原油中镍和钒的络合脱金属工艺的研究

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。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 原油中镍和钒的存在形态及其性质

1.2.1 镍和钒的存在形态

1.2.2 金属卟啉的性质

1.3原油中镍和钒的危害

1.3.1镍和钒对催化裂化的影响

1.3.2镍和钒对重油加氢的影响

1.3.3 换热设备的腐蚀

1.3.4 原油中的镍和钒对环境的影响

1.4 石油中金属卟啉的脱除方法

1.4.1 物理方法

1.4.2 化学方法

1.4.3 组合工艺法脱金属

1.4.4 金属钝化法

1.4.5 金属捕集法

1.5原油脱金属技术的国内外进展

1.5.1 国外脱金属技术的研究进展

1.5.2 国内脱金属技术的研究进展

1.6 本论文的研究目的和研究内容

第二章 实验部分

2.1 原油性质的测定

2.1.1 原油的四组分分析

2.1.2 原油密度的测定

2.1.3 原油粘度的测定

2.1.4 原油残炭的测定

2.1.5 原油灰分的测定

2.1.6 原油金属元素含量的测定

2.2 原油脱金属的药品及设备

2.2.1 实验药品

2.2.2 实验仪器

2.3 原油脱金属的实验步骤

第三章 脱金属试剂的效果评价

3.1 原油的基本性质

3.2 不同类型的试剂脱金属效果

3.2.1 无机类脱金属试剂

3.2.2 有机类脱金属试剂

3.3 本章小结

第四章 脱金属影响因素的考察

4.1 E-1脱金属影响因素的考察

4.1.1 正交试验

4.1.2 单因素变量影响分析

4.2 硝酸脱金属影响因素的考察

4.2.1 反应温度的影响

4.2.2 酸浓度的影响

4.2.3 反应时间的影响

4.2.4 剂油比的影响

4.3 磷酸二氢铵脱金属影响因素的考察

4.3.1 反应温度的影响

4.3.2 磷酸二氢铵浓度的影响

4.3.3 反应时间的影响

4.3.4 超声波对金属脱除率的影响

4.4 本章小结

第五章 高温反应的脱金属效果

5.1 E-1高温脱金属效果

5.2 E-2高温脱金属效果

5.3 E-4高温脱金属效果

5.4 N-1高温脱金属效果

5.5 N-3高温脱金属效果

5.6 E-1与N-1的混合物高温脱金属效果

5.7 几种脱金属剂的脱钙效果

5.8 其他原油的脱金属效果

5.9 本章小结

结论

参考文献

致谢