CN108059972B - 利用聚乙烯亚胺从燃油中萃取脱氮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用聚乙烯亚胺溶剂从燃油中脱除有机氮化合物的方法，以聚乙烯亚胺作为萃取剂对高沸程的柴油和煤液体油等进行萃取操作，萃取剂与燃油的质量比为0.2‑3，最终脱氮率可达60％‑99％之间。本发明所选用的聚乙烯亚胺与燃油不互溶，不造成油品的污染，可同时脱除燃油中的碱性有机氮、非碱性有机氮。
Description
技术领域
本发明涉及石化和煤化工技术领域，具体涉及一种利用聚乙烯亚胺溶剂从燃油中脱除有机氮化合物的方法。
背景技术
燃油是最为重要的能量来源，我国的燃油需求量十分巨大。燃油主要由石油加工而来，也可以由煤炭转化而来。石油加工主要采用常/减压蒸馏、催化裂化、加氢等工艺，煤炭转化主要采用煤液化和煤焦油加氢等工艺。对于燃油而言，其中含有大量的有机氮，在燃烧过程中会释放出污染性气体，如NOx等。这些污染性气体排入大气中，极易形成雾霾(PM2.5)，导致严重的环境问题。因此，燃油脱氮是石油化工、煤化工领域十分重要的课题。
对于燃油中的有机氮化物而言，其可分为碱性有机氮和非碱性有机氮，碱性有机氮包括吡啶、喹啉、吖啶等，非碱性氮包括吡咯、吲哚、咔唑等。截至目前，工业上最为成熟的燃油脱氮技术是催化加氢技术，即加氢脱氮(HDN)。然而，催化加氢技术反应条件十分苛刻，高温(290-350℃)、高压(3-5Mpa)不可避免。另外，HDN技术对于非碱性有机氮的脱除比较困难。综上所述，开发新型的燃油脱氮技术迫在眉睫。
在各种新型的燃油脱氮技术中，萃取、吸附和氧化等工艺受到了广泛关注，其中萃取技术可在温和条件下实现脱氮，操作简便，具有不错的前景。目前，常见的脱氮萃取剂包括环丁砜、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和乙醇胺等有机溶剂，前四种有机溶剂可较好地去除燃油中的非碱性有机氮，但是对于碱性有机氮的脱除效果较差，这主要是由于上述溶剂均属于有机碱，与噻吩硫和非碱性有机氮上的活性H形成氢键作用，但与碱性有机氮却无法形成特定的化学作用。另外，上述溶剂与燃油部分互溶，导致油品的再次污染。最后一种乙醇胺萃取剂既能脱除碱性有机氮，也能脱除噻吩硫和非碱性有机氮，这主要是由于乙醇胺不仅是有机碱还具有活性羟基，既可与噻吩硫和非碱性有机氮上的活性H形成氢键，也能与碱性有机氮上的N形成氢键。然而，乙醇胺与燃油也部分互溶，萃取的同时会向油中引入N，造成油品的再次污染。因此，对于常规的溶剂萃取过程，燃油经过萃取之后仍具有较高的氮含量，使得后续必须采用高强度的催化加氢技术才可将有机氮脱除，从而导致了较高的氢气消耗、能耗，以及缩短了催化剂的使用寿命。因此，开发有机氮的一步同时脱除技术，降低后续加氢过程的负荷，具有相当重要的实用意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有燃油脱氮技术存在的上述问题和不足，提供一种新型萃取剂聚乙烯亚胺(PEI)及其萃取脱氮方法，该萃取剂与燃油不互溶，不会造成油品的污染，并且兼具有机碱和活性羟基的性质，与碱性有机氮、非碱性有机氮均可产生氢键作用，实现了燃油中有机氮的高效脱除，具有脱除效率高，油品回收率高等优势。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种利用聚乙烯亚胺溶剂从燃油中脱除有机氮化合物的方法，包括以下步骤：将聚乙烯亚胺与燃油按一定比例混合，在一定温度下搅拌使两者充分接触，静置分层后液液分离，得到脱氮油相。
进一步的，所述聚乙烯亚胺的分子量在600-10000之间。
进一步的，聚乙烯亚胺与燃油混合萃取的质量比为0.2-3。
进一步的，所述燃油的沸程为200-350℃，氮含量为500-5000μg/g。
进一步的，所述燃油选自柴油、煤液体油中的一种。
