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混合重质燃料油降粘的研究

作　者: 郭小杰
导　师: 张永发
学　校: 太原理工大学
专　业: 化工工艺
关键词: 调和油乳化油降粘剂油煤浆
分类号: TE624.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着我国经济稳定快速增长,重油燃料油消耗量日益增加,据统计我国每年约有60%燃料油需要进口,严重威胁我国能源安全。另一方面,我国煤炭储量十分丰富,急需开发利用煤炭完全或部分代替重油燃料油技术。合成煤基锅炉用燃料油是一种以煤代油技术,它是以煤粉,炼焦副产物-煤焦油,重油,水,表面活性剂为主要原料,通过调和、乳化等技术制备锅炉用液固浆态燃料。由于煤焦油、煤粉都是煤基物质,因此该技术是一项以煤部分代油的技术,其开发应用对保障我国锅炉用燃料油有重大意义。本论文主要研究内容有五个方面:以煤焦油和重油为原料,通过胶体磨剪切作用制备调和油;在调和油中添加合适的乳化剂和适量的水,制备环保型锅炉用燃料乳化油;以降低调和油粘度为目的的降粘剂的研究;以调和油和一定粒度的煤粉为原料制备油煤浆;以及水煤浆添加剂的研究。经研究获得主要研究成果和结论如下。1.煤焦油和重油制备调和燃料油研究1)温度升高对调和油粘度影响显著,调和比为2:1的调和油,从50℃升高到92℃,粘度值下降了94.2%;2)随着重油配比量从2:1增加到7:1,调和油粘度也相应升高,随着温度升高调和油粘度降低,降低速率分为两段,第一段为高快速下降区(50℃<T<70℃),平均下降速率为115mPa·s/℃,第二阶段为是平缓下降区(70℃<T<92℃),平均下降速率为20mPa·s/℃;3)重油和煤焦油调和比为6:1时,在50℃时剪切作用下的调和油粘度比未经过剪切作用调和油粘度降低了1200mPa·s,剪切研磨具有明显降低调和油低温粘度的作用;。4)调和比为4:1(重油:煤焦油,v:v),测得调和油闪点为194℃,远高于国家标准130℃,闪点随分子量增大而升高,完全互溶的混和物,闪点低于各组分闪点的算术平均值,并接近于含量大组分的闪点;5)通过数值分析和模拟建立了重油和煤焦油混合油粘度与温度的数学模型,该模型是U-W方程式的一种扩展形式。lgvm=∑xilgvi-K-11.3T+0.01 (323.15K≤T≤343.15k) lgvm=∑xilgvi-K-1.1/{1+exp[(T-351.5)/6.3]} (343.15K<T≤365.15K)。2.调和油和水制备乳化燃料油研究1)开发复合乳化剂A+B,添加该乳化剂制备乳化油中的水滴粒径小,乳化油中乳化剂将分散的水滴包围,使乳化油具有高度的稳定性;2)复配乳化剂A+B所制备的乳化油产品具有良好的稳定性和低粘度,和添加单种乳化剂试样的粘度相比,复配乳化剂制备的乳化油能在常温下保持4天以上;其乳化油粘度低,在50℃时,复配乳化剂A+B制备的乳化油粘度值比添加单种乳化剂A和B制备乳化油粘度值低41.7%,25%;90℃时,分别低9.3%,4.7%;3)A+B复合乳化剂添加量与试样粘度值有极值关系,确定乳化剂的最佳添加量为3‰。在90℃,乳化剂添加量为3‰试样粘度最低为430mPa?s;4)乳化油中最佳水分添加量为10%。乳化油在常温和60℃下分别放置三个月后未见分层,其粘度也未发生改变。3.降粘剂研究1)开发了非离子型和阴离子型两类单种降粘剂,其最佳添加量均为3‰。2)非离子和阴离子复配降粘剂效果最好。在低温时,复配降粘剂比单种非离子和阴离子降粘剂制备调和油粘度分别降低了16.7%和10%;高温时,降低了12.5%和6.3%,其最佳添加量为3‰。4.制备油煤浆研究1)温度变化对油煤浆粘度变化影响显著;2)含碳量高的煤有利于油煤浆粘度低。50℃和92℃时,含碳量高的古交肥煤制备油煤浆粘度比含碳量相对低大同烟煤制备油煤浆粘度降低7.1%和12.4%;3)油煤浆的粘度与煤粉的粒度关系呈“N”字型,油煤浆中最佳的煤粉添加粒度为250～300目。

