CN110964557B - 一种油浆沉降剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油浆沉降剂及其制备方法和用途，所述油浆沉降剂包括30‑50份二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚、5‑10份双环氧化物、5‑10份异辛醇和40‑60份溶剂；所述油浆沉降剂能显著提高油浆中灰分的沉降的速度，大大提高油浆的品质，在不需要另外增加设备的情况下，其可以在油罐被加热的湍流条件下正常使用，其使用范围大大提升。所述油浆沉降剂的用量少，脱除效率高，沉降时间短，沉降24小时后，可以使得油浆中的灰分降至小于0.1％的范围内，脱除率则大于94％，制备工艺简单且成本低、无废水产生，不会对环境产生污染。
Description
技术领域
本发明属于油品添加剂技术领域，具体涉及一种油浆沉降剂及其制备方法和用途。
背景技术
FCC的油浆也称澄清油，是出自FCC装置主分馏塔塔底的重质油品。油浆由沸点范围为343～593℃的未转化的烃类组成。其主要用于重质燃料油的调和组分、或者作为碳黑油(CBO)的原料、又或者是作为加热裂解反应的原料或是燃料油使用等等。它含有颗粒状的硅铝催化剂细粉，还含有多达90％的稠环芳烃(PNA)化合物。对于FCC油浆来说，所有改质的最终用途都要求去除细粉，来实现其最大价值。例如，碳黑中的催化剂细粉会破坏碳黑生产过程；燃料油中的催化剂细粉会造成阀门堵塞和发动机损坏；用于加热工艺炉的燃料油含有的催化剂细粉能导致喷油嘴的严重磨蚀和加热炉炉管结垢。除了细粉的影响，FCC油浆中含有的少量有机聚合物和焦炭等，再长时间使用后也会对装置造成一定的影响，例如结焦、腐蚀等现象的出现，且还会导致燃料燃烧不彻底或是效率降低，进而带来一系列的环境问题。
目前，通常用于去除细粉的方法主要有自然沉降法、静电分离法、过滤分离法和离心分离法，但这些方法都存在一定的缺陷。例如，自然沉降分离法，由于在催化油浆-细粉分散体系中，一方面催化剂细粉十分微小，另一方面油浆含有的胶质、沥青质具有阻碍催化剂细粉沉降的分散作用，所以靠重力沉降的净化分离效果较差。静电分离法缺点是设备投资大、运行费用高，而且由于静电分离效果受催化油浆性质变化的影响较大，而且对其使用和运行经验没有完全掌握，工业应用难度较大。过滤分离法过滤效果不理想，系统操作复杂，过滤器切换频繁(1～2h就需要切换进行反冲洗)，并且还存在滤芯易堵塞、清洗再生困难(需经常更换滤芯，维护费用高)、不能够稳定运行等问题。离心分离法催化油浆的量太大、操作费用高，故难以工业化。
因此，研发一种有效去除灰分的油浆沉降剂是本领域亟待解决的问题。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种油浆沉降剂及其制备方法和用途；所述油浆沉降剂可以显著降低油浆的表面张力，实现油浆中颗粒物的聚集并加速其沉降速度，进而获得灰分含量符合要求的油浆产品。所述油浆沉降剂适用温度范围广(零下30℃至零上85℃)；24小时后，油浆中的灰分含量降至小于0.1％的范围内，大大提高油浆使用潜质，并且不需要另外增加设备投入，可以在油罐被加热的湍流条件下正常使用；本发明的制备方法得率高，工艺简单，成本低且无废水产生，不会对环境产生危害。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种油浆沉降剂，其包括如下质量份的各组分：30-50份二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚、5-10份双环氧化物、5-10份异辛醇和40-60份溶剂；
其中，二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚是质量比为1:1～3:1的聚醚组合物：起始剂为壬基酚醛树脂的二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚，和起始剂为三乙烯四胺的二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚。
优选地，所述起始剂为壬基酚醛树脂的二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚是控制反应原料环氧乙烷与环氧丙烷质量比为10-25％:90-75％，起始剂壬基酚醛树脂与环氧丙烷质量比为1:80-150，优选1:100-120得到的聚醚。
