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随着国内外开采原油的趋于劣质化,含硫原油及高硫原油所占比例日益增加,开展原油预处理过程的脱硫是一个重要的研究方向。本文针对沙特原油、伊巴原油和管输原油采用在原油预处理过程中加入脱硫剂,以微波化学方法脱除原油中的硫。
本文以水杨醛、乙二胺等为原料合成了CWL和CWG系列脱硫剂,通过傅里叶红外光谱表征,CWL是以金属镍离子为中心、具有C=N基团的平面型N,N,O,O—四配位金属配合物;CWG是以金属钴离子为中心的金属配合物。CWG比CWL的脱硫效果好是因为CWG的中心钴离子电子密度较强,强化性和电极电势较高,使CWG的稳定性好,氧合可逆性强。微波作用使原油中的含硫化合物获得能量,跃迁为活跃的亚稳状态从而促进氧化反应的进行;CWL或CWG中的金属离子能帮助吸收微波,强化微波诱导效应,提高硫化物的分子极性并发生振动摩擦,使化合物骨架疏松;原油中的硫化物吸收CWL或CWG释放的活性氧后生成砜或亚砜,在水中的溶解性增加,同时砜和亚砜类化合物进一步被氧化成硫酸盐或亚硫酸盐,从而被水洗脱除。本文采用离子色谱分析原油脱硫后水样,在不加微波和脱硫剂的条件下原油经电脱盐处理后水样中的SO42-、SO32-浓度分别为19 mg/L和0 mg/L;在微波条件下原油经电脱盐处理后水样中的SO42-、SO32-浓度分别为31.15 mg/L和0.025 mg/L;加入CWL原油经电脱盐处理后水样中的SO42-、SO32-浓度分别为33.075 mg/L和0.075 mg/L。实验表明:原油中的含硫化合物在微波和CW系列脱硫剂作用下转变为水溶性硫酸盐或亚硫酸盐。
在微波时间为5 min,微波功率为300 W和脱硫剂的加入量为3 mg/L的最优反应条件下,CWLO对于沙特原油的脱硫效果为47.33%;CWLG对于伊巴原油的脱硫率为51.92%;CWLG和50 mg/L硫酸亚铁铵复配对于伊巴原油的脱硫率为56.88%。CTS壳聚糖系列脱硫剂在微波时间为5 min,微波功率为300 W和脱硫剂的加入量为1 mg/L的最优反应条件下,CTS4对于沙特油脱硫率为44.70%,对于伊巴原油的脱硫率为41.85%;CTS2对于管输原油的脱硫率为34.72%。CTS的加入能螯合原油中的重金属,生成的壳聚糖金属络合物与硫化物中的硫原子通过π键发生相互作用,从而将硫化物选择吸附在壳聚糖金属络合物的表面而除去。