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跳跳鞋孙昱东1，张玉玲2，肖胜利2
(1.石油大学化学化工学院，山东东营257061;2.东营胜利电化有限责任公司，山东东营257091)
摘要：介绍了乳化重油应用中的“微爆”理论及其常用乳化设备，并对重油乳化技术在节能燃烧和催化裂化乳化进料两方面的应用进行了叙述，包括两者的机理和所取得的效果及所用乳化剂、掺水量等。 关键词：重油乳化；节能燃烧；催化裂化
中图分类号:TE626.25 文献标识码:A 文章编号:1009-0045(2003)06-0396-03
1 重油乳化技术①
重油掺水乳化燃烧技术以“微爆”理论为基础，该技术是在渣油中加入乳化剂，将水以很小的液滴分散于渣油中，形成油包水型(W/O)乳状液(1～5μm的颗粒占82%[1])。用高压泵将乳化渣油经一次雾化以雾状喷入燃烧炉时，表面的油一旦燃烧，油内的水珠即被加热汽化，体积急剧膨胀，瞬间把油滴爆开(二次雾
化)，产生“微爆效应”。由于二次雾化使油滴碎裂成更细小的雾状油滴，此时油滴比表面积大，可与空气中的氧充分接触燃烧，缩短燃烧时间，使重油燃烧充分，火焰明亮，提高了热效率，消除了黑烟，达到节油的目的。乳化水在燃烧中变成的水蒸气，高温下与燃烧中的炭发生化学反应，生成水煤气，水煤气再燃烧，增加了燃烧放热量，并可消除黑烟，防止结焦，还能将原有的结焦消除，且燃烧中产生的大量水蒸气是三原子气体，可进一步加强热传导和热辐射，改善传热效果[1-2]。
目前，虽然国内外对重油掺水乳化技术的应用研究较多，但对乳化后的重油物性变化影响因素的系统实验研究却较少，因此，对乳化重油的实际应用缺少理论性指导。乳状液的物性不仅与连续相有关，而且与分散相、分散相的加入量以及分散相的多分散性和微粒粒径有关[3]。
在工业生产和科学研究中，必须用一定的方式来制备乳状液，因为不同的混合方式或分散手段常常直接影响乳状液的稳定性甚至类型。
常用的乳化方式主要有以下几种形式[4]: (1)多层滤网式乳化。该方法在实际应用中较为常见，但由于对油质油温要求较高，故在实际生产中运行并不理想。(2)机械搅拌乳化。该方法通过在一定温度下将油水搅拌而使其混合均匀，达到乳化之效果。但因频率不高(不高于500 Hz)，搅拌器转速一般不超过3000r/min，而导致乳化颗粒大小不一，分散不均匀，易于分层，有待进一步改进。(3)电超声波乳化。该法具有较好的稳定性，且在高频(20000Hz左右)振荡下可产生强制压缩，乳化颗粒细小均匀，
不易分层。但该法需高频振荡源，故实践中不常用。(4)哨超声乳化。油和水按一定比例通过喷嘴高速喷出，迎面冲击固定在支座上的，使之产生振动发射出超声波，以迫使油水激烈分散。其频率大约为5000Hz，乳化效果较机械搅拌好，但寿命短，实践中采用也较少。(5)静态乳化器(乳化管)。乳化管内有特殊的乳化单元，乳化效果好，且结构简单，无任何运动部件，因此被广泛采用在各种工业装置中。
以上几种乳化方式，在实践中均有应用。但由于装置结构的复杂性及运行维护的高要求性，致使其应用受到一定限制。周孑民等[4]开发了泵代乳化器技术，该技术简化了供油系统，节省了设备投资、运行和维护费用，并具有较好的乳化效果。
①收稿日期:2003-05-30；修回日期:2003-08-19
作者简介：孙昱东(1970-)，男，山东临朐人，讲师，从事石油加工方面的教学与科研工作。
第21卷 第6期2003年11月
石化技术与应用
Petrochemical Technology&Application
Vol.21 No.6
Nov.2003
2 重油乳化技术在渣油节能燃烧方面的应用目前，重油乳化技术主要应用于渣油节能燃烧和催化裂化乳化进料两方面。从原理上来说，二者具有相似性，但它们之间也存在着较大的差别：渣油节能燃烧技术主要考虑的是如何在成本增加尽量低的情况下，提高渣油的燃烧放热率，它对乳化剂的选择除了乳化油稳定性和经济上的考虑外，没有其他特殊要求。
重质燃料油(俗名渣油)在工业炉、窑炉、船用锅炉等热能动力设备上使用广泛，但因其含有大量的胶质、沥青质，在与氧充分接触前受热(650℃)裂解而生成炭黑(析炭)。当空气不足或混合不好时，炭黑来不及燃烧而引起冒黑烟，妨碍设备正常运行，造成能量损失和大气污染。随着世界性的能源短缺及环境危机的来临，国内外都在寻求和开发节约能源的各种方法和途径，城市以油代煤，以清洁燃料代替重污染燃料的发展趋势很快。因此，改善重质燃料油的燃烧质量，不仅对生产企业具有很大的经济效益，而且对提高环保质量具有重大的社会意义。重油掺水乳化技术是一项新的节能技术，它不仅节约能源，而且能减少环境污染，降低烟气中硫、氮氧化物和烟尘的含量。
高的燃烧效率是高热效率的前提，全自动比例燃烧装置可使加热炉的燃烧效率达到99%以上。但这种燃烧器结构复杂，造价较高，因而并未得到广泛应用。乳化渣油可以提高渣油的燃烧效率，节省燃料，乳化油的微爆效应产生的超雾化作用是在燃烧过程中实现的，并不需要好的雾化设备，这就为普
