CN112680293A - 乳化剂及其制备方法和应用以及碱洗塔中黄油乳化的方法 - Google Patents

乳化剂及其制备方法和应用以及碱洗塔中黄油乳化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化工领域，公开了一种乳化剂及其制备方法和应用以及碱洗塔中黄油乳化的方法。其中，所述乳化剂含有非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和醇；其中，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为2‑24重量份，所述醇为2‑16重量份。所述乳化剂具有乳化效果好、成本低廉、粘度小和使用方便等优点，其能够有效地乳化、溶解、分散碱洗塔塔盘/填料、管线、循环泵内部聚集的黄油污垢，从而防止碱洗塔内黄油的进一步堆积，减少塔盘聚合物，减少碱洗塔停车检修次数，进而保证装置连续稳定生产。

Description

乳化剂及其制备方法和应用以及碱洗塔中黄油乳化的方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体涉及一种乳化剂及其制备方法和应用以及碱洗塔中黄油乳化的方法。
背景技术
低碳烯烃中乙烯与丙烯是重要的有机化工原料，需求量逐年增长。乙稀、丙烯的获得途径由传统的石脑油裂解，以及近年来兴起的煤或天然气经由甲醇制乙烯、丙烯等低碳烯烃技术(甲醇制烯烃，MTO或MTP)。无论是在传统的石脑油裂解路线中还是在新兴的甲醇制烯烃技术中，为了得到符合纯度要求的目标产物或循环利用某些未反应物料，从反应器流出的物料都需经过一系列的分离净化过程，而为了清除酸性杂质的碱洗塔则是物料净化的关键设备之一。
碱洗塔在碱洗过程中会产生大量黄油，黄油聚集结垢并粘附在塔盘/填料、管线、循环泵上，影响碱洗塔的碱洗效果，甚至堵塔，导致碱洗塔及后续的设备被迫停车。该问题的出现成为正常生产的瓶颈，严重影响了整个烯烃装置的长周期运行和安全生产。为了维持碱洗塔长期稳定循环运行，需要对碱洗塔运行过程中形成的大量重质黄油进行乳化、溶解、分散。
目前分散剂广泛应用于印染、农药、水煤浆等行业来提高物料的分散效果，但烯烃工业装置上碱洗塔涉及到分散剂、乳化剂鲜为少见。专利CN106365938A公开了一种用于乙烯装置分离塔及换热器的高效分散剂。专利CN106643276A公开了一种阻垢分散剂用于甲醇制烯烃水洗塔内污垢的剥离。这些专利解决了烯烃装置一部分塔内存在的堵塞问题，但未涉及烯烃装置碱洗塔黄油聚集、粘附在塔盘和塔壁，导致碱洗塔压差增大，影响装置稳定运行的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种乳化剂及其制备方法、应用和碱洗塔中黄油乳化的方法，该乳化剂能够有效地乳化、溶解、分散悬浮在碱液中的重质黄油，从而降低碱洗塔压差，使碱洗塔稳定运行。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种乳化剂，所述乳化剂含有非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和醇；
其中，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为2-24重量份，所述醇为2-16重量份。
优选地，所述乳化剂还含有溶剂；相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述溶剂的含量为150-350重量份。
本发明第二方面提供一种乳化剂的制备方法，该方法包括：将非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和醇混合后，得到所述乳化剂；
其中，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为2-24重量份，所述醇为2-16重量份；
优选地，该方法包括：将所述醇、所述非离子表面活性剂和所述阳离子表面活性剂依次加入溶剂中，混合得到所述乳化剂；
更优选地，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述溶剂的含量为150-350重量份。
本发明第三方面提供如上所述的方法制备的乳化剂。
本发明第四方面提供如上所述的乳化剂在油脂乳化的应用，尤其在碱洗塔中黄油乳化中的应用。
本发明第五方面提供一种碱洗塔中黄油乳化的方法，该方法包括：将如上所述的乳化剂连续和/或间歇地注入碱洗塔中，对碱洗塔中的黄油进行乳化；其中，所述碱洗塔的温度为30-60℃；所述碱洗塔的压力为0.1-3MPa。
本发明所述的乳化剂具有乳化效果好、成本低廉、粘度小和使用方便等优点。
使用本发明所述的乳化剂能够有效地乳化、溶解、分散碱洗塔塔盘/填料、管线、循环泵内部聚集的黄油污垢，防止碱洗塔内黄油的进一步堆积，减少塔盘聚合物，减少碱洗塔停车检修次数，具有延长碱洗塔运行周期、提高生产效率、节约成本等优点，从而保证装置连续稳定生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
除非另有说明，否则如本发明单独地或作为另一种基团的一部分描述的“烷基”是任选地被取代的直链饱和一价烃基或任选地被取代的支链饱和一价烃基。
本发明第一方面提供一种乳化剂，所述乳化剂含有非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和醇；其中，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为2-24重量份，所述醇为2-16重量份。
