CN102139198A

CN102139198A - 一种用于含硫含氨酸性水储存的分子膜

Info

Publication number: CN102139198A
Application number: CN2010101017478A
Authority: CN
Inventors: 郭宏昶; 王刻文
Original assignee: Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp; China Petrochemical Corp
Current assignee: China Petrochemical Corp; Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2011-08-03

Abstract

本发明提供了一种用于含硫含氨酸性水储存的分子膜，其具体组分和含量为：(A)含氟表面活性剂0.3％～3％，(B)碳氢表面活性剂0.3％～3％，(C)高级脂肪醇0.4％～4％，(D)铺展剂90％～99％；其中铺展剂是乙醇、乙醚、苯、石油醚中的一种或几种的混合物。所述百分数为重量百分数，以分子膜总重计。该分子膜可用于含H₂S和NH₃的和/或需与大气隔绝的污水、污油储存设施，在20～90℃，常压含H₂S和NH₃的油水环境中，只需要加入2～20ml/m²的分子膜即可有效控制70％以上的轻质油、H₂S和NH₃的挥发。

Description

一种用于含硫含氨酸性水储存的分子膜

技术领域

本发明涉及气-液两相隔离的分子膜技术，更具体地说，是一种适用于石油炼制与化工过程中含硫含氨酸性水与气相隔离的技术，以减少硫化氢气体的挥发。

背景技术

在石油炼制及石油化工行业中，含硫含氨酸性水普遍存在，从常减压到催化，焦化，加氢等装置都会产生含硫化氢的酸性水，这些酸性水一般集中到酸性水汽提装置进行处理。然而，在储存和运输的过程中，随着环境压力温度的变化，常会有硫化氢自液相中挥发出来，使得罐区附近存在刺激性气味，危害操作人员健康。

为减少硫化氢的挥发，应减少气-液相的直接接触。现常采用的技术是浮顶罐，但浮顶罐不仅造价高，而且其自身也存在腐蚀问题，且会出现沉盘、卡盘等事故。无论从安全、人员健康，还是从经济的角度，都需要有新的技术出现。

目前，国内外关于防止硫化氢挥发腐蚀危害的专利均集中于设备材质及涂层和缓蚀剂方面，并无应用分子膜技术的相关专利。分子膜技术的相关专利中，US 7,413,770 B2公开的纳米分子膜技术用于金属腐蚀防护，是将多层分子膜附着于金属表面，工艺复杂，用于此处并不能减少硫化氢挥发带来的危害。200710056671.X采用长链脂肪醇与短链醇复配为分子膜基材，选择适当的铺展溶剂，抑制水分蒸发，与本发明专利分子膜材料不同，且目的上存在根本性差异。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于含硫含氨酸性水储存的分子膜，由一系列含氟表面活性剂、碳氢表面活性剂、高级脂肪醇以及铺展剂复配而成，其具体组分和含量如下：

(A)含氟表面活性剂 0.3％～3％

(B)碳氢表面活性剂 0.3％～3％

(C)高级脂肪醇 0.4％～4％

(D)铺展剂 90％～99％

所述百分数为重量百分数，以配成后的分子膜总重计。

其中

含氟表面活性剂结构通式为R_FH_b-(CH₂)_a-X，其中R_F为其中部分或者全部氢原子被氟原子替代的C₅-C₂₅的烷基，a和b分别为亚甲基和氢原子数量，0≤a≤10，X为羧基、氨基、硝基、亚硝基、磺酸基等官能团中的一种或几种的组合，其优选含量为0.5重量％～1.5重量％；

碳氢表面活性剂结构通式为R-(CH₂)_a-X，其中R为C₅-C₂₅的烷基，a为亚甲基数量，0≤a≤10，X为氨基、硝基、卤族元素、磺酸基、羧基等的一种或几种的组合，其优选含量为0.5重量％～1.5重量％；

