在化工、石油開(kāi)采、微生物發(fā)酵、污水處理、造紙等生產(chǎn)過(guò)程中，都會(huì)有泡沫產(chǎn)生，從而使生產(chǎn)能力下降，給操作帶來(lái)困難，影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此，有效消除泡沫，會(huì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，降低消耗等作用. 消除泡沫最好的方法是使用消泡劑.

消泡劑從天然到合成，種類繁多，過(guò)去一直用礦物油、動(dòng)植物油等作消泡劑，但效果較差，采用合成的消泡劑，效果要好得多，尤其用聚醚消泡劑，是目前經(jīng)濟(jì)而有效的消泡方法. 國(guó)內(nèi)外研究已經(jīng)證實(shí)，聚氧乙烯、聚氧丙烯多元醇聚醚的脂肪酸酯類的消泡劑的消泡效率很高，用作消泡的聚氧烯醚如末端用疏水基封端，便形成兩端是疏水基、中間是間隔親水基的嵌段聚合物，從而增加表面活性，提高消泡效力.

對(duì)特定分子量的聚氧烯醚高碳脂肪酸酯的研究，西德BASF 公司專利報(bào)導(dǎo)了這類型消泡劑的酸催化酯化的合成工藝及其在印染工業(yè)、涂料印花上的應(yīng)用. 日本于1970 年專利報(bào)導(dǎo)了這類消泡劑的堿催化酯化的合成工藝及其在造紙、涂料等工業(yè)的應(yīng)用，又于1972 年專利報(bào)導(dǎo)了聚氧乙烯聚氧丙烯甘油硬脂酸酯、軟脂酸酯的合成及其在石油合成酵母的微生物中的應(yīng)用.研究聚醚消泡劑的合成及其在乙烯裝置工藝水中的應(yīng)用. 結(jié)果表明，該消泡劑對(duì)乙烯裝置工藝水系統(tǒng)具有優(yōu)異的消泡效率.

1、 實(shí)驗(yàn)部分

1 .1 基本原理

聚醚型消泡劑是由GPE 聚醚和硬脂酸酯化而得到的各種酯化物的混合物，用反應(yīng)式表示如下：

1 . 2 主要原料規(guī)格及物性特點(diǎn)

GPE 聚醚：無(wú)色透明粘稠狀液體，羥值47 ~56 mgKOH/ g，濁點(diǎn)19 ~ 24 C，沈陽(yáng)石油化工廠生產(chǎn). 硬脂酸：山東華潤(rùn)博信油脂化工有限公司. 二甲苯：工業(yè)品.

1 . 3 實(shí)驗(yàn)方法

1 . 3 . 1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在配有分水器、回流冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)的500 mL 三口瓶中，加入GPE 聚醚、硬脂酸、二甲苯和對(duì)甲苯磺酸，加熱至140 ~ 150 C，酯化反應(yīng)4 ~ 5 1，取樣測(cè)酸值，當(dāng)實(shí)測(cè)酸值接近理論酸值，且分水器中分出的水量也接近理論脫水量時(shí).即可停止反應(yīng)，降溫至40 C，用10% NaOH 溶液中和到pH 值為7，用布氏漏斗抽濾，以除去中和后產(chǎn)生的對(duì)甲苯磺酸鈉鹽沉淀. 減壓蒸出少量水和二甲苯溶劑（回收）.

1 .3 .2 分析測(cè)試方法

（1）羥值測(cè)定：用醋酐-吡啶法.

（2）皂化值測(cè)定：用氫氧化鉀-乙醇法.

（3）消泡性能測(cè)試

① 消泡測(cè)試裝置

裝置為一直徑為3 . 0 cm，高為47 cm 帶刻度的消泡試驗(yàn)器，試驗(yàn)器底部熔接-多孔的磨砂玻璃空氣分配器，消泡試驗(yàn)器與-氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)相連接. 氮?dú)饨?jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)入試驗(yàn)器中，試驗(yàn)器用恒溫水夾套控溫.

