专利名称：一种除去油中溶解水的脱水材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于油料净化提质技术领域，特别涉及一种除去油中溶解水的脱水材料， 以及该脱水材料的制备方法。
背景技术：
油中的水主要有三种存在状态游离状态、悬浮状态、溶解状态。游离水是指用倾 斜方法就能分离出来的水；悬浮水是指以微小液滴机械混合分散在油中的水；溶解水是指 由于有机物对水的溶解作用而溶解在油中的水。游离水和悬浮水易于用沉降、聚结分离、过 滤等方法除去，但溶解水不易于除去。对于在严寒地区及季节使用的车用燃油(汽油、柴油)、在高空低温下使用的航空 燃油(航空汽油、航空煤油)，油中的溶解水会产生冰晶，冰晶从油中析出，积聚在燃油系统 中的输油管内和滤油器上，妨碍油正常通过，影响发动机工作；再者，冰晶的析出会促使蜡 晶的生成，使一些本来不结晶的烃以冰晶为晶核，成长为较大的蜡晶。此外，溶解水的存在 可能会使微生物(如细菌)滋长，导致油料容器的生物化学腐蚀；而且所产生的微生物及腐 败机体分散到油中，量大时形成悬浮物，会堵塞滤油器。油中溶解水的数量取决于油的化学组成和温度，不同烃类化合物溶解水的能力从 强到弱依次为芳烃>烯烃>环烷烃>烷烃；对于同一类烃，分子量越小、粘度越小，溶解 水的能力越强；温度越高，溶解水的能力越强。芳烃能溶解较多的水，因此，在炼油工艺中控 制油中的芳烃含量有利于减少油中的溶解水。为了防止油中的溶解水产生冰晶，方法有三种一是使用乙二醇单甲醚、双乙二醇 单甲醚等防冰添加剂。二是用冷冻过滤法脱除水，进行冷冻过滤时，将贮存在地下或半地下 油罐中的燃油，泵送到容量较小、温度较低的地面罐内，经M小时以上的冷冻，析出冰晶， 再过滤除去冰晶。三是用干燥剂脱除水，可用于干燥有机液体的干燥剂有①MgS04、CaCl2、 Na2SO4等能与水形成水合物的干燥剂，②硅胶、分子筛等能对水进行物理吸附的干燥剂， P205、Ca0、Na等能与水发生化学反应的干燥剂。因油中化合物的羧基、羰基、羟基、氨基、 双键等官能团能与上述干燥剂发生化学反应，致使干燥剂的化学元素甚至微细颗粒进入油 而对油造成污染，并且干燥效果差、干燥剂耗量大，难以工业化应用。上述防止油中溶解水产生冰晶的方法存在的主要问题是，所用的二醇甲醚类防冰 添加剂有毒、稳定性差，用冷冻过滤法脱除水的设备复杂、投资大、操作费时，所用脱水干燥 剂对油有污染、干燥效果差、干燥剂耗量大。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种除去油中溶解水的脱水材料，该脱水材 料能深度脱除油中的溶解水；本发明同时提供一种该脱水材料的制备方法。其技术解决方案是一种除去油中溶解水的脱水材料，由下述原料制备蒙脱石、活性炭、针状焦与
3镁粉；各原料配比以质量百分数计，蒙脱石为5% 15%，活性炭为4% 9%，针状焦为 4% 9%，镁粉为剩余量。上述蒙脱石为蒙脱石原矿依次经提纯、钠化、脱水、研磨后得到。上述蒙脱石原矿的处理步骤中，控制脱水步骤的温度为250°C 350°C。一种除去油中溶解水的脱水材料的制备方法，包括以下步骤a按选定量将蒙脱石、活性炭与针状焦混合装入球磨罐，然后向球磨罐内加入乙 醇，置于球磨机中球磨，再将球磨后的粉体在氩气中进行热处理；b将步骤a热处理后的粉体与选定量的镁粉混合装入球磨罐，然后向球磨罐内充 入氢气，再置于球磨机中球磨制得成品。上述步骤a中，蒙脱石、活性炭与针状焦的粒度均< 74 μ m，球磨时间为1 3小 时，热处理温度为300°C 400°C ；上述步骤b中，镁粉的粒度< 74 μ m,球磨时间为1 3小 时。本发明的有益技术效果是本发明制得的脱水材料具有不与油中有机化合物反应、能深度脱除油中的溶解水 (脱除至油中溶解水含量< 20 μ g/g)、原料成本低、无毒、使用方便等优点。
