CN109550282B - 一种耐高温本体型电厂脱硫消泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐高温本体型电厂脱硫消泡剂，是经过分步反应后混合制备而成的乳化液，包含相应如下重量份数的如下组分：聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物50‑80份；低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物10‑25份；高碳醇1‑5份；乳化剂2‑10份；月桂基聚甲基硅氧烷1‑3份。还提供耐高温本体型电厂脱硫消泡剂的制备方法，包括以下步骤：S1：反应制备聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物；S2：反应制备低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物；S3：混合制备耐高温本体型电厂脱硫消泡剂。本发明的目的在于提供一种消泡速度更快，抑泡时间更长，效果更好的耐高温本体型电厂脱硫消泡剂及其制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及消泡剂技术领域，特别涉及一种耐高温本体型电厂脱硫消泡剂及其制备方法。
背景技术
由于历史、政策、技术、资源等原因，我国火力发电超过60％以上。伴随环保因素，为了更好的人类生存环境，火力发电中燃煤导致的污染物含硫烟气需要进行脱硫处理。而目前电厂脱硫处理主要采用的脱硫剂为石灰石浆液，在脱硫过程中，烟气吸收塔内浆液会因为烟气粉尘，烟气中含油量，燃烧不充分，浆液中金属离子，水质等因素引起泡沫，泡沫不仅影响吸收塔的吸收率，且会导致液位不准，溢流等问题。为减少消除泡沫，保证脱硫装置的正常运行，常用方式是往吸收塔内泵入消泡剂。
市场上常用脱硫消泡剂为聚醚型和有机硅乳液型。聚醚型一般选择多元醇聚醚消泡剂，它热稳定性好，抗压抗剪切，加入后以分子的形式存在于浆液中，改变浆液的表面张力可抑制泡沫产生，而对浆液表面已经产生的泡沫不能快速消除；有机硅乳液型是利用有机硅较低的表面张力特性，经过乳化后在浆液表面可快速分散消除泡沫。缺点是在酸碱环境下不能长久持续消泡。
针对上述现有消泡剂的不足，急需研究一种消泡速度更快，抑泡时间更长的消泡剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消泡速度更快，抑泡时间更长，效果更好的耐高温本体型电厂脱硫消泡剂及其制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种耐高温本体型电厂脱硫消泡剂，是经过分步反应后混合制备而成的乳化液，包含相应如下重量份数的如下组分：
通过采用上述技术方案，耐高温本体型电厂脱硫消泡剂包括聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物、低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物、高碳醇和乳化剂，本发明的是为了解决在电厂脱硫过程中，脱硫剂石灰石浆液由于烟气粉尘、金属离子和水质等原因产生泡沫，影响后续吸收塔的吸收率的问题，在石灰石浆液中加入消泡剂，消去泡沫并抑制泡沫产生，从而不影响后续工艺，本发明采用了反应合成的聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物、低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物，使得消泡剂既具备亲水基团又具有亲油基团，而且其制成的消泡剂结合了有机硅油和聚醚多元醇两者的优点。聚醚多元醇不仅可以作为非离子型乳化剂用于乳化有机硅油来减少乳化剂的用量，而且可增加其乳液稳定性，另外，聚醚本身具有浊点，在高于浊点的温度下，聚醚呈现消泡作用，使其制成的消泡剂在高温下具有较好的消泡、抑泡效果。
作为本发明的进一步改进，按重量份数计，还包括聚二乙基硅氧烷10-15份。
作为本发明的进一步改进，按重量份数计，还包括丙二醇二油酸酯2-5份。
作为本发明的进一步改进，所述高碳醇为十六碳醇、十八碳醇、二十二碳醇的任意一种或一种以上的混合物。
作为本发明的进一步改进，乳化剂为吐温60、吐温80、吐温81、吐温85的任意一种或一种以上的混合物。
本发明还提供一种耐高温本体型电厂脱硫消泡剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：取聚醚多元醇60-95份，脂肪酸5-40份，酸性催化剂0.2-1.0份，在釜中搅拌保持温度130-160℃反应4-8h，并减压拔除反应出来的水得到聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物；
