[發明專利]一種可磁分離的柴油脫氮方法

在審

• 申請號: 201710426746.2
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107653001A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 胡震;董知軍;于海蓮
• 申請（專利權）人: 四川理工學院
• 主分類號: C10G25/00
• 分類號: C10G25/00;B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 呂玲

技術領域

本發明屬于石油化工技術領域，具體為一種可磁分離的柴油脫氮方法。

背景技術

隨著汽車保有量的增大，對柴油燃料的需求量也不斷在增大。目前，在中國柴油是消耗量最大的發動機燃料之一，但由于柴油中含有氮化合物，其也帶來了諸多不利影響：第一，由于氮化合物會中和催化劑活性點上的酸性，使催化劑上活性中心大大減少，造成催化劑失活，降低催化劑的催化活性，會抑制含硫、含氮化合物的加氫脫除過程，當柴油中氮含量達到5％時，就會開始逐漸發揮出強烈的抑制作用。第二，氮合物在儲存過程中容易形成一些膠質，降低柴油的抗氧化穩定性，使得柴油易于變質。第三，氮化物易被氧化成深色的不溶膠狀聚合物，影響柴油的顏色。第四，柴油中含有部分酸性物質，酸性物質會與柴油中的堿性氮化物發生反應，容易造成柴油機噴嘴的堵塞。第五，柴油中的氮化物，在經過燃燒以后，會產生大量的氮氧化物，在大氣中生成腐蝕性強烈的酸性氣體，從而形成酸雨、霧和霾，而且這些氮氧化物還會導致光化學煙霧，以及臭氧層變薄等諸多環保問題，從而危害我們的生存環境。更重要是的這些氮氧化合物一旦被人體吸入后，會出現咳嗽、哮踹和其他癥狀，給人體帶來不可逆的健康危害。所以，脫除柴油中的氮化物對提高柴油的品質以及改善大氣質量具有舉足輕重的作用。柴油中的氮化物，一般可分為堿性氮化物和非堿性氮化物這兩類。堿性氮化物主要指吡啶族化合物，如苯胺、吡啶、喹啉及其衍生物等，而非堿性氮化物主要指五元環的吡咯族化合物，如吡咯、吲哚及其衍生物等。目前，用于脫除催化裂化柴油中氮化物的方法有兩種，一種是加氫精制脫氮技術，另一種是非加氫精制脫氮技術。由于加氫精制脫氮技術的反應條件非常苛刻，并且設備的投資也比較大，所需要的工藝成本比較高。非加氫脫氮技術主要包括酸堿鹽精制脫氮、溶劑萃取脫氮、吸附法脫氮、離子樹脂交換法脫氮、氧化脫氮、微波法脫氮、微生物脫氮等。大多數非加氫脫氮技術雖然脫氮條件容易滿足，但其脫氮效果不夠理想，主要體現在所使用的試劑較多，脫氮率較低，而且柴油的回收率不高，尤其是產生的廢液對環境有污染，給環境保護帶來較大的壓力，很難實現工業化。

吸附脫氮法是一種采用比表面積比大的極性物質作為吸附劑，這類物質對油品中的氮化物和雜質原子化合物會產生很強的吸附效應，提高油品的抗氧化安定性，從而達到提高油品質量的目的，具有較大的優勢，然而普通的吸附法存在著吸附劑與柴油進行有效分離的難題，吸附劑使用一次后，其吸附效率大大降低。

發明內容

本發明的發明目的是針對上述問題，提供一種可磁分離的柴油脫氮方法。該方法中，采用自制的新型磁性吸附劑SiO₂@NiFe₂O₄，對柴油中的氮化物進行吸附脫除，在控制SiO₂@NiFe₂O₄與柴油的劑油質量比、吸附溫度、吸附時間和外加磁場分離時間條件下達到柴油最佳脫氮效果。解決了吸附劑與被吸附物質的分離難題，磁性吸附劑可以在吸附過程后，額外施加一個外加磁場對其磁性吸附劑與柴油進行有效分離，對吸附劑上的氮化物處理后，可以有效地對其進行再生，以便再次循環使用，從而提高其使用價值。本發明沒有廢液和廢氣物產生，完全符合環境保護的要求。

本發明的具體技術方案如下：

一種可磁分離的柴油脫氮方法，包括以下兩部分內容：

(一)磁性吸附劑的制備步驟：

1)稱取11.4～57.0g硫酸鐵和16.1～80.2g七水合硫酸鎳，溶于100～450g 去離子水中，在超聲波頻率不低于30kHz，超聲功率不低于300W的作用下進行超聲分散20～30min，超聲分散之后，向其中加入分子量為10000 的PEG作為分散劑，加入18～90g檸檬酸，再向其中加入適量的氨水調節其pH至中性為止，反應5h，并用去離子水充分洗滌，將反應產物在 200～600℃范圍內進行煅燒，得到磁核；

作為優選，在去離子水中，硫酸鐵與七水合硫酸鎳物質的量之比為1:2。

2)將3g的磁核分散于無水乙醇中，按照磁核與SiO₂的物質的量之比為1:1～1:5，以30滴/min的滴加速率滴加硅源正硅酸乙酯，控制其反應pH 為9～11，并在頻率為3×10²MHz、微波功率為300～500W的微波射作用下進行包覆反應，分別用乙醇和去離子水對其充分洗滌，將其產物在 110～150℃進行干燥，得到磁性吸附劑SiO₂@NiFe₂O₄；