CN113913211B - 利用琥珀酰亚胺类化合物-三乙二醇混合溶剂从燃油中萃取脱氮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用琥珀酰亚胺类化合物‑三乙二醇混合溶剂从燃油中萃取脱氮的方法，以质量分数为0.2％‑3％的琥珀酰亚胺类化合物‑三乙二醇混合液作为萃取剂，按照0.02‑3的质量比将其与氮含量不超过500μg/g的燃油混合，在20‑60℃下充分萃取，最后静置分液得到脱氮燃油。本发明开发的新型燃油脱氮萃取剂具有脱氮效果好、选择性高、成本适中等优点，脱氮率高达99.9％，基本能够将燃油中的碱性氮和中性氮脱除干净。

Description

利用琥珀酰亚胺类化合物-三乙二醇混合溶剂从燃油中萃取脱氮的方法
技术领域
本发明涉及石油化工及环保技术领域，具体涉及一种利用琥珀酰亚胺类化合物-三乙二醇混合溶剂从燃油中萃取脱氮的方法。
背景技术
燃油脱氮一直是油品清洁方向的研究热点。燃油中的有机氮分为碱性氮(如喹啉、吖啶、吡啶等)和非碱性氮(如吲哚、吡咯等)，这些有机氮的存在不仅会降低燃油的品质，而且还会在燃烧时产生NOx进而污染空气。因此高效脱除燃油中的氮化物十分必要。
面对日益严格的燃油排放标准和环保要求，为了降低燃油中的氮含量，工业上的脱氮技术不断发展和进步，从最初的加氢脱氮工艺升级换代到如今的非加氢工艺。加氢脱氮工艺由于反应条件苛刻、设备成本高等原因工业化应用受限，非加氢工艺中溶剂精制法虽然脱氮率高，但是使用的多为毒性较大的有机溶剂。离子液体虽然是一种可以用于燃油脱氮的绿色溶剂，但是成本太高并不利于工业化应用。相比之下，络合萃取脱氮具有操作简单、条件温和、应用广泛等优点，然而目前已知的绿色高效萃取剂较少。
聚乙二醇类溶剂具有不挥发、与燃油互溶度低、高脱氮率等优点，这些都是其他醇类溶剂(如乙醇)等无法比拟的，并且由于其基团特性已经被公开报道用于燃油脱氮取得了较好的效果，例如发明人此前公开发表的系列专利成果CN109181747B、CN107937013B、CN108059972B、CN108034445A等。然而深入分析可知，聚乙二醇类溶剂的酸性不够强，对碱性氮的脱除程度不如中性氮理想，综合脱氮效果仍有待提升。
发明人团队此前在燃油脱硫、脱氮方面积累了丰富的科研经验并且取得了丰硕的学术成果，在此基础上进一步研发改进，开发了一种由琥珀酰亚胺类化合物、三乙二醇组成的全新燃油脱氮萃取剂，该萃取剂能简单、高效、彻底的从燃油中萃取脱除各类有机氮。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种燃油脱氮萃取剂，该萃取剂的组分包括琥珀酰亚胺类化合物、三乙二醇。
进一步的，所述琥珀酰亚胺类化合物选自琥珀酰亚胺、氯代琥珀酰亚胺、溴代琥珀酰亚胺中的至少一种。
进一步的，该燃油脱氮萃取剂中琥珀酰亚胺类化合物的质量分数为0.2％-3％。
进一步的，该燃油脱氮萃取剂由琥珀酰亚胺类化合物和三乙二醇按比例混合而成。
本发明的另一重目的在于提供一种利用上述萃取剂从燃油中脱氮的方法，该方法包括以下步骤：将上述萃取剂与燃油混合后进行萃取，接着静置分液即可。
进一步的，萃取剂与燃油混合时的质量比为0.02-3。
更进一步的，混合时萃取剂中琥珀酰亚胺类化合物与燃油中N的摩尔比为0.5-5。
进一步的，萃取温度为20-60℃，萃取时间控制在120min以内，萃取过程中保持搅拌。
进一步的，所述燃油的沸程为70-350℃，氮含量不超过500μg/g。
进一步的，燃油中的氮主要为碱性氮。
本发明的机理如下：琥珀酰亚胺类化合物中与氮原子相连的-H或-X(Cl或Br)显Lewis酸性，其与三乙二醇混合后酸性增加，由此得到的混合物能够与燃油中的碱性氮产生较强的酸碱络合作用，从而显著提高其脱氮能力。本发明开发的琥珀酰亚胺类化合物-三乙二醇混合萃取剂具有脱氮性能好、选择性高、成本适中等优点，丰富了当前燃油脱氮萃取剂产品，工业应用前景较好。此外本发明整个萃取脱氮过程操作简单、条件温和，无需高温高压，花费时间短且设备简单，因此脱氮成本低。实验证明，该萃取剂的脱氮率可达86％-99.9％，脱氮效果明显。
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：氯代琥珀酰亚胺与三乙二醇的混合物，其中氯代琥珀酰亚胺的质量分数为0.95％。
燃油：吡啶与正辛烷混合形成的模拟汽油，初始氮含量为500μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌使两者充分混合均匀，萃取完静置分层并液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为0.43μg/g，计算得到的脱氮率为99.91％，质量分配系数为1124。
实施例2
萃取剂：氯代琥珀酰亚胺与三乙二醇的混合物，其中氯代琥珀酰亚胺的质量分数为0.95％。
燃油：吖啶与正辛烷混合形成的模拟汽油，初始氮含量为500μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌使两者充分混合均匀，萃取完静置分层后液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为0.06μg/g，计算得到的脱氮率为99.99％，质量分配系数为7852。
实施例3
萃取剂：氯代琥珀酰亚胺与三乙二醇的混合物，其中氯代琥珀酰亚胺的质量分数为0.48％。
燃油：吲哚与正辛烷混合形成的模拟汽油，初始氮含量为500μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌使两者充分混合均匀，萃取完静置分层后液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为2.94μg/g，计算得到的脱氮率为99.41％，质量分配系数为166。
实施例4
萃取剂：溴代琥珀酰亚胺与三乙二醇的混合物，其中溴代琥珀酰亚胺的质量分数为1.27％。
