磁性纳米粒子用于耗尽油中的芳族化合物的用途制造技术

一种包括耗尽芳族烃含量的处理原油的方法，包括将原油与含化学官能团的超顺磁性或顺磁性纳米粒子接触。所述方法提高了原油的API比重并降低了所述油的粘度。油能够使用官能化的纳米粒子耗尽其含硫芳族化合物的含量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的方法涉及使用超顺磁性或顺磁性纳米粒子从原油中耗尽(大大减少，耗竭，deplete)芳族化合物。
技术介绍
从地下储层生产的原油是许多不同的烃的混合物；最常见的分子是烷烃、环烷烃、芳族烃，或更复杂的化学品如沥青质。每种类型的原油具有影响物理和化学性质，如密度和粘度的分子的独特混合物。烷烃，也称为石蜡，是具有仅含有碳和氢的直链或支链的饱和烃。烷烃通常含有高达50个碳原子。环烷烃，也称为环烷属，是具有一个或多个碳环的饱和烃。环烷烃具有烷烃相似的性质，但具有较高的沸点。芳族烃是具有一个或多个称为包含六个离域π电子的苯环的平面六碳环的不饱和烃。原油中的芳族化合物是不期望的，这是因为在燃烧期间会产生烟灰并往往在燃烧时具有乌黑火焰。此外，硫经常会引入到大芳族分子中。硫会降低原油质量，并因此降低经济价值，因为它会导致环境问题并需要大精炼，以满足消费国中关于燃料强制规定的硫标准。石油工业一般根据原油生产的地理位置、其API比重(美国石油学会比重指数)和其硫含量分类原油。原油如果具有低密度则被认为是轻质的
或如果具有高密度则被认为是重质的，并且如果它包含相对少的硫则称之为甜味，或如果它包含高硫含量则称之为酸味。轻质原油比重质油更合乎需要，因为它会生产出更高产率的汽油，同时甜味油会比酸味油值得更高的价格，因为它具有更少的环境问题，并需要更少的精炼就能满足消费国中关于燃料强制规定的硫标准。芳族分子能够存在于含有许多环的络合物结构中而这些环之间的非键合(称为π-π重叠)相互作用是很强的而因此甚至几个环的纯化合物在室温下是固体的，其中当量(依据碳原子数目)标准石蜡在相同条件下却是粘性液体。因而芳族化合物在原油中的含量越大，原油的粘度越高，这对于油运输是不合需要的。正是这些化合物类型(芳族化合物、石蜡和环烷烃)的比率会影响原油的质量、密度、酸度和粘度。此外，从健康角度而言，芳族化合物往往致癌，因此很明显芳族化合物在这方面也是在原油中不合乎需要的。综上，原油中的芳族化合物a)降低原油品质b)导致粘度增加，石油运输过程中流动性降低c)导致黑烟，并因此导致空气污染，对环境具有负面影响d)是致癌的并在与人皮肤、肺(当在气相中吸入时)等接触时会导致健康问题和癌症潜在发病。e)常在多环芳族烃分子中含有引入的硫原子f)导致更高的炼油成本以从原油中除去芳族和多环芳族烃(含例如硫)这些分子能够在通常涉及沸点蒸馏的上游炼油工艺中从原油中除去。芳族烃、杂原子芳族化合物和多核芳族化合物通常通过相传递过程除去。US 20090050315公开了通过增强油井的天然厌氧微生物种群的生化功能来还原性生物转化原油的芳族组分的原油粘度降低法。方法包括提供含有能够降低芳族烃的厌氧微生物种群的注入水。已经公开的方法使用固体吸附材料用于处理烃进料流以除去不期望的化合物，包括含氮和硫的化合物。例如，美国专利号4,846,962公开了用于从溶剂提取油中通过其吸附到固体酸性极性吸收材料上而选择性地除去碱性氮化合物的方法。根据溶剂提取方法，随所需油馏分存在的碱性氮化合物与被确定为优选的二氧化硅-氧化铝型，科琴(Ketjen)高氧化铝基(无定形)和H-Y型沸石(结晶)的吸附剂接触。此外，对吸附剂施加各种处理以改善其效率。它还公开，吸附剂能够，例如，通过用热氢气流吹扫而再生。US 20100147647和US 20090120842公开了通过将进料流与一种或多种选自活性白土、氧化铝、硅胶和活性碳的固体吸附剂物质在混合容器中接触以优化不期望的化合物的吸收，接着将混合物进行常压闪蒸和真空闪蒸以回收具有降低不期望的化合物含量的预吸附沸程产物而降低杂原子和含氮和硫的多核芳族化合物的原油进料流的处理。US 8,021,540描述了烃油如煤油或柴油脱硫的方法，通过这种方法硫化合物减少。方法包括使含有噻吩化合物、苯并噻吩化合物、二苯并噻吩化合物或芳族烃的烃油与固体酸催化剂和/或其上具有负载的过渡金属氧化物的活性碳接触，以由此对油脱硫。固体酸催化剂优选是选自硫酸根/