S2：取含低含氢硅油和烯丙基聚醚，在摩尔比1:1.2配比下，搅拌升温80-120℃，待真空抽出原料所含水份后，加入5-20ppm铂金催化剂异丙醇或铂金催化剂乙二醇溶液。待反应透明后，保温3小时，降温得到低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物；
S3：取聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物，乳化剂，高碳醇，聚二乙基硅氧烷，月桂基聚甲基硅氧烷，丙二醇二油酸酯；升温70℃快速搅拌均匀，降温，再经高速分散机在10000-50000r/min条件下分散10-40分钟得均一稳定液体即耐高温本体型电厂脱硫消泡剂。
作为本发明的进一步改进，步骤S1所述聚醚多元醇为L61、L62、PPG600、PPG1000、GPE的一种或其几种混合物。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的低含氢硅油为含氢量为0.08％-0.20％的含氢硅油。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中反应物的原料组分和重量份数为：聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物50-80份，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物10-25份，乳化剂2-10份，高碳醇1-5份，聚二乙基硅氧烷10-15份，月桂基聚甲基硅氧烷1-3份，丙二醇二油酸酯2-5份。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明本发明的是为了解决在电厂脱硫过程中，脱硫剂石灰石浆液由于烟气粉尘、金属离子和水质等原因产生泡沫，影响后续吸收塔的吸收率的问题，在石灰石浆液中加入消泡剂，消去泡沫并抑制泡沫产生，从而不影响后续工艺，本发明采用了反应合成的聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物、低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物，使得消泡剂既具备亲水基团又具有亲油基团，而且其制成的消泡剂结合了有机硅油和聚醚多元醇两者的优点。聚醚多元醇不仅可以作为非离子型乳化剂用于乳化有机硅油来减少乳化剂的用量，而且可增加其乳液稳定性，另外，聚醚本身具有浊点，在高于浊点的温度下，聚醚呈现消泡作用，使其制成的消泡剂在高温下具有较好的消泡、抑泡效果。
2.本发明采用月桂基聚甲基硅氧烷具有支链，随剪切力增大而粘度降低，分散性增大，促进低含氢硅油的消泡活性，使消泡剂呈现优良的破泡性，而且在高温条件下，月桂基聚甲基硅氧烷能提高聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物和低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物的化学稳定性，提高消泡剂的消泡持久性。
3.本发明采用的聚二乙基硅氧烷能提高具有自乳化性和耐高温性能，能和低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物复合，提高低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物的乳化程度，使乳液更加细腻稳定，提高消泡剂在高温条件下的稳定性，同时，也拓展了乳液的适应范围。
4.本发明采用了丙二醇二油酸酯，丙二醇二油酸酯具有前期消泡效果，对细小难消的小泡有很好的消泡能力，破泡速度快，配合低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物和聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物的抑泡作用，极大的提高了产品的综合性能。
5.本发明消泡剂稳定性好，充分利用了聚醚酯化物，硅聚醚的低表面张力，化学稳定性，对起泡体系无副作用。
6.本发明产品在使用中添加量少，性能优异，可与进口产品相媲美，且价格相对进口产品有明显优势。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明披露了一种耐高温本体型电厂脱硫消泡剂及其制备方法，具体实施方式如下。
实施例1
S1：取聚醚多元醇L61100g，L62100g，脂肪酸为硬脂酸16.7g于500ml三口烧瓶中，逐渐升温到70℃待硬脂酸完全溶解，加入0.67g对甲苯磺酸作为酸性催化剂，在釜中搅拌保持温度130-160℃反应4-8h，并减压拔除反应出来的水得到聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物；