通燃油燃烧器燃烧效率的提高提供了良好的条件。实际上是为普通燃烧器到了使用市场，使得加热炉在燃烧系统的投资上可以达到节资增效的目的[2]。
随着技术的发展和进步，不仅对各种燃烧炉的热效率设计提出了严格规定，而且要求其在燃烧上达到三废排放标准，在满足热负荷的前提下，尽量占用较少的空间。乳化油的燃烧不仅能利用其微爆效应强化炉内燃烧，而且微爆效应产生的炉内较强的搅动和扰流增强了炉体的对流换热效果。过热水蒸气能够增大辐射室内烟气的黑度，强化了辐射换热，使得炉膛单位体积的热流密度增大，提高了单位钢材热负荷能力，这样就可以减少炉体的换热面积，从而减少辐射室和对流室的钢材耗量，从结构上带动燃烧炉的革新与改进，降低炉子造价。另外，在燃烧过程中，掺入的水在炉内汽化吸热，使火焰中心局部温度下降且趋于均匀，实现低温燃烧，有利于减少氮氧化物和硫氧化物的生成，达到环保要求[2]。
高温下，水蒸气与未完全燃烧的炭粒发生水煤气反应。水煤气反应不增加燃料的可燃成分，但可提高可燃成分的燃烬率，使实际发热量增加。油雾中水蒸气的存在，产生大量的氢氧离子，可以加快CO的燃烧，从而减小过剩空气系数。这样，因空气加热和烟道气带走的热量都相应减少。另外，水变成蒸汽后，产生一种汽提效应，能除去CO2、N2等惰性气体在油滴表面形成的气膜，加快燃烧过程和热的传导，提高传热效率。同时，上述反应减少了火焰中的炭粒，提高了进料的燃烧效率，从而达到节能的目的[5]。
重油乳化宜选择油包水型乳化剂，其HLB 值应在4.3～7.5，最好在5.0～6.5。除了价格以外，重油乳化节能燃烧对乳化剂没有特殊要求，因此其所用的乳化剂范围极其广泛。主要包括以下几类:(1)肥皂;(2)强碱类或碱式盐等;(3)强酸类或酸式盐等;(4)利用现有的化工产品，如一些具有乳化、悬浮、分散作用的商品制剂，直接勾兑于乳化油中[6]。乳化剂的浓度一般占进水量的0.1%～0.25%[7]。
重油乳化节能燃烧的乳化油的掺水率一般在4%～10%[1]。掺水太少，乳化效果不好，起不到很好的“爆破”雾化效果；掺水太多，则会由于乳化水的过量吸热而影响炉子的热效率，且影响乳状液的稳定性。通常，采用乳化油作为燃料以后，炉子的节油率可在10%～20%[8]。经济核算表明，采用乳化燃油技术后，其全部工程投资可在一个月内收回[9]。因此，具有较好的经济效益。
3 重油乳化技术在催化裂化方面的应用
在重油催化裂化反应过程中，渣油处于气-液混相状态，因此，它和炽热的催化剂颗粒接触前的雾化、蒸发过程对整个反应起着十分重要的作用。渣油在和催化剂颗粒接触前只能部分汽化，其气相部分和催化剂的作用与常规的气-固相反应没有本质的区别；而液相部分，即使在高温下，也只能润湿催化剂颗粒，通过毛细管作用
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第6期 孙昱东等1重油乳化技术及其应用
吸入到催化剂颗粒内部的微孔中去，并停留在那里，一直到完全反应并部分成为焦炭为止。这时的反应是热反应和催化反应的结合。可以看出，为了减少催化剂上的结焦量，必须尽可能地减少液相部分的比例，也就是要强化催化裂化前期过程中的雾化和蒸发过程，提高汽化率，减少液-固反应。
催化裂化乳化进料以“微爆”理论、“分子聚集与解聚”理论和强化催化裂化技术原理为基础，主要是为了解决重油催化裂化低温进料粘度高而雾化不良的问题[10-11]。采用乳化原料作为重油催化裂化反应的进料，由于乳化水的“爆破”作用可改善进料雾化效果，改变原料油与催化剂的接触效果，使原料在催化剂上的分布更均匀。同时，由于表面活性剂的加入而降低了渣油的表面张力，抵消超分子结构的过剩表面能，改变了超分子结构和催化剂接触时的扩散方向和速度；同时，又因具有强吸附能力的表面活性剂与高分子的竞争吸附，而使一部分生焦物被屏蔽起来，也减少了焦炭产率。因此，采用乳化进料后，将大大促进催化裂化反应的进行，提高反应深度，改善产品分布。
小型固定式流化床试验结果表明[12-13]：与未乳化原料相比，乳化原料的转化率增加0.5%～7%，液化气和轻质油收率提高0.5%～3%，焦炭和干气产率变化不大。在近似转化率下，乳化进料可明显改善催化裂化产品的选择性。
与渣油节能燃烧技术不同，重油催化裂化是一个有催化剂参与的、复杂的气-液-固三相反应过程，重油催化裂化乳化进料除了考虑重油乳状液的稳定性和过程的经济效益以外，还要求所选乳化剂对催化裂化反应没有不良影响，因此，催化裂化乳化进料最好是选取水溶性非离子型表面活性剂作为乳化剂[13]，如聚氧乙烯醚类表面活性剂。催化裂化用乳化油的掺水率在2%～10%[12]。
重油催化裂化乳化进料在提高原料雾化能力的同时，由于乳化水汽化吸热以及低温进料升温吸热，可使剂油比提高，反应温降增大，热反应减少，这些因素的共同作用，可使催化裂化的产品分布得到明显的改善。且该技术工艺简单，容易实现，因此将有很广阔的应用前景。初步经济评价表明,60万t/a重油催化裂化装置改造为乳化进料后，年增效益达3000万元以上，可大幅度提高催化裂化装置的经济效益[13]。