例如，当所述非离子表面活性剂为100重量份时，所述阳离子表面活性剂可以为2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24重量份以及任意两个值之间组成的任意范围；所述醇可以为2、4、6、8、10、12、14、16重量份以及任意两个值之间组成的任意范围。
在本发明中，所述非离子表面活性剂可以是本领域常规使用的非离子表面活性剂，优选选自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇脂肪酸酯中的至少一种。
在本发明中，所述烷基酚聚氧乙烯醚的分子式为CH3(CH2)xC6H4(OC2H4)yOH。优选地，x为5-10，y为3-15。更优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚选自壬基酚聚氧乙烯醚和/或辛基酚聚氧乙烯醚。进一步优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚选自TX-10、OP-10和曲拉通X114中的至少一种。在所述优选的情况下，所述乳化剂的乳化和分散性能能够得到进一步的提高。
在本发明中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚可以是本领域常规使用的脂肪醇聚氧乙烯醚。优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚选自脂肪醇取代基中的碳原子数为8-22的脂肪醇聚氧乙烯醚和/或脂肪醇取代基中的碳原子数为8-22的脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚，更优选为脂肪醇取代基中的碳原子数为8-12(比如，AEO系列)的脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪醇取代基中的碳原子数为12-14的脂肪醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚。进一步优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚选自AEO9和/或AEO7。在所述优选的情况下，所述乳化剂的乳化和分散性能能够得到进一步的提高。
其中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的分子量可以在较宽的范围内选择，优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的分子量在300-1350范围内，进一步优选为450-650。在所述优选的情况下，所述乳化剂的乳化和分散性能能够得到进一步的提高。
在本发明中，所述聚乙二醇脂肪酸酯可以是本领域常规使用的聚乙二醇脂肪酸酯，优选地，所述聚乙二醇脂肪酸酯选自脂肪酸取代基中的碳原子数为12-18的聚乙二醇脂肪酸酯。所述脂肪酸取代基可以是饱和脂肪酸取代基，也可以是不饱和脂肪酸取代基。进一步优选地，所述聚乙二醇脂肪酸酯选自聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯、聚乙二醇亚油酸酯中的至少一种。
在本发明的优选的实施方式中，所述非离子表面活性剂为包含AEO9和/或AEO7的非离子表面活性剂，更优选地还包含OP-10、曲拉通X114和TX-10中的至少一种。优选地，所述非离子表面活性剂中AEO9和/或AEO7的占比为30-70重量％。
在本发明中，所述阳离子表面活性剂可以是本领域常规使用的阳离子表面活性剂，优选为季铵盐。
其中，所述季铵盐优选选自C12-C18烷基二甲基苄基卤化铵(例如，氯化铵或溴化铵)和C12-C18烷基三甲基卤化铵(例如，氯化铵或溴化铵)中的至少一种。所述季铵盐更优选为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基二甲基苄基溴化铵中的至少一种。在所述优选的情况下，所述乳化剂的乳化和分散性能能够得到进一步的提高。
在本发明中，所述醇可以是本领域常规使用的醇，优选选自C1-C4烷基醇的至少一种，比如可以为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丁醇或异丁醇中的至少一种，优选地，所述醇为异丙醇或含有异丙醇的混合醇，比如可以为异丙醇、异丙醇和甲醇的混合物、异丙醇和乙醇的混合物、异丙醇和乙二醇的混合物、异丙醇和丁醇的混合物、异丙醇和异丁醇的混合物、异丙醇和甲醇以及乙醇的混合物等等，在此不再一一赘述，最为优选的，所述醇为异丙醇。在所述优选的情况下，所述乳化剂的乳化和分散性能能够得到进一步的提高。
在本发明中，优选地，所述乳化剂还含有溶剂；相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述溶剂的含量为150-350重量份，比如可以为150、200、250、300、350重量份以及任意两个值之间组成的任意范围，优选为250-300重量份。
在本发明中，所述溶剂可以是任意的能够将本发明的非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和醇溶解的有机溶剂或无机溶剂。
其中，所述有机溶剂优选为苯和/或三乙醇胺。
其中，所述无机溶剂优选为水和/或水合肼。应当理解的是，所述水的种类不受特别的限制，优选地，所述水为蒸馏水、自来水或去离子水。