S2：取含氢量为0.08％的低含氢硅油100g，分子量为350的烯丙基聚醚30g于250ml三口烧瓶中，搅拌升温至80℃，待真空抽出原料所含水份后，加入5ppm铂金催化剂异丙醇，升温至130℃，待物料由浑浊反应透明后，保温3小时，再经减压拨除低沸点物，自然降温，得到低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物；
S3：取聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物200g，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物40g，吐温608g，十六醇4g，聚二乙基硅氧烷40g，月桂基聚甲基硅氧烷4g，丙二醇二油酸酯8g于250ml三口烧瓶中升温至70℃，再经高速分散机在10000r/min条件下分散30分钟制备得到均一稳定液体即本体型电厂脱硫消泡剂。
实施例2
S1：取聚醚多元醇PPG600100g，PPG1000100g，脂肪酸为硬脂酸84.2g于500ml三口烧瓶中，逐渐升温到70℃待硬脂酸完全溶解，加入2.1g对甲苯磺酸作为酸性催化剂，在釜中搅拌保持温度130-160℃反应4-8h，并减压拔除反应出来的水得到聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物；
S2：取含氢量为0.2％的低含氢硅油100g，分子量为350的烯丙基聚醚30g于250ml三口烧瓶中，搅拌升温至120℃，待真空抽出原料所含水份后，加入20ppm铂金催化剂异丙醇，升温至130℃，待物料由浑浊反应透明后，保温3小时，再经减压拨除低沸点物，自然降温，得到低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物；
S3：取聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物200g，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物100g，吐温80和吐温81共25g，十六醇12.5g，聚二乙基硅氧烷37.5g，月桂基聚甲基硅氧烷7.5g，丙二醇二油酸酯12.5g于250ml三口烧瓶中升温至70℃，再经高速分散机在10000r/min条件下分散30分钟制备得到均一稳定液体即本体型电厂脱硫消泡剂。
实施例3
S1：取聚醚多元醇GPE200g，脂肪酸为硬脂酸57.1g于500ml三口烧瓶中，逐渐升温到70℃待硬脂酸完全溶解，加入1.43g对甲苯磺酸作为酸性催化剂，在釜中搅拌保持温度130-160℃反应4-8h，并减压拔除反应出来的水得到聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物；
S2：取含氢量为0.1％的低含氢硅油100g，分子量为350的烯丙基聚醚30g于250ml三口烧瓶中，搅拌升温至100℃，待真空抽出原料所含水份后，加入10ppm铂金催化剂异丙醇，升温至130℃，待物料由浑浊反应透明后，保温3小时，再经减压拨除低沸点物，自然降温，得到低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物；
S3：取聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物200g，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物52.6g，吐温8524.6g，十六醇9.23g，聚二乙基硅氧烷36.92g，月桂基聚甲基硅氧烷6.15g，丙二醇二油酸酯9.23g于250ml三口烧瓶中升温至70℃，再经高速分散机在10000r/min条件下分散30分钟制备得到均一稳定液体即本体型电厂脱硫消泡剂。
实施例4
S1：取聚醚多元醇GPE200g，脂肪酸为硬脂酸57.1g于500ml三口烧瓶中，逐渐升温到70℃待硬脂酸完全溶解，加入1.43g对甲苯磺酸作为酸性催化剂，在釜中搅拌保持温度130-160℃反应4-8h，并减压拔除反应出来的水得到聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物；
S2：取含氢量为0.1％的低含氢硅油100g，分子量为350的烯丙基聚醚30g于250ml三口烧瓶中，搅拌升温至100℃，待真空抽出原料所含水份后，加入10ppm铂金催化剂异丙醇，升温至130℃，待物料由浑浊反应透明后，保温3小时，再经减压拨除低沸点物，自然降温，得到低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物；
