CN115216331A - 多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂及制备方法、使用方法 - Google Patents

多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂及制备方法、使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂及制备方法、使用方法。所述油浆沉降剂包括三聚氰胺改性的多烷基枝化酚醛树脂和有机溶剂，所述三聚氰胺改性的多烷基枝化酚醛树脂的质量浓度为40％～60％。本申请油浆沉降剂含有多烷基官能团赋予沉降剂分子的强空间位阻效应及强溶剂化性能，更有利于沉降剂分子在FCC油浆中流动分散并有效替代包覆于催化剂颗粒的沥青质分子，同时沉降剂分子嵌入沥青质分子之间进而破坏沥青质自缔合所形成的空间网架结构，相较于现有沉降剂具有作用时间短、加剂浓度低、作用温度温和、沉降效果显著的特点，油浆脱灰率可达到98％以上。

Description

多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂及制备方法、使用方法
技术领域
本发明涉及石油油品添加剂技术领域，特别涉及一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂及制备方法、使用方法。
背景技术
近年来我国石油资源对外依存度已超过70％，能源安全形势日益严峻，提高石油资源的利用率并充分利用各级油品资源，尤其是重质油、劣质油资源，是解决我国对外石油依存度过高的有效手段之一。其中，催化裂化(FCC)油浆是炼厂催化裂化装置排出的残渣油，富含3～5环芳烃，是一种极具潜力的劣质油资源，如果能将其充分利用，可以作为生产炭黑、针状焦和碳纤维的理想原材料。然而由于催化油浆中含有大量的催化剂粉末等固体颗粒，无法满足再生产及加工的要求。因此，在油浆深加工之前，必须要经过脱固处理以去除其中的催化剂颗粒。化学助剂脱固法是一种各炼厂均普遍采用的简洁有效的方法，不受场地和设备的限制。然而，催化油浆中含有大量的渣油组分，渣油是原油资源经过层层提炼后剩下的重质成分，含有大量胶质、沥青质组分，极其粘稠，没有流动性，会造成沉降剂分子和固体颗粒在油浆中的运动受阻，沉降剂分子难以与催化剂粉末充分结合而发挥效能，目前现有的沉降剂品种在使用时均需要有较为苛刻的外部条件(比如高温、高浓度、长作用时间、需设备配合)的补偿以抵消重质油组分影响才能达到预期脱灰率，这会造成较高的成本压力。
如专利CN107849465A提供了一种油浆沉降剂，按重量百分比其配方为：10～50％的聚甲基丙烯酸类树脂、5～30％的烷基季铵盐、5～20％的烷氧基酚醛树脂和25～80％的溶剂，该专利所提供的沉降剂可使油浆中的灰分含量降低至50ppm以下，但其加剂量较大，达到500～2000ppm。专利CN110938210A提供了一种端氨基嵌段聚醚油浆灰分沉降剂及其制备方法，该沉降剂利用破坏双电层作用与架桥作用相结合的原理，在油浆中的分散性好，但要达到90％以上的脱灰率需要90℃下沉降处理24h才行。又如，专利CN113322095A提供了一种超高温油浆沉降剂及其超高温脱除油浆灰分的方法，该专利直接采用苯酚为原料制备出一种超高温油浆沉降剂，但该沉降剂发挥作用的温度一般为250℃以上，脱灰率才可以达到98％以上。再如，专利CN201810327207.8将α-烯烃-丙烯酰胺共聚物作为一种絮凝剂，同助凝剂、电解质、去溶剂化剂、沥青质解缔剂及稀释剂等多种组分复配形成油浆沉降剂，脱灰率可达到95％以上，但处理过程需要经过预分离、静置沉降和过滤、压榨等四个步骤，且在使用过程中需要配合旋流分离器使用。
可见现有专利技术所提供的油浆沉降剂虽具有油浆脱灰率90％以上的效果，但是实际使用过程中存在加剂量较大、沉降时间长、作用温度高、处理步骤多且需要设备配合等导致的成本较高的问题，其原因在于现有的沉降剂分子结构并不能较好地契合FCC油浆中的胶质、沥青质分子结构，造成沉降剂分子在油浆中的运动受阻，沉降剂分子难以与催化剂粉末充分结合而发挥效能，在沉降处理时就需要外部条件补偿所致。因此，开发一种具有合适分子结构的油浆沉降剂具有重要意义。