优选地，所述起始剂三乙烯四胺的二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚是三乙烯四胺与C4-C10的二羧基酸酐(马来酸酐或琥珀酸酐)的缩合物与环氧乙烷、环氧丙烷聚合得到。
所述环氧乙烷与环氧丙烷质量比1:40-100，优选1:50-70。
所述三乙烯四胺与环氧丙烷质量比为1:40-80，优选1:50-60。
优选地，所述双环氧化物为乙烯基环己烷双环氧化物。
根据本发明，所述二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚采用两种特定结构的聚醚组合，大大减少了沉降剂使用量，在缩短沉降时间的同时还能提高沉降效率。所述双环氧化物分子量小，在原油中易于快速分散，和所述聚醚的配合能提高亲水和亲油基团的分离，破坏乳化膜，促进聚醚快速进入原油，并捕集到原油中的细粉使之絮凝沉降。然而在两种特定的二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚以及双环氧化物的混合操作中，发现三种组分分散不均匀，发明人意外发现少量异辛醇的加入能使三者达到理想的混合效果。
根据本发明的实施方式，所述溶剂选自高闪点溶剂，例如选自1800#芳烃溶剂油。
根据本发明的实施方式，所述油浆沉降剂的密度为0.85-1.0g/cm3(试验方法GB/T1884)。
根据本发明的实施方式，所述油浆沉降剂的闪点大于等于65℃(试验方法GB/T261)。
根据本发明的实施方式，所述油浆沉降剂的凝固点小于等于零下35℃(试验方法GB/T510)。
根据本发明的实施方式，所述油浆沉降剂是一种黄色至棕色的液体状的油溶性产品。
本发明还提供上述油浆沉降剂的制备方法，其包括如下步骤：
将上述的二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚、双环氧化物、异辛醇和溶剂混合，搅拌，制备得到所述油浆沉降剂。
其中，所述混合的温度为室温或高于室温，例如30-45℃，所述搅拌例如是在机械搅拌下进行的。
本发明还提供上述油浆沉降剂的用途，其用于油浆中灰分的脱除；优选用于催化裂化分馏塔底油浆中灰分的脱除。
根据本发明的用途，在油浆进入油浆罐之前，注入100-800ppm的油浆沉降剂，采用搅拌的方式，例如动态混合器，保证其均匀分散在油浆中。随后静止分层，得澄清油品。
根据本发明的用途，所述油浆沉降剂在温度越高的情况下，其沉降效果越好。通常，本发明在75-95℃的加热温度下，进行上述油浆沉降处理。
其中，催化裂化分馏塔底油浆中灰分的含量在1.5-3.0％范围内，经本发明的油浆沉降剂处理后，24小时后，油浆中的灰分含量降至小于0.1％的范围内。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种油浆沉降剂及其制备方法和用途，所述油浆沉降剂包括30-50份二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚、5-10份双环氧化物、5-10份异辛醇和40-60份溶剂；所述油浆沉降剂能显著提高油浆中灰分的沉降的速度，大大提高油浆的品质，在不需要另外增加设备的情况下，其可以在油罐被加热的湍流条件下正常使用，其使用范围大大提升。所述油浆沉降剂的用量少，脱除效率高，沉降时间短，沉降24小时后，可以使得油浆中的灰分降至小于0.1％的范围内，脱除率则大于94％，制备工艺简单且成本低、无废水产生，不会对环境产生污染。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明中所述的含量如没有特别的限定，均是指质量百分含量，例如油浆中的灰分含量降至小于0.1％的范围内，即为油浆中的灰分的质量百分含量降至小于0.1wt％的范围内。
实施例1
本发明沉降剂YS-4015的制备
1、起始剂为壬基酚醛树脂的二嵌段聚醚的合成
称取0.3g酚醛树脂、0.11g氢氧化钾固体以及32g环氧丙烷，投入反应釜，用氮气吹扫3min，密闭反应釜。开搅拌器并加热，维持表压0.4±0.2MPa，在1小时内加热至115℃，并维持此温度和压力1.5小时，随后通入冷却水降温，打开釜盖，加入4g环氧乙烷，重复上述吹扫至加热反应步骤。反应结束，得二嵌段聚醚。
2、起始剂为三乙烯四胺的二嵌段聚醚的合成