4 结束语
重油乳化技术的应用已引起了许多科研工作者的重视，目前，虽然重油掺水乳化技术(特别是在节能燃烧方面)的研究在我国已取得了一定的进展，但仍未得到大面积的开发应用，主要是因为目前的乳化技
术还不完善所致，一是由于乳化油的稳定性尚未真正解决，且缺少高效乳化剂；二是缺少高效大处理量的工业化乳化设备。
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・石 化 技 术 与 应 用 第21卷
T echnical developing hot points for f uture petrochemical industry:Ⅲ.N ew separation and reaction technology
Qian Bozhang1,Li Cangsang2
(1.Gol den-A ut um n Pet rochem ical Scientif ic
Propagation W ork-Room,S hanghai,200127, Chi na; 2.Inf opro Pet rochem Inf orm ation Co. L t d.,S hanghai,200127,Chi na)
便携式行李车T echnology of emulsif ied heavy oil and its applica2 tion Sun Yudong1,Zhang Yuling2,Xiao Shengli2
(1.College of Chem ist ry and Chem ical Engi neer2
i ng,U niversity of Pet roleum,Dongyi ng,257061, Chi na;21S hengli Dianhua Co.L t d.,Dongyi ng, 257091,Chi na)
Abstract:The theory of“demolition atomization”and the equipments used in the technology of emulsified heavy oil were introduced.The application of technology of emulsified heavy oil in enery s
aving combustion and RFCC was dis2 cussed,including the mechanism,the effects,the emulsifier, and the quantity of water.
K ey w ords:emulsified heavy oil;enery saving combustion; RFCC
Synthesis of diastereoisomeric dibenzylidene sor2 bitol and its derivates
Wang Xiaoqiang1,Li Jichun1,Dong Bingli1,Zhang
Zhixi1,K e Changhao2
(11Pet rochem ical Research Instit ute of L anz hou Pet rochem ical Com pany,Pet roChi na,L anz hou, 730060,Chi na;21O riganic Plant of L anz hou Chem ical Indust ry Corporation,CN PC, L anz hou,730060,Chi na)
Abstract:Diastereoisomeric dibenzylidene sorbitol and its derivates nucleating aqent were synthesized with sorbitol and the mixture of benzaldehyde and p-methyl benzaldehyde as materials.When the mass ratio of benzaldehyde to p-methyl benzaldehyde as materials.When the mass ratio of benzaldehyde to p-methyl benzaldehyde was1/9to3/7, the product had the yield98%,the melting point decreased2～14℃,the ordour was weakened and the processability was i
mproved as compared with those of Me-DBS.The polypropylene had the transparency about80%by adding0. 2%～0.3%of nucleating agent.