发明内容
本发明为了解决现有油浆沉降剂存在加量大，沉降时间长，作用条件苛刻，需要机械设备配合等问题，提供一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂及制备方法、使用方法。
第一方面，本发明提供了一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂，是采用以下技术方案得以实现的。
一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂，包括三聚氰胺改性的多烷基枝化酚醛树脂和有机溶剂，所述三聚氰胺改性的多烷基枝化酚醛树脂的质量浓度为40％～60％。
第二方面，本发明提供了一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的制备方法，是采用以下技术方案得以实现的。
一种上述多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将多烷基酚和甲醛在20～100℃、催化剂的作用下反应4～8h，然后加入三聚氰胺，再在30～130℃下继续反应5～12h，反应结束后减压蒸出体系中的水，得到三聚氰胺改性的多烷基枝化酚醛树脂；
S2.将步骤S1得到的三聚氰胺改性的多烷基枝化酚醛树脂与有机溶剂混合，得到质量浓度为40％～60％的油浆沉降剂。
进一步的，步骤S1中，所述多烷基酚选用辛基酚、壬基酚、戊基酚、邻叔丁基酚、间叔丁基酚、对叔丁基酚、2,6-二叔丁基苯酚中的一种或几种。
进一步的，步骤S1中，所述催化剂选用甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钾、二异丙基胺基锂、正丁基锂、氨基钠、氢氧化季铵盐、氢氧化钠、碳酸钾中的一种或几种。
进一步的，步骤S1中，所述多烷基苯酚、甲醛和三聚氰胺的摩尔比为1：(1～3.0)：(0.5～4.0)。
进一步的，步骤S1中，催化剂的用量为多烷基酚质量的0.1％～2.5％。
进一步的，步骤S2中，有机溶剂选用芳烃溶剂S150。
第三方面，本发明提供了一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的使用方法，是采用以下技术方案得以实现的。
一种上述多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的使用方法，将油浆沉降剂与待处理油浆混合均匀后，在80～100℃的条件下沉降处理4～8h。
进一步的，油浆沉降剂的使用量为100～300ppm。
本申请具有以下有益效果。
本发明首次提出了油浆沉降剂需要有与油浆组分结构相契合的分子构型，并合成出了三聚氰胺改性多烷基枝化酚醛树脂化合物，其具有强两亲结构，其中的亲水端具有改性胺基、烷氧基等多个强极性氢键基团，亲油端为具有强空间位阻效应及强溶剂化亲油基团的叔烷基和苯基结构，此种两亲结构赋予该化合物可以更好溶解、分散于油浆中并有效替代包覆于催化剂颗粒的沥青质分子，同时拆散沥青质分子自缔合作用而产生的空间网架结构，当催化剂颗粒周围失去沥青质分子包覆，且沥青质分子自缔合作用形成的网架结构支撑稳定作用因沉降剂分子的嵌入而被破坏后，催化剂颗粒即会因为自身的重力作用而迅速沉降。相比于现有沉降剂，本申请油浆沉降剂具有加量少，应用条件温和(不需要高温及设备配合)，沉降时间短，脱固效果明显的特点，具有良好的工业应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的制备方法，包括以下步骤：
在装有电动搅拌器、温度计和冷凝管的三口烧瓶中加入80g对叔丁基苯酚和36g浓度为50％的甲醛溶液后开启搅拌，10min后加入0.6g叔丁醇钾，缓慢升温至70℃后反应4.5h，反应结束后加入65g三聚氰胺并升温至115℃，继续反应7h。最后减压蒸出体系中反应生成的水，即可得到经三聚氰胺改性的叔丁基酚醛树脂，其分子结构具有叔丁烷基及强极性胺基。以芳烃溶剂S150为溶剂，将合成的三聚氰胺改性叔丁基酚醛树脂调配成浓度为50％的油浆沉降剂A。
实施例2
一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的制备方法，包括以下步骤：