具体实施例方式首先对本发明脱水材料的作用机理进行说明，然后再叙述本发明的实施例。蒙脱石原矿是一种具有层状结构、片状结晶的硅酸盐粘土矿物，由两层共顶联接 的硅氧四面体片夹一层共棱联接的铝(镁)氧(氢氧)八面体片构成21型含结晶水结 构，其几何形体是纳米尺度，片层厚度约lnm，长和宽约100 lOOOnm，层间距约1 1. 5nm。 蒙脱石原矿依次经提纯、钠化、250°C 350°C脱除层间水并发生部分层间塌陷、研磨预处理 步骤后得到蒙脱石。蒙脱石在乙醇作插层剂以及活性炭和针状焦的助磨下，层片剥离，并以 活性炭和针状焦为分散剂和载体而高度分散，再经300°C 400°C热处理后，蒙脱石与活性 炭、针状焦之间形成较强的结合，再与镁混合球磨时，镁高度分散于蒙脱石层片以及活性炭 和针状焦上，并由于镁的冷态焊接性，粉体形成块度为毫米级、内部孔隙发达、纳米结构丰 富的复合物。高温失水并高度分散的蒙脱石具有强吸水性。此外，纳米级高度分散的镁具 有很高的反应活性，在常温下即可与水反应。将脱水材料放入油中，镁与油中的溶解水发生 化学反应，反应方程式为Mg+H20 = Mg(OH)2+H2，生成的Mg(OH)2与脱水材料中的蒙脱石以及 活性炭和针状焦形成较牢固的结合，生成的H2逸出，从而可除去油中的溶解水。实施例1选取蒙脱石原矿(产于山东省莱西市)，将其配制成水悬浮液，再静置沉降20分 钟，用虹吸法抽取上层约10厘米，于100士 10°C烘箱内烘干，研磨，然后用浓度为0. 2mol/L 的盐酸去除CaCO3,再用浓度为10%的H2A煮1小时去除有机杂质；再用浓度为0. 4mol/L的 NaOH溶液中的Na+交换蒙脱石层间的Ca2+，然后于100士 10°C烘箱内烘干；再于300°C马弗 炉内脱水处理0. 5小时；再研磨至粒度< 74 μ m(泰勒筛200目过筛)，得到蒙脱石；再分别 称取四种原料，其配比以质量百分数计，分别为10%的蒙脱石(蒙脱石原矿经上述预处理 步骤后得到)、5%的活性碳、5%的针状焦、80%的镁粉；以上四种原料的粒度均<74μπι， 当然，也可以选取粒度较大的活性炭、针状焦、镁然后经粉碎过200目泰勒筛得到粒度均
4< 74 μ m的原料；再将蒙脱石、活性炭(杏壳炭)、针状焦三种原料(粒度< 74 μ m)混合装 入250mL真空球磨罐(磨球与物料质量比为45 1)，加入50mL乙醇，然后置于ND7-2型行 星球磨机中球磨2小时(球磨机主轴转速为270r/min)；再将球磨后的粉体在350°C马弗炉 内氩气中热处理1小时，冷却后，再与镁粉(粒度<74 μ m)混合装入球磨罐，通入氢气置换 球磨罐内的空气，再置于球磨机中球磨2小时，制得所述脱水材料。将脱水材料装入连续操 作的固定床反应管(床层直径10mm、高100mm)，在常温下对溶有水的97号汽油(水含量为 lmg/g)进行脱水处理，液空速为0. 5LHSV/h，用WS-8型微量水分测定仪测得脱水后汽油中 的水分含量为10.3yg/g。实施例2与实施例1的不同之处在于，蒙脱石原矿预处理时的脱水温度为350°C ；球磨制 备脱水材料时四种原料的比例(质量百分含量)为15%的蒙脱石、9%的活性炭、9%的针 状焦、67%的镁粉；蒙脱石、活性炭、针状焦三种原料混合球磨时间为3小时，热处理温度为 4000C ；再与镁粉混合球磨的时间为3小时；所制得脱水材料用于油脱水，测得脱水后汽油 中的水分含量为12. lyg/g。实施例3与实施例1的不同之处在于，蒙脱石原矿预处理时的脱水温度为250°C ；球磨制 备脱水材料时四种原料的比例(质量百分含量)为5%的蒙脱石、4%的活性炭、4%的针 状焦、87%的镁粉；蒙脱石、活性炭、针状焦三种原料混合球磨时间为1小时，热处理温度为 3000C ；再与镁粉混合球磨的时间为1小时；所制得脱水材料用于油脱水，测得脱水后汽油 中的水分含量为19. Syg/g。实施例4与实施例1的不同之处在于，球磨制备脱水材料时四种原料的比例(质量百分含 量)为15%的蒙脱石、4%的活性炭、9%的针状焦、72%的镁粉；所制得脱水材料用于油脱 水，测得脱水后汽油中的水分含量为17. 2μ g/g。实施例5与实施例1的不同之处在于，球磨制备脱水材料时四种原料的比例(质量百分含 量)为15%的蒙脱石、9%的活性炭、4%的针状焦、72%的镁粉；所制得脱水材料用于油脱 水，测得脱水后汽油中的水分含量为17. 