1实验
试剂:氯化十八烷基二甲基苄基铵,聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯,失水山梨醇单硬脂酸酯,乳酸乙酯等均为市购化学纯。
重油:燕山石油化工公司产,运动黏度ν100=
乳化方法:将加热到
稳定性考察:将乳化油置于温度为
2结果与讨论
2.1 重油乳化剂配方的均匀设计
影响乳化重油性能的因素除了乳化剂的种类以外,其操作条件如温度、搅拌速度和搅拌时间等对乳化效果也有很大影响。根据经验及考虑乳化效果和水损失率,乳化重油的温度定为
渣油是复杂的烃类及其衍生物,一般乳化剂很难将它乳化。实际乳化时乳化剂的选择和乳化方法是重要因素。将油和水一同搅拌时由于界面不断分裂,界面面积急剧增大,界面能形成极大的力,聚结的速度也急剧加快。由于乳化剂具有表面活性,它向油-水界面吸附,使界面能降低,防止油或水回复原状。此外,因乳化剂分子膜将油滴包住,可防止碰撞的液滴彼此合并。同时,由于形成表面双电层,当两个液滴互相接近时,因电的相斥作用而防止了凝聚。乳化剂的这种作用使原来热力学不稳定体系的乳液可保持为准稳定体系。渣油可用阳离子型、非离子型和阴离子型乳化剂进行乳化。但如果用单一型乳化剂乳化,其乳化效果不太理想,若采用两种或两种以上不同性质的乳化剂进行乳化,一般容易得到稳定的重油乳化液。作者采用均匀设计的方法进行乳化剂的选择。均匀设计所选择的乳化剂中表面活性剂(自变量)及其变化范围列于表1中。
实验中选择了6个自变量。为了使乳化液总量为一定值,水作为填充量而成为不定量。采用7因素20水平20次实验的均匀设计表U*20(207)。根据实验结果,做等值线图(图1)。
从图1中可见,阴离子和阳离子表面活性剂不能同时使用,相互之间的干扰很大,这是由于两种物质之间发生反应,所生成的产物不具有表面活性作用。阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂之间存在着不同的交互作用。但由于体系中有阴离子一同参与了优化,而它的影响较大。为了详细考察阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配的情况,取这两类表面活性剂重新进行均匀设计。
2.2 阳离子型乳化剂配方的设计及优化
根据前面的实验,重新选择非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂复配,所选自变量为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、乳酸乙酯和氯化十八烷基二甲基苄基铵。同时考虑到pH起到很重要的作用,故一起进行优化。确定此配方的自变量及变化范围列于表2。
实验方案设计中选了5个自变量,1个因变量,15次实验,15个水平,采用U15(155)表。具体实施方案及结果见表3。
将表3中的实验数据用均匀设计软件进行处理,作等值线图2~5。从图2~3可见,阳离子表面活性剂(氯化十八烷基二甲基苄基铵)与非离子表面活性剂(聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯)之间有强烈的协同作用,阳离子表面活性剂用量越大对稳定性越有利,对聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯有一最佳值,对失水山梨醇单硬脂酸酯则同样是用量越大越好。而对乳酸乙酯则用量越小越好(图略)。pH越高对稳定性越有利(图4)。聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯与乳酸乙酯之间存在协同作用,聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯的用量有一最佳值(图5)。
根据上述分析确定约束条件,经过全排列进行优化,优化结果列于表4中。
由表4的第3号配方可见,在氯化十八烷基二甲基苄基铵10mg,聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯1mg,失水山梨醇单硬脂酸酯1mg,乳酸乙酯5.1mg(乳化剂用量为重油总质量的0. 017%)时,可在
做了贮存稳定性考察实验,将乳化重油样品3份分装在密封的烧杯内,在室温下放置,过
2.3 不同重油的乳化
表5是采用最佳配方(乳化剂用量为重油总质量的0.12%)乳化重油,在
由表5可知,重油来源不同对乳化液质量影响很大。华北、保定重油较易乳化,燕化公司炼油厂重油较难乳化。总的趋势是随着加水量的增加,乳化渣油的析水量是逐渐增大的。
3结论
(1)阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂复配时可能反应生成没有表面活性的物质,不利于乳化。
(2)阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配时有协同作用,对乳化性能影响很大。
(3)用均匀设计与调优软件可以较快地得到最佳配方,并可对变量间的相互关系进行分析,找出协同作用,有利于指导实验。
(4)在一次均匀设计的基础上,根据所得结果改变变量重新进行设计,可以更准确地把握变量间的变化规律,更快地得到最好结果。
(5)所得配方在用量为0.12%时可使乳化重油在