氧化锆、硫酸根/氧化铝、硫酸根/氧化锡、硫酸根/氧化铁、钨酸/氧化锆和钨酸/氧化锡的固体超强酸催化剂。存在一种普遍的共识是，平均原油质量呈下降趋势。总炼油原油板岩的平均API比重和硫含量因地区而异；一些地区加工比其他更轻、更甜的原油板岩。然而，随着时间的推移，全球原油板岩的平均质量逐渐下降。平均API比重一直呈下降。平均硫含量已经加速提高，这种趋势可能会在可预见的未来持续。因此，芳族化合物是原油的高度不期望的成分。因此，在工业中对于在上游精炼工艺中从原油中除去这些分子的方法仍存需要。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及包括耗尽原油中的化合物的含量的处理所述原油的方法，所述化合物选自由芳族烃和杂原子芳族化合物和多核芳族化合物组成的组，所述方法包括i)将原油与超顺磁性或顺磁性纳米粒子接触，所述超顺磁性或顺磁性纳米粒子包含可选地涂覆有无机或有机化合物的超顺磁性或顺磁性核，或包含超顺磁性或顺磁性材料的复合核(复合材料核，composite core)，纳米粒子包含源自顺磁性核或源自围绕核的涂层的化学官能团。本专利技术的第二方面涉及提高原油的API比重并降低所述油粘度的方法，包括耗尽所述原油中的化合物的含量，所述化合物选自由芳族烃和杂原子芳族化合物和多核芳族化合物组成的组，所述方法包括i)将原油与含化学官能团的超顺磁性或顺磁性纳米粒子接触。本专利技术的第三方面涉及包括耗尽原油中的化合物的含量的生产包含较少含硫芳族化合物的油或其他有机燃料的方法，所述化合物选自由芳族烃和杂原子芳族化合物和多核芳族化合物组成的组，所述方法包括i)将原油与含化学官能团的超顺磁性或顺磁性纳米粒子接触。根据第一方面的任何实施方式，方法包括以下步骤：i)将原油与含化学官能团的超顺磁性或顺磁性纳米粒子接触，ii)用纳米粒子络合(复合，complex)所述原油中选自由芳族烃和杂原子芳族化合物和多核芳族化合物组成的组中的化合物的至少一部分，以形成芳族化合物-纳米粒子络合物(芳族化合物-纳米粒子复合物，aromatic compound-nanoparticle complex)；iii)通过施加磁场从原油中除去芳族化合物-纳米粒子络合物，以提供耗尽芳族化合物含量的原油。根据第一方面的任何实施方式，超顺磁性或顺磁性粒子的直径在1nm至10μm之间，优选在1至1000nm的范围内。根据第一方面的任何实施方式，纳米粒子的粒径在1至500nm的范围内，如在3至500nm的范围内，优选在5至300nm的范围内，如在7.5至200nm的范围内，典型地在10至250nm的范围内，更优选在10至100nm的范围内。根据第一方面的任何实施方式，本专利技术涉及用于耗尽原油中的以下中的至少一种的方法：苯、二甲苯、甲苯、酚；多环芳族烃(PAH)，包括萘和1,2-苯并芘；包含氮、硫和/或氧作为环结构中的杂原子的杂原子芳族化合物，包括噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩；和沥青质。根据第一方面的任何实施方式，化学官能团选自由以下组成的组：羧基(例如，羧酸基团)、环氧、醚、酮、胺、羟基、烷氧基、烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、内酯、离子基团如铵基团和/或羧酸盐基团、聚合物或低聚物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括耗尽原油中的化合物的含量的处理所述原油的方法，所述化合物选自由芳族烃和杂原子芳族化合物和多核芳族化合物组成的组，所述方法包括i)将所述原油与超顺磁性或顺磁性纳米粒子接触，所述超顺磁性或顺磁性纳米粒子包含可选地涂覆有无机或有机化合物的超顺磁性或顺磁性核，或包含超顺磁性或顺磁性材料的复合核，所述纳米粒子包含源自所述顺磁性核或源自围绕所述核的涂层的化学官能团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 DK PA2013705451.