在装有电动搅拌器、温度计和冷凝管的三口烧瓶中加入110g 2,6-二叔丁基苯酚和40g浓度为50％的甲醛溶液后开启搅拌，10min后加入1.7g二异丙基胺基锂，缓慢升温至80℃后反应6h，反应结束后加入82g三聚氰胺并升温至110℃，继续反应8h。最后减压蒸出体系中反应生成的水，即可得到经三聚氰胺改性的2,6-二叔丁基酚醛树脂，其分子结构具有双叔丁烷基及强极性胺基。以芳烃溶剂S150为溶剂，将合成的三聚氰胺改性的2,6-二叔丁基酚醛树脂调配成浓度为50％的油浆沉降剂B。
性能检测
选取不同炼厂的两种油浆作为实验油浆，其主要理化性质如表1所示。
表1实验油浆主要性能参数
Figure BDA0003708344950000041
实验方法：改变沉降温度、沉降时间、沉降剂用量等变量，考察本发明实施例1对油浆灰分的脱除效率并与现有两种沉降剂产品进行性能对比，按照国标《GB/T508-85石油产品灰分测定法》规定的方法测定灰分含量。实验结果如表2及表3所示。
表2实施例1对油浆灰分的脱除结果
Figure BDA0003708344950000042
Figure BDA0003708344950000051
表3实施例1与现有沉降剂产品的性能对比
Figure BDA0003708344950000052
由表2及表3实验结果可知，本发明所提供的多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂在较短作用时间、低加剂浓度、无需设备配合及温和温度条件下，油浆灰分的脱除效果明显，处理后油浆的灰分含量均降低至130μg·g-1以内，脱灰率均达到98％以上。相比于现有的沉降剂产品，本发明所提供的油浆沉降剂具有加量少，应用条件温和(不需要高温及设备配合)，沉降时间短，脱固效果明显的特点。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂，其特征在于：包括三聚氰胺改性的多烷基枝化酚醛树脂和有机溶剂，所述三聚氰胺改性的多烷基枝化酚醛树脂的质量浓度为40％～60％。
2.一种权利要求1所述的多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将多烷基酚和甲醛在20～100℃、催化剂的作用下反应4～8h，然后加入三聚氰胺，再在30～130℃下继续反应5～12h，反应结束后减压蒸出体系中的水，得到三聚氰胺改性的多烷基枝化酚醛树脂；
S2.将步骤S1得到的三聚氰胺改性的多烷基枝化酚醛树脂与有机溶剂混合，得到质量浓度为40％～60％的油浆沉降剂。
3.根据权利要求2所述的一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述多烷基酚选用辛基酚、壬基酚、戊基酚、邻叔丁基酚、间叔丁基酚、对叔丁基酚、2,6-二叔丁基苯酚中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述催化剂选用甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钾、二异丙基胺基锂、正丁基锂、氨基钠、氢氧化季铵盐、氢氧化钠、碳酸钾中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述多烷基苯酚、甲醛和三聚氰胺的摩尔比为1：(1～3.0)：(0.5～4.0)。
6.根据权利要求2所述的一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，催化剂的用量为多烷基酚质量的0.1％～2.5％。
7.一种权利要求1所述的多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的使用方法，其特征在于：将油浆沉降剂与待处理油浆混合均匀后，在80～100℃的条件下沉降处理4～8h。
8.根据权利要求7所述的一种多烷基枝化酚醛树脂型油浆沉降剂的使用方法，其特征在于：油浆沉降剂的使用量为100～300ppm。
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