②測(cè)定方法

量取配好的發(fā)泡液100 mL，倒入消泡試驗(yàn)器中，記錄最初刻度，然后通入一定的氣量，恒溫控制在30 C 1 1 C，通氣后發(fā)泡液即起泡，當(dāng)泡高達(dá)到穩(wěn)定刻度時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)，記錄刻度，用注射器注入一定量的消泡劑，同時(shí)開(kāi)始記錄添加后1 min，5 min，10 min，15 min，20 min，25 min，30 min 泡沫刻度，算出泡沫層高度，用下式計(jì)算消泡效率.

100-（100∑ht/ha）

式中：ha 為消泡前泡沫層高度；ht 為消泡后，不同時(shí)間t 的泡沫層高度.

2、 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2 . 1 小試研究

在消泡劑合成實(shí)驗(yàn)中，以產(chǎn)品的消泡率為最終檢測(cè)指標(biāo)，考核三個(gè)因素：原料配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間，并對(duì)樣品進(jìn)行了消泡率的測(cè)試，找到最高消泡率時(shí)的反應(yīng)條件，即為最佳工藝條件，并在中試上進(jìn)行放大試驗(yàn).

2 .1 .1 原料配比對(duì)消泡效率的影響

合成聚醚消泡劑的原料配比和反應(yīng)條件（表1），對(duì)以上各條件下得到的樣品，進(jìn)行羥值、皂化值和消泡率的測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2 .

根據(jù)表1、表2 做出配料比與消泡率的關(guān)系見(jiàn)圖1 .

由圖1 看出，隨著配料比的增加，消泡率呈先增加再減小的趨勢(shì). GPE 分子中有三個(gè)羥基，配料中硬脂酸的增加，羥基被酯化的數(shù)目越多，消泡率也越大，消泡率大小順序如下：

GPES - 3 > GPES - 2 > GPES - 1 （1）

然而當(dāng)羥基被酯化后，這部分的親水基就變成了憎水基，親水基含量相對(duì)降低，根據(jù)ROSS 研究證明：親水基的含量降低，親水性也越小，分子鋪展系數(shù)也越小，消泡率也越小，根據(jù)這一研究，聚醚消泡劑的消泡率又有如下規(guī)律：

GPES - 1〉GPES - 2〉GPES - 3 （2）

由于（1）和（2）的順序相反，同時(shí)又都影響著消泡劑的消泡率，所以，理論上不能肯定哪一方影響大，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知：消泡效率最大時(shí)的配料比為1：2.8，也就是說(shuō)（1）和（2）協(xié)調(diào)作用時(shí)，（1）的作用較大，使羥基酯化的數(shù)目越多越好. 從原料及生成物的羥值和皂化值數(shù)據(jù)也可以看出，隨著原料配比的增加，羥值逐漸變小，皂化值逐漸增加，但達(dá)到某一分界點(diǎn)后，皂化值又減小. 皂化值的大小表明了反應(yīng)的完全性，皂化值越大，反應(yīng)越完全，生成的消泡劑有效物含量越高，消泡率也越大. 所以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的最佳配料比為A4（1：2.8）.

2 .1 .2 反應(yīng)溫度對(duì)消泡效率的影響

對(duì)最佳配料比［GPE / 硬脂酸= 1 / 2 . 8（mOI /mOI）］，在溫度為130 ~ 140 C，140 ~ 150 C和50~ 160 C下合成消泡劑，并測(cè)試羥值、皂化值及消泡率，結(jié)果如表3 .

由以上數(shù)據(jù)可見(jiàn)，在不同的溫度下合成的消泡劑，其消泡率有差異. 聚合溫度太高，聚合易被氧化，發(fā)生異構(gòu)化等副反應(yīng)，聚醚斷裂使聚醚分子量降低，有效物含量降低，從皂化值數(shù)據(jù)可以看出，溫度太高，使醚鍵斷裂，產(chǎn)生低分子量聚醚，消泡效率降低. 根據(jù)資料：聚醚分子量在3 000 以上時(shí)，有良好的消泡效果，分子量為1 500 ~ 3 000時(shí)，消泡效果較差，分子量在1 500 以下，消泡效果很低甚至沒(méi)有. 因此，要選擇最佳溫度，既保證反應(yīng)完全，又保證聚醚分子量不受到破壞，最佳反應(yīng)溫度為140 ~ 150 C.

