一、脱氮的目的
重柴中含有较高的碱性氮化物,碱性氮含量高对装置会产生严重影响,甚至导致装置不能正常操作。Topsoe公司认为,原料的氮含量每增加100ppm,转化率一般下降0.3%-0.5%,汽油损失和转化率损失接近1:1。Engelhard公司认为,总氮小于2000ppm时,每增加100ppm的氮会损失转化率0.7%-0.9%左右。在一套2.15Mt/a的FCC进料加氢处理装置上,脱除原料中100ppm的氮每年就可获利US$1.65×104,因此必须脱氮后才能炼制。
现有重柴脱氮技术主要是以加氢精制为主;中国石油大学研制的WLDN-5脱碱性氮络合剂对蜡油具有显著的脱氮效果,本实验的目的是验证该脱氮剂对重柴中碱性氮的脱除效果及重柴损耗情况,为生产提供参考。 二、实验部分
实验一:分析重柴、重柴加脱氮剂后碱性氮 1、分析重柴碱性氮含量
分析项目 样品量,g 碱性氮,μg/g 备注 重柴 100 2284.5 2、将上述试样加入1%(质量比)的脱氮剂,测量其碱性氮含量
分析项目 样品量,g 碱性氮,μg/g 脱除率,% 反应条件 沉降物量,% 备注 重柴+1%脱氮剂 100 1308.09 42.74 将样品加热到液态,加入脱氮剂后搅拌,逐渐冷却至出现沉降物 15 1、 由于实验条件限制,沉降物量为约数 2、 样品分析时取上样测定 实验结论:1、脱氮剂对重柴碱性氮有脱除作用,但脱除率较低,考虑是否为
反应条件限制。
2、脱氮剂脱除碱性氮时,重柴损失较高。
3、温度高时,无沉降物生成,随着温度的下降,沉降物量开始增
多,且沉降物不易分离。
4、本实验用样品量少,代表性不强。 实验二:根据实验一实验情况,进行改进,开展实验。
分析项目 样品量,g 碱性氮,μg/g 脱除率,% 反应条件 及沉降物量 重柴+1%脱氮剂 600 893.6 60.9 将样品加入脱氮剂后放置于50℃恒温反应30分钟,静置,有少量沉降生成;放置于40℃恒温静置30分钟,有少量沉降物,约为5%(质量比),沉降物具有流动性,不易分离,遇冷粘于容器壁上,清理较为困难;置于30℃恒温水浴中有较多沉降物生成,沉降物约为16%(质量比) 备注 1、 由于天平最大量程限制,样品量只能最多取600g 2、 样品分析时取上样测定 实验结论:1、脱氮剂对重柴碱性氮有较好的脱除作用。
2、脱氮剂与重柴碱性氮反应需要控制反应温度,当反应温度﹥50℃
时,脱除效果较好;当温度为40℃时,沉降较少;当温度﹤40℃时,沉降物析出逐渐增多。
3、在40℃时,反应析出沉降物量较小,沉降物有流动性,由于重柴
颜色为黑色,沉降物不易判定,分离有难度;随着温度降低,沉降物增多且流动差,损失较多。
4、由于工业要求碱性氮含量低于1000ppm,加入1%脱氮剂时即可达
到,所以未进一步实验。
5、本实验由于条件限制,样品用量较小,若进行大量脱氮时,工艺有待考察。
实验三:提高反应温度,延长沉降时间,观察脱氮剂效果。
分析项目 样品量,g 碱性氮,μg/g 脱除率,% 反应条件 及沉降物量 重柴+1%脱氮剂 300 1136 50.3 将样品加热到85℃,加入脱氮剂,不断搅拌,恒温反应20分钟,在85℃烘箱中恒温沉降1小时,底部有黑色沉降物生成,约为5%(质量比),沉降物流动性好,不易区分,随温度降低,沉降物逐渐增多,沉降物遇冷凝结于容器壁上,不易清理。 备注 样品分析时取上样测定 实验结论:1、提高反应温度,未提高脱除效果;延长沉降时间,沉降物增多。 2、沉降温度为85℃和40℃时沉降物量差不多。
3、沉降物流动性较好,颜色为黑色稍粘稠物质(碎豆腐花状物质),
不易区分。工业分离时应注意。
三、成本分析
按加脱氮剂后重柴损失10%计算,核算成本
项目 价格,元/T 加剂量,% 损失,% 成本,元/T 总成本,元/T 备注 重柴 4950 10 495 5545 重柴价格为2012年入厂时价格,未计算处理重柴脱氮后废渣费用 脱氮剂 10000 1 100 四、脱氮剂对重柴脱氮的可行性
1、脱氮剂对煤焦油碱性氮有较好的脱除效果。
2、重柴加入脱氮剂后生成沉降物量随温度降低而增多,温度高时沉降物 流动性好,不易区分,工业生产分离时应注意控制反应温度、沉降时间,
选择合适的分离方式。
3、工业反应方式及分离方法可参考蜡油脱氮所使用的静态混合设备(海科
已经使用)。蜡油脱氮后产生的沉降物比重柴产生沉降物粘稠,易于分离。 4、参考苏州大学硕士李镇的《焦化蜡油脱氮技术研究》论文(豆丁网可搜
索到),WLDN-5脱氮剂可与蒸馏水混合使用,虽然脱氮效果有所减低,但是仍然满足工业对碱性氮低于1000ppm的要求,可考虑掺入焦化汽油,使其比重降低,易于分离。
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