原油中镍和钒的络合脱金属工艺的研究

发布时间：2020-05-03 14:48

【摘要】：原油中含有40多种金属,含量固然不高,但对油品的加工和使用危害很大,特别是金属镍、钒,它们会对催化裂化催化剂造成污染,也会在加氢裂化过程中造成催化剂的失活和床层堵塞。而且镍钒在原油中以卟啉化合物的形式存在,结构复杂稳定,不易脱除。本论文采用螯合分离法,探讨脱除原油中金属镍、钒的方法和工艺条件。螯合分离法是利用向原油中加入合适的脱金属试剂的方法脱除金属镍、钒。本论文以螯合剂的水溶液为脱金属体系,通过原油与水溶液进行混合搅拌,将原油中的金属螯合到水中,从而实现原油脱金属。根据理想的脱金属试剂的选择条件,首先,选用了24种试剂作为脱镍、钒的试剂,包括无机酸、无机酸盐、有机酸、多元酸、胺类等化合物,考察它们在同一实验条件下的脱金属效果。然后选择脱金属效果较好的E-1、硝酸、磷酸二氢铵3种实验试剂,分别考察其最佳工艺条件,包括反应温度、试剂浓度、反应时间和剂油比。结果表明,适当提高反应温度、增大试剂浓度、延长反应时间、提高剂油比,都有利于镍、钒的脱除。其中,E-1的脱镍率可达到63.33%,脱钒率最高为85.14%。由于原油中的镍钒卟啉热稳定性强,要想继续提高金属的脱除率,需要使用高温反应釜进行实验。选择E-1、N-1等5种螯合剂作为脱金属试剂,进一步提高反应温度,考察温度对镍钒脱除率的影响。结果显示大部分试剂在高温下都表现出更好的脱金属效果。例如,N-1的脱镍率从32.91%上升到62.22%,E-2的脱钒率从26.62%上升到48.35%。但是脱金属反应是一个动态平衡过程,当反应温度超过160℃,金属脱除率增加幅度非常缓慢。在脱除镍钒的同时,原油中的钙也被脱除50%以上。
【图文】：

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第一章绪论其存在形态有三种，如图 1-1 所示。卟啉化合物的基本结构单位是是四个吡咯环的α-碳原子通过四个次甲基（－CH=）桥相连而成的咯环上带有取代基时，即形成卟啉。卟啉核呈平面型结构，4 个吡结，构成一个封闭的环形板状体。金属卟啉络合物是在吡咯环中间素通过共价键或配位键结合形成的络合物。石油中卟啉化合物主要形式存在[4]。但钒和镍并非全以金属卟啉络合物的形式存在，卟啉总量的 10%~55%[5]。

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图 1-2 VOTPP 光化学分解脱金属路线Fig1-2 VOTPP Photochemical decomposition of demetallization1.5.2 国内脱金属技术的研究进展相对于国外的研究，国内关于原油脱金属的研究较少。南京石油化工股份有限使用常规电脱盐工艺，以碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯及有机酸、非离子表面活性剂、等作为原油重金属脱除剂，可有效脱除原油中 60%左右的镍、钒卟啉化合物[47]。20 世纪中期微波开始被应用于石油化工领域，利用微波热效应，加速脱金属剂油中的金属化合物的反应，同时微波还可以加速油水分离。贾景然等以柠檬酸为脱剂，通过实验发现采用微波脱四种金属铁、镍、钙和镁的脱除率比常规脱金属方法提高了 20.1%、13.1%、11%和 11.4%[48]。王磊等利用壳聚糖席夫碱化合物 CST3（聚糖和 50mL 无水乙醇与 10mL 芳草醛混合物）作为氧化剂或吸附剂脱除原油中的硫，通过使用微波辐射优化条件，，实现了对原油样品模型化合物高达 56%的脱硫82%的脱镍率[49,50]
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE624

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