在本发明的一个优选的实施方式中，所述乳化剂包含非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、醇和溶剂，其中，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为2-24重量份，所述醇为2-16重量份，所述溶剂为150-350重量份。其中，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的混合物，所述脂肪醇聚氧乙烯醚和所述烷基酚聚氧乙烯醚的重量比优选为1：0.5-1；所述阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苄基卤化铵和十四烷基二甲基苄基卤化铵，所述十二烷基二甲基苄基卤化铵和十四烷基二甲基苄基卤化铵的重量比优选为1：1-2；所述醇为异丙醇；所述溶剂为水和/或水合肼，所述水和所述水合肼的重量比优选为1：0-0.05。在所述优选的情况下，所述乳化剂的乳化和分散性能能够得到进一步的提高。
在本发明中，所述乳化剂的参数可以在较宽的范围内进行选择，优选地，所述乳化剂的粘度为0.1-10cp，比如可以为0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10cp以及任意两个值之间组成的任意范围；所述乳化剂的凝固点为-40℃到-10℃，比如可以为-40、-35、-30、-25、-20、-15、-10℃以及任意两个值之间组成的任意范围。在所述优选的情况下，所述乳化剂的乳化和分散性能能够得到进一步的提高。
本发明第二方面提供一种乳化剂的制备方法，该方法包括：将非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和醇混合后，得到所述乳化剂；其中，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为2-24重量份，所述醇为2-16重量份。
在本发明中，所述混合优选在溶剂存在的条件下进行。在本发明中，所述非离子表面活性剂、所述阳离子表面活性剂和所述醇的添加顺序可以不受特别的限制，比如可以依次单独向所述溶剂中加入，也可以混合后加入所述溶剂中。
优选地，该方法包括：将所述醇、所述非离子表面活性剂和所述阳离子表面活性剂依次加入溶剂中，混合得到所述乳化剂。更优选地，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述溶剂的含量为150-350重量份。在所述优选的情况下，所述乳化剂的乳化和分散性能能够得到进一步的提高。
在本发明中，所述混合的时间可以不受特别的限制，只需使各组分混合均匀即可。优选地，所述混合的时间为0.5-3h，更优选为0.5-1h。
在本发明中，所述混合的方法可以不受特别的限制，比如可以通过搅拌、超声和震荡中的至少一种方法进行混合。
在本发明中，所述混合的温度不受特别的限制，例如，可以在常温环境下进行。
在本发明中，所述非离子表面活性剂、所述阳离子表面活性剂、所述醇和所述溶剂的种类以及得到的乳化剂的性质在第一方面中已经进行了详细的描述，在此不再一一赘述。
在本发明中，所述乳化剂还可以经过静置和/或过滤处理，以去除所述乳化剂中的不溶物。所述静置的时间可以不受特别的限制，优选为20-60min。所述过滤的方法可以为本领域常规使用的方法，本领域技术人员可以根据需要进行选择。
本发明第三方面提供如上所述的方法制备的乳化剂。
本发明第四方面提供如上所述的乳化剂在油脂乳化的应用，尤其在碱洗塔中黄油乳化中的应用。
本发明第五方面提供一种碱洗塔中黄油乳化的方法，该方法包括将如上所述的乳化剂连续和/或间歇地注入碱洗塔中，对碱洗塔中的黄油进行乳化；其中，所述碱洗塔的温度为30-60℃；所述碱洗塔的压力为0.1-3MPa。
在本发明中，根据碱洗塔的种类不同，所述乳化剂的注入点也有所不同。比如，当所述碱洗塔具有强碱段、中碱段和弱碱段时，所述乳化剂的注入点优选为强碱段、中碱段和弱碱段三点。
在本发明中，在强碱段、中碱段和弱碱段注入的乳化剂的注入量的比例可以不受特别的限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行调整，只要保证碱洗塔正常工作即可。
比如，当碱洗塔的直径为4m、高度为6.8米的碱洗塔时，当所述注入为连续注入时，乳化剂注入量可以为1-10kg/h；当所述注入为间歇注入时，当碱洗塔压差≥30kPa时，开始注入所述乳化剂，乳化剂注入量为1-50kg/h，当碱洗塔压差≤20kPa时，停止注入。
在所述优选的情况下，使用所述乳化剂进行乳化和分散的效果能够得到进一步的提高，保证装置的正常运行。
在本发明中，可以根据碱洗塔压差变化来衡量乳化剂的乳化分散效果，以压差下降率表示，其计算公式如下：
压差下降率＝(△P1-△P2)/△P1×100％
其中，△P1为加剂前的压差，KPa；△P2为加剂后的压差，KPa。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
以下实施例中，脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO9或AEO7；烷基酚聚氧乙烯醚为OP-10、曲拉通X-114或TX-10；水为去离子水。
在没有特殊说明的情况下，实施例和对比例中使用的试剂均为商购获得。
以下实施例中，乳化剂的凝固点采用自动凝固点测定仪测定；粘度采用安东帕粘度测量仪测定。
在以下实施例中，根据碱洗塔压差变化来衡量乳化剂的乳化分散效果，以压差下降率表示，其计算公式如下：
压差下降率＝(△P1-△P2)/△P1×100％