S3：取聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物200g，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物52.6g，吐温8524.6g，十六醇9.23g，聚二乙基硅氧烷36.92g于250ml三口烧瓶中升温至70℃，再经高速分散机在10000r/min条件下分散30分钟制备得到均一稳定液体即本体型电厂脱硫消泡剂。
实施例5
S1：取聚醚多元醇GPE200g，脂肪酸为硬脂酸57.1g于500ml三口烧瓶中，逐渐升温到70℃待硬脂酸完全溶解，加入1.43g对甲苯磺酸作为酸性催化剂，在釜中搅拌保持温度130-160℃反应4-8h，并减压拔除反应出来的水得到聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物；
S2：取含氢量为0.1％的低含氢硅油100g，分子量为350的烯丙基聚醚30g于250ml三口烧瓶中，搅拌升温至100℃，待真空抽出原料所含水份后，加入10ppm铂金催化剂异丙醇，升温至130℃，待物料由浑浊反应透明后，保温3小时，再经减压拨除低沸点物，自然降温，得到低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物；
S3：取聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物200g，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物52.6g，吐温8524.6g，十六醇9.23g，月桂基聚甲基硅氧烷6.15g于250ml三口烧瓶中升温至70℃，再经高速分散机在10000r/min条件下分散30分钟制备得到均一稳定液体即本体型电厂脱硫消泡剂。
实施例6
S1：取聚醚多元醇GPE200g，脂肪酸为硬脂酸57.1g于500ml三口烧瓶中，逐渐升温到70℃待硬脂酸完全溶解，加入1.43g对甲苯磺酸作为酸性催化剂，在釜中搅拌保持温度130-160℃反应4-8h，并减压拔除反应出来的水得到聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物；
S2：取含氢量为0.1％的低含氢硅油100g，分子量为350的烯丙基聚醚30g于250ml三口烧瓶中，搅拌升温至100℃，待真空抽出原料所含水份后，加入10ppm铂金催化剂异丙醇，升温至130℃，待物料由浑浊反应透明后，保温3小时，再经减压拨除低沸点物，自然降温，得到低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物；
S3：取聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物200g，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物52.6g，吐温8524.6g，十六醇9.23g，丙二醇二油酸酯9.23g于250ml三口烧瓶中升温至70℃，再经高速分散机在10000r/min条件下分散30分钟制备得到均一稳定液体即本体型电厂脱硫消泡剂。
对比例1
S1：取聚醚多元醇GPE200g，脂肪酸为硬脂酸57.1g于500ml三口烧瓶中，逐渐升温到70℃待硬脂酸完全溶解，加入1.43g对甲苯磺酸作为酸性催化剂，在釜中搅拌保持温度130-160℃反应4-8h，并减压拔除反应出来的水得到聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物；
S2：取含氢量为0.1％的低含氢硅油100g，分子量为350的烯丙基聚醚30g于250ml三口烧瓶中，搅拌升温至100℃，待真空抽出原料所含水份后，加入10ppm铂金催化剂异丙醇，升温至130℃，待物料由浑浊反应透明后，保温3小时，再经减压拨除低沸点物，自然降温，得到低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物；
S3：取聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物200g，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物52.6g，吐温8524.6g，十六醇9.23g于250ml三口烧瓶中升温至70℃，再经高速分散机在10000r/min条件下分散30分钟制备得到均一稳定液体即本体型电厂脱硫消泡剂。
对实施例1-实施例3以及对比例1中消泡剂测试试样，根据下列测定标准测定消泡剂性能：
1、离心稳定性测定
取7mL消泡剂于离心试管中，在转速为3000r/min的高速离心机中离心30min，取出观察是否漂油或分层，若不漂油也不分层，表明消泡剂稳定，若出现分层或漂油现象，表明消泡剂不稳定。
2、在水中的分散性测定
