本發(fā)明涉及一種冷軋廢乳化液破乳方法。
背景技術(shù)：
在鋼鐵冷軋軋制過程中，為了保證軋制的順利進(jìn)行，需要使用冷軋軋制油或冷軋軋制乳化液對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行潤滑和冷卻，這對(duì)降低軋制力、延長軋輥壽命、控制帶鋼表面質(zhì)量等方面都具有極其重要的作用。隨著近年鋼鐵產(chǎn)量的日益增加，在軋鋼過程中起到潤滑和冷卻作用的冷軋乳化液用量也在逐年加大，但冷軋乳化液多次使用會(huì)成為冷軋廢乳化液，不能繼續(xù)使用，如何處理冷軋廢乳化液是每個(gè)煉鋼企業(yè)遇到的問題。近年來國家對(duì)環(huán)境污染的問題的越來越關(guān)注，對(duì)廢水排放的法律法規(guī)要求越來越嚴(yán)格，因此冷軋廢乳化液不能直接排放到環(huán)境中；同時(shí)，面對(duì)目前資源消耗速度快，資源不足的情況，國家也提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)資源要進(jìn)行循環(huán)再生利用。因此，如何對(duì)廢乳化液進(jìn)行有效處理，盡可能在處理過程中減少額外的污染，并進(jìn)行廢舊油的回收利用是目前行業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。
處理冷軋廢乳化液首先要對(duì)乳化液進(jìn)行破乳，目前行業(yè)內(nèi)破乳方法已比較成熟，主要有混凝氣浮法、超濾法或電凝聚法等，大部分水被分離出來循環(huán)使用，或達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后直接排放；另外一部分為含水量在30～75重量％的油包水型廢乳化液，因其本身膠質(zhì)態(tài)懸浮雜質(zhì)較多，機(jī)械雜質(zhì)含量高，乳化程度嚴(yán)重，處理起來復(fù)雜，目前還沒有特別環(huán)保有效的方法進(jìn)行處理。目前對(duì)于此類廢乳化液采用較多的方法為酸-白土精制，通過硫酸或其他酸對(duì)廢乳化液進(jìn)行破乳，然后排掉酸渣，用白土對(duì)酸處理后的油進(jìn)行精制，得到回收油。但該方法會(huì)形成酸渣、廢水和廢白土，對(duì)環(huán)境污染大。
文獻(xiàn)cn102895804a公布了一種超聲波破乳脫水裝置。裝置包括罐體、進(jìn)油口和出油口，罐體內(nèi)設(shè)置有原油分配管和至少兩個(gè)超聲破乳室，相鄰兩個(gè)超聲破乳室中間設(shè)置有兩個(gè)與超聲破乳室中心線相對(duì)應(yīng)的超聲換能器等。使用該發(fā)明可有針對(duì)性的對(duì)原油的乳化層進(jìn)行破乳，使乳化層破乳更充分，提高破乳效率，減輕超聲波破乳后使油水二次乳化的副作用。文獻(xiàn)cn205821249u公布了一種基于超聲波原油破乳的原油脫水裝置，它涉及油水分離技術(shù)領(lǐng)域，包含殼體、夾套、進(jìn)料導(dǎo)管、出油口、出水口、隔板、超聲裝置等。該裝置極大提高了原油脫水效率，處理量大，避免了化學(xué)破乳劑的添加，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了水和油泥的分離。文獻(xiàn)cn101724439a公布了原油超聲波破乳脫水裝置及其破乳脫水方法，涉及一種石油原油采、煉行業(yè)中的油水分離技術(shù)，更具體地說，它是一種原油超聲破乳脫水裝置及其破乳脫水方法。該發(fā)明主要應(yīng)用于油田的中聯(lián)站、采油集中場,只要油田能正常采油作業(yè)，有原油破乳脫水處理要求，都可以應(yīng)用。
綜上所述，上述文獻(xiàn)專利均未針對(duì)含水量在30～75％的油包水型不銹鋼冷軋廢乳化液的破乳。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是不銹鋼冷軋廢乳化液處理過程中產(chǎn)生的含水量在30～75重量％的油包水型廢乳化液的破乳問題，提供一種新的冷軋廢乳化液破乳方法。本發(fā)明方法通過優(yōu)選破乳劑并復(fù)合外場超聲波破乳，通過化學(xué)方法與物理方法的協(xié)同作用，不僅達(dá)到了較高的破乳效率，而且可以降低破乳劑的使用量，起到了較好的效果。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種冷軋廢乳化液破乳方法，包括以下步驟：
