一种中低温煤焦油重质金属脱除用相转移剂及应用制造技术

本发明专利技术提供了一种中低温煤焦油重质金属脱除用相转移剂及应用，该相转移剂是由有机酸20～50重量％、螯合剂30～55重量％、表面活性剂10～30重量％、缓蚀剂1～4重量％以及余量水组成，其能够有效地将中温煤焦油重质油中以油溶性存在的Fe、Ca元素转移为水溶性的，并有针对性地将卟啉铁转移为水溶性铁，从而很好地脱除煤焦油中的Fe、Ca金属元素，而且本发明专利技术在中低温煤焦油重质金属脱除应用中有利于电脱盐设备安全稳定长期的运行，总脱铁率和脱钙率高达95％以上，卟啉铁的脱除率更是高达95％以上，有效避免对催化加氢等后续的处理工艺造成危害。

【技术实现步骤摘要】
一种中低温煤焦油重质金属脱除用相转移剂及应用
本专利技术属于煤焦油处理
，特别涉及一种针对脱除中低温煤焦油重质金属的相转移剂及其应用。
技术介绍
目前，中国乃至全世界都面临着能源紧缺这一难题。中国是世界上最大的产煤国之一，随着经济的快速发展，中国已然成为世界能源消费大国，同时市场对石油产品的需求日益增加，原油供应不足日渐突出，寻求新的替代能源势在必行。以煤为主的能源结构在未来相当长时期内难以改变。因此，煤炭的高效利用得到了广泛的关注和研究。寻求新型燃料能源迫在眉睫，而我国陕西陕北地区每年从煤焦化和气化行业中产生大量副产物中低温煤焦油，通过对其加氢来制备常规液体燃料，如汽油、柴油等，从而缓解了能源紧缺这一难题。煤焦油通过加氢轻质化制备汽、柴油是解决能源紧缺的一个重要途径，但在加氢过程中，油品中的金属尤其是Fe、Ca会对催化剂产生严重危害。在煤焦油加氢前，催化剂都会提前预硫化来提高其活性，催化剂上就带有了过量的硫化氢。油品中的Fe、Ca离子会吸收催化剂上过量的硫化氢转化为金属硫化物，最终沉积在催化剂床层上，引起催化剂表面积、比表面积和孔体积的降低，造成床层压降升高。另外还会引起催化剂的中毒、结块或失活等，减小催化剂使用寿命,缩短运行周期，增加加氢成本。本专利技术人在研究过程中发现，陕北中低温煤焦油380℃以下的轻质馏分油金属含量均低于2.0μg/g，可直接对其进行后续处理。因此，在对煤焦油加氢之前只需对重质油进行金属的脱除，从而减轻了煤焦油净化设备的处理量，有利于净化设备长期安全稳定的运行。针对上述问题，国内外一些文献公开了煤焦油预处理方法。文献低温煤焦油破乳脱水研究中，作者采用加热静置、添加破乳剂、搅拌、超声以及离心处理等破乳方法对低温煤焦油进行脱水，但其很难脱除煤焦油中重金属元素。另外，文献响应面法优化煤焦油电脱盐工艺中，在单因素实验基础上采用响应面分析法的中心组合设计原理优化了煤焦油电脱盐、脱水工艺，使得最终电脱后的煤焦油金属含量为24～25μg/g，但随着对加氢油品的质量要求越来越高，我们需将煤焦油金属含量控制在很低的范围，这样有利于后续的加工。CN101067012A公开了丙烯酸(酯)与酸酐和酰胺共聚物在原油或烃油中脱除钙、铁、钠等金属中的应用，具体公开了脱金属的应用方法。将脱金属剂与烃油接触，然后采用电场-化学破乳方法或离心方法实现油水分离，得到脱除金属的烃油。该脱金属剂的对象是原油和烃油，其脱钙率最高为69.1％；当原料油的铁含量高于5μg/g时，其脱铁率最高仅为61.9％。CN103642519A公开了一种煤焦油低压脱金属脱氯的方法，该方法包括以下步骤：在固定床加氢反应器内装填保护催化剂；将氢气从固定床加氢反应器底部导入，将煤焦油从固定床加氢反应器顶部导入；在固定床加氢反应器顶部设置第六管线，并向该第六管线内注入氯化氢吸收溶剂。所述煤焦油低压脱金属脱氯的工艺与本专利技术工艺不同，其工艺较为复杂。CN1982413A公开了一种脱金属剂，该脱金属剂含有有机羧酸和有机膦酸，可以有效去除烃原料中的铁元素，脱铁率最高达95％以上，并且能够有效脱除多种金属元素。所述脱金属剂的对象是烃原料，其所含的有机酸性物质会对设备造成腐蚀，影响净化设备的长期安全稳定运行。CN103937529A公开了一种原油脱金属剂，其组分和含量为：(A)磺酸类化合物5～60重量％，(B)铵盐化合物1～30重量％，(C)异氰酸酯类化合物0.1～10重量％，(D)缓蚀剂0.05～5％，(E)溶剂10～90重量％。所述脱金属剂的对象是原油，并且其脱铁率和脱钙率并未同时达到90％以上。目前针对原油的脱金属剂较多，而针对煤焦油的脱金属剂很少，尤其是煤焦油中金属铁、钙元素脱除的方法和相转移剂甚少。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种稳定性好、脱金属率高的相转移剂，尤其对卟啉铁的脱除。本专利技术的目的之二在于提供一种应用上述相转移剂实现中低温煤焦油重质金属的脱除方法，从而减轻设备的处理量，提高生产效率。