CN101434857B - 一种重油改性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及重油的一种改性方法。以重油为原料，通过硝化反应、还原反应两步法实现重油的改性。首先用硝化剂将重油硝化，将硝基基团引入到重油中生成硝化重油。然后以硝化重油为原料，通过还原剂将引入的硝基还原为胺基，生成胺化重油，此为重油的改性过程。硝化重油极易乳化，可以作为一种高分子吸水材料或乳化材料工业应用，硝化重油还可以作为一种固体燃料和油田驱油用添加剂。胺化重油可以作为一种高分子吸水材料或乳化材料工业应用，也可以作为原料与醛类生成高分子树脂，与环氧化合物反应生成环氧树脂，胺化重油还可以作为一种固体燃料和极性物质的萃取剂。

Description

一种重油改性的方法

技术领域

本发明涉及一种重油改性的新方法，通过硝化反应、还原反应两步法实现重油的改性。 

背景技术

近年来许多学者对重油改性的方法及工艺做了大量研究，并有数项专利出现。其中主要思路为对重质油进行乳化、氧化以及轻质化生产燃料油。 

专利CN1270985提供的重油改性的方法是：连续式重质油乳化工艺，流程为重质油由预热，过滤，与水、表面活性剂混合进入高速乳化匀质机乳化，高速乳化匀质机是由电动机直接带动主轴上的三级蜗片状轮叶作高速旋转，使油水产生巨大离心力从而互相渗透穿插实现颗粒细化的高质乳化过程。此方法是将重质油高速乳化，但重质油的成分没有发生改变，重质油的改性不完全。 

专利CN101007970提供的重油改性的方法是：由重油、柴油、乳化剂、含苯化合物、含苯胺的印染工厂工业废水及磷酸按一定配比加料，在四个串联的喷雾混合乳化器中顺序进行四步反复循环喷雾混合乳化及过滤制得改性重油。此发明是通过循环乳化的方法生产燃料油，但其乳化工艺复杂，工业投资成本较高。 

专利CN1415699提供的沥青氧化改性的方法是：首先将空气以微小的气泡形式分散在沥青原料中，然后进入沥青氧化装置，优选采用静态合器将空气分散在沥青原料中。此方法更好的改进了沥青的氧化过程，但生产出的氧化沥青只能作为道路沥青使用，使用范围较窄。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种与上述专利方法完全不同的重油改性的新方法。 

本发明解决其技术问题采取的技术路线是通过硝化、还原两步法实现对重质油的改性。分别以浓硝酸、发烟硝酸或混酸(浓硝酸与浓硫酸的混合物)为硝化剂，以重油(例如常压渣油，减压渣油或沥青等)为被硝化物进行硝化反应生产硝化重油。然后利用还原剂将硝基基团还原为胺基基团。 

具体技术方案是：首先用溶剂溶解重油，溶剂包括C₃～C₁₈的正构和异构烷烃、含芳烃类溶剂(例如吡啶、哌啶等)、酮类溶剂、醚类溶剂、质子溶剂、四氢呋喃、汽油、煤油、柴油以及各种型号的燃料油和溶剂油。将重油溶解后，重油与溶剂呈液相，然后与硝化剂混合，进行硝化反应。重油中以芳香环居多，根据动力学研究结果，芳环上的硝化是亲电取代反应，硝化的主要活泼物种是硝基正离子(NO²⁺)。芳烃混酸硝化的反应速度决定于芳烃和硝化剂的浓度。是NO²⁺向芳烃首先发生亲电攻击生成π配合物，然后转变成σ配合物，最后脱去质子得到硝化产物。通常，σ配合物的形成为控制步骤。 

将硝化重油与铁屑混合，在-20℃～150℃进行还原反应，以铁屑作还原剂将硝基转化为胺基。 

本发明由于采用硝化、还原两步法实现对重质油的改性，得到的改性重油具有其特殊的性能。与现有技术相比，本法的改性重油更易乳化，投资成本低，改性重油的用途更加广泛，可以作为一种高分子吸水材料或乳化材料工业应用，还可以作为油田驱油用添加剂，也可以作为一种固体燃料工业应用，亦可以作为原料与环氧化合物生成环氧树脂，作为原料与醛类生成高分子树脂，甚至还可以作为极性物质的萃取剂。 

附图说明

附图1是硝化反应装置和还原反应装置示意图。 

其中，1-玻璃塞；2-滴液漏斗；3-冷凝管；4-电动搅拌；5-三口烧瓶；6-恒温水浴锅。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例来详细描述本发明。 

如附图1所示，通过设定恒温水浴6保持水温恒定(30℃)，三口烧瓶中加入被溶剂溶解过的重油，然后通过滴液漏斗2滴加硝化剂，边滴加硝化剂边打开电动搅拌机4，滴加完毕后继续搅拌，搅拌3小时后停止电动搅拌机，取出反应物，通过离心分离机分离出产物中的水分，得到硝化重油。 

设定恒温水浴6保持水温恒定，三口烧瓶中按一定比例加入被溶解过的硝化重油和还原剂，打开电动搅拌机4，搅拌3小时后停止电动搅拌机，取出反应物，通过离心分离机分离出产物中的水分，得到胺化重油。 

实施例1： 

如附图1所示流程，30℃温度下，以四氯化碳为溶剂，浓硝酸为硝化剂硝化减压渣油，四氯化碳用量135克，减压渣油用量为90克，浓硝酸用量为90克，搅拌时间为3小时，静置3小时，离心分离出水分，得到的硝化产物中氮元素含量提高了2.20％。 

实施例2： 

如附图1所示流程，30℃温度下，以四氯化碳为溶剂，发烟硝酸为硝化剂硝化减压渣油，四氯化碳用量135克，减压渣油用量为90克，发烟硝酸用量为90克，搅拌时间为3小时，静置3小时，离心分离出水分，得到的硝化产物中氮元素含量提高了3.19％。 

实施例3： 

如附图1所示流程，60℃温度下，以四氯化碳为溶剂，铁屑为还原剂还原硝化渣油，四氯化碳用量135克，硝化渣油用量为90克，铁屑用量为90克，搅拌时间为3小时，得到胺化渣油，通过胺化渣油—醋酸—水溶液的液液相平衡实验，得到醋酸在两相中的分配系数达到0.248。

Claims (4)

1.一种重油改性的方法，其特征是：通过硝化反应、还原反应两步法将重油改性，首先用溶剂溶解重油，然后通过硝化剂在-20℃～150℃下将重油硝化，生成硝化重油，硝化剂包括浓硝酸、发烟硝酸以及浓硫酸和浓硝酸的混合酸，最后用铁屑作还原剂在-20℃～150℃下将硝基还原为胺基，生成胺化重油。

2.根据权利要求1所述的重油改性方法，其特征是：所说的重油包括常压渣油、减压渣油、沥青以及沥青质含量超过40％的重质原油。

3.根据权利要求1所述的重油改性方法，其特征是：所说的溶剂包括C₃～C₁₈的正构和异构烷烃、含芳烃类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂、质子溶剂、四氢呋喃、汽油、煤油、柴油、燃料油和溶剂油。

4.根据权利要求1所述的重油改性方法，其特征是：所说的溶剂为二甲亚砜、碳酸二甲酯和环丁砜。