环保型羧甲基纤维素基原油重金属脱除剂的制备及其性能研究

发布时间：2020-08-13 09:27

【摘要】：近年来随着全球石油需求的逐年增长以及传统原油资源的日益枯竭,非常规原油在石油加工业中所占比例越来越高。非常规原油中镍钒等重金属含量高且存在形式十分复杂,对石油加工造成了极大的危害,且脱除难度很大。目前工业上应用的脱除原油中镍钒的工艺复杂且操作费用高昂,采用高效廉价的螯合分离法的绝大部分脱除剂又多含磷元素,不符合环保要求。因此,开发环保型原油重金属脱除剂是当今石油化工领域的重要研究方向。本文主要采用羧甲基纤维素钠(CMC)、二硫化碳(CS2)、丙烯酸羟丙酯(HPA)和丙烯酰胺(AM)为反应原料,通过绿色反应路线和反应条件的设计,制备了两个系列的环保型无磷原油重金属脱除剂:羧甲基纤维素黄原酸酯(DTC-CMC)和羧甲基纤维素基三元共聚重金属脱除剂CMC-HPA-AM,运用红外光谱和扫描电子显微镜等手段对产品进行了表征。此外分别探究了制备工艺和电脱盐工艺对两类脱除剂脱除阿曼-巴士拉原油中镍钒效果的影响。本文研究内容如下:(1)对于羧甲基纤维素黄原酸酯(DTC-CMC),采用控制变量法,得最佳制备条件为:碱化时间90min,合成反应时间90min,反应物摩尔比(CMC:CS2)1:2.5;最佳电脱盐工艺参数为:脱除反应温度130℃、脱除剂加剂量400ppm、静置反应时间40min。在此条件下,脱除剂DTC-CMC对阿曼-巴士拉混合原油中镍和钒的脱除率分别可达到28.5%和34.9%。(2)对于羧甲基纤维素基三元共聚重金属脱除剂CMC-HPA-AM,采用控制变量法,得最佳制备条件为:反应温度85℃,反应时间3.0h,CMC-HPA-AM的单体摩尔比1:1:3,引发剂用量为单体总质量的8%,链转移剂用量为单体总质量的5%;最佳电脱盐工艺参数为:脱除反应温度为130℃、脱除剂加剂量为500ppm、混合次数200次。在此条件下,脱除剂CMC-HPA-AM对阿曼-巴士拉混合原油中镍和钒的脱除率分别可达到32.4%和38.1%。此外,以降低成本,提高脱除效果为目的,以三元共聚重金属脱除剂CMC-HPA-AM为主体,以柠檬酸(C_6H_8O_7)、草酸铵((NH4)2C_2O_4)、甲基磺酸(CH4O3S)、碳酸乙烯酯(C3H4O3)为复配小分子,制备了一系列不同配比的复配环保型羧甲基纤维素基原油重金属脱除剂。本文中最佳的复配脱除剂组成为:CMC-HPA-AM(40%)、柠檬酸(15%)、草酸铵(15%)、甲基磺酸(30%),其对阿曼-巴士拉混合原油的镍脱除率为35.3%,钒脱除率为41.5%。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE624.1
【图文】：

维素钠的原料分布广泛，制备简单，且相比于纤维素，ＣＭＣ的水溶性、增稠性逡逑和成膜性十分突出，而被广泛地应用于生活和工业的诸多领域［５８］。ＣＭＣ高分子逡逑链结构如图２．１所示。ＣＭＣ结构单元中的羟基能与某些试剂发生醚化反应，因逡逑此可通过接枝法对ＣＭＣ进行改性。本文采用的接枝试剂为二硫化碳（ＣＳ２），使逡逑其与ＣＭＣ发生黄原酸酯化反应。逡逑ＣＨ２0ＣＨ２ＣＯＯＮａ逡逑°＼ｒ0－￣逡逑逦＼ｓ＾Ｈ邋ｙｌ逡逑ｈ邋ｏｈ邋Ｊ邋ｎ逡逑图２．１邋ＣＭＣ的化学结构式逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＣＭＣ逡逑本文使用的原油为中国石化某炼油厂提供的阿曼－巴士拉混合油。表２．１和表逡逑２．２分别为阿曼、巴士拉原油的一般性质与主要金属含量。逡逑表２．１阿曼原油的一般性质和金属含量逡逑Ｔａｂｌｅ邋２．１邋Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ邋ａｎｄ邋ｍｅｔａｌ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｏｆ邋Ｏｍａｎ邋ｃｒｕｄｅ邋ｏｉｌ逡逑分析项目逦ｍ．逦分析项目逦数值逡逑密度（２（ＴＣ，邋ｇ．ｃｍｆ３）逦０．８６４７逦镍含量（ｐｇ．ｇ－１）逦２８．３逡逑粘度（２０°Ｃ，邋ｍｍ２．ｓ－１）逦３０．０４６逦钒含量（ｐｇ．ｇ－１）逦２８．５逡逑水份，％逦痕量逦铁含量（呀ｇ－１）逦２．０７逡逑１４逡逑

