消泡劑是一種以低濃度加入發(fā)泡體系中破壞或抑制泡沫的物質(zhì)，按其狀態(tài)可分為油狀、乳液狀、固體、膏狀等，已廣泛應(yīng)用于化工、紡織、印染、造紙、醫(yī)藥、發(fā)酵等領(lǐng)域。我國從二十世紀(jì)70年代開始研制和使用有機(jī)硅消泡劑，近年來取得了較好的效果，但從整體上來看，檔次較低，品種亦較單調(diào)，與國外相比有較大差距。市場調(diào)研表明，目前一些引進(jìn)裝置上用的高效硅消泡劑還主要依賴進(jìn)口。

有機(jī)硅消泡劑因其以下特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用：

(1)具有良好的化學(xué)惰性，一般不與被消泡的介質(zhì)(不同pH值、溫度下)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

(2)具有正鋪展系數(shù)，能在發(fā)泡系統(tǒng)中的氣一液界面迅速鋪展

開；

(3)具有較低的表面張力，硅油的表面張力為(1．5～20)×10～N·cm～；(4)不易被發(fā)泡體系中存在的表面活性劑所增溶。

1、泡沫的形成和消泡原理

1．1泡沫的形成

泡沫是氣體被液體隔開的分散體系，氣相是分散相，液相是分散介質(zhì)。氣泡間吸附著表面活性劑的氣液界面和界面間的液體構(gòu)成了泡沫的液膜。泡沫本身屬熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。單一組份的液體不能形成穩(wěn)定的泡沫，但液體中如果含有一種或幾種具有起泡和穩(wěn)泡作用的表面活性劑，則能產(chǎn)生能持續(xù)存在數(shù)十分鐘乃至數(shù)小時的泡沫。

在溶液中有表面活性劑的存在，氣泡形成后，由于分子間力的作用，其分子中的親水基和疏水基被氣泡壁吸附，形成規(guī)則排列，其親水基朝向水相，疏水基朝向氣泡內(nèi)，從而在氣泡界面上形成彈性膜，其穩(wěn)定性很強(qiáng)，常態(tài)下不易破裂。泡沫的穩(wěn)定性與表面粘性和彈性、電斥性、表面膜的移動、溫度、蒸發(fā)等因素有關(guān)。

1．2消泡劑的消泡原理

消泡劑是低表面張力的液體。一般具有3個性質(zhì)：(1)不溶于要消泡的介質(zhì)；(2)有正的進(jìn)入系數(shù)；(3)有正的展布系數(shù)。

當(dāng)體系加入消泡劑后，其分子雜亂無章地廣布于液體表面，抑制形成彈性膜，即終止泡沫的產(chǎn)生。當(dāng)體系大量產(chǎn)生泡沫后，加入消泡劑，其分子立即散布于泡沫表面，快速鋪展，形成很薄的雙膜層，進(jìn)一步擴(kuò)散、滲透，層狀入侵，從而取代原泡膜薄壁。由于其表面張力低，便流向產(chǎn)生泡沫的高表面張力的液體，這樣低表面張力的消泡劑分子在氣液界面間不斷擴(kuò)散、滲透，使其膜壁迅速變薄，泡沫同時又受到周圍表面張力大的膜層強(qiáng)力牽引，這樣，致使泡沫周圍應(yīng)力失衡，從而導(dǎo)致其“破泡”。不溶于體系的消泡劑分子再重新進(jìn)入另一個泡沫膜的表面，如此重復(fù)，所有泡沫全部覆滅。