a)使所述冷軋廢乳化液與破乳劑接觸，得到混合物a；
b)超聲波處理混合物a，得到混合物b；
c)沉降混合物b；
所述破乳劑分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，x為nh4+或na+或k+，r為c2～c100的烷基。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，x為nh4+或na+。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，r為c2～c80的烷基；更優(yōu)選地，r為c2～c50的烷基；最優(yōu)選地，r為c2～c20的烷基。
上述技術(shù)方案中，所述冷軋廢乳化液為含水量為30～75重量％的油包水型不銹鋼冷軋廢乳化液。
上述技術(shù)方案中，所述破乳劑的用量為冷軋廢乳化液重量的0.2～5.0％，優(yōu)選0.5～2.0％。
上述技術(shù)方案中，步驟a)接觸溫度為50～95℃，接觸時(shí)間為0.5～12小時(shí)。
上述技術(shù)方案中，步驟b)超聲波頻率范圍為20～40khz，優(yōu)選21～30khz；超聲處理時(shí)間為5～15分鐘，超聲處理溫度為60～80℃。
上述技術(shù)方案中，步驟c)沉降溫度為60～90℃，沉降時(shí)間為1～10小時(shí)。
本發(fā)明中的破乳劑是通過如下的化學(xué)反應(yīng)制備的：
所述破乳劑的制備方法，包括以下步驟：
a)在三氟化硼乙醚和氫氧化鈉的混合體系中，丙三醇和環(huán)氧氯丙烷發(fā)生醚化反應(yīng)，生成中間產(chǎn)物i。三氟化硼乙醚、氫氧化鈉和c2h5oh的摩爾比為1：(1～1.2)：(0.003～0.005)。丙三醇和環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)的摩爾比為1:(3～3.5)，反應(yīng)條件為：溫度20～30℃、時(shí)間7～8小時(shí)。
b)中間產(chǎn)物i與脂肪醇發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，中間產(chǎn)物i的環(huán)氧鍵斷開，脂肪醇的羥基與中間產(chǎn)物i的末端相連，反應(yīng)生中間產(chǎn)物ⅱ。中間產(chǎn)物i與長鏈脂肪醇的摩爾比為1:(3～3.5)，反應(yīng)條件為：溫度80～85℃、時(shí)間12～13小時(shí)。開環(huán)反應(yīng)過程需要催化劑，催化劑為金屬鉀，催化劑與脂肪醇的摩爾比為1：(5～6)。
c)中間產(chǎn)物ⅱ與氨基磺酸發(fā)生硫酸化反應(yīng)，氨基磺酸與中間產(chǎn)物ⅱ上的羥基發(fā)生加成反應(yīng)，最終生成目的產(chǎn)物，最終產(chǎn)品為棕色蠟狀固體。反應(yīng)條件為：溫度110～120℃，時(shí)間3～4小時(shí)。
本發(fā)明中的破乳劑可通過紅外分析光譜表征，掃描范圍為4000～500cm-1。在波數(shù)為1200.5cm-1處為ro-so2-o-的吸收峰，在波數(shù)為1422.6cm-1處為c-o-c的吸收峰，在波數(shù)為2950～2890cm-1處為脂肪烷基的c-h吸收峰，在波數(shù)為3205cm-1為n-h的伸縮振動(dòng)峰，1565cm-1為n-h的彎曲振動(dòng)峰。
本發(fā)明采用的破乳劑因?yàn)槠浔旧硖厥獾慕Y(jié)構(gòu)，連接基的化學(xué)鍵抵消了基團(tuán)間的電荷斥力和水化作用，拉近了雙親結(jié)構(gòu)間的距離，可以更有效率的破壞原乳化液的界面性質(zhì)，因此與傳統(tǒng)破乳劑相比具有高的表面活性，應(yīng)用于不銹鋼冷軋廢乳化液的處理過程中具有更高效的破乳能力，有效替代酸在破乳過程中的使用。同時(shí)，本發(fā)明通過破乳劑復(fù)合外場超聲波破乳，通過化學(xué)方法與物理方法的協(xié)同作用，針對(duì)含水量為30～75重量％的油包水型不銹鋼冷軋廢乳化液，不僅達(dá)到了較高的脫水率，而且可以降低破乳劑的使用量，或替代酸在冷軋廢乳化液破乳上的應(yīng)用，獲得品質(zhì)較高的再生油，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染物，起到了較好的效果。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