在ＮａＯＨ溶液中碱化一定时间后，缓慢滴加适量的ＣＳ２。滴加完成后，逡逑在３５°Ｃ下酯化反应一定时间，得到桔红色粘稠溶液。该过程发生的主要化学反逡逑应如图２－２所示。产物用无水己醇洗涤多次除去残留的碱液和ＣＳ２，烘干并配置逡逑成１０％水溶液备用。逡逑Ｓ＝Ｃ＝Ｓ邋＋邋ＮａＯＨ邋逦＾邋Ｓ＝0一ＳＮａ逡逑ＯＨ逡逑ＣＨ２ＯＣＨ２Ｃ00Ｎａ逦ｓ＝ｃ—ＳＮａ逦ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＯＯＮａ逡逑Ｈ＾ｒ＾°＼ｒ0邋—邋0Ｈ邋，逦ｈ／＾0ｎ＾。一逡逑－＿Ｎｆ邋ｙｉ逦＿邋＿ｆｙ逡逑Ｌ邋Ｈ邋0Ｈ邋」ｎ逦Ｌ邋Ｈ邋？」ｎ逡逑ｃ＝ｓ逡逑ｉ逡逑ＳＮａ逡逑图２．２邋ＤＴＣ－ＣＭＣ合成主反应逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｍａｉｎ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＤＴＣ－ＣＭＣ邋ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ逡逑２．２．２．２羧甲基纤维素黄原酸酯制备条件优化逡逑按照２．２．２．１的制备步骤，制备不同条件下的ＤＴＣ－ＣＭＣ原油重金属脱除剂，逡逑１６逡逑

逦？邋Ｎａ２Ｃ０３邋＋邋３Ｈ２Ｓ逡逑图２．４制备ＤＴＣ－ＣＭＣ过程主要副反应逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｓｉｄｅ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＤＴＣ－ＣＭＣ邋ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ逡逑２．３．２扫描电镜（ＳＥＭ）逡逑为了解羧甲基纤维素在反应前后表面形态的变化状况，在１０ｋＶ的加速电压，逡逑１０．６ｍｍ的工作距离，束斑大小为３．０的条件下对ＣＭＣ与ＤＴＣ－ＣＭＣ分别进行扫逡逑描分析得图２．５和图２．６。逡逑W逡逑图２．５邋ＣＭＣ的ＳＥＭ图像逡逑Ｆｉｇ．邋２．５邋ＳＥＭ邋ｏｆ邋ＣＭＣ逡逑逦ｉ逡逑图邋２．６邋ＤＴＣ－ＣＭＣ邋的邋ＳＥＭ邋图像逡逑Ｆｉｇ．邋２．６邋ＳＥＭ邋ｏｆ邋ＤＴＣ－ＣＭＣ逡逑结果显示原料ＣＭＣ在反应前后，表面的形态样貌发生明显变化。原料ＣＭＣ逡逑２１逡逑

【参考文献】

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1 高立翔;;原油脱盐工艺简介[J];宁波化工;2015年02期

2 石宝明;王宇宁;白雪松;;2014年我国石油市场特点及2015年展望[J];当代石油石化;2015年01期

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4 赵文明;李宇静;白雪松;双s

本文编号：2791818