專利名稱：一種除去油中溶解水的脫水材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于油料凈化提質技術領域，特別涉及一種除去油中溶解水的脫水材料， 以及該脫水材料的制備方法。
背景技術：
油中的水主要有三種存在狀態游離狀態、懸浮狀態、溶解狀態。游離水是指用傾 斜方法就能分離出來的水；懸浮水是指以微小液滴機械混合分散在油中的水；溶解水是指 由于有機物對水的溶解作用而溶解在油中的水。游離水和懸浮水易于用沉降、聚結分離、過 濾等方法除去，但溶解水不易于除去。對于在嚴寒地區及季節使用的車用燃油(汽油、柴油)、在高空低溫下使用的航空 燃油(航空汽油、航空煤油)，油中的溶解水會產生冰晶，冰晶從油中析出，積聚在燃油系統 中的輸油管內和濾油器上，妨礙油正常通過，影響發動機工作；再者，冰晶的析出會促使蠟 晶的生成，使一些本來不結晶的烴以冰晶為晶核，成長為較大的蠟晶。此外，溶解水的存在 可能會使微生物(如細菌)滋長，導致油料容器的生物化學腐蝕；而且所產生的微生物及腐 敗機體分散到油中，量大時形成懸浮物，會堵塞濾油器。油中溶解水的數量取決于油的化學組成和溫度，不同烴類化合物溶解水的能力從 強到弱依次為芳烴>烯烴>環烷烴>烷烴；對于同一類烴，分子量越小、粘度越小，溶解 水的能力越強；溫度越高，溶解水的能力越強。芳烴能溶解較多的水，因此，在煉油工藝中控 制油中的芳烴含量有利于減少油中的溶解水。為了防止油中的溶解水產生冰晶，方法有三種一是使用乙二醇單甲醚、雙乙二醇 單甲醚等防冰添加劑。二是用冷凍過濾法脫除水，進行冷凍過濾時，將貯存在地下或半地下 油罐中的燃油，泵送到容量較小、溫度較低的地面罐內，經M小時以上的冷凍，析出冰晶， 再過濾除去冰晶。三是用干燥劑脫除水，可用于干燥有機液體的干燥劑有①MgS04、CaCl2、 Na2SO4等能與水形成水合物的干燥劑，②硅膠、分子篩等能對水進行物理吸附的干燥劑， P205、Ca0、Na等能與水發生化學反應的干燥劑。因油中化合物的羧基、羰基、羥基、氨基、 雙鍵等官能團能與上述干燥劑發生化學反應，致使干燥劑的化學元素甚至微細顆粒進入油 而對油造成污染，并且干燥效果差、干燥劑耗量大，難以工業化應用。上述防止油中溶解水產生冰晶的方法存在的主要問題是，所用的二醇甲醚類防冰 添加劑有毒、穩定性差，用冷凍過濾法脫除水的設備復雜、投資大、操作費時，所用脫水干燥 劑對油有污染、干燥效果差、干燥劑耗量大。
發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供一種除去油中溶解水的脫水材料，該脫水材 料能深度脫除油中的溶解水；本發明同時提供一種該脫水材料的制備方法。其技術解決方案是一種除去油中溶解水的脫水材料，由下述原料制備蒙脫石、活性炭、針狀焦與
3鎂粉；各原料配比以質量百分數計，蒙脫石為5% 15%，活性炭為4% 9%，針狀焦為 4% 9%，鎂粉為剩余量。上述蒙脫石為蒙脫石原礦依次經提純、鈉化、脫水、研磨后得到。上述蒙脫石原礦的處理步驟中，控制脫水步驟的溫度為250°C 350°C。一種除去油中溶解水的脫水材料的制備方法，包括以下步驟a按選定量將蒙脫石、活性炭與針狀焦混合裝入球磨罐，然后向球磨罐內加入乙 醇，置于球磨機中球磨，再將球磨后的粉體在氬氣中進行熱處理；b將步驟a熱處理后的粉體與選定量的鎂粉混合裝入球磨罐，然后向球磨罐內充 入氫氣，再置于球磨機中球磨制得成品。上述步驟a中，蒙脫石、活性炭與針狀焦的粒度均< 74 μ m，球磨時間為1 3小 時，熱處理溫度為300°C 400°C ；上述步驟b中，鎂粉的粒度< 74 μ m,球磨時間為1 3小 時。本發明的有益技術效果是本發明制得的脫水材料具有不與油中有機化合物反應、能深度脫除油中的溶解水 (脫除至油中溶解水含量< 20 μ g/g)、原料成本低、無毒、使用方便等優點。
