煤焦油乳化研究

第7期（上）马卓慧：煤焦油乳化研究·27·

煤焦油乳化研究

马卓慧

（山西大学工程学院，山西太原030013）

摘要：结合相关的文献报道，从理论上探讨了煤焦油乳化剂、乳化过程的选择，乳化剂的选择要考虑乳化剂的类

型、乳化剂的复配、助溶剂等。乳化过程的选择要考虑乳化设备如机械搅拌、胶体磨、均化器、超声波法等；考虑乳化方法如转相乳化法、自然乳化分散法、界面复合物生成法、轮流加液法等。以期为相关领域的工作者提供借鉴。关键词：煤焦油；乳化剂；乳化过程中图分类号：TQ522

文献标识码：A

文章编号：1003－3467（2011）13－0027－03

ResearchonEmulsionofCoalTar

MAZhuo－hui

（EngineeringCollegeofShanxiUniversity，Taiyuan030013，China）

Abstract：Bindingrelativeliteraturereprots，theselectionofemulsifierandemulsificationprocessofcoalemulsifierremixed，cosolvent，tarareexplored．Theemulsifierselectionneedconsideringemulsifiertypes，

etal．Theemulsificationprocessneedconsideringemulsifiedequipmentsuchasmechanicalstirring，colloidmill，homogenizer，ultrasonicwavemethodetal，theemulsificationmethodssuchastransferphaseemulsion，naturalemulsifying，generationofcomplexinterface，alternatedosingmethodareconsidered．Inordertoprovidereferenceforworkersofrelativefiled．Keywords：coaltar；emulsifier；emulsificationprocess煤焦油是煤炭干馏时生成的黑色或黑褐色黏稠

状液体（简称煤焦油），是煤炭加工工业的重要副产品。它是一个组分上万种的复杂混合物，目前已从中分离并认定的单种化合物有500余种，约占煤63种其中包括174种中性组分，焦油总量的55%，

酸性组分和113种碱性组分。占1%以上的品种仅有13种。煤焦油经过乳化后，具有很好的化学稳定性、流动性和良好的燃烧特性，可以作为燃料用油。关于煤焦油的研究课题大都在解决煤焦油的加工中存在的问题，涉及到煤焦油乳化的很少，而且到目前为止仍没能找到最佳的煤焦油乳化剂。煤焦油乳化的难度非常之大，原因非常简单，煤焦油的物质成分太复杂，对很多乳化剂来说，都无法达到使煤焦油乳化液稳定的目的。本研究旨在探讨乳化机理，寻找相对合适的乳化剂、乳化过程，为相关领域的工作者提供借鉴。

收稿日期：2011－06－03

E－mail：zhuohuima@163．com。作者简介：马卓慧（1981－），女，硕士学历，助教，研究方向为煤焦油乳化，

1乳化剂的选择

典型的乳化剂具有共同的结构特征，它是由两种不同极性的原子基团组成，一种是亲水基团，与水分子作用能力较强；另一种是亲油基团，又称为憎水基团或疏水基团。它与水分子不易接近，却容易和油性分子（如烷基）接近。以O/W型乳状液为例，乳化剂定向排列在两相表面，使油滴的表面张力降低，同时阻止油滴的互相聚集，从而形成稳定的乳状液。1．1

乳化剂的种类

［1］

以乳化剂分子溶于水后亲水基团是否解离、解

离成何种离子为依据，可以分类如下：1．1．1

阴离子型乳化剂

在水中解离后，起活性作用的是阴离子基团。

·28·

河南化工

HENANCHEMICALINDUSTRY

2011年

［6］

第28卷

它又可以分为盐类型，由有机酸根与金属离子组成；

酯盐类型，它的分子中既有酯的结构又有盐的结构。此类乳化剂为目前应用最广的一类乳化剂。郭小杰［2］

等将阴离子乳化剂A用于煤焦油—重油的乳化，发现在50℃时，添加单一乳化剂A，混合油黏度为7500mPa·s；90℃时，黏度降至470mPa·s；但未指出阴离子型乳化剂的具体名称和类型。由于阴离子乳化剂电荷的相互作用，使得乳状液的液珠带电，液滴相互接近时产生排斥力，从而防止液滴聚结，结果使分散相更加均匀稳定地分散在连续相当中。1．1．2