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：该中低温煤焦油重质金属脱除用相转移剂是由以下质量配比的原料组成：以上各组分的含量均以相转移剂总重量计；所述有机酸是丙二酸与马来酸、酒石酸的混合酸，其中丙二酸占有机酸总重量的35％～40％，马来酸占有机酸总重量的30％～35％，余量为酒石酸；所述螯合剂是氨基三乙酸、N-(2-羟乙基)乙二胺三乙酸三钠盐中任意一种与氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸中任意一种的混合液，其中氨基三乙酸占螯合剂总重量的65％～70％，N-(2-羟乙基)乙二胺三乙酸三钠盐占螯合剂总重量的60％～65％，余量为氨基三甲叉膦酸或乙二胺四甲叉膦酸；所述表面活性剂是聚丙二醇与二甘醇胺或二甲基乙醇胺的混合液，其中聚丙二醇占表面活性剂总重量的70％～80％，余量为二甘醇胺或二甲基乙醇胺；所述缓蚀剂是碘化钾、吡啶中的任意一种。上述中低温煤焦油重质金属脱除用相转移剂优选以下质量配比的原料：上述聚丙二醇的数均分子量为1000～2500。一种上述相转移剂在中低温煤焦油重质金属脱除中的应用，其脱除工艺由以下步骤组成：(1)将中低温煤焦油按照常规方法分馏，将高于380℃的重质油与小于等于380℃的轻质油分离；(2)将相转移剂与水混合后注入步骤(1)分离的重质油中，注水量为重质油质量的6％～9％，相转移剂注入量为每克重质油100～500μg/g，混匀，在电场作用下脱除金属离子，电脱温度为110～140℃，电场强度为1600～2000v/cm，停留时间为20～50min，得到脱除金属的重质油；(3)将步骤(2)脱除金属的重质油与步骤(1)的轻质油混合，得到脱除金属的中低温煤焦油。本专利技术的中低温煤焦油重质金属脱除用相转移剂所选用的螯合剂是含氨基的有机膦酸和有机羧酸的混合物，含氨基、羧基和膦酸基能够与以卟啉形式存在的铁离子形成更加稳定的络合物，有效地将中温煤焦油重质油中以油溶性存在的Fe、Ca元素转移为水溶性的，并有针对性地将卟啉铁转移为水溶性铁，从而很好地脱除煤焦油中的Fe、Ca金属元素，而且该相转移剂还具有破乳和脱金属的双重功效，降低了工艺成本，将其用于脱除中低温煤焦油中的重质金属的工艺是先将陕北中低温煤焦油进行切割蒸馏，针对高于380℃的重质油采用一级电脱进行金属Fe、Ca的脱除，再将电脱产品与小于380℃的油品混合，得到最终脱金属煤焦油，从而降低了净化设备的处理量，而且其总脱铁率和脱钙率均高于95％，卟啉铁的脱除率更是高达95％，而且运行成本较低，腐蚀性低，处理量减少，有利于电脱盐设备安全稳定长期的运行，不会对催化加氢等后续的处理工艺造成危害。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的阐述。现以陕北中低温煤焦油为例，用本专利技术的相转移剂对中低温煤焦油进行处理脱除其重质金属的工艺如下：(1)将中低温煤焦油按照常规方法分馏，将高于380℃的重质油与小于等于380℃的轻质油分离；(2)将相转移剂与水混合后注入步骤(1)分离的重质油中，混匀，在电场作用下脱除金属离子，得到脱除金属的重质油；(3)将步骤(2)脱除金属的重质油与步骤(1)的轻质油混合，得到脱除金属的中低温煤焦油。陕北中低温煤焦油及其重质油的性质如表所示：表1煤焦油及其重质油的性质注：密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中低温煤焦油重质金属脱除用相转移剂，其特征在于由以下质量配比的原料组成：以上各组分的含量均以相转移剂总重量计；所述有机酸是丙二酸与马来酸、酒石酸的混合酸，其中丙二酸占有机酸总重量的35％～40％，马来酸占有机酸总重量的30％～35％，余量为酒石酸；所述螯合剂是氨基三乙酸、N‑(2‑羟乙基)乙二胺三乙酸三钠盐中任意一种与氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸中任意一种的混合液，其中氨基三乙酸占螯合剂总重量的65％～70％，N‑(2‑羟乙基)乙二胺三乙酸三钠盐占螯合剂总重量的60％～65％，余量为氨基三甲叉膦酸或乙二胺四甲叉膦酸；所述表面活性剂是聚丙二醇与二甘醇胺或二甲基乙醇胺的混合液，其中聚丙二醇占表面活性剂总重量的70％～80％，余量为二甘醇胺或二甲基乙醇胺；所述缓蚀剂是碘化钾、吡啶中的任意一种。

【技术特征摘要】
1.一种中低温煤焦油重质金属脱除用相转移剂，其特征在于由以下质量配比的原料组成：以上各组分的含量均以相转移剂总重量计；所述有机酸是丙二酸与马来酸、酒石酸的混合酸，其中丙二酸占有机酸总重量的35％～40％，马来酸占有机酸总重量的30％～35％，余量为酒石酸；所述螯合剂是氨基三乙酸、N-(2-羟乙基)乙二胺三乙酸三钠盐中任意一种与氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸中任意一种的混合液，其中氨基三乙酸占螯合剂总重量的65％～70％，N-(2-羟乙基)乙二胺三乙酸三钠盐占螯合剂总重量的60％～65％，余量为氨基三甲叉膦酸或乙二胺四甲叉膦酸；所述表面活性剂是聚丙二醇与二甘醇胺或二甲基乙醇胺的混合液，其中聚丙二醇占表面活性剂总重量的70％～80％，余量为二甘醇胺或二甲基乙醇胺，聚丙二醇的数均...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬，王磊，李稳宏，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61