9μ g/g。实施例6与实施例1的不同之处在于，球磨制备脱水材料时四种原料的比例(质量百分含 量)为5%的蒙脱石、9%的活性炭、4%的针状焦、82%的镁分；所制得脱水材料用于油脱 水，测得脱水后汽油中的水分含量为19. 1 μ g/g。实施例7与实施例1的不同之处在于，球磨制备脱水材料时四种原料的比例(质量百分含 量)为5%的蒙脱石、4%的活性炭、9%的针状焦、82%的镁粉；所制得脱水材料用于油脱 水，测得脱水后汽油中的水分含量为18. 4μ g/g。实施例8与实施例1的不同之处在于，蒙脱石原矿预处理时的脱水温度为250°C ；蒙脱石、 活性炭、针状焦三种原料混合球磨时间为1小时，热处理温度为300°C ；再与镁粉混合球磨的时间为3小时；所制得脱水材料用于油脱水，测得脱水后汽油中的水分含量为13. 7μ g/
g°实施例9与实施例1的不同之处在于，蒙脱石原矿预处理时的脱水温度为250°C ；蒙脱石、 活性炭、针状焦三种原料混合球磨时间为3小时，热处理温度为400°C ；再与镁粉混合球磨
的时间为1小时；所制得脱水材料用于油脱水，测得脱水后汽油中的水分含量为14. 1 μ g/
g°实施例10与实施例1的不同之处在于，蒙脱石原矿预处理时的脱水温度为350°C ；蒙脱石、 活性炭、针状焦三种原料混合球磨时间为3小时，热处理温度为400°C ；再与镁粉混合球磨
的时间为3小时；所制得脱水材料用于油脱水，测得脱水后汽油中的水分含量为16. 5μ g/
g°实施例11与实施例1的不同之处在于，蒙脱石原矿预处理时的脱水温度为350°C ；蒙脱石、 活性炭、针状焦三种原料混合球磨时间为ι小时，热处理温度为300°c ；再与镁粉混合球磨 的时间为3小时；所制得脱水材料用于油脱水，测得脱水后汽油中的水分含量为15. 2μ g/
权利要求
1.一种除去油中溶解水的脱水材料，其特征在于由下述原料制备蒙脱石、活性炭、针 状焦与镁粉；各原料配比以质量百分数计，蒙脱石为5% 15%，活性炭为4% 9%，针状 焦为4% 9%，镁粉为剩余量。
2.根据权利要求1所述的一种除去油中溶解水的脱水材料，其特征在于所述蒙脱石 为蒙脱石原矿依次经提纯、钠化、脱水、研磨后得到。
3.根据权利要求2所述的一种除去油中溶解水的脱水材料，其特征在于控制蒙脱石 原矿脱水步骤的温度为250°C 350°C。
4.一种权利要求1所述的除去油中溶解水的脱水材料的制备方法，其特征在于包括以 下步骤a按选定量将蒙脱石、活性炭与针状焦混合装入球磨罐，然后向球磨罐内加入乙醇，置 于球磨机中球磨，再将球磨后的粉体在氩气中进行热处理；b将步骤a热处理后的粉体与选定量的镁粉混合装入球磨罐，然后向球磨罐内充入氢 气，再置于球磨机中球磨制得成品。
5.根据权利要求4所述的一种除去油中溶解水的脱水材料的制备方法，其特征在于 所述步骤a中，蒙脱石、活性炭与针状焦的粒度均< 74 μ m，球磨时间为1 3小时，热处理 温度为300°C 400°C ；所述步骤b中，镁粉的粒度< 74μ m，球磨时间为1 3小时。
全文摘要
本发明公开一种除去油中溶解水的脱水材料及其制备方法，该脱水材料选取蒙脱石、活性炭、针状焦、镁粉为制备原料，所述原料的用量(质量百分含量)为5％～15％的蒙脱石、4％～9％的活性炭、4％～9％的针状焦、余量的镁粉；上述脱水材料的制备方法主要包括先将蒙脱石原矿进行提纯、钠化、250℃～350℃脱水、研磨，得到蒙脱石，再将蒙脱石与活性炭、针状焦在乙醇中混合球磨，然后经300℃～400℃氩气中热处理，再与镁粉在氢气中进行混合球磨。本发明的脱水材料具有不与油中有机化合物反应、能深度脱除油中溶解水、原料成本低、无毒、使用方便等优点。
文档编号B01D15/08GK102091440SQ201010587138
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者于宏观, 周仕学, 崔立强, 张鸣林, 曲思建, 王利斌, 陈昌华, 韩姝娜 申请人:山东科技大学