全文目录

摘要  2-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-29
  1.1 合成燃料油的背景和意义  12-13
  1.2 合成锅炉用燃料油原料性质  13-15
    1.2.1 重油性质  13
    1.2.2 煤焦油性质  13-15
  1.3 合成锅炉用燃料油技术现状  15-28
    1.3.1 调和技术  15-19
    1.3.2 乳化技术  19-25
    1.3.3 油煤浆技术  25-28
  1.4 本文研究的主要内容  28-29
第二章实验内容  29-40
  2.1 实验原料及仪器  29-31
  2.2 主要设备工作原理  31-33
    2.2.1 胶体磨剪切作用的原理  31-32
    2.2.2 NDJ-79 型旋转粘度计的原理  32-33
    2.2.3 WNE-1A 恩氏粘度计的原理  33
    2.2.4 对辊式破碎机工作原理  33
  2.3 实验过程  33-35
    2.3.1 调和油制备  33-34
    2.3.2 乳化油制备  34-35
    2.3.3 油煤浆制备  35
  2.4 产品质量测定  35-40
    2.4.1 粘度的测定  35-36
    2.4.2 闪点的测定  36-39
    2.4.3 乳化剂的选取  39-40
第三章锅炉用燃料油的合成研究  40-55
  3.1 调和燃料油研究  40-47
    3.1.1 温度对调和油粘度的影响  40-41
    3.1.2 重油和煤焦油体积比对调和油粘度的影响  41-42
    3.1.3 胶体磨的剪切作用对粘度的影响  42-43
    3.1.4 调和油的闪点特性  43-44
    3.1.5 重油、煤焦油和调和油温度和粘度的关系  44-47
  3.2 乳化燃料油研究  47-53
    3.2.1 不同类型乳化剂对乳化油稳定性的影响  47-49
    3.2.2 不同类型乳化剂对乳化油粘度的影响  49-50
    3.2.3 乳化剂添加量对乳化油粘度的影响  50-51
    3.2.4 水分添加量对乳化油粘度的影响  51-52
    3.2.5 静置时间对乳化油性质的影响  52-53
  3.3 本章小结  53-55
第四章表面活性剂作为降粘剂的研究  55-63
  4.1 降粘剂的作用原理  55-56
    4.1.1 降粘剂  55-56
    4.1.2 降粘剂的类型  56
  4.2 降粘剂的研究  56-62
    4.2.1 表面活性剂作为降粘剂对调和油粘度的影响  56-57
    4.2.2 表面活性剂添加量对调和油粘度的影响  57-60
    4.2.3 降粘剂的类型对调和油粘度的影响  60-62
  4.3 本章小结  62-63
第五章油煤浆的研究  63-68
  5.1 温度对油煤浆粘度的影响  63-64
  5.2 煤粉含碳量对油煤浆粘度的影响  64
  5.3 煤粉的添加量对油煤浆粘度的影响  64-65
  5.4 油相中重油和煤焦油不同配比对油煤浆粘度的影响  65-66
  5.5 煤的粒度对油煤浆粘度影响  66-67
  5.6 本章小结  67-68
第六章结论与展望  68-71
  6.1 主要结论  68-69
  6.2 今后工作展望及存在问题  69-71
参考文献  71-77
致谢  77-78
发表论文  78

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