2 .1 .3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)消泡效率的影響

按最佳配料比（GPE / 硬脂酸= 1 / 2 . 8），最佳反應(yīng)溫度140 ~ 150 C，反應(yīng)8 h，分別在4，6，8 小時(shí)取樣分析，并測(cè)試消泡效率.

從以上數(shù)據(jù)可見(jiàn)，反應(yīng)時(shí)間6 h，消泡效率最好. 反應(yīng)時(shí)間太短，不足以使反應(yīng)完全，從皂化值數(shù)據(jù)可以說(shuō)明這一點(diǎn)，也就是說(shuō)，皂化值越小，GPE 聚醚中的羥值被酯化的程度不夠，得不到大分子量得聚醚，使有效物含量降低，從而使消泡效率降低，反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，酯化得到的產(chǎn)物會(huì)因副反應(yīng)，而使聚醚分子量降低，消泡效率降低，所以，最佳反應(yīng)時(shí)間為5 ~ 6 h.

2 .1 .4 濃度與消泡效率的關(guān)系

在發(fā)泡體系一定的條件下，分別加入不同濃度的A4 消泡劑，加入量一定，進(jìn)行消泡效率的測(cè)試，結(jié)果如表5。

根據(jù)表5作出消泡劑濃度與消泡率的關(guān)系見(jiàn)圖2

由圖2 看出，隨著消泡劑濃度的增加，消泡效率也隨著增加，當(dāng)達(dá)到60%濃度時(shí)，趨于平穩(wěn)，消泡率不再繼續(xù)增加. 這說(shuō)明在加入量一定時(shí)，消泡效率與濃度大小呈正比關(guān)系，但達(dá)到某一分界點(diǎn)時(shí)，消泡率變化不明顯. 可見(jiàn)消泡劑的消泡能力不是隨著濃度的增加而無(wú)限增加，濃度太高，往往分散不好，消泡率反而降低，所以應(yīng)該找到消泡效率最高時(shí)的最佳濃度.

2 .2 中試研究

按小試最佳工藝條件進(jìn)行了放大試驗(yàn)，并與小試結(jié)果進(jìn)行比較，其結(jié)果見(jiàn)表6 .

從表7可以看出，中試試驗(yàn)結(jié)果與小試一致，說(shuō)明小試提供的工藝條件穩(wěn)定可靠，完全可以放大，用于工業(yè)化生產(chǎn).

2 .3 應(yīng)用研究

中試提供的產(chǎn)品在吉化有機(jī)合成廠乙烯裝置工藝水系統(tǒng)上試用，以除去汽提塔中的油份，消除泡沫，防止物沫夾帶，提高汽提塔的分離能力，在和外購(gòu)SPG-10 使用工藝條件和注入量相同的情況下，通過(guò)分析工藝水中油份含量比較，考核1 個(gè)月，具體數(shù)據(jù)如下：

3 結(jié)論

（1）通過(guò)試驗(yàn)確定了制備聚醚消泡劑的工藝路線和工藝條件：配料比為GPE / 硬脂酸= 1：2.8（mol/ mol），反應(yīng)溫度140~150℃，反應(yīng)時(shí)間5~6h.

（2）不同的泡沫體系，消泡劑的濃度、加入量對(duì)消泡率有影響，針對(duì)具體的應(yīng)用領(lǐng)域，適當(dāng)調(diào)整.

（3）采用本工藝合成的產(chǎn)品，具有良好的穩(wěn)定性持久性及優(yōu)良的消泡性能，可為乙烯裝置提供優(yōu)良助劑，也可以進(jìn)一步研究，使其應(yīng)用于更多的場(chǎng)合.