重油的降粘劑的選擇，以及采用單因素優(yōu)化法制備半纖維素重油的工藝研究，并且 對(duì)半纖維素重油進(jìn)行了熱值、運(yùn)動(dòng)粘度和鍋爐燃燒試驗(yàn)的考查。其優(yōu)化工藝確立為重油與降粘劑的質(zhì)量 比為8:2，半纖維重油的HLB值為11.5，半纖維素溶液添加量為30%，超聲波破碎儀乳化時(shí)間為30 min，乳化溫度為常溫。經(jīng)檢測(cè)制備的半纖維素重油彈筒熱值為35.12 MJ/kg，與重油的37.22 MJ/kg相當(dāng)，而運(yùn)動(dòng) 粘度由180 mm2/s降低至28.5 mm2/s，粘度顯著降低，解決了傳統(tǒng)重油在儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)、燃燒過(guò)程中需要 預(yù)熱耗能的問(wèn)題。

重油是石油提煉中的下腳料，其主體組分中含有 15%~30%左右的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，并含有多種金屬、非金屬、灰分、水分以及硫分等有害物質(zhì)。同時(shí)，它也是一種高熱值的燃料油，含碳量高達(dá) 85%左右， 熱值在 9000 大卡以上，閃點(diǎn)達(dá) 120℃以上，具有良好的儲(chǔ)運(yùn)**性能，是冶金、建材、化工、輕工、食品、 電力、航運(yùn)等行業(yè)的重要熱能源，尤其在能源較為短缺的沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)及高耗能企業(yè)已成為其主要燃 料。作為燃料，重油的凝點(diǎn)高、粘度大、流動(dòng)性差，使燃燒霧化效果受到嚴(yán)重影響，而且隨石油產(chǎn)品 加工深度的不斷提高，重油燃燒性能大幅下降，造成燃燒不完全，燃料消耗浪費(fèi)嚴(yán)重，并加大了污染物質(zhì) 的排放。為了改善重油在常溫下的粘度和燃燒狀況，國(guó)內(nèi)外已發(fā)展了很多技術(shù)，一般是在重油中加入水 合乳化劑，加熱乳化，形成由粒徑 1~100 μm 分散相的油包水或水包油乳液，在乳化后直接進(jìn)入燃燒器以 改善重油的燃燒狀況，或改善乳化劑品種和增大用量，使重油乳液在常溫下有較低的粘度和較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn) 定性。 半纖維素廣泛存在于植物中，針葉材含 15%~20%，闊葉材和禾本科草類(lèi)含 15%~35%，在造紙行業(yè) 產(chǎn)生的黑色黑液中的含量也極為豐富，但一直沒(méi)有得到很好的應(yīng)用。半纖維素作為一種生物高分子， 具有較高的熱能，并在堿水中具有很高的溶解度。本工藝就是基于該思路提出以造紙等行業(yè)提取纖維素后的黑液為原料，采用酸析法獲得木質(zhì)素和半纖維素混合物，加入氨水和雙氧水將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為水溶 性銨化木質(zhì)素，沉淀即為半纖維素，溶于堿水獲得高濃度的半纖維素溶液。然后以丙酮作為降粘劑溶解 重油，同半纖維素溶液進(jìn)行納米乳化混合形成半纖維素重油，形成一種新的生物質(zhì)液體燃料。該燃料較 傳統(tǒng)的乳化重油相比具有粘度低、流動(dòng)性好、熱值高、著火性好的特點(diǎn)。

.NaOH/半纖維素濃度對(duì)半纖維溶解度的影響 在常溫下?tīng)顟B(tài)下，將 30 g 半纖維素加入 100 ml 的 4%、6%、8%、10%、12%不同濃度氫氧化鈉堿溶 液中，攪拌均勻使其充分溶解。觀察半纖維素在不同濃度氫氧化鈉堿溶液中的溶解情況。 在常溫下?tīng)顟B(tài)下，將 20 g、25 g、30 g、35 g、40 g 的半纖維素加入 100 ml 10%氫氧化鈉溶液中，攪 拌均勻使其充分溶解。觀察半纖維素在不同濃度氫氧化鈉堿溶液中的溶解情況。

重油降粘劑的篩選 分別選取丙酮、石油醚、正己烷、環(huán)戊烷、乙醇五種溶劑與重油進(jìn)行混合，超聲波破碎儀超聲 10 min，靜止 觀察重油的溶解狀態(tài)和粘度。重油 HLB 值的測(cè)定，將重油與水按照質(zhì)量表 9:1 混合，加入 HLB = 9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5 和 13 的乳化 劑 1%，置于 25℃水浴中采用超聲波破碎儀乳化 30 min，乳化完畢后進(jìn)行穩(wěn)定考察。穩(wěn)定性考察: 將乳化油置于 25℃的恒溫箱中放置 12 h，觀察水的析出情況。按析出水的毫升數(shù)作為 穩(wěn)定性指標(biāo)(析水率 = 析出水量/含水量)。

將重油與半纖維素溶液按照質(zhì)量表 7:3 混合，加入一定量的 HLB = 11.5 的乳化劑，置于 25℃水浴中 采用超聲波破碎儀乳化一定時(shí)間，乳化完畢后進(jìn)行穩(wěn)定考察。 穩(wěn)定性考察：將乳化油置于 25℃的恒溫箱中放置 12 h，觀察水的析出情況。按析出水的毫升數(shù)作為 穩(wěn)定性指標(biāo)(析出水量)。 考察影響：1) 乳化劑用量分別考察 0.25%、0.5%、1%、1.5%和 2%五個(gè)水平；2) 乳化時(shí)間分別考察 10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min。半纖維素重油鍋爐燃燒試驗(yàn) 將半纖維素重油倒入重油鍋爐(金威特燃燒機(jī)，供熱量：150,000 kcal/h)燃燒器的料箱中，將料箱的溫 度調(diào)至“0”刻度，進(jìn)行常溫點(diǎn)火燃燒，啟動(dòng)燃燒器開(kāi)關(guān)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，觀察半纖維素重油的流動(dòng)情況、 著火情況及燃燒時(shí)的火焰情況。

通過(guò)試驗(yàn)以丙酮作為重油的降粘劑，解決了重油乳化需要高溫加熱的問(wèn)題；通過(guò)乳化方式將半 纖維素以分子態(tài)形式與重油進(jìn)行乳化混合，形成生物質(zhì)能源的一個(gè)新品種，其中半纖維素溶液在重油中 的質(zhì)量百分含量不低于 30%，實(shí)現(xiàn)了重油替代；本實(shí)驗(yàn)**采用半纖維素作為乳化重油的能量增強(qiáng)劑， 有效解決乳化重油雖煙度低，但熱量降低的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)檢測(cè)制備的半纖維素重油彈筒熱值為 35.12 MJ/kg, 與重油的 37.22 MJ/kg 相當(dāng)，而運(yùn)動(dòng)粘度由 180 mm2 /s 降低至 28.5 mm2 /s，粘度顯著降低，解決了 傳統(tǒng)重油在儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)用、燃燒過(guò)程中需要預(yù)熱耗能的問(wèn)題。因此可以解決林源活性物質(zhì)分離純化后剩余 物質(zhì)中大量廢棄生物質(zhì)的高值化資源化利用的問(wèn)題，該技術(shù)還可以推廣應(yīng)用于所有生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量 林草木質(zhì)纖維素廢棄物相關(guān)行業(yè)，在技術(shù)上具有普適性，為生物質(zhì)重油提供新的產(chǎn)品形式。