1．3消泡劑的分類

國內(nèi)外商品消泡劑的品種繁多，性能各異，目前常用的消泡劑大致歸為3類，即聚醚型、硅油型、硅醚混合型。

2、實(shí)際應(yīng)用情況

黑龍江石油化工廠1996年建設(shè)了處理能力12kt·a-1的甲乙酮聯(lián)合裝置，該裝置引進(jìn)德國克魯勃公司萃取提濃技術(shù)和埃地安諾公司的甲乙酮專利技術(shù)及工藝軟件包，裝置包括以下6個單元：丁烯提濃、仲丁醇合成、仲丁醇精制、甲乙酮合成及精制、熱媒、工藝水處理。其中丁烯提濃裝置是由中試裝置直接擴(kuò)大投產(chǎn)的世界上第一套丁烯／丁烷萃取精餾高效分離的工藝化裝置，技術(shù)還不成熟，故丁烯提濃工段的萃取精餾塔在操作時經(jīng)常出現(xiàn)積液現(xiàn)象，影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過分析，主要是發(fā)泡現(xiàn)象造成的。為此，對裝置該工段進(jìn)行了改造，使用消泡劑，收效良好。

2．1丁烯提濃工藝原理

C4原料中正丁烷和正丁烯的相對揮發(fā)度較小，且正丁烷的揮發(fā)能力介于l-丁烯和反2-丁烯之間，使用普通精餾的方法需要很多的理論塔板數(shù)，且不能從一個塔中同時得到正丁烯(1-丁烯、順2-丁烯、反2-丁烯)，影響了正丁烯的合理利用。丁烯提濃的原理即是：通過向混合c。原料中加入嗎啉與N-甲酰嗎啉混合溶劑，利用溶劑來改變丁烷與丁烯的相對揮發(fā)度，再通過連續(xù)精餾的方法，首先將低沸點(diǎn)的烷烴(主要為丁烷)分離出去，再通過連續(xù)精餾的方法將烯烴(主要為丁烯)與溶劑分離，從而得到比較純的正丁烯。

2．2萃取劑的性能

丁烯提濃技術(shù)的一個顯著特點(diǎn)是采用嗎啉和N一甲酰嗎啉混合物做萃取劑，混合比(質(zhì)量百分比)為1：l，性能優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)具有較高的選擇性及溶解性高選擇和良好的溶解性是搞好萃取精餾的必要條件，這也是克虜勃公司所采用萃取劑最重要的特點(diǎn)，優(yōu)于DMF和乙睛；

(2)具有良好的化學(xué)及熱穩(wěn)定性萃取劑具較高的化學(xué)及熱穩(wěn)定性，減輕甚至消除對設(shè)備的腐蝕，選用碳鋼材料即可。萃取劑不縮聚，不結(jié)焦，因此萃取劑消耗及再生損失較少。

2．3消泡劑的應(yīng)用

甲乙酮丁烯提濃工藝?yán)玫氖禽腿【s原理。在丁烯提濃這一過程中，由于嗎啉、氮甲酰嗎啉溶劑的存在，使混合物料c。經(jīng)氣提塔塔頂后，丁烯被蒸出，形成了相對穩(wěn)定的泡沫，從而發(fā)生積液現(xiàn)象。針對這一現(xiàn)象，對該工段進(jìn)行了改造，增設(shè)了一個消泡劑溶液貯罐、貯罐攪拌器，采用計(jì)量泵向塔內(nèi)加入消泡劑。裝置應(yīng)用的消泡劑為硅油型，它具有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，應(yīng)用的溫度范圍寬，抗氧化、破泡能力較強(qiáng)。由于消泡劑增加液膜的排液速度，從而達(dá)到了很好的消泡目的，使萃取精餾塔塔頂丁烯含量下降，塔底丁烯收率增加。具體數(shù)據(jù)見表1、2。

3、結(jié)論

(1)有機(jī)硅消泡劑既具有瞬時消泡作用，又具有持久的消泡作用，同時，其施用劑量低，化學(xué)惰性好，能在苛刻的條件下發(fā)揮作用。目前，應(yīng)努力尋找適宜的添加劑，以制取適應(yīng)各種不同應(yīng)用對象的有機(jī)硅消泡劑。

(2)丁烯提濃裝置應(yīng)用消泡劑后萃取精餾塔塔頂丁烯含量明顯下降，進(jìn)而塔底丁烯收率增加，消泡劑的應(yīng)用效果比較明顯。