带有咪唑基的球形聚合物刷的合成及其应用于原油脱镍的研究
发布时间：2020-03-29 22:48
【摘要】：随着原油资源日趋重质化和劣质化,其中的金属含量不断升高。镍便是原油中常见的有害金属,其存留会对原油的后续加工过程造成很多不利影响,导致诸如催化裂化、渣油加氢裂化等装置的催化剂中毒失活,影响产品质量,制约重油加工能力。而镍多以金属卟啉化合物的形式存在,其独特的环状结构及易与胶质沥青质缔合的特点,使其很难通过传统的电脱盐过程有效脱除,是原油加工中亟待解决的问题。目前大多使用强酸类物质进行原油脱镍,但酸的存在会对后续的催化裂化等加工设备造成严重的腐蚀。所以寻找一种高效、清洁、无腐蚀的脱镍剂成为了研究的热点。基于球形聚合物刷独特的结构特性及在重金属吸附方面显示出的明显优势,本文提出设计一种具有核-壳结构的聚合物刷材料,并与电脱盐技术结合实现高效脱除原油中镍的新构想。本论文通过研究比较,合成了以二氧化硅微球为核,乙烯基咪唑为接枝官能团的材料——聚乙烯基咪唑@SiO_2,并采用各类表征手段证明了材料的性质及微观结构。结合电脱盐工艺,进行了原油脱镍工艺条件的研究,结果表明当聚乙烯基咪唑@SiO_2投料浓度为5000ppm、水油比为1/10、乳化机剪切强度为8kr/min、剪切时间为1.5min、电脱盐温度为130℃、电场强度为高压1000V/cm,低压500V/cm、沉降时间为60 min时,达到最大原油脱镍率,约为66.7%。此外,本文还探究了聚乙烯基咪唑@SiO_2的回收性能及原油脱镍机理。实验证明,该材料能够以简单的方法被HCl溶液再生,且经过连续5次循环后,原油脱镍效率仅从66.7%降至62.5%,约为原来脱镍效率的93.7%,可见聚乙烯基咪唑@SiO_2具有优良的回收性能。对比不同咪唑类材料的脱镍效果发现,相同投料浓度条件下,1-乙烯基咪唑、聚乙烯咪唑、聚乙烯基咪唑@SiO_2三者的原油脱镍能力符合以下规律:PVIm@SiO_2PVImVIm,证明了聚乙烯基咪唑@ SiO_2的结构特性能明显增强镍的吸附能力。结合Donnan效应与实验结果,我们提出了可能的聚乙烯基咪唑@SiO_2的原油脱镍机理猜想。球形聚合物刷材料在原油脱镍领域的成功应用,为原油脱除其他金属提供了材料设计的思路,从而具有十分重要的意义与前景。
【图文】：
１．２研宄思路及内容逡逑１．２．１研宄思路逡逑本论文的研究思路如图１．１所示。传统的电脱盐工艺是将原油、水以及破乳剂通过逡逑混合器混合，然后进入电脱盐罐，从而使油水分离达到脱盐的目的；而本论文的研究思逡逑路是首先研究镍在原油中的存在形式，根据其难以脱除的原因，设计了能够有效吸附镍逡逑金属的材料球形聚合物刷。我们将二氧化硅微球作为核，在其表面接枝具有金属镍逡逑螯合能力的聚乙烯咪唑链。而后，将聚合物刷材料——聚乙烯基咪唑＠Ｓｉ０２作为原油脱逡逑镍剂，结合传统的电脱盐工艺达到原油脱镍的目的，既不改变工艺流程，又不会腐蚀装逡逑置。原油脱镍后，吸附了镍金属的聚乙烯基咪唑＠Ｓｉ０２材料可以通过分离以及金属脱附逡逑进行回收，实现材料的循环利用。逡逑＾「油＾逡逑混水电逡逑水逦？合一？混＿？脱＿＞？逡逑器逦合逦？水＋盐逡逑逦逦：哢
除了以卟啉形式存在以外，少部分镍金属还会以一些不规则的非卟啉形式［２２＿２５］存在。逡逑对于以非卟啉形式存在的镍研[偨仙伲钦庵中翁哪脒策谎讶苡谒⑶也诲义弦追纸猓苣汛釉椭型殉绶堑湫瓦卜越峁辜盎旌纤呐湮换浜衔铮缤迹玻菜义希罚剩苠，
本文编号：2606622
【图文】：
１．２研宄思路及内容逡逑１．２．１研宄思路逡逑本论文的研究思路如图１．１所示。传统的电脱盐工艺是将原油、水以及破乳剂通过逡逑混合器混合，然后进入电脱盐罐，从而使油水分离达到脱盐的目的；而本论文的研究思逡逑路是首先研究镍在原油中的存在形式，根据其难以脱除的原因，设计了能够有效吸附镍逡逑金属的材料球形聚合物刷。我们将二氧化硅微球作为核，在其表面接枝具有金属镍逡逑螯合能力的聚乙烯咪唑链。而后，将聚合物刷材料——聚乙烯基咪唑＠Ｓｉ０２作为原油脱逡逑镍剂，结合传统的电脱盐工艺达到原油脱镍的目的，既不改变工艺流程，又不会腐蚀装逡逑置。原油脱镍后，吸附了镍金属的聚乙烯基咪唑＠Ｓｉ０２材料可以通过分离以及金属脱附逡逑进行回收，实现材料的循环利用。逡逑＾「油＾逡逑混水电逡逑水逦？合一？混＿？脱＿＞？逡逑器逦合逦？水＋盐逡逑逦逦：哢
除了以卟啉形式存在以外，少部分镍金属还会以一些不规则的非卟啉形式［２２＿２５］存在。逡逑对于以非卟啉形式存在的镍研[偨仙伲钦庵中翁哪脒策谎讶苡谒⑶也诲义弦追纸猓苣汛釉椭型殉绶堑湫瓦卜越峁辜盎旌纤呐湮换浜衔铮缤迹玻菜义希罚剩苠，
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