燃油：喹啉与正辛烷混合形成的模拟汽油，初始氮含量为500μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌使两者充分混合均匀，萃取完静置分层后液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为0.19μg/g，计算得到的脱氮率为99.96％，质量分配系数为2534。
实施例5
萃取剂：溴代琥珀酰亚胺与三乙二醇的混合物，其中溴代琥珀酰亚胺的质量分数为2.54％。
燃油：吲哚与正辛烷混合形成的模拟汽油，初始氮含量为500μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌使两者充分混合均匀，萃取完静置分层后液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为0.06μg/g，计算得到的脱氮率为99.99％，质量分配系数为7899。
实施例6
萃取剂：溴代琥珀酰亚胺与三乙二醇的混合物，其中溴代琥珀酰亚胺的质量分数为2.54％。
燃油：吖啶与正辛烷混合形成的模拟汽油，初始氮含量为500μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌使两者充分混合均匀，萃取完静置分层后液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为0.24μg/g，计算得到的脱氮率为99.95％，质量分配系数为2050。
实施例7
萃取剂：琥珀酰亚胺与三乙二醇的混合物，其中琥珀酰亚胺的质量分数为1.41％。
燃油：吲哚与正辛烷混合形成的模拟汽油，初始氮含量为500μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌使两者充分混合均匀，萃取完静置分层后液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为3.28μg/g，计算得到的脱氮率为99.34％，质量分配系数为148。
实施例8
萃取剂：氯代琥珀酰亚胺与三乙二醇的混合物，其中氯代琥珀酰亚胺的质量分数为1.91％。
燃油：喹啉与甲苯、正辛烷混合形成的模拟汽油，其中甲苯的含量为25wt％，初始氮含量为500μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌使两者充分混合均匀，萃取完静置分层后液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为0.06μg/g，计算得到的脱氮率为99.99％，质量分配系数为7467。
实施例9
萃取剂：氯代琥珀酰亚胺与三乙二醇的混合物，其中氯代琥珀酰亚胺的质量分数为1.91％。
燃油：某炼化厂生产的催化裂化柴油，初始氮含量为282μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌使两者充分混合均匀，萃取完静置分层后液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为32.43μg/g，计算得到的脱氮率为88.68％，质量分配系数为7.6。
实施例10
萃取剂：溴代琥珀酰亚胺与三乙二醇的混合物，其中溴代琥珀酰亚胺的质量分数为2.54％。
燃油：某炼化厂生产的催化裂化柴油，初始氮含量为282μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌使两者充分混合均匀，萃取完静置分层后液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为39.91μg/g，计算得到的脱氮率为86.07％，质量分配系数为6.0。
对比例1
萃取剂：纯三乙二醇。
燃油：吖啶与正辛烷混合形成的模拟汽油，初始氮含量控制为500μg/g。
工艺条件：萃取温度30℃，萃取时间30min，萃取剂与燃油混合质量比为1。萃取过程不停搅拌，萃取完静置分层并液液分离，得到脱氮油相和富氮萃取相。
经过上述萃取操作后，燃油中的氮含量为75.1μg/g，计算得到的脱氮率为84.98％，质量分配系数为5.54。

Claims (9)

1.一种燃油脱氮萃取剂，其特征在于：该萃取剂的组分包括琥珀酰亚胺类化合物、三乙二醇，其中琥珀酰亚胺类化合物选自琥珀酰亚胺、氯代琥珀酰亚胺、溴代琥珀酰亚胺中的至少一种。
2.如权利要求1所述的萃取剂，其特征在于：该燃油脱氮萃取剂中琥珀酰亚胺类化合物的质量分数为0.2%-3%。
3.如权利要求1所述的萃取剂，其特征在于：该燃油脱氮萃取剂由琥珀酰亚胺类化合物和三乙二醇按比例混合而成。
4.利用权利要求1-3中任意一项所述萃取剂从燃油中脱氮的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：将萃取剂与燃油混合后进行萃取，接着静置分液即可。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：萃取剂与燃油混合时的质量比为0.02-3。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：混合时萃取剂中琥珀酰亚胺类化合物与燃油中N的摩尔比为0.5-5。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于：萃取温度为20-60℃，萃取时间控制在120min以内，萃取过程中保持搅拌。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述燃油的沸程为70-350℃，氮含量不超过500μg/g。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：燃油中的氮主要为碱性氮。
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