附圖說明
圖1為本發(fā)明中破乳劑的紅外分析光譜。
其中，波數(shù)為1200.5cm-1處為ro-so2-o-的吸收峰，波數(shù)為1422.6cm-1處為c-o-c的吸收峰，波數(shù)為2950～2890cm-1處為脂肪烷基的c-h吸收峰，波數(shù)為3205cm-1為n-h的伸縮振動(dòng)峰，1565cm-1為n-h的彎曲振動(dòng)峰。
具體實(shí)施方式
合成破乳劑：
將1摩爾丙三醇和3摩爾環(huán)氧氯丙烷加入三氟化硼乙醚和氫氧化鈉的乙醇溶液的混合體系中反應(yīng)(三氟化硼乙醚、氫氧化鈉和c2h5oh的摩爾比為1：1：0.003)，得到黏稠狀透明液體產(chǎn)物i；將1摩爾中間產(chǎn)物i與3摩爾十二醇反應(yīng)生成淡黃色液態(tài)中間產(chǎn)物ⅱ；將1摩爾中間產(chǎn)物ⅱ與3摩爾氨基磺酸發(fā)生反應(yīng)，獲得最終產(chǎn)物如下：
對(duì)合成的產(chǎn)物進(jìn)行紅外光譜分析(掃描范圍4000～500cm-1)，具有圖1所示的特征峰。
【對(duì)比例1】
采用市場上常見的十二烷基硫酸銨破乳劑處理含水量為67重量％的冷軋廢乳化液，加劑量0.5g/l，溫度80℃，沉降2小時(shí)。結(jié)果為：脫水率70重量％。
【對(duì)比例2】
考察單獨(dú)使用破乳劑處理效果。1)將上述破乳劑按加劑量0.5g/l加入到【對(duì)比例1】中的冷軋廢乳化液中，在溫度80℃下攪拌0.5小時(shí)；2)保持溫度為80℃并沉降1.5小時(shí)。結(jié)果為：脫水率85.0重量％。
【對(duì)比例3】
考察單獨(dú)使用超聲波處理效果。1)超聲波條件為：頻率25khz、處理時(shí)間10min、溫度70℃；2)超聲波處理完畢后進(jìn)行沉降操作，沉降溫度80℃，沉降時(shí)間1.5h。結(jié)果為：脫水率為75.0重量％。
【實(shí)施例1】
考察本發(fā)明所選高效破乳劑與超聲波協(xié)同作用處理【對(duì)比例1】中的冷軋廢乳化液時(shí)的破乳效果。1)將上述破乳劑按加劑量0.5g/l加入到【對(duì)比例1】中的冷軋廢乳化液中，在溫度80℃下攪拌0.5小時(shí)；2)進(jìn)行超聲波處理(超聲波條件為：頻率25khz、處理時(shí)間10min、溫度70℃)；3)保持溫度為80℃并沉降1.5h。結(jié)果為：脫水率96.0重量％。
【實(shí)施例2】
考察市場上常用的非離子型破乳劑tx-10與超聲波協(xié)同作用處理【對(duì)比例1】中的冷軋廢乳化液時(shí)的破乳效果。1)將tx-10破乳劑按加劑量0.5g/l加入到【對(duì)比例1】中的冷軋廢乳化液中，在溫度80℃下攪拌0.5小時(shí)；2)進(jìn)行超聲波處理(超聲波條件為：頻率25khz、處理時(shí)間10min、溫度70℃)；3)保持溫度為80℃并沉降1.5h。結(jié)果為：脫水率86.0重量％。
【實(shí)施例3】
考察本發(fā)明所選高效破乳劑與超聲波協(xié)同作用處理【對(duì)比例1】中的冷軋廢乳化液時(shí)的破乳效果。1)將上述破乳劑按加劑量0.5g/l加入到【對(duì)比例1】中的冷軋廢乳化液中，在溫度80℃下攪拌0.5小時(shí)；；2)進(jìn)行超聲波處理(超聲波條件為：頻率40khz、處理時(shí)間10min、溫度70℃)；3)保持溫度為80℃并沉降1.5h。結(jié)果為：脫水率93.5重量％。
【實(shí)施例4】
考察本發(fā)明所選高效破乳劑與超聲波協(xié)同作用處理含水量為55重量％的冷軋廢乳化液時(shí)的破乳效果。1)將上述破乳劑按加劑量0.5g/l加入到上述冷軋廢乳化液中，在溫度80℃下攪拌0.5小時(shí)；2)進(jìn)行超聲波處理(超聲波條件為：頻率25khz、處理時(shí)間10min、溫度70℃)；3)保持溫度為80℃并沉降1.5h。結(jié)果為：脫水率97.5重量％。
由以上實(shí)施例可得，本發(fā)明一種破乳劑與超聲波協(xié)同作用在冷軋廢乳化液破乳的應(yīng)用，通過優(yōu)選破乳劑并復(fù)合外場超聲波的方法，對(duì)不銹鋼冷軋廢乳化液起到了較好的破乳效果。