳定性能和流动性能。其中，稳定性能系通过放置一定时间目测观察来进行；流动性能则是通过测定乳化液的黏度来表征。由于所制备的乳化液黏度变化范围较大，因此采用NDJ-79型旋转黏度计来测定乳化液的黏度。使用时需要先调零，旋转黏度计经调试检定合格出厂时，指针的位置应在510格之间。调零时电动机应在空载旋转情况下，将调零螺丝轻经旋入，此时指针即慢慢回到零点，如果指针已回过零点，不能再将调零螺丝再旋入，此时应反向旋出，否则容易将调零弹簧片折断。测试时的零点校正应在空载下反复三次，确认零位无误，才算调零结束，方可进行测试。测试结束后应将调零螺丝退出。将被测的液体

27、小心倒入测试容器，直至液面达到锥形面下部边缘，再将转筒插入液体直到完全浸没为止，然后把测试容器安放在仪器托架上，并将转筒挂钩悬挂于仪器左旋滚花螺母的挂钩上。这时起动电机，转筒旋转并从开始晃动到对准中心，为加速对准中心可将测试器在托架上前后左右微量移动，当指针稳定后即可读数。如果读数小于10格，应当调换直径大一号的转筒。2.1.2 试剂本试验所用的原料中，二蒽油取自武钢集团焦化公司，煤沥青分别由河南顺成集团和武钢集团焦化公司提供，其中武钢中温沥青，经测定软化点为77.1，河南顺成集团中温沥青软化点为98，HEDP购自广州鸿峰贸易有限公司 ，其性质组及成见表2.2表2.2 HEDP性质和

28、组分项目指标外观无色淡黄色透明液体白色粉末状固体活性组分（以HEDP计），% 50.060.089.0亚磷酸（以PO33-计），% 2.02.20.80磷酸（以PO43-计），%0.80.80.50氯化物（以CL-计），%1.01.00.10PH值（1%水溶液） 222.0密度（20）g/cm3 1.341.40铁（以Fe3+计）含量（ppm）10105.0活性组分（以HEDP-H2O计）% 98.02.2 试验方法2.2.1 煤沥青软化点测试取适量煤沥青，粉碎，放入200ml烧杯中，加入到一半即可。将盛放沥青的两个环放在玻璃上，将装有煤沥青的烧杯放到电子万用炉上，待沥青完全熔化，将沥青倒在环

29、内，放凉20分钟后，用切刀将高过环平面的沥青切去，放入沥青延伸度试验器冷却40分钟。用烧杯在试验器中取大半烧杯5蒸馏水，将试样环架在支撑盘上，将球环罩上把钢球放在球罩内，然后将环架放在烧杯里，打开电源进行测试。记下每个钢球完全落下来时的温度，取平均值，即是该沥青的软化点。测武钢中温沥青软化点时，记录的两个温度分别是76.8、77.4。取平均值77.1，即为该沥青的软化点。2.2.2 乳化试验条件 为考察搅拌转速、温度以及搅拌时间、各成分加入量对乳化液性能的影响，按表2.3所设定的试验条件分别制备了乳化液，并对所制备的乳化液进行分析测试，HEDP、水、煤沥青、二蒽油都是对制剂量的质量分数。表2.

30、3 乳化试验条件与试验例试验编号水浴温度（）转数（rpm）搅拌时间（min）HEDP（w/w%）水（w/w%）煤沥青（w/w%）二蒽油（w/w%）制剂量（g）190500300.1830.069.80260.4290500300.2050.049.812.2150350700300.1412.887.00100450700101.0030.069.00150550700305.0030.065.001506501000308.0030.062.00150750700900.1412.8087.1200850800300.2110.1089.7200950800300.6330.3069.120

31、01050700900.1412.88.778.32001150700900.1412.826.160.92001250800300.6330.320.748.32001350800300.6330.334.534.52001450800300.2189.8100200将大块的煤沥青粉碎，然后研磨，再用100目的筛子过筛。用电子天平称取定量的HEDP稳定剂，蒸馏水，二蒽油，还有过筛后的煤沥青（所要称取得量见上表2.3中的数据）。先将二蒽油倒入锥形瓶中，放在50的水浴中，用直径40cm的搅拌叶在一定转速下搅拌（转速见表2.3数据），再将HEDP稳定剂和水倒入锥形瓶，一定时间后，将煤沥青缓慢加入锥