高级脂肪醇为C₁₂-C₂₄的任意一种或者几种脂肪醇的混合物，其优选含量为1重量％～2重量％；

铺展剂可以是乙醇、乙醚、苯、石油醚中的一种或几种的混合物，其优选含量为95重量％～98重量％。

其中含氟表面活性剂优选含硝基、磺酸基或羧基的；碳氢表面活性剂优选含溴原子的；高级脂肪醇优选烷基为C₁₄-C₁₇的。

上述化学产品均可直接从市场购得。

本发明提供的分子膜，当酸性水含油时，可在油相表面铺展成膜；不含油时，亦可在水相表面铺展成膜。本发明制备工艺简单，使用量小，采用不同的分子膜可适应不同的温度范围，并具备自行修复能力，操作简单，只需连续或间断注入即可，在炼油、冶金、化工等含硫含氨酸性水的储运领域有广阔的应用前景，不仅可减少异味，保护环境和人员安全，而且使用成本低廉，可带来巨大的经济和社会效益。本发明所提供的分子膜可用于含H₂S和NH₃的和/或需与大气隔绝的污水、污油储存设施。该分子膜在20～90℃，常压含H₂S和NH₃的油水环境中，只需要加入2～20ml/m²的分子膜即可有效控制70％以上的轻质油、H₂S和NH₃的挥发。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但这些实施例、配比组成并不限制本发明的范围。将上述所述的组分(A)～(D)按所述比例混合即得本发明分子膜。在常温，常压条件下，对本发明的分子膜进行含硫含氨酸性水实验，评价分子膜的蒸发抑制率。分子膜的蒸发抑制率按下式计算：

R = \frac{W_{t} - W}{W_{t}} \times 100 %

其中，R为蒸发抑制率，W_t为对照样品蒸发量，W为测量样品蒸发量。

实施例1～8为本发明分子膜的制备例，实施例9～12为本发明分子膜的效果评价例。

实施例1

取C₁₇H₂₀F₁₇N₂O₃I 1.5g，C₈H₁₇N(CH₃)₃Br 1.5g以及十五醇2g溶于500g乙醚中，配成复合型分子膜LA-I型。

实施例2

取C₁₇H₂₀F₁₇N₂O₃I 2.5g，C₈H₁₇N(CH₃)₃Br 2.5g以及十五醇5g溶于500g乙醚中，配成复合型分子膜LA-II型。

实施例3

取C₁₇H₂₀F₁₇N₂O₃I 4g，C₈H₁₇N(CH₃)₃Br 4g以及十五醇8g溶于500g乙醚中，配成复合型分子膜LA-III型。

实施例4

取C₁₇H₂₀F₁₇N₂O₃I 6g，C₈H₁₇N(CH₃)₃Br 6g以及十五醇12g溶于500g乙醚中，配成复合型分子膜LA-IV型。

实施例5

取C₁₇H₂₀F₁₇N₂O₃I 7.5g，C₈H₁₇N(CH₃)₃Br 7.5g以及十五醇15g溶于500g乙醚中，配成复合型分子膜LA-V型。

实施例6

取C₁₇H₂₀F₁₇N₂O₃I 15g，C₈H₁₇N(CH₃)₃Br 15g以及十五醇20g溶于500g乙醚中，配成复合型分子膜LA-VI型。

实施例7

取C₁₇H₂₀F₁₇N₂O₃I 4g，C₈H₁₇N(CH₃)₃Br 4g以及十五醇8g溶于500g乙醚中，配成复合型分子膜LB-I型。

实施例8

取C₇F₁₅COOH 6g，C₈H₁₇N(CH₃)₃Br 6g以及十六醇12g溶于500g乙醚中，配成复合型分子膜LB-II型。

实例施9

取七个直径150mm的表面皿，分别加入含0.1wt％硫化氢的500g水，其中一个表面皿内不加本发明的分子膜，作为对照样品；其余六个表面皿内分别加入0.1ml的LA-I型至LA-VI型分子膜，作为测量样品，称重，然后在实验台上静置48小时，再分别称重，即可得总体蒸发抑制率；再分别通过滴定，即可得到所余下的硫化氢量，再通过计算即可得到硫化氢的蒸发抑制率。试验结果如下表：

