焦化蠟油絡合脫氮技術研究

周　錦（蘭州石化職業技術學院,蘭州　730060）

焦化蠟油絡合脫氮技術研究

周錦
（蘭州石化職業技術學院,蘭州730060）

摘要：在本文中用到的脫氮劑組成成分為：含lewis酸的極性絡合劑（下稱絡合劑）和有機溶劑兩部分。利用該組分的脫氮劑來完成對焦化蠟油的絡合脫氮過程。并利用正交實驗，最終使最佳的脫氮條件得以確定，即最佳脫氮條件為：65度的反應溫度，脫氮劑的加入量為0.01（該數據為絡合劑和焦化蠟油的體積比），有機溶劑的加入量為2.5：10（有機溶劑和絡合劑的體積比）。最終結果顯示，在最佳的脫氮條件下，精制油收率達到了94.78%,總的氮含量為1993.00ug/g。

關鍵詞：脫氮劑;焦化蠟油;絡合劑

1　概述

在煉油廠的制油過程中，焦化蠟油作為延遲焦化裝置的一種主要產物，它和直餾蠟油相比具有相同的沸程，但是相對含氮量而言，焦化蠟油的含量要遠遠高過直餾蠟油，其含量大概為直餾蠟油含量的5-10倍。在催化裂解裝置中，焦化蠟油可作為反應原料的一種摻煉組分，但是摻煉量要適度，否則就會對輕質油的收率帶來不利的影響，一方面他會降低輕質油的收率，另一方面還會增大生焦率，進而影響產品的質量。焦化蠟油雖然可以作為裂化裝置反應原料的摻煉組分，但是其含量過高將會直接影響到催化劑的活性，甚至還有使催化劑失活。裂解反應后，部分含氮化合物還會進入到產物汽油或者柴油的餾分中，對產品的氧化安定性造成一定的影響。所以，為確保反應的正常進行和生產油品餾分的安全性，就必須要進行相應的脫氮工作。部分煉油廠采用了加氫精制的方法，導致的就是較高的裝置費用投資，加工難度也較大。而非加氫脫氮技術是絡合脫氮應用比較普遍的一種精制方法，該方法能夠對其中的堿氮化合物進行選擇性的脫除。在本文中就是采用這一種方法，對某公司的延遲焦化裝置中的焦化蠟油進行了脫氮處理，并對操作條件的不同對脫氮效率和精制油的收率的影響進行了分析，并通過正交試驗，最終確定了最佳的脫氮條件。

2　實驗部分

（1）實驗材料。實驗材料取自某石化公司延遲焦化裝置，其中脫硫劑為實驗室自制的，是由含LEWIS酸的極性絡合劑和有機溶劑組成；（2）試驗方法。分別將若干份的100毫升的焦化蠟油放置到250毫升的錐形瓶中，恒溫水浴中加熱到一定溫度，然后再加入脫氮劑并充分混合，混合后在恒溫水浴中靜置20分鐘，目的就是使溶液中的絡合物能夠充分的沉降，然后倒出精制油，并對其氮含量進行測定；（3）測試儀器和方法。利用上海精密科學儀器有限公司研制的ZD-II自動型電位儀，并依據SH/T0162-2000測定出精制油中的堿氮含量。并利用化學發光定氮儀，測定出精制油中的總含氮量。