K ey w ords:dibenzylidene sorbitol;benzaldehyde;p-methyl benzaldehyde;diastereoisomeric nucleating agent
电容式触摸开关Pilot test on HPD-2selectcracking catalyst
Zhang Xuejun1,Xiao J u1,Luo Jigang2
(1.U rum qi Pet rochem ical Com pany,Pet roChi2 na,U rum qi,830019,Chi na; 2.Changchun Huigong Catalyst Co.L t d.,Changchun,130021, Chi na)
Abstract:The pilot test on HPD-2selectcracking catalyst was carried out in Urumqi Petrochemical Company.The re2 sults showed that the liquid yield by the HPD-2catalyst was over95%,the solidifying point decreased about50℃when the reaction temperature was380℃,the product had good properties.
K ey w ords:selectcracking;low freezing point diesel oil;cata2 lyst;pilot test
Colour stability of hydrof ining diesel oil
Wei Jian,Yang Xiangxin,Shi Yulin,G ao Xi2 aodong,Liu Xuefen
(Instit ute of Pet rochem ical Science,S IN O PEC,
Beiji ng,100083,Chi na)Abstract:The colour chang with time of hydrofining diesel oil in the storage conditions was investigated.The result showed that the colour stability of hydrofining diesel oil was related to its content of unsaturated hydrocarbon and hetero -atom.The colour chang was described by the first order reactions with two different rate constants which represented the transformation of the coloured precursors,the unsaturat2 ed and hetero-atomic compounds.The values of colourity of hydrofining diesed oil in different time were determined.The equation for the rule of colour change was solved by the data fitting.
K ey w ords:hydrofining diesel oil;refining;colour;stability W aste w ater treatment of EBR polymerizer and grafting reactor in ABS equipment
Pan Xinming,Liu Faqiang,Guan Weinong,Wang Yuan,Qiao Tongsen,Wen Shanxiong,Xu Liang2 min
(Pet rochem ical Research Instit ute of L anz hou Pet rochem ical Com pany,Pet roChi na,L anz hou, 730060,Chi na)
Abstract:The process waste water of EBR polymerizer and grafting reactor in ABS equipment was treated by the method of reusing the materials in waste water.The treated waste water occupied the2.5%of total waste water in ABS equipment.After reusing the materials in waste water,the overall COD value decreased20%,thus reduced the treat2 ment load in subsquent waste water.
K ey w ords:ABS equipment;EBR polymerizer;grafting reac2 tor;waste water treatment
标本夹Synthesis of accelerator TBSI
K e Changhao1,Yang Xiaochen2,He Chun2,Zhang Y ing3
(1.College of Chem ical Engi neeri ng,S ichuan U2 niversity,Chengdu,610065,Chi na;2.O rganic Plant of L anz hou Chem ical Indust ry Corpora2 tion,CN PC,L anz hou,730060,Chi na;3.Engi2 neeri ng Com pany of L anz hou Chem ical Indust ry Corporation,CN PC,L anz hou,730060,Chi na) Abstract:The process for synthesizing accelerator TBSI by acetic anhydride was introduced.Optimum conditions were: mas ratio of acetic anhydride and NS was6∶1,reaction tem2 perature30～70℃,reaction time0.5～3h,thermal insulat2 ing temperature25±5℃,thermal insulating time48h.The yield of product was92.5%.
K ey w ords:accelerator TBSI;acetic anhydride;synthesis Synthesis of2-tert-butyl-4-methyl phenol Yang Xingkai,Wu Jiawei,Suo Longning,Ma Li2 hai,G an Liming
(Depart ment of Pet rochem isty and Engi neeri ng, L anz hou Pet rochem ical College of V ocational Technology,L anz hou,730060,Chi na)
Abstract:The2-tert-butyl-4-methyl phenol was syn2 thesized with4-methyl phenol and isobutylene as materials and concentrated sulfuric acid as catalyst.The effects of reac2 tion temperature,time and catalyst on the convesion and se2 lectivity were investigated.The results showed that when the reaction temperature was75℃,catalyst content was5%, and reaction time was45min,the yield of2-tert-butyl-4-methylphenol was91.5%,the conversion was98.3% and the selectivity was93.7%.
K ey w ords:2-tert-butyl-4-methyl phenol;synthesis; process
Commercial application of FS non-hydrof ining process Cong Y e,Liu Y ing,Liao K ejian (Depart ment of Pet roleum and Chem ical Tech2
ABSTRACTS PETROCHEMICAL TECHNOLO GY&APPL ICA TION
Bimonthly Volume21, No.6 September 2003
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