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近年来,原油重质化、劣质化趋势日趋明显,原油中的金属含量不断增加。原油物性的变化导致现有脱金属技术对油溶性金属盐类的脱除效果变差,这给原油的后续加工带来危害,同时也降低了石油产品的质量。因此,开发与炼厂加工原油相适应的高效脱金属剂及脱金属助剂,实现对原油的深度预处理脱金属,对于原油深加工是十分必要的。
本文以武汉石化原油和减四线馏分油为研究对象,根据相关标准对油品物性进行分析可知,原油密度大,粘度及金属元素含量较高,而减四线馏分油的密度、粘度、金属元素含量均显著高于原油。通过对两种油样的金属赋存状态研究可知,金属元素钠、镁、铝大部分以水溶性无机盐形式存在,约一半的钙和铁以油溶性化合物存在,而镍和钒则绝大部分以油溶性卟啉及非卟啉混配物形态存在。结合软硬酸碱理论、有效官能团以及配位体齿数的选择,依据分子设计理论设计并合成了MPTR型脱金属剂。对MPTR型脱金属剂的低温溶解性评价结果表明,利用不同比例JX型溶剂与水混合后得到的混合溶剂配制的MPTR型脱金属剂溶液,可满足不同气候条件下的使用要求,甚至在-30℃的严寒气候条件下也不会结晶析出或结冰。同时,考察了MPTR型脱金属剂溶液对碳钢设备的腐蚀速率,结果表明,MPTR型脱金属剂溶液可满足炼厂设备腐蚀的要求。
利用SH-Ⅱ型电脱盐试验仪评价了MPTR型脱金属剂对武汉石化原油和减四线馏分油的脱金属性能,结果表明MPTR型脱金属剂对原油中钙、钠、镁具有较好的脱除效果,其中钙元素的脱除率达70%以上,但对镍、钒几乎没有脱除效果。添加TB助剂后,对原油中钙、钠、镁的脱除率均在90%以上。在减四线馏分油中,以大分子形式存在的油溶性金属元素得到富集,使得脱金属的操作条件更加苛刻,与原油脱金属相比,金属脱除率相对较低,主要金属元素钙的脱除率约60%。由此可见,金属元素的脱除率与其赋存状态、含量及原料油的性质密切相关。