实验结果表明，在优选范围内蒸发抑制率可维持在85％以上。

实施例10

取三个直径150mm的表面皿，分别加入含0.1wt％硫化氢的500g水，其中一个表面皿内不加本发明的分子膜，作为对照样品；其余两个表面皿内分别加入0.1ml的LB-I型至LB-II型分子膜，作为测量样品，称重，然后在实验台上静置48小时，再分别称重，即可得总体蒸发抑制率；再分别通过滴定，即可得到所余下的硫化氢量，再通过计算即可得到硫化氢的蒸发抑制率。试验结果如下表：

实施例11

取五个直径150mm的表面皿，分别加入含5wt％氨的500g水，其中一个表面皿内不加本发明的分子膜，作为对照样品；其余四个表面皿内分别加入0.1ml的LA-III、LA-IV、LB-I型和LB-II型分子膜，作为测量样品，称重，然后在实验台上静置48小时，再分别通过滴定，即可得到所余下的氨量，再通过计算即可得到氨的蒸发抑制率。试验结果如下表：

实施例12

取五个直径150mm的表面皿内加入分别加入500ml轻质汽油，其中一个表面皿内不加本发明的分子膜，作为对照样品；其余四个表面皿内分别加入0.1ml的LA-III、LA-IV、LB-I型和LB-II型分子膜，作为测量样品，称重，然后在实验台上静置48小时，再分别称重，即可得总体蒸发抑制率。试验结果如下表：

按如上实施例9～12条件所进行的试验，在30min之内，蒸发抑制率均保持在极高的水平，此后随时间逐渐下降，若进行连续或者间断的补充，则蒸发抑制率可持续保持在90％以上，按如上使用量，持续补充量在0.5～3uL/hr即可。

尽管对本发明已作了详细的说明并引证了一些具体实例，但对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化和修正是显然的。

Claims

1.一种分子膜，其特征在于：由如下组分和含量组成：

(A)含氟表面活性剂0.3％～3％

(B)碳氢表面活性剂0.3％～3％

(C)高级脂肪醇 0.4％～4％

(D)铺展剂 90％～99％

所述百分数为重量百分数，以配成后的分子膜总重量计；

其中，所述的含氟表面活性剂结构通式为R_FH_b-(CH₂)_a-X，其中R_F为其中部分或者全部氢原子被氟原子替代的C₅-C₂₅的烷基，a和b分别为亚甲基和氢原子数量，0≤a≤10，X为羧基、氨基、硝基、亚硝基、磺酸基中的一种或几种的组合；

所述的碳氢表面活性剂结构通式为R-(CH₂)_a-X，其中R为C₅-C₂₅的烷基，a为亚甲基数量，0≤a≤10，X为氨基、硝基、卤族元素、磺酸基、羧基中的一种或几种的组合；

所述的高级脂肪醇为C₁₂-C₂₄的任意一种或者几种的混合物；

所述的铺展剂是乙醇、乙醚、苯、石油醚中的一种或几种的混合物。

2.根据权利要求1所述的分子膜，其特征在于：所述的含氟表面活性剂为含硝基、磺酸基或羧基的活性剂。

3.根据权利要求1或2所述的分子膜，其特征在于：所述的碳氢表面活性剂为含溴原子的活性剂。

4.根据权利要求1或2所述的分子膜，其特征在于：所述的高级脂肪醇为C₁₄-C₁₇的任意一种或者几种的混合物。

5.根据权利要求1或2所述的分子膜，其特征在于：所述的铺展剂是乙醚。

6.根据权利要求1或2所述的分子膜，其特征在于：所述的含氟表面活性剂的含量为0.5重量％～1.5重量％。

7.根据权利要求1或2所述的分子膜，其特征在于：所述的碳氢表面活性剂含量为0.5重量％～1.5重量％。

8.根据权利要求1或2所述的分子膜，其特征在于：所述的高级脂肪醇的含量为1重量％～2重量％。

9.根据权利要求3所述的分子膜，其特征在于：所述的碳氢表面活性剂含量为0.5重量％～1.5重量％。

10.根据权利要求3所述的分子膜，其特征在于：所述的高级脂肪醇为C14-C17的任意一种或者几种的混合物。

11.根据权利要求4所述的分子膜，其特征在于：所述的高级脂肪醇的含量为1重量％～2重量％。