原油中鎳、釩的脫除--課程論文

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1、《石油化學(xué)應(yīng)用原理》課程論文學(xué)院：系別：班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：論文題目：原油中鎳、釩的脫除日期：2015年11月摘要原油中的金屬鎳、釩對原油加工會造成許多工程問題，如何脫除鎳、釩一直都是原油加工處理過程一個重要的研究方向。本文總結(jié)了現(xiàn)有的比較常見的一些脫除鎳、釩的方法，如物理法、化學(xué)法、催化加氫法等，并對個人覺得比較有發(fā)展前景的金屬捕集法的一個范例的機理作了簡單的介紹。關(guān)鍵詞：原油，釩，鎳，脫重金屬2AbstractThepresenceofNiandVcausesmanyseriousproblemsduringcrudeoilprocessing,andt

2、heremovalofthemhasbeenanimportantresearchtopic.Somecommonmethodshavebeenlistedinthisthesis,suchasthephysicalmethod,thechemicalmethod,catalytichydrogenationmethod,etc.Besides,themechanismofthecollectingofNiandVbymetalsisintroduced.Keywords:crudeoil,Ni,V,removalofheavymetals222目錄1前言11.1原

3、油中的金屬種類及含量11.2原油中鎳、釩的存在形態(tài)及性質(zhì)11.3鎳、釩對石油加工的影響22脫除原油中鎳、釩的方法52.1物理方法52.2化學(xué)方法52.3催化加氫62.4金屬鈍化法72.5催化劑法82.6電化學(xué)方法82.7電脫鹽法脫金屬82.8金屬捕集法93展望13參考文獻(xiàn)14石油化學(xué)應(yīng)用原理1前言1.1原油中的金屬種類及含量金屬[1]以及各種金屬形成的鹽類化合物對原油加工過程會造成許多工程問題，如:沉積在催化劑表面從而造成催化劑失活，腐蝕設(shè)備或者使其結(jié)焦，甚至在一定程度上影響產(chǎn)品的質(zhì)量。如何脫除金屬雜質(zhì)一直都是原油加工處理過程一個重要的研究方向。相對于其它重金屬，鎳

4、和釩中的含量相對較高[2]。并且與其它重金屬對加工設(shè)備造成的危害相比，金屬鎳和釩的影響也更為嚴(yán)重。早在1922年，Hackford[3]就從墨西哥原油中檢測出12種金屬元素:Si、V、Ni、Sn、Pb、Ca、Mg、Fe、Al、Na、Ti、Au，這是對石油中所含金屬元素的最早報道。60年代初期，Ball等鑒定了美國24種原油中所含的金屬元素，在燃燒后的石油灰分中檢測出了28種金屬元素。眾多研究結(jié)果表明，已從石油中鑒定出的元素，占元素周期表中元素的一半以上，而且大部分為金屬元素。其中過渡族元素，如鉻、銀、鐵、銅、鈷、鉛、鋅、坑、錳等幾乎存在于所有原油中，同時原油中還含有

5、許多稀土元素以及金、銀等貴金屬，含量大部分為ppb級和mg/L級。由于生成石油的低級動植物體和石油形成的環(huán)境條件的影響，不同油田、不同油區(qū)、甚至不同油井開采出的原油性質(zhì)及其所含金屬元素的種類、含量和存在形態(tài)差異都很大。在這些已經(jīng)鑒定出來的金屬中，含量比較多的微量金屬是鎳和釩[4]。1.2原油中鎳、釩的存在形態(tài)及性質(zhì)重金屬在原油通常以以下三種形態(tài)存在[5]:(1)以極小的金屬微粒懸浮在原油中的礦物質(zhì)；(2)分散在原油自身存在的乳化態(tài)水中的金屬鹽類；(3)與有機化合物結(jié)合或者以絡(luò)合物存在。在這三種存在狀態(tài)中，90%以上的重金屬會以絡(luò)合物或金屬有機化合物的形式存在[6]，

6、即金屬卟啉或者非卟啉化合物，而且這種形態(tài)的重金屬難溶于水并且不易分解。在原油電脫鹽過程中，只有少部分以金屬鹽類存在的、溶解在乳化水中的重金屬會被脫除。另外，少部分有機重金屬在后續(xù)的加工過程例如催化裂化、加氫等過程中可以被分解，但是被分解的重金屬隨即沉16石油化學(xué)應(yīng)用原理積在催化劑上，造成催化劑的失活，隨著廢催化劑排出裝置；然而，大部分的重金屬不能在原油加工的過程中脫除，它們會留在原油當(dāng)中，最終會濃縮在原油焦、瀝青質(zhì)等重質(zhì)組分當(dāng)中。原油中的金屬鎳和釩主要以兩種形式存在:卟啉或者非卟啉。有關(guān)非卟啉物質(zhì)的本質(zhì)鮮有研究。然而，金屬卟啉卻已經(jīng)被廣泛研究，不僅僅由于在石油加工過

7、程中它所造成的嚴(yán)重破壞，還因為在地球化學(xué)的研究領(lǐng)域，它可以發(fā)揮作為生物標(biāo)記的顯著作用。金屬鎳和釩大部分集中在原油的瀝青質(zhì)中，以卟啉金屬(Me)的形式存在（圖1-1）。圖1-1金屬卟啉結(jié)構(gòu)圖石油中的金屬卟啉在蒸餾的過程中不會發(fā)生分解，因為金屬卟啉的沸點是565℃，這種金屬化合物具有較高的熱穩(wěn)定性，但是由于其本身具有揮發(fā)性，并且它在正戊烷中的溶解度較高，所以會摻雜在減壓餾分油中。此外，金屬卟啉由C-H、C-M、C-N、C-C鍵構(gòu)成的金屬有機化合物，它在有氫氣及高壓的氛圍下，這些單鍵可以發(fā)生斷裂，如果其中的C-M斷裂，那么就可以達(dá)到脫除金屬的目的。研究表明，金屬卟啉在