进一步的，萃取温度为10-100℃，萃取时间为5-240min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)反应条件温和，无需高温高压条件，操作简单，所需设备不复杂，脱氮成本较低；(2)脱氮率可达到60％-90％，适用于柴油和煤液体油等高沸程重油的脱氮处理；(3)萃取剂聚乙烯亚胺分子量适当且物性稳定，其本身不溶于燃油因此不会造成油的污染，兼具有机碱和活性羟基的性质，又能与碱性有机氮、非碱性有机氮产生氢键作用，对两者同时进行脱除。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。
实施例1
萃取剂PEI平均分子量10000，萃取剂与燃油的质量比为0.2，萃取温度30℃，萃取时间60min，所用燃油为咔唑、甲苯、正辛烷混合形成的模拟油，其中甲苯的含量为25wt％，燃油初始氮含量为660μg/g，经萃取后水洗上层油相，脱氮率为63.9％。
实施例2
萃取剂PEI平均分子量1800，萃取剂与燃油的质量比为0.2，萃取温度30℃，萃取时间60min，所用燃油为咔唑、甲苯、正辛烷混合形成的模拟油，其中甲苯的含量为25wt％，燃油初始氮含量为660μg/g，经萃取后水洗上层油相，脱氮率为63.9％。
实施例3
萃取剂PEI平均分子量10000，萃取剂与燃油的质量比为0.2，萃取温度50℃，萃取时间60min，所用燃油为咔唑、甲苯、正辛烷混合形成的模拟油，其中甲苯的含量为25wt％，燃油初始氮含量为660μg/g，经萃取后水洗上层油相，脱氮率为64.5％。
实施例4
萃取剂PEI平均分子量10000，萃取剂与燃油的质量比为0.2，萃取温度30℃，萃取时间60min，所用燃油为吲哚、甲苯、正辛烷混合形成的模拟油，其中甲苯的含量为25wt％，燃油初始氮含量为1000μg/g，经萃取后水洗上层油相，脱氮率为64.2％。
实施例5
萃取剂PEI平均分子量10000，萃取剂与燃油的质量比为0.2，萃取温度30℃，萃取时间60min，所用燃油为吲哚、甲苯、正辛烷混合形成的模拟油，其中甲苯的含量为25wt％，燃油初始氮含量为1000μg/g，经萃取后水洗上层油相，脱氮率为61.3％。
实施例6
萃取剂PEI平均分子量10000，萃取剂与燃油的质量比为0.2，萃取温度30℃，萃取时间60min，所用燃油为吲哚、甲苯、正辛烷混合形成的模拟油，其中甲苯的含量为25wt％，燃油初始氮含量为1000μg/g，经萃取后水洗上层油相，脱氮率为94.9％。
实施例7
萃取剂PEI平均分子量10000，萃取剂与燃油的质量比为0.2，萃取温度50℃，萃取时间60min，所用燃油为吲哚、甲苯、正辛烷混合形成的模拟油，其中甲苯的含量为25wt％，燃油初始氮含量为1000μg/g，经萃取后水洗上层油相，脱氮率为95.5％。
Claims (5)
1.一种利用聚乙烯亚胺溶剂从燃油中脱除有机氮化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚乙烯亚胺与燃油按一定比例混合，在一定温度下搅拌使两者充分接触，静置分层后液液分离，得到脱氮油相；所述聚乙烯亚胺的分子量在600-10000之间。
2.根据权利要求1所述的一种利用聚乙烯亚胺溶剂从燃油中脱除有机氮化合物的方法，其特征在于：聚乙烯亚胺与燃油混合萃取的质量比为0.2-3。
3.根据权利要求1所述的一种利用聚乙烯亚胺溶剂从燃油中脱除有机氮化合物的方法，其特征在于：所述燃油的沸程为200-350℃，氮含量为500-5000μg/g。
4.根据权利要求1所述的一种利用聚乙烯亚胺溶剂从燃油中脱除有机氮化合物的方法，其特征在于：所述燃油选自柴油、煤液体油中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种利用聚乙烯亚胺溶剂从燃油中脱除有机氮化合物的方法，其特征在于：萃取温度为10-100℃，萃取时间为5-240min。
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