阳离子型乳化剂在水中解离后，起活性作用的是阳离子基团。

可作为锅炉燃料代替重油。潘效军等使用复配

结果表明，合成的煤焦油乳化剂对煤焦油进行乳化，

可以用作煤粉锅炉点火用油。张健等性质稳定，

用Span80和Tueen80复配后对生物油和柴油进行

［7］

了乳化，可以形成油包水W/O型乳化油，其稳定时

［8］

间可达60h。田建文等选择了由Span60和Tween80及聚乙二醇400复配而成的乳化剂来考察影响乳化柴油稳定性。实验表明：复配体系Span60/Tween80要比其他复配乳化剂的增溶效果好，不仅增溶的水量多，成本也大大减少。在m（Span60）∶m（Tween80）为81∶19（质量比）时，最大增溶水的质量分数接近22%。

将乳化剂比喻为两头大小不同的楔子，如要乳状液稳定，楔子必须排列得紧密且稳定，此即为楔子理论。乳化剂复配以后两种不同的分子在界面上交

使膜的强度明显增加，大于单相乳化剂叉紧密排列，

的单分子膜的强度。如Span80和Tween80这两种

乳化剂的分子结构中都含有失水山梨醇单油酸酯，碳氢分子链之间能够很好地相互吸引，而且Span80分子更易于楔入Tween80分子的排列空隙中，乳化剂分子这种定向排列方式使作为分散相的细小颗粒不易因互相碰撞、合并而发生破乳从而形成相对稳定的乳化油。

乳化剂的复配依据HLB值。每一种乳化剂都有一个亲水基团的亲水能力，并对亲油基团的亲油这种关系称为亲水亲油能力具有一定的平衡关系，平衡值，即HLB值。理想的乳化剂不仅与油相亲和力强，而且也要和水相有较强的亲和力。实际上要同时兼顾这两方面要求是做不到的，所以在使用时，把HLB值小的乳化剂与HLB值大的乳化剂复配，比单一的乳化剂效果要好。用于燃油的乳化油，选

［3］择HLB值在4．0～7．5之间的乳化剂，张宏等在

常见的有胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型、多乙烯多胺

盐型。在相关文献中未见将阳离子型乳化剂用于煤焦油乳化的例子，而且它价格一般比较昂贵。1．1．3非离子型乳化剂

该类乳化剂溶于水后不发生解离，极性基部分

多元醇和酰胺基。非离子型乳化大多为氧乙烯基、

剂的来源非常广泛，而且性质稳定，不受盐类和溶液

pH值的影响，同时可以与阴、阳、两性离子型活性剂混合使用，在水中和有机溶剂中均可溶解，所以应用非常广泛。非离子型乳化剂与离子型乳化剂相比，具有临界胶束浓度低、胶束聚集数大、乳化能力强等

［2］

特点。郭小杰等将非离子乳化剂B用于煤焦油—重油的乳化，发现在50℃时，添加单一乳化剂B，混合油黏度为6500mPa·s；90℃时，黏度降至450mPa·s。1．1．4

复配乳化剂

由于煤焦油组分非常复杂，单一乳化剂乳化效

［2］

率低，故需考虑复配乳化剂。郭小杰等使用阴离子型表面活性剂A、非离子型表面活性剂B制成复

50℃时，配乳化剂。结果表明，添加单一乳化剂A、B，6500mPa·s；添乳化油的黏度分别为7500、加A+B复配表面活性剂，乳化油的黏度值为6000

mPa·s；90℃时，450、430三者黏度分别降至470、mPa·s。张宏等［3］用烷基磺酸盐类阴离子型和脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子型乳化剂复配，实验得出乳化煤焦油的最佳掺水量在15%左右，当掺水量为15%时，乳化油的黏度在45℃时为406mPa·s，而且性能稳定。于连海等采用复配乳化剂进行乳化，现场试验表明，乳化后的煤焦油性 …… 此处隐藏：5503字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……