一种包括耗尽原油中的化合物的含量的处理所述原油的方法，所述化合物选自由芳族烃和杂原子芳族化合物和多核芳族化合物组成的组，所述方法包括i)将所述原油与超顺磁性或顺磁性纳米粒子接触，所述超顺磁性或顺磁性纳米粒子包含可选地涂覆有无机或有机化合物的超顺磁性或顺磁性核，或包含超顺磁性或顺磁性材料的复合核，所述纳米粒子包含源自所述顺磁性核或源自围绕所述核的涂层的化学官能团。2.一种提高原油的API比重并降低所述油的粘度的方法，包括耗尽所述原油中的化合物的含量，所述化合物选自由芳族烃和杂原子芳族化合物和多核芳族化合物组成的组，所述方法包括i)将所述原油与包含化学官能团的超顺磁性或顺磁性纳米粒子接触。3.一种包括耗尽原油中的化合物的含量的生产包含较少含硫芳族化合物的油或其他有机燃料的方法，所述化合物选自由芳族烃和杂原子芳族化合物和多核芳族化合物组成的组，所述方法包括i)将所述原油与包含化学官能团的超顺磁性或顺磁性纳米粒子接触。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括i)将所述原油与包含化学官能团的超顺磁性或顺磁性纳米粒子接触，ii)用所述纳米粒子络合所述原油中选自由芳族烃和杂原子芳族化合物和多核芳族化合物组成的组中的所述化合物的至少一部分，以形成芳族化合物-纳米粒子络合物；iii)通过施加磁场从所述原油中除去所述芳族化合物-纳米粒子络合物，以提供耗尽芳族化合物含量的原油。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述超顺磁性或顺磁性粒子的直径在1nm至10μm之间，优选在1至1000nm的范围内。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述纳米粒子的粒径在1至500nm的范围内，如在3至500nm的范围内，优选在5至300nm的范围内，如在7.5至200nm的范围内，典型地在10至250nm的范围内，更优选在10至100nm的范围内。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，用于耗尽所述原油中的以下中的至少一种：苯、二甲苯、甲苯、酚；多环芳族烃(PAH)，包括萘和1,2-苯并芘；包含氮、硫和/或氧作为环结构中的杂原子的杂原子芳族化合物，包括噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩；以及沥青质8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述化学官能团选自由以下组成的组：羧基(例如，羧酸基团)、环氧、醚、酮、胺、羟基、烷氧基、烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、内酯、离子基团如铵基团和/或羧酸盐基团、聚合物或低聚物基团或包含上述官能团中的至少一种的组合，优选羟基、羧酸、羧酸根离子或盐、胺或铵离子或盐。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述超顺磁性或顺磁性纳米粒子具...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·瓦兹·贝内特森，克里斯蒂安·莫恩森，
申请(专利权)人：马士基橄榄和气体公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK