一種多功能納米MgO抑釩劑及其制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于能源與石油化工領(lǐng)域,具體來講涉及一種多功能納米MgO的制備方 法,制備的產(chǎn)品是一種燃油添加劑,可用于抑制燃油燃燒過程中V、S、N、Na等雜質(zhì)對(duì)設(shè)備 的腐蝕,延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。 技術(shù)背景
[0002] 重油由于其價(jià)格低廉,在發(fā)電廠燃?xì)廨啓C(jī)中有著廣泛應(yīng)用,但重油中通常含有 V、S、N、Na等雜質(zhì),給機(jī)組及其輔助系統(tǒng)的運(yùn)行、檢修、保養(yǎng)帶來很多問題,例如,重油中 的V以卟啉的形式存在,很難用常規(guī)的方法去除,而V在燃燒過程中生成V205,其熔點(diǎn)較 低,會(huì)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)葉片造成嚴(yán)重的熔鹽腐蝕。當(dāng)有S和Na元素存在時(shí),會(huì)進(jìn)一步生成 NaS04 ·mNa20 ·nV205等化合物,NaSO4單獨(dú)存在對(duì)不銹鋼、碳鋼等沒有腐蝕作用,但當(dāng)有還原 性物質(zhì)存在時(shí),則產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用;mNa20 ·nV205的熔點(diǎn)較V205更低,以熔融狀態(tài)沉積 在燃?xì)鈳纵喨~片上,會(huì)使葉片在短期內(nèi)遭受破壞性損傷,甚至導(dǎo)致葉片斷裂等嚴(yán)重事故的 發(fā)生。另外,硫、氮等元素在燃燒過程中產(chǎn)生的30 :!40:!等酸性物質(zhì)也會(huì)強(qiáng)烈腐蝕輪機(jī)葉片, 解決這一系列問題最經(jīng)濟(jì)、有效的方法是在重油中加入腐蝕抑制劑。
[0003]目前,此類腐蝕抑制劑主要為含釔或含鎂化合物,由于釔為稀土元素,價(jià)格相對(duì)昂 貴,從經(jīng)濟(jì)、效果等方面綜合考慮,鎂化合物更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0004] 含鎂的腐蝕抑制劑通常分為三種:1、水溶性鎂鹽,如硫酸鎂、醋酸鎂等(CN 1055110C、CN1174877A等)。由于動(dòng)力設(shè)備壓力高,硫酸鎂等分解率很低,分解出的有效成 分MgO少,因此此類抑制劑只能用于V、Na含量低的燃料中。2、油溶性鎂鹽,如磺酸鎂、妥 爾油酸鎂等化~ 127855(^、0~ 02150923.9等)。此類抑制劑可直接加入燃油中,有一定的 抑釩效果,但無法抑制硫、氮腐蝕。3、膠狀懸浮體,此類抑制劑一般是經(jīng)特殊處理的MgO和 皿8(011)2顆粒(CN1804005A、CN101265422A等),能懸浮在水或有機(jī)溶劑中,兼具抑釩劑、 酸中和劑的功能,是一類多功能的燃油添加劑。但目前這類抑制劑有以下不足:第一,顆粒 粒徑較大,易引起燃料栗和流量分配器的磨損;其次,有效成分MgO的濃度較低,穩(wěn)定性不 足,無法長(zhǎng)期儲(chǔ)存;此外,其制備工藝復(fù)雜,需高壓設(shè)備,安全性差。因此,膠狀懸浮體抑制劑 目前使用較少。
[0005] 綜上所述,開發(fā)一種合成工藝簡(jiǎn)單、無需高壓設(shè)備、有效成分高、油溶性好、粒徑小 且能長(zhǎng)期保存的多功能抑釩劑具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種多功能納米MgO抑釩劑的制備 方法,方法簡(jiǎn)單易行、成本低廉、無需高壓設(shè)備,所制備的納米MgO抑釩劑有效成分高、油溶 性好、粒徑小,穩(wěn)定性好、能長(zhǎng)期保存,同時(shí)具備抑釩、酸中和等功能。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)這一目的,本發(fā)明提供了一種多功能納米MgO抑釩劑的制備方法,具體步 驟為:
[0008] 在反應(yīng)器內(nèi)按質(zhì)量份計(jì)加入鎂化合物10~27%、有機(jī)酸A2~10%、有機(jī)酸B0~ 8 %、樹脂分散劑0~3 %、有機(jī)溶劑50~75 %、水0~18 %,攪拌均勻;升溫至100~220°C, 保溫1~3h,同時(shí)蒸去反應(yīng)體系中的水;
[0009] 繼續(xù)升溫至260~350°C,保溫1~5h,同時(shí)除去體系中的部分溶劑(指在260-350 度能常壓蒸出的溶劑)和反應(yīng)過程生成的水,得分散均勻的低濃度多功能油溶性納米MgO;