其中，△P1为加剂前的压差，KPa；△P2为加剂后的压差，KPa。
实施例1-实施例8
实施例1-8用于说明本发明所述的乳化剂的制备方法
按照表1中所示的配方配制乳化剂，具体步骤为：
按照醇、非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的顺序依次加入溶剂中，常温下搅拌1小时，混合均匀并过滤后，得到乳化剂。
所述乳化剂的性质，即其粘度和凝固点见表2。
实施例9
本实施例用于说明本发明所述的乳化剂的制备方法
按照表1中实施例1的配方进行操作，不同的是，所述方法为将醇、非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂同时加入溶剂中，常温下搅拌1小时，混合均匀并过滤后，得到乳化剂。
所述乳化剂的性质，即其粘度和凝固点见表2。
对比例1-对比例2
本对比例用于说明参比的乳化剂的制备方法
按照实施例1所述的方法进行操作，不同的是，按照表1中记载的配方进行配制。
所述乳化剂的性质，即其粘度和凝固点见表2。
对比例3
本对比例用于说明参比的乳化剂的制备方法
将25g碳酰肼、30g脂肪酸甲酯磺酸钠、8g壬基酚聚氧乙烯醚、5g十二烷基二甲基苄基氯化铵和140g水加入到搅拌釜，常温下搅拌1小时，混合均匀并过滤后，得到乳化剂。
所述乳化剂的性质，即其粘度和凝固点见表2。
表1
Figure BDA0002239574920000111
Figure BDA0002239574920000121
注：i.所述组分重量比是指加入的所述非离子表面活性剂、所述阳离子表面活性剂、所述醇和所述溶剂的重量比；ii.括号内的比例为试剂的重量比。
测试例
本测试例在乙烯碱洗塔中进行，该碱洗塔的直径为4m、高度为6.8米。
控制碱洗塔操作温度40℃，操作压力0.138MPa，在碱洗塔不加入黄油抑制剂的情况下运行4天，这时塔板上聚集一定量的黄油，塔内压差为35KPa。从第五天开始，在碱洗塔碱液循环泵入口处分别连续注入如上所述的实施例或对比例制备的乳化剂，注入量为3kg/h，模拟碱洗塔再连续运行5天。
测定碱洗塔中的总塔压差，并计算压差下降率，具体结果见表2。
表2
Figure BDA0002239574920000122
通过表2的结果可以看出，本发明所述的乳化剂具有乳化效果好和粘度小的优点。采用本发明所述乳化剂和乳化剂的制备方法的实施例，乳化效果更好，能够更为有效地降低塔压差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，含有各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种乳化剂，其特征在于，所述乳化剂含有非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和醇；
其中，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为2-24重量份，所述醇为2-16重量份。
2.根据权利要求1所述的乳化剂，其中，所述乳化剂还含有溶剂；相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述溶剂的含量为150-350重量份。
3.根据权利要求1或2所述的乳化剂，其中，所述乳化剂20℃时的粘度为0.1-10cp，凝固点为-40℃到-10℃。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的乳化剂，其中，所述非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇脂肪酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的乳化剂，其中，所述阳离子表面活性剂为季铵盐；
优选地，所述季铵盐选自C12-C18烷基二甲基苄基卤化铵和C12-C18烷基三甲基卤化铵中的至少一种。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的乳化剂，其中，所述醇为C1-C4烷基醇；
优选的，所述醇为异丙醇或含有异丙醇的混合醇。
7.根据权利要求2所述的乳化剂，其中，所述溶剂为有机溶剂和/或无机溶剂；
所述有机溶剂为苯和/或三乙醇胺；
所述无机溶剂为水和/或水合肼。
8.一种乳化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：将非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和醇混合后，得到所述乳化剂；
其中，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述阳离子表面活性剂为2-24重量份，所述醇为2-16重量份；
优选地，该方法包括：将所述醇、所述非离子表面活性剂和所述阳离子表面活性剂依次加入溶剂中，混合得到所述乳化剂；
更优选地，相对于100重量份所述非离子表面活性剂，所述溶剂的含量为150-350重量份。
9.由权利要求8所述的方法制备的乳化剂。
10.权利要求1-7和9中任意一项所述的乳化剂在油脂乳化中的应用，尤其在碱洗塔中黄油乳化中的应用。
11.一种碱洗塔中黄油乳化的方法，其特征在于，该方法包括：将权利要求1-7和9中任意一项所述的乳化剂连续和/或间歇地注入碱洗塔中，对碱洗塔中的黄油进行乳化；
其中，所述碱洗塔的工作温度为30-60℃；工作压力为0.1-3MPa。
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