32、形瓶中，加入完后，搅拌一定时间（见表2.3数据），然后将搅拌后的浆液倒入一烧杯中，密封，贴上标签，静置2天后，在一定温度下，测量其黏度，观察其稳定性和均一性。2.2.3 测试稳定剂加入量变化对乳化液性能影响为考察稳定剂加入量对乳化液流动性能和稳定性能的影响，控制水浴温度均为50，搅拌转数800rpm，搅拌时间30min，按表2.4所设定的条件进行试验。 表2.4 稳定剂HEDP加入量的影响实验号HEDP（w/w%）HEDP 实际量(g)水 (w/w%) 实际水量（g）二蒽油量（g）制剂量（g）10012.825.6174.420020.140.612.825.3174.120030.20.81

33、2.825.217420040.41.612.824.8173.620050.62.412.824.4173.220060.83.212.824.0172.8200在不加煤沥青，加入相同水量，加入不同稳定剂HEDP的情况下，各试剂的量与表2.4中数据相同，做出6组试样，如表2.4中所示。具体步骤如下：称取适量的二蒽油（质量如表2.4中所示）倒入锥形瓶中，用直径40cm的搅拌叶在一定转速下搅拌一段时间，然后加入适量的蒸馏水（数据如表2.4中所示），搅拌30分钟后，将浆液倒入烧杯中密封，2天后，观察其稳定性和均一性，然后用黏度计测量其黏度。2.2.4水加入量变化对乳化液性能影响考察水加入量对乳化液

34、性能的影响，试验条件如表2.5所示，控制水浴温度均为50，搅拌转数均为800rpm，搅拌时间均为30min。表2.5水的加入量的影响试验号HEDP（w/w%）HEDP 实际量(g)水 (w/w%)实际水量（g）二蒽油量（g）制剂量（g）10.210.859.6189.620020.210.810.119.8179.420030.210.81529.6169.620040.210.82039.6159.620050.210.82549.6149.6200在不加煤沥青，加入相同稳定剂HEDP量，加入不同水量的情况下，各试剂的量与表2.5中数据相同，做出5中试样，如表2.5中所示。具体步骤如下：称取

35、适量的二蒽油（质量如表2.5中所示）倒入锥形瓶中，用直径40cm的搅拌叶在一定转速下搅拌一段时间，然后加入适量的稳定剂HEDP和蒸馏水（数据如表2.5中所示），搅拌30分钟后，将浆液倒入烧杯中密封，2天后，观察其稳定性和均一性，然后用黏度计测量其黏度。2.2.5 煤沥青加入量变化对乳化液性能影响为考察煤沥青加入量对乳化液流动性能和稳定性能的影响，控制水浴温度均为50，搅拌机转数均为700rpm，搅拌时间均为90min，按表2.6所设定的条件进行试验。表2.6煤沥青加入量的影响试验号HEDP（w/w%）HEDP 实际量(g)水(w/w%)实际水量（g）煤沥青（w/w%）煤沥青（g）二蒽油量（g）

36、制剂量（g）10.140.612.825.300174.120020.140.612.825.3510164.120030.140.612.825.38.717.4156.720040.140.612.825.31530144.120050.140.612.825.326.152.2121.9200在加入相同稳定剂HEDP量和蒸馏水量，加入不同煤沥青量的情况下，各试剂的量与表2.6中数据相同，做出5组试样，如表2.6中所示。具体步骤如下：称取适量的二蒽油（质量如表2.6中所示）倒入锥形瓶中，用直径40cm的搅拌叶在一定转速下搅拌一段时间，然后加入适量的稳定剂HEDP和蒸馏水（数据如表2.6中所

37、示），再搅拌一段时间后，加入适量的煤沥青（质量如表2.6中所示）搅拌30分后，将浆液倒入烧杯中密封，2天后，观察其稳定性和均一性，然后用黏度计测量其黏度。3 试验结果与分析3.1 稳定剂加入量对乳化液性能影响稳定性能通过不同放置时间后目测考察。乳化程度目测标准如下：均一；：分层。测黏度时，乳化液温度均为18。测定18蒸馏水黏度为1（mpa·s）。结果如表3.1所示。表3.1 稳定剂HEDP的加入量对乳化液黏度和稳定性的影响试验号HEDP（w/w%）稳定性黏度（mpa·s）10180020.1412030.21740.41550.6860.86由表3.1可见，在不加HEDP的

38、条件下，乳化液均一，黏度较大为1800 mpa·s；加入HEDP的量为0.14%时，乳化液也均一，黏度为120 mpa·s；加入HEDP量为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%时，乳化液都有分层，黏度分别为17 mpa·s、15 mpa·s、8 mpa·s、6 mpa·s。观察黏度与稳定剂HEDP加入量的关系，结果如图3.1所示。图3.1稳定剂HEDP加入量与乳化液黏度的关系上图为在相同温度，加入相同水量的情况下，不同稳定剂HEDP加入量与乳化液黏度的关系。由图可知，当不加稳定剂HEDP时，乳化液黏度为1800 mpa·s