具體實施例方式首先對本發明脫水材料的作用機理進行說明，然后再敘述本發明的實施例。蒙脫石原礦是一種具有層狀結構、片狀結晶的硅酸鹽粘土礦物，由兩層共頂聯接 的硅氧四面體片夾一層共棱聯接的鋁(鎂)氧(氫氧)八面體片構成21型含結晶水結 構，其幾何形體是納米尺度，片層厚度約lnm，長和寬約100 lOOOnm，層間距約1 1. 5nm。 蒙脫石原礦依次經提純、鈉化、250°C 350°C脫除層間水并發生部分層間塌陷、研磨預處理 步驟后得到蒙脫石。蒙脫石在乙醇作插層劑以及活性炭和針狀焦的助磨下，層片剝離，并以 活性炭和針狀焦為分散劑和載體而高度分散，再經300°C 400°C熱處理后，蒙脫石與活性 炭、針狀焦之間形成較強的結合，再與鎂混合球磨時，鎂高度分散于蒙脫石層片以及活性炭 和針狀焦上，并由于鎂的冷態焊接性，粉體形成塊度為毫米級、內部孔隙發達、納米結構豐 富的復合物。高溫失水并高度分散的蒙脫石具有強吸水性。此外，納米級高度分散的鎂具 有很高的反應活性，在常溫下即可與水反應。將脫水材料放入油中，鎂與油中的溶解水發生 化學反應，反應方程式為Mg+H20 = Mg(OH)2+H2，生成的Mg(OH)2與脫水材料中的蒙脫石以及 活性炭和針狀焦形成較牢固的結合，生成的H2逸出，從而可除去油中的溶解水。實施例1選取蒙脫石原礦(產于山東省萊西市)，將其配制成水懸浮液，再靜置沉降20分 鐘，用虹吸法抽取上層約10厘米，于100士 10°C烘箱內烘干，研磨，然后用濃度為0. 2mol/L 的鹽酸去除CaCO3,再用濃度為10%的H2A煮1小時去除有機雜質；再用濃度為0. 4mol/L的 NaOH溶液中的Na+交換蒙脫石層間的Ca2+，然后于100士 10°C烘箱內烘干；再于300°C馬弗 爐內脫水處理0. 5小時；再研磨至粒度< 74 μ m(泰勒篩200目過篩)，得到蒙脫石；再分別 稱取四種原料，其配比以質量百分數計，分別為10%的蒙脫石(蒙脫石原礦經上述預處理 步驟后得到)、5%的活性碳、5%的針狀焦、80%的鎂粉；以上四種原料的粒度均<74μπι， 當然，也可以選取粒度較大的活性炭、針狀焦、鎂然后經粉碎過200目泰勒篩得到粒度均
4< 74 μ m的原料；再將蒙脫石、活性炭(杏殼炭)、針狀焦三種原料(粒度< 74 μ m)混合裝 入250mL真空球磨罐(磨球與物料質量比為45 1)，加入50mL乙醇，然后置于ND7-2型行 星球磨機中球磨2小時(球磨機主軸轉速為270r/min)；再將球磨后的粉體在350°C馬弗爐 內氬氣中熱處理1小時，冷卻后，再與鎂粉(粒度<74 μ m)混合裝入球磨罐，通入氫氣置換 球磨罐內的空氣，再置于球磨機中球磨2小時，制得所述脫水材料。將脫水材料裝入連續操 作的固定床反應管(床層直徑10mm、高100mm)，在常溫下對溶有水的97號汽油(水含量為 lmg/g)進行脫水處理，液空速為0. 5LHSV/h，用WS-8型微量水分測定儀測得脫水后汽油中 的水分含量為10.3yg/g。實施例2與實施例1的不同之處在于，蒙脫石原礦預處理時的脫水溫度為350°C ；球磨制 備脫水材料時四種原料的比例(質量百分含量)為15%的蒙脫石、9%的活性炭、9%的針 狀焦、67%的鎂粉；蒙脫石、活性炭、針狀焦三種原料混合球磨時間為3小時，熱處理溫度為 4000C ；再與鎂粉混合球磨的時間為3小時；所制得脫水材料用于油脫水，測得脫水后汽油 中的水分含量為12. lyg/g。實施例3與實施例1的不同之處在于，蒙脫石原礦預處理時的脫水溫度為250°C ；球磨制 備脫水材料時四種原料的比例(質量百分含量)為5%的蒙脫石、4%的活性炭、4%的針 狀焦、87%的鎂粉；蒙脫石、活性炭、針狀焦三種原料混合球磨時間為1小時，熱處理溫度為 3000C ；再與鎂粉混合球磨的時間為1小時；所制得脫水材料用于油脫水，測得脫水后汽油 中的水分含量為19. Syg/g。實施例4與實施例1的不同之處在于，球磨制備脫水材料時四種原料的比例(質量百分含 量)為15%的蒙脫石、4%的活性炭、9%的針狀焦、72%的鎂粉；所制得脫水材料用于油脫 水，測得脫水后汽油中的水分含量為17. 2μ g/g。實施例5與實施例1的不同之處在于，球磨制備脫水材料時四種原料的比例(質量百分含 量)為15%的蒙脫石、9%的活性炭、4%的針狀焦、72%的鎂粉；所制得脫水材料用于油脫 水，測得脫水后汽油中的水分含量為17. 