将少量消泡剂加入装有纯净水的试管中，轻轻摇荡，观察消泡剂乳液在水中的分散情况(迅速扩散即为“优”；分散，且液面有少量较难分散的絮状物表示为“中”；不易分散，且絮状物较难消失为“差”)。
3、消泡性能测定
在150mL量筒中加入30mL质量分数为4％的十二烷基苯磺酸钠水溶液作为起泡液，接管通入N2，调流速约为3L/min进行鼓泡，使泡沫高度达到100mL时，加入0.025mL消泡剂，然后快速用秒表记录泡沫消失所用的的时间，此时间记为消泡时间，时间越短，表明消泡剂消泡效果越好。
4、抑泡性能测定
在150mL量筒中加入100mL质量分数为4％的十二烷基苯磺酸钠水溶液和0.05mL消泡剂消泡剂，接管通入N2，调流速约为3L/min进行鼓泡，然后快速用秒表记录出现泡沫所用的时间，此时间记为抑泡时间，时间越长，表明消泡剂抑泡效果越好。
5、耐高温性能测定
将装有起泡液(质量分数为4％的十二烷基苯磺酸钠水溶液)的试管(提前标记出100mL处)放在油浴锅中，加热升温至起泡液温度分别为30、50、80、100℃，然后在不同温度下分别用第3节和第4节方法测定消泡剂的消泡时间和抑泡时间。
消泡剂的测试性能结果如下表1-表2。
表1不同试样不同性能测试
表2不同温度下的消泡性能和抑泡性能
实施例1、实施例2和实施例3是改变配方用量所呈现的各项测试结果，实施例4-6是改变加入物质的测试结果，可以得出，在一定范围内，配方用量的增加，消泡剂的消泡性能和抑泡性能呈现提高的趋势，从上表1中可以看出，实施例1-3的各项性能优于对比例1，加入聚二乙基硅氧烷，月桂基聚甲基硅氧烷，丙二醇二油酸酯能提高消泡剂的消泡和抑泡性能，并且能提高消泡剂的水分散性，显著提高消泡剂的稳定性。
从表2中可以得出随着外界温度的升高，消泡时间略有延长，抑泡时间也略有缩短，但是实施例1-3中消泡性能和抑泡性能对于温度特别是高温的耐受性优于对比例1，在100℃下实施例1-3的消泡性能和抑泡性能仍然优异，因此，本发明中聚二乙基硅氧烷，月桂基聚甲基硅氧烷，丙二醇二油酸酯协同提高了消泡剂的高温稳定性。
以上对本发明所提供的一种耐高温本体型电厂脱硫消泡剂及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种耐高温本体型电厂脱硫消泡剂，其特征在于：是经过分步反应后混合制备而成的乳化液，包含相应如下重量份数的如下组分：
聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物 50-80份；
低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物 10-25份；
高碳醇 1-5份；
乳化剂 2-10份；
月桂基聚甲基硅氧烷 1-3份；
聚二乙基硅氧烷 10-15份；
丙二醇二油酸酯 2-5份；
所述耐高温本体型电厂脱硫消泡剂通过以下步骤制备：
S1：取聚醚多元醇60-95份，脂肪酸5-40份，酸性催化剂0.2-1.0份，在釜中搅拌保持温度130-160℃反应4-8h，并减压拔除反应出来的水得到聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物；
S2：取含低含氢硅油和烯丙基聚醚，在摩尔比1:1.2配比下，搅拌升温80-120℃，待真空抽出原料所含水份后，加入5-20ppm铂金催化剂异丙醇或铂金催化剂乙二醇溶液，待反应透明后，保温3小时，降温得到低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物；
S3：取聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物，乳化剂，高碳醇，聚二乙基硅氧烷，月桂基聚甲基硅氧烷，丙二醇二油酸酯；升温70℃快速搅拌均匀，降温，再经高速分散机在10000-50000r/min的条件下高速分散30分钟得均一稳定液体即耐高温本体型电厂脱硫消泡剂；
步骤S1所述聚醚多元醇为L61、L62、PPG600、PPG1000、GPE的一种或其几种混合物；
所述步骤S2中的低含氢硅油为含氢量为0.08%-0.20%的含氢硅油；
所述步骤S3中反应物的原料组分和重量份数为：聚醚多元醇与脂肪酸酯化物反应物50-80份，低含氢硅油与烯丙基聚醚加成物10-25份，乳化剂2-10份，高碳醇1-5份，聚二乙基硅氧烷10-15份，月桂基聚甲基硅氧烷1-3份，丙二醇二油酸酯2-5份。
2.根据权利要求1所述的耐高温本体型电厂脱硫消泡剂，其特征在于：所述高碳醇为十六碳醇 、十八碳醇、二十二碳醇的任意一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的耐高温本体型电厂脱硫消泡剂，其特征在于：所述乳化剂为吐温60、吐温80、吐温81、吐温85的任意一种或一种以上的混合物。
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