有機硅消泡劑合成及其渣油消泡性能評價

胡 廷，張國欣，陸 原，張 勇，程 艷，魏 強

(中海油(天津)油田化工有限公司， 天津 300451)

消泡技術在各行各業(yè)得到了廣泛的應用[1-3]。使用消泡劑是最簡單有效的消泡方式。目前，消泡劑從組成上大致可分為有機硅型、聚醚性和非硅型3類[4]。有機硅類消泡劑相比其他兩種消泡劑具有表面張力小、化學性穩(wěn)定、無生理活性、安全性高的優(yōu)點，在各行業(yè)被廣泛應用[5]。在渣油延遲焦化過程中，由于原料渣油中含有高含量的雜質和瀝青質，在焦化過程中易產生大量穩(wěn)定的泡沫，對生產造成許多不利影響，必須使用消泡劑[6-7]。普通有機硅類消泡劑在高溫過程中易分解成硅，硅會沉積在下游的加氫精制的催化劑上，導致催化劑失活。因此，有必要研制“無硅”“低硅”類消泡劑。

本工作合成了一種以多種聚醚改性聚硅氧烷為主體的低硅類消泡劑，并采用中海油某煉油渣油為發(fā)泡液，在室內模擬延遲焦化起泡過程，同多種不同類型的市售延遲焦化消泡劑進行性能的評價，對其含硅量進行了對比分析。

1 實 驗

1.1 原料儀器

含氫硅油(氫基質量分數0.2%～1.0%，25 ℃黏度10～30 mPa·s)，天津伊美克精細化工廠；烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(A750，AM7080)，南京鐘山化工；氯鉑酸，分析純，瑪雅試劑；120#溶劑油，試劑型，瑪雅試劑；渣油，工業(yè)級。

S4 Pioneer X射線熒光儀，荷蘭馬爾文帕納科公司；泡沫評價儀，定制組裝；

1.2 消泡劑的合成

將三口瓶固定至電熱套上，依次安裝攪拌器、回流冷凝管以及溫度計。按比例加入50 g含氫硅油、100 g A750和56 g AM7080。加熱升溫至100～110 ℃，滴加氯鉑酸催化劑反應1～2 h，降溫至常溫加入770 g重芳烴混合攪拌均勻，制得低含硅的聚醚改性聚硅氧烷消泡劑。

1.3 性能檢測

針對延遲焦化處理工藝的特點，采用某煉油廠渣油為發(fā)泡液，選取市售的延遲焦化用有機硅類消泡劑3種，低含硅消泡劑2種，非硅類消泡劑3種和自制的消泡劑進行了分析和性能對比。

1.3.1 渣油性質

作為發(fā)泡劑的渣油主要性質如下：密度(20 ℃)為986.5 kg/m3；黏度(80 ℃)為463.2mPa·s；含硫量0.451 6%；凝點39℃；飽和烴含量26.8%；芳烴含量30.1%；膠質瀝青質含量29.4%；蠟含量7.39%；餾分范圍>500 ℃。

1.3.2 消泡性能評價方法

采用模擬現場實驗，將200 mL渣油裝入起泡儀中(圖1)。采用微量加藥器加入定量消泡劑，密封起泡儀。設置400 ℃并恒溫30 min后，開啟真空泵和真空閥，抽真空，當泡沫高度至400 mL時，關閉真空泵和真空閥，監(jiān)測泡沫層隨時間的變化，泡沫層消除越快，則消泡劑性能越好。

2 結果與討論

2.1 消泡劑的結構分析

圖2是低含硅的聚醚改性聚硅氧烷消泡劑的紅外光譜。

圖1 負壓起泡儀示意1—熱電偶；2—氮氣??；3—真空管；4—真空閥；5—氣體加熱管；6—溫度控制臺；7—真空泵

圖2 消泡劑紅外光譜

圖2中，1 120～1 000 cm-1處的強峰為Si—O—Si鍵特征峰；1 643.90 cm-1處為CC雙鍵伸縮振動峰，證明在目標產物合成中，烯丙基聚醚比例過量，有部分未完全反應。

2.2 消泡劑物性

表1為消泡劑物性指標。

表1 消泡劑物性指標

2.3 消泡劑性能

以渣油為起泡劑，消泡劑加注質量濃度為5 mg/L，考察泡沫隨時間的變化，結果見圖3。

圖3 5 mg/L消泡劑的消泡性能

由圖3可見，在加注消泡劑加注濃度較低時，自制的消泡劑消泡效果優(yōu)于大多數市售延遲焦化消泡劑產品，在時間50 s即能完全消除產生的泡沫，僅稍弱于有機硅消泡劑XP8013產品。

增加消泡劑加注濃度，以渣油為起泡劑，消泡劑加注質量濃度為20 mg/L，考察泡沫隨時間的變化，結果見圖4。

由圖4可見，增加消泡劑加注量后，自制消泡劑消泡效率有了大幅上升。在30 s時泡沫完全消除，優(yōu)于其他市售延遲焦化消泡劑產品。

圖4 20 mg/L消泡劑的消泡性能

2.4 消泡劑含硅量

參照JY/T 016—1996，采用X射線熒光儀對自制的低硅型改性消泡劑和XP8013進行了元素半定量分析，硅元素質量分數測定結果分別為1.54%和8.23%?？梢姡灾频牡凸栊透男韵輨┰诒ＷC消泡效果同時，可以有效降低硅元素的注入。

3 結 論

針對延遲焦化處理工藝的高溫特點，開發(fā)了一種以混合聚醚改性聚硅氧烷為主體的高效消泡劑。在加注濃度20 mg/L時，低硅型改性消泡劑比其他市售延遲焦化消泡劑具有更高效的消泡性能，且含硅量相對較少，可以作為渣油延遲焦化過程中有效的泡沫控制手段。