39、，掺杂一定量的HEDP后，乳化液的黏度明显减小。在相同温度下，随着HEDP加入量的增加，乳化液的黏度有逐渐减小的趋势。观察乳化液的稳定性、流动性，以及黏度，得出稳定剂最优加入量在0.14%左右。3.2 水加入量对乳化液性能影响测黏度时，乳化液温度均为18。测定18蒸馏水黏度为1（mpa·s），其结果如表3.2中所示。表3.2水的加入量对乳化液黏度和稳定性的影响试验号水 (w/w%)稳定性黏度（mpa·s）151500210.1110315642035252由表3.2可知，在水的加入量为5%时，乳化液均一，黏度较大，为1500 mpa·s；水的加入量为10.1%时，

40、乳化液也均一，黏度为100 mpa·s；水的加入量为15%时，乳化液均一，黏度为6 mpa·s；当水的加入量为20%时，乳化液有分层，黏度较小，为3 mpa·s；当加水量是25%时，乳化液有分层现象，黏度是2 mpa·s。为直观表示黏度与水加入量的关系，将表3.2中所列各参数用图3.2表示。图3.2水的加入量与乳化液黏度的关系图3.2为在相同温度，稳定剂HEDP的加入量相同的情况下，水的加入量对乳化液黏度的影响。由图可知，随着水量的增加，乳化液的黏度呈现出显小的趋势。在一定范围内，乳化液的黏度随着水量的加入急剧减小。过了这个区间后，乳化液黏度随着水量的增

41、加缓慢减小。从乳化液稳定性和流动性，以及燃烧性能方面考虑，水的最优加入量为15%左右。3.3 煤沥青加入量对乳化液性能影响 测黏度时，乳化液温度均为22。测定22蒸馏水黏度为1（mpa·s），其结果如表3.3中所示。表3.3煤沥青的加入量对乳化液黏度和稳定性的影响试验号煤沥青（w/w%）稳定性黏度（mpa·s）1010025260038.712004156600526.12300 （38）由表3.3可见，煤沥青加入量在0-26.1%内，乳化液都均一；不加煤沥青时，乳化液黏度为100 mpa·s；加入煤沥青5%时，乳化液黏度为2600 mpa·s；加入煤沥

42、青量为8.7%时，乳化液黏度为1200 mpa·s；煤沥青加入量为15%时，乳化液黏度为6600 mpa·s；煤沥青加入量为26.1%时，乳化液黏度需要加热才能测定，表3.3所列数据为加热到38时所测得的值。为直观表示黏度与煤沥青加入量的关系，将表3.3中所列各参数用图3.3表示。图3.3煤沥青的加入量与乳化液黏度的关系图3.3即为在温度、稳定剂HEDP量和水量均相同的情况下，煤沥青的加入量与乳化液黏度的关系。由图可知，随着HEDP加入量的增加，乳化液的黏度先增加，然后减小，再增加。说明在此条件下，煤沥青的加入量有一个最优值，在8%左右。 4 结论及建议本研究在分析煤沥青软

43、化点指标的基础上，选用羟基乙叉二膦酸（HEDP）作为稳定剂和乳化剂，考查了HEDP的适宜加入比例、掺水比例、乳化温度以及搅拌转速等条件对煤焦油沥青乳化液的稳定性、流动性的影响，对不同工艺条件下所制备的乳化的性能进行了测定，对乳化机理进行了初步分析。通过试验及分析，得到如下结论：（1）HEDP在乳化过程中，同时兼有乳化剂和稳定剂双重作用，可使乳化液黏度减小，并保持稳定状态。HEDP的适宜加入量在0.10.2%之间，超过0.2%，在增加成本的同时，对乳化液的流动性和稳定性能并无明显的改善。（2）水的加入可形成油包水结构，有利于降低乳化液的黏度，并提高其稳定性；但水加入量过多将会影响到所制备的乳化燃料的燃烧性能。（3）煤沥青的加入量对流动性影响显著，存在适宜的加入量；适量掺杂二蒽油可以降低乳化时间并提高乳化燃料的稳定性能。通过单因素试验，得到的最佳制备条件为：水的加入量为15%，HEDP加入量为0.14%，煤沥青加入量为8%，此时所制备的乳化液稳定性和流动性均较佳。通过试验研究和文献调研，作者认为本研究尚有以下两个方面需要进一步研究：（1）进一步考察乳化燃料的燃烧性能，以便更合理的确定各组分的添加量，制备性能优越的乳化液。（2）进一步提高煤沥青掺杂量，这样，既可以实现煤沥青的综合利用，又能提高乳化燃料的热值。 参考文献1 Chih-Peng