[0010] 減壓蒸餾(~200°c,1~lOmmHg)除低沸物得到高濃度納米MgO。
[0011] 所述的反應(yīng)器為常壓或中低壓反應(yīng)器。
[0012] 所述的鎂化合物為氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂、乙酸鎂中的一種或幾種的混合物。
[0013] 所述的有機(jī)溶劑為高沸點(diǎn)的惰性溶劑,如烷基苯、重芳烴、烯烴低聚物、礦物油、合 成油等的一種或幾種的混合物。
[0014] 所述的有機(jī)酸A為碳鏈長(zhǎng)度C8~C20的有機(jī)羧酸、長(zhǎng)鏈磺酸、烷基苯磺酸、環(huán)烷酸 中的一種或幾種的混合物。
[0015] 所述的有機(jī)酸B為乙酸、丙酸、丁酸、草酸等低級(jí)有機(jī)一元酸或多元酸中的一種或 幾種的混合物。
[0016] 所述的樹脂分散劑為萜烯樹脂、環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂中的一種或幾種的混合 物。
[0017] 該工藝制備的納米MgO抑f凡劑具有如下特征:
[0018] 首先,該產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于目前市售的同類產(chǎn)品,Mg質(zhì)量含量可達(dá)30~45%,顆 粒粒徑可達(dá)50~100nm,在燃油及有機(jī)溶劑中的溶解性極好,能均勻分散,并可長(zhǎng)期保存。 這是因?yàn)楸竟に嚥捎昧藦?fù)合分散體系,在傳統(tǒng)長(zhǎng)鏈有機(jī)酸的基礎(chǔ)上,加入小分子有機(jī)羧酸 能有效減小產(chǎn)品中MgO顆粒的粒徑;而樹脂型分散劑的加入不僅能增大體系的流動(dòng)性,還 能大大提尚MgO的濃度及廣品的穩(wěn)定性。
[0019] 其次,由于上述特征,該工藝制備的產(chǎn)品作為燃油添加劑不僅能抑制燃油燃燒過 程中V、S、N、Na等雜質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕,還兼具酸中和功能,亦可作為潤(rùn)滑添加劑用于潤(rùn)滑油 中,是一種多功能添加劑。
[0020] 本工藝采用普通常壓反應(yīng)釜制備MgO抑釩劑的方法,具有投資成本低、工藝簡(jiǎn)單、 安全性好、無三廢污染等優(yōu)點(diǎn)。本工藝既適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),也適合小規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用,是 國內(nèi)眾多中小規(guī)模添加劑生產(chǎn)銷售企業(yè)的首選,對(duì)打破國外企業(yè)對(duì)我國抑釩劑高端產(chǎn)品市 場(chǎng)的壟斷,提升我國抑釩劑產(chǎn)品自主研發(fā)能力和推廣應(yīng)用具有重要意義。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 如下的實(shí)施例將更詳細(xì)地描述本發(fā)明,但本發(fā)明不僅僅局限于這些具體的實(shí)施例 中。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 按質(zhì)量份計(jì),在反應(yīng)器中加入20份工業(yè)級(jí)Mg0、40份重烷基苯、50份混三甲苯、1 份萜烯樹脂、4份油酸、25份蒸餾水和6份冰乙酸,在攪拌下升溫至105°C,保溫反應(yīng)2. 5h, 并用分水裝置除去反應(yīng)體系中的水,得到納米MgO前驅(qū)體。
[0024] 將上述納米MgO前驅(qū)體升溫至230°C,在此升溫過程中不斷除去體系中的混三甲 苯,然后繼續(xù)升溫至330°C并保溫3h,收集蒸出的部分溶劑及反應(yīng)過程中生成的水,所得產(chǎn) 物為含Mg量17%的棕灰色透亮流體,此產(chǎn)物的理化特性如表1所示。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 將實(shí)施例1中的產(chǎn)品進(jìn)行減壓蒸餾濃縮,得到含Mg量分別為25%、35%和45%的 產(chǎn)品。這些產(chǎn)品均為流動(dòng)性較好的半透明流體,儲(chǔ)存穩(wěn)定性好,放置12個(gè)月無顆粒析出,遇 水不沉析,在油中分散性好,無不溶物,產(chǎn)品的物化特性如表1所示。
[0027]表 1
[0028]
[0030] 實(shí)施例3
[0031]按質(zhì)量份計(jì),在反應(yīng)器中加入16份試劑級(jí)Mg0、30份葵烯低聚物、60份混四甲苯、 2份萜烯樹脂