一种多功能纳米MgO抑钒剂及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于能源与石油化工领域，具体来讲涉及一种多功能纳米MgO的制备方 法，制备的产品是一种燃油添加剂，可用于抑制燃油燃烧过程中V、S、N、Na等杂质对设备 的腐蚀，延长设备的使用寿命。 技术背景
[0002] 重油由于其价格低廉，在发电厂燃气轮机中有着广泛应用，但重油中通常含有 V、S、N、Na等杂质，给机组及其辅助系统的运行、检修、保养带来很多问题，例如，重油中 的V以卟啉的形式存在，很难用常规的方法去除，而V在燃烧过程中生成V205，其熔点较 低，会对燃气轮机叶片造成严重的熔盐腐蚀。当有S和Na元素存在时，会进一步生成 NaS04 ·mNa20 ·nV205等化合物，NaSO4单独存在对不锈钢、碳钢等没有腐蚀作用，但当有还原 性物质存在时，则产生严重的腐蚀作用；mNa20 ·nV205的熔点较V205更低，以熔融状态沉积 在燃气几轮叶片上，会使叶片在短期内遭受破坏性损伤，甚至导致叶片断裂等严重事故的 发生。另外，硫、氮等元素在燃烧过程中产生的30 ：!40：!等酸性物质也会强烈腐蚀轮机叶片， 解决这一系列问题最经济、有效的方法是在重油中加入腐蚀抑制剂。
[0003]目前，此类腐蚀抑制剂主要为含钇或含镁化合物，由于钇为稀土元素，价格相对昂 贵，从经济、效果等方面综合考虑，镁化合物更具有市场竞争力。
[0004] 含镁的腐蚀抑制剂通常分为三种：1、水溶性镁盐，如硫酸镁、醋酸镁等（CN 1055110C、CN1174877A等）。由于动力设备压力高，硫酸镁等分解率很低，分解出的有效成 分MgO少，因此此类抑制剂只能用于V、Na含量低的燃料中。2、油溶性镁盐，如磺酸镁、妥 尔油酸镁等化~ 127855(^、0~ 02150923.9等）。此类抑制剂可直接加入燃油中，有一定的 抑钒效果，但无法抑制硫、氮腐蚀。3、胶状悬浮体，此类抑制剂一般是经特殊处理的MgO和 皿8(011)2颗粒（CN1804005A、CN101265422A等），能悬浮在水或有机溶剂中，兼具抑钒剂、 酸中和剂的功能，是一类多功能的燃油添加剂。但目前这类抑制剂有以下不足：第一，颗粒 粒径较大，易引起燃料栗和流量分配器的磨损；其次，有效成分MgO的浓度较低，稳定性不 足，无法长期储存；此外，其制备工艺复杂，需高压设备，安全性差。因此，胶状悬浮体抑制剂 目前使用较少。
[0005] 综上所述，开发一种合成工艺简单、无需高压设备、有效成分高、油溶性好、粒径小 且能长期保存的多功能抑钒剂具有很重要的现实意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多功能纳米MgO抑钒剂的制备 方法，方法简单易行、成本低廉、无需高压设备，所制备的纳米MgO抑钒剂有效成分高、油溶 性好、粒径小，稳定性好、能长期保存，同时具备抑钒、酸中和等功能。
[0007] 为实现这一目的，本发明提供了一种多功能纳米MgO抑钒剂的制备方法，具体步 骤为：
[0008] 在反应器内按质量份计加入镁化合物10~27%、有机酸A2~10%、有机酸B0~ 8 %、树脂分散剂0~3 %、有机溶剂50~75 %、水0~18 %，搅拌均匀；升温至100~220°C， 保温1~3h，同时蒸去反应体系中的水；
[0009] 继续升温至260~350°C，保温1~5h，同时除去体系中的部分溶剂（指在260-350 度能常压蒸出的溶剂）和反应过程生成的水，得分散均匀的低浓度多功能油溶性纳米MgO;
[0010] 减压蒸馏（~200°c，1~lOmmHg)除低沸物得到高浓度纳米MgO。
[0011] 所述的反应器为常压或中低压反应器。
[0012] 所述的镁化合物为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁、乙酸镁中的一种或几种的混合物。
[0013] 所述的有机溶剂为高沸点的惰性溶剂，如烷基苯、重芳烃、烯烃低聚物、矿物油、合 成油等的一种或几种的混合物。
[0014] 所述的有机酸A为碳链长度C8~C20的有机羧酸、长链磺酸、烷基苯磺酸、环烷酸 中的一种或几种的混合物。
[0015] 所述的有机酸B为乙酸、丙酸、丁酸、草酸等低级有机一元酸或多元酸中的一种或 几种的混合物。
[0016] 所述的树脂分散剂为萜烯树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂中的一种或几种的混合 物。
[0017] 该工艺制备的纳米MgO抑f凡剂具有如下特征：
[0018] 首先，该产品质量指标优于目前市售的同类产品，Mg质量含量可达30~45%，颗 粒粒径可达50~100nm，在燃油及有机溶剂中的溶解性极好，能均匀分散，并可长期保存。 这是因为本工艺采用了复合分散体系，在传统长链有机酸的基础上，加入小分子有机羧酸 能有效减小产品中MgO颗粒的粒径；而树脂型分散剂的加入不仅能增大体系的流动性，还 能大大提尚MgO的浓度及广品的稳定性。
[0019] 其次，由于上述特征，该工艺制备的产品作为燃油添加剂不仅能抑制燃油燃烧过 程中V、S、N、Na等杂质对设备的腐蚀，还兼具酸中和功能，亦可作为润滑添加剂用于润滑油 中，是一种多功能添加剂。
[0020] 本工艺采用普通常压反应釜制备MgO抑钒剂的方法，具有投资成本低、工艺简单、 安全性好、无三废污染等优点。本工艺既适合大规模工业生产，也适合小规模生产应用，是 国内众多中小规模添加剂生产销售企业的首选，对打破国外企业对我国抑钒剂高端产品市 场的垄断，提升我国抑钒剂产品自主研发能力和推广应用具有重要意义。
【具体实施方式】
[0021] 如下的实施例将更详细地描述本发明，但本发明不仅仅局限于这些具体的实施例 中。
[0022] 实施例1
[0023] 按质量份计，在反应器中加入20份工业级Mg0、40份重烷基苯、50份混三甲苯、1 份萜烯树脂、4份油酸、25份蒸馏水和6份冰乙酸，在搅拌下升温至105°C，保温反应2. 5h， 并用分水装置除去反应体系中的水，得到纳米MgO前驱体。
[0024] 将上述纳米MgO前驱体升温至230°C，在此升温过程中不断除去体系中的混三甲 苯，然后继续升温至330°C并保温3h，收集蒸出的部分溶剂及反应过程中生成的水，所得产 物为含Mg量17%的棕灰色透亮流体，此产物的理化特性如表1所示。
[0025] 实施例2
[0026] 将实施例1中的产品进行减压蒸馏浓缩，得到含Mg量分别为25%、35%和45%的 产品。这些产品均为流动性较好的半透明流体，储存稳定性好，放置12个月无颗粒析出，遇 水不沉析，在油中分散性好，无不溶物，产品的物化特性如表1所示。
[0027]表 1
[0028]
[0030] 实施例3
[0031]按质量份计，在反应器中加入16份试剂级Mg0、30份葵烯低聚物、60份混四甲苯、 2份萜烯树脂