将0.5g三乙烯四胺加入四口烧瓶中，通氮气保护，加入少量去离子水，0.7g马来酸酐和催化剂氢氧化钾，系统剧烈放热升温，待放热结束后，开始加热升温至120℃，搅拌30min，改为蒸馏装置，继续升温至160℃，开始蒸去溶液中的水分，保温5小时，将水分蒸干后停止加热，得产物。
将上述产物、30g环氧丙烷、0.1g氢氧化钾加入反应釜，用氮气吹扫3min，密闭反应釜。开搅拌器并加热，维持表压0.3MPa以下，在1小时内加热至130℃，并维持此温度和压力1小时，随后通入冷却水降温，打开釜盖，加入4g环氧乙烷，保持上述反应温度和压力继续反应1.5小时。反应结束，得二嵌段聚醚。
3、本发明沉降剂组合物的制备
取步骤1的二嵌段聚醚8g，步骤2的二嵌段聚醚3g，乙烯基环己烷双环氧化物2g，异辛醇2.5g，1800#芳烃溶剂油15g，40℃下混合搅拌获得沉淀剂，记为SY-4015。
实施例2油浆沉降剂的制备
油浆沉降剂的组分同实施例1步骤3中的各组分，区别在于各组分的具体含量不同，具体如下表所示，下表中的各组分的添加量同实施例1的步骤3，均是以克计：
实施例3
2017年12月份，测试上述实施例2表格中的油浆沉降剂对大庆炼化公司的催化裂化馏分塔底馏分油浆(灰分含量为1.516％)的灰分去除作用，利用大庆炼化公司原有的加剂系统进行试用。所述油浆中含有大量的灰分需要去除，在油浆进入油浆罐之前，在带有加热功能的沉淀罐中加入一定剂量(300ppm)的油浆沉降剂，在75-80℃，搅拌30-40分钟，使油浆沉降剂和油浆混合均匀，静置后取上层澄清油浆按照GB/T508进行灰分测定。
具体结果如下表所述：
从以上试验结果可知，本发明的沉降剂沉降速度快且灰分脱除率高，在沉降8小时后灰分已经下降约一半，到24小时后，已经达到94％以上的脱除率。从对比例的情况看，其中对比例3的沉降剂其沉降速度最慢，在沉降36小时后才达到和其他沉降剂相当的脱除率。对比例1的沉降效果最差，在48小时后脱除率才到62.41％。对比例2的沉降速度相对较快，在8小时后可达到与本发明沉降剂相当的脱除率，但其24小时后变化并不大，即最终沉降效果不理想。
经过试验，本发明的油浆沉降剂加剂量300ppm的情况下完全达到大庆炼化公司24小时沉降的要求，澄清后油浆剩余固含量小于0.10％，油浆脱灰率达到大于94％。经过在大庆炼化试验证明，使用动态混合器等加剂设备能够使药剂和油浆充分混合，但关键还是取决于药剂的品质药剂，要具有相当的脱固效果。冬季北方的低温气候对沉降剂的运行效果是有影响的，我公司在大庆炼化进行试验时，已经在最寒冷的时期。试验证明，药剂的耐低温性能也非常良好。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种油浆沉降剂，其由如下质量份的各组分组成：
或者，
所述起始剂为壬基酚醛树脂的二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚是控制反应原料环氧乙烷与环氧丙烷质量比为10-25％:90-75％，起始剂壬基酚醛树脂与环氧丙烷质量比为1:80-150得到的聚醚；
所述起始剂三乙烯四胺的二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚是三乙烯四胺与C4-C10的二羧基酸酐的缩合物与环氧乙烷、环氧丙烷聚合得到；所述环氧乙烷与环氧丙烷质量比1:40-100，所述三乙烯四胺与环氧丙烷质量比为1:40-80。
2.根据权利要求1所述的油浆沉降剂，所述C4-C10的二羧基酸酐是马来酸酐或琥珀酸酐。
3.权利要求1-2任一项所述的油浆沉降剂的制备方法，其包括如下步骤：
将所述的二嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚、双环氧化物、异辛醇和溶剂油混合，搅拌，制备得到所述油浆沉降剂。
4.权利要求1-2任一项所述的油浆沉降剂的用途，其用于油浆中灰分的脱除。
5.根据权利要求4的用途，所述油浆沉降剂用于催化裂化分馏塔底油浆中灰分的脱除。
6.根据权利要求5所述的油浆沉降剂的用途，其中，在油浆进入油浆罐之前，注入100-800ppm的油浆沉降剂，采用搅拌的方式，保证其均匀分散在油浆中，随后静止分层，得澄清油品。
7.根据权利要求5或6所述的油浆沉降剂的用途，其中，所述油浆沉降剂在75-95℃的加热温度下，进行上述油浆沉降处理。
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