3　實驗結果

（1）操作條件對精制油堿氮脫除率的影響。1）脫氮劑的添加量。當反應溫度達到60℃時，有機溶劑（也稱助劑）的添加量為2:1，反應時間為5分鐘的條件下，隨著脫氮劑加入量的不斷增加，焦化蠟油的堿氮脫除率也會不斷的增大，而精制油的收率卻降低了；當加入的脫氮劑量為0.005時，反應的堿氮脫除率僅為30.23%，這時候的油品中堿氮的含量仍然高達675ug/g；當加入的脫氮劑的量由0.01增大到0.03時，油品中的堿氮脫除率也由開始的53.23%增大到了84.24%，但是對應的精制油收率卻由之前的97.56降低到94.64%,這個時候繼續添加脫硫劑，可觀發現，之后油品中的堿氮脫除率變化不再劇烈，呈現一種緩慢的趨勢，而且精制油品的收率也開始有了顯著的下降。綜合各方面因素，最終確定的最佳的脫氮劑的加入量為0.01-0.03（(絡合劑/焦化蠟油，體積比，下同)；2）助劑的添加量。在本次實驗研究中，助劑的添加量為1:1到3:1范圍內為宜。實驗中，加入0.015的脫氮劑，在反應溫度為60℃的條件下，經過5分鐘的反應時間，當添加的助劑量比較低時，伴隨著助劑的添加有利于絡合反應的進行，因為在助劑的加入過程中，使得絡合劑與油品之間的接觸面積得到了提高，所以當把助劑的添加量由原來的1:1增大到3:1時，油品中的堿氮脫除率也隨之增高，然而，再繼續添加助劑量，就會帶來反效果，由于助劑量過高，會降低絡合劑的含量，對絡合反應的進行帶來了不利的影響，從而使得堿氮的脫除率降低；3）反應溫度。在本研究中沒我們加入的助劑量為2:1,脫氮劑量為0.015，以5分鐘的反應時間為節點，在反應過程中，觀察到：伴隨著反應溫度的升高變化，油品中的堿氮脫除率會出現一個峰值，隨后又會出現下降趨勢。這一現象的產生主要是因為，在反應開始階段，由于溫度的升高，使得反應速率加快，而且堿氮的脫除率也隨之增高，但是絡合反應為一個放熱的過程。除此之外，當溫度低于40℃時，焦化蠟油具有較強的粘性，而且流動性也不好，直接造成與絡合劑不能均勻混合，對堿氮化合物的脫除工作帶來了不利影響。綜上原因，我們得出了本次研究最佳的實驗溫度就是55℃-65℃。

（2）最佳脫氮條件的選擇。1）正交試驗。經分析本次研究實驗結果影響由強至弱的因素分別為：A（反應溫度）;B（脫氮劑的添加量）;C（助劑的添加量）。在催化裂解裝置中，對原料中的氮化合物的含量以總含氮量要低于2000ug/g為基本要求。所以基于上述因素，通過正交實驗，綜合分析了各種因素對焦化蠟油總含氮量以及精油收率的影響，進一步也確定了最佳的反應條件。

通過正交實驗數據分析我們可以得出，影響因素A-C的精制油的收率極差分別為：3.86,3.12,1.73；而三種因素的總氮含量極差依次為，302.45,243.12,105.35。數據分析可得，在整個實驗過程中，A/B/C三中因素的影響逐漸減弱。

2）最佳操作條件的確定。將上述實驗數據進行非線性回歸處理，可得出精制油收率以及總氮含量和反應條件之間的關聯式，并對此關聯式運用函數的方法進行優化求解，得出結果見表1。

由上表1可知，說明在本研究中適用回歸方程，因為精制油的收率和總氮含量的實驗結果和優化結果都存在著較小的相對誤差，而且產品的總氮含量也低于2000ug/g，達到了標準要求，也直接表明了該產品切實符合催化裂解裝置的進料要求。

4　結論

本文中通過正交試驗，確定了脫氮的最佳條件：當反應溫度為65℃，脫氮劑的加入量為0.01，有機溶劑的加入量為2.5:1;在這一反應條件下，精制油的收率達到了最高94.78%，而且總含氮量為1993.00ug/g，切實符合催化裂解裝置的進料要求。

表1　優化結果與實驗結果的對比分析

參考文獻：

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[2]石洪波,史凱迎,張書源.焦化蠟油脫氮技術研究進展[J].石化技術與應用,2012(04):359-364.

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