有机硅消泡剂合成及其渣油消泡性能评价

胡 廷，张国欣，陆 原，张 勇，程 艳，魏 强

(中海油(天津)油田化工有限公司， 天津 300451)

消泡技术在各行各业得到了广泛的应用[1-3]。使用消泡剂是最简单有效的消泡方式。目前，消泡剂从组成上大致可分为有机硅型、聚醚性和非硅型3类[4]。有机硅类消泡剂相比其他两种消泡剂具有表面张力小、化学性稳定、无生理活性、安全性高的优点，在各行业被广泛应用[5]。在渣油延迟焦化过程中，由于原料渣油中含有高含量的杂质和沥青质，在焦化过程中易产生大量稳定的泡沫，对生产造成许多不利影响，必须使用消泡剂[6-7]。普通有机硅类消泡剂在高温过程中易分解成硅，硅会沉积在下游的加氢精制的催化剂上，导致催化剂失活。因此，有必要研制“无硅”“低硅”类消泡剂。

本工作合成了一种以多种聚醚改性聚硅氧烷为主体的低硅类消泡剂，并采用中海油某炼油渣油为发泡液，在室内模拟延迟焦化起泡过程，同多种不同类型的市售延迟焦化消泡剂进行性能的评价，对其含硅量进行了对比分析。

1 实 验

1.1 原料仪器

含氢硅油(氢基质量分数0.2%～1.0%，25 ℃黏度10～30 mPa·s)，天津伊美克精细化工厂；烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(A750，AM7080)，南京钟山化工；氯铂酸，分析纯，玛雅试剂；120#溶剂油，试剂型，玛雅试剂；渣油，工业级。

S4 Pioneer X射线荧光仪，荷兰马尔文帕纳科公司；泡沫评价仪，定制组装；

1.2 消泡剂的合成

将三口瓶固定至电热套上，依次安装搅拌器、回流冷凝管以及温度计。按比例加入50 g含氢硅油、100 g A750和56 g AM7080。加热升温至100～110 ℃，滴加氯铂酸催化剂反应1～2 h，降温至常温加入770 g重芳烃混合搅拌均匀，制得低含硅的聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。

1.3 性能检测

针对延迟焦化处理工艺的特点，采用某炼油厂渣油为发泡液，选取市售的延迟焦化用有机硅类消泡剂3种，低含硅消泡剂2种，非硅类消泡剂3种和自制的消泡剂进行了分析和性能对比。

1.3.1 渣油性质

作为发泡剂的渣油主要性质如下：密度(20 ℃)为986.5 kg/m3；黏度(80 ℃)为463.2mPa·s；含硫量0.451 6%；凝点39℃；饱和烃含量26.8%；芳烃含量30.1%；胶质沥青质含量29.4%；蜡含量7.39%；馏分范围>500 ℃。

1.3.2 消泡性能评价方法

采用模拟现场实验，将200 mL渣油装入起泡仪中(图1)。采用微量加药器加入定量消泡剂，密封起泡仪。设置400 ℃并恒温30 min后，开启真空泵和真空阀，抽真空，当泡沫高度至400 mL时，关闭真空泵和真空阀，监测泡沫层随时间的变化，泡沫层消除越快，则消泡剂性能越好。

2 结果与讨论

2.1 消泡剂的结构分析

图2是低含硅的聚醚改性聚硅氧烷消泡剂的红外光谱。

图1 负压起泡仪示意1—热电偶；2—氮气浴；3—真空管；4—真空阀；5—气体加热管；6—温度控制台；7—真空泵

图2 消泡剂红外光谱

图2中，1 120～1 000 cm-1处的强峰为Si—O—Si键特征峰；1 643.90 cm-1处为CC双键伸缩振动峰，证明在目标产物合成中，烯丙基聚醚比例过量，有部分未完全反应。

2.2 消泡剂物性

表1为消泡剂物性指标。

表1 消泡剂物性指标

2.3 消泡剂性能

以渣油为起泡剂，消泡剂加注质量浓度为5 mg/L，考察泡沫随时间的变化，结果见图3。

图3 5 mg/L消泡剂的消泡性能

由图3可见，在加注消泡剂加注浓度较低时，自制的消泡剂消泡效果优于大多数市售延迟焦化消泡剂产品，在时间50 s即能完全消除产生的泡沫，仅稍弱于有机硅消泡剂XP8013产品。

增加消泡剂加注浓度，以渣油为起泡剂，消泡剂加注质量浓度为20 mg/L，考察泡沫随时间的变化，结果见图4。

由图4可见，增加消泡剂加注量后，自制消泡剂消泡效率有了大幅上升。在30 s时泡沫完全消除，优于其他市售延迟焦化消泡剂产品。

图4 20 mg/L消泡剂的消泡性能

2.4 消泡剂含硅量

参照JY/T 016—1996，采用X射线荧光仪对自制的低硅型改性消泡剂和XP8013进行了元素半定量分析，硅元素质量分数测定结果分别为1.54%和8.23%。可见，自制的低硅型改性消泡剂在保证消泡效果同时，可以有效降低硅元素的注入。

3 结 论

针对延迟焦化处理工艺的高温特点，开发了一种以混合聚醚改性聚硅氧烷为主体的高效消泡剂。在加注浓度20 mg/L时，低硅型改性消泡剂比其他市售延迟焦化消泡剂具有更高效的消泡性能，且含硅量相对较少，可以作为渣油延迟焦化过程中有效的泡沫控制手段。