9μ g/g。實施例6與實施例1的不同之處在于，球磨制備脫水材料時四種原料的比例(質量百分含 量)為5%的蒙脫石、9%的活性炭、4%的針狀焦、82%的鎂分；所制得脫水材料用于油脫 水，測得脫水后汽油中的水分含量為19. 1 μ g/g。實施例7與實施例1的不同之處在于，球磨制備脫水材料時四種原料的比例(質量百分含 量)為5%的蒙脫石、4%的活性炭、9%的針狀焦、82%的鎂粉；所制得脫水材料用于油脫 水，測得脫水后汽油中的水分含量為18. 4μ g/g。實施例8與實施例1的不同之處在于，蒙脫石原礦預處理時的脫水溫度為250°C ；蒙脫石、 活性炭、針狀焦三種原料混合球磨時間為1小時，熱處理溫度為300°C ；再與鎂粉混合球磨的時間為3小時；所制得脫水材料用于油脫水，測得脫水后汽油中的水分含量為13. 7μ g/
g°實施例9與實施例1的不同之處在于，蒙脫石原礦預處理時的脫水溫度為250°C ；蒙脫石、 活性炭、針狀焦三種原料混合球磨時間為3小時，熱處理溫度為400°C ；再與鎂粉混合球磨
的時間為1小時；所制得脫水材料用于油脫水，測得脫水后汽油中的水分含量為14. 1 μ g/
g°實施例10與實施例1的不同之處在于，蒙脫石原礦預處理時的脫水溫度為350°C ；蒙脫石、 活性炭、針狀焦三種原料混合球磨時間為3小時，熱處理溫度為400°C ；再與鎂粉混合球磨
的時間為3小時；所制得脫水材料用于油脫水，測得脫水后汽油中的水分含量為16. 5μ g/
g°實施例11與實施例1的不同之處在于，蒙脫石原礦預處理時的脫水溫度為350°C ；蒙脫石、 活性炭、針狀焦三種原料混合球磨時間為ι小時，熱處理溫度為300°c ；再與鎂粉混合球磨 的時間為3小時；所制得脫水材料用于油脫水，測得脫水后汽油中的水分含量為15. 2μ g/
權利要求
1.一種除去油中溶解水的脫水材料，其特征在于由下述原料制備蒙脫石、活性炭、針 狀焦與鎂粉；各原料配比以質量百分數計，蒙脫石為5% 15%，活性炭為4% 9%，針狀 焦為4% 9%，鎂粉為剩余量。
2.根據權利要求1所述的一種除去油中溶解水的脫水材料，其特征在于所述蒙脫石 為蒙脫石原礦依次經提純、鈉化、脫水、研磨后得到。
3.根據權利要求2所述的一種除去油中溶解水的脫水材料，其特征在于控制蒙脫石 原礦脫水步驟的溫度為250°C 350°C。
4.一種權利要求1所述的除去油中溶解水的脫水材料的制備方法，其特征在于包括以 下步驟a按選定量將蒙脫石、活性炭與針狀焦混合裝入球磨罐，然后向球磨罐內加入乙醇，置 于球磨機中球磨，再將球磨后的粉體在氬氣中進行熱處理；b將步驟a熱處理后的粉體與選定量的鎂粉混合裝入球磨罐，然后向球磨罐內充入氫 氣，再置于球磨機中球磨制得成品。
5.根據權利要求4所述的一種除去油中溶解水的脫水材料的制備方法，其特征在于 所述步驟a中，蒙脫石、活性炭與針狀焦的粒度均< 74 μ m，球磨時間為1 3小時，熱處理 溫度為300°C 400°C ；所述步驟b中，鎂粉的粒度< 74μ m，球磨時間為1 3小時。
全文摘要
本發明公開一種除去油中溶解水的脫水材料及其制備方法，該脫水材料選取蒙脫石、活性炭、針狀焦、鎂粉為制備原料，所述原料的用量(質量百分含量)為5％～15％的蒙脫石、4％～9％的活性炭、4％～9％的針狀焦、余量的鎂粉；上述脫水材料的制備方法主要包括先將蒙脫石原礦進行提純、鈉化、250℃～350℃脫水、研磨，得到蒙脫石，再將蒙脫石與活性炭、針狀焦在乙醇中混合球磨，然后經300℃～400℃氬氣中熱處理，再與鎂粉在氫氣中進行混合球磨。本發明的脫水材料具有不與油中有機化合物反應、能深度脫除油中溶解水、原料成本低、無毒、使用方便等優點。
文檔編號B01D15/08GK102091440SQ201010587138
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者于宏觀, 周仕學, 崔立強, 張鳴林, 曲思建, 王利斌, 陳昌華, 韓姝娜 申請人:山東科技大學