抚顺页岩油中含蜡组分的富集及精制石蜡的制备

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页岩油(SO)是油页岩的热裂解产物,其化学组成可粗分为脂肪烃,芳烃,含氧有机化合物,含氮有机化合物和含硫有机化合物,高含量的脂肪烃表明SO是生产精制石蜡(RP)的理想原料。石蜡通常由石油蜡馏分中分离得到,而SO的用途主要是用来加氢重整制油品,因此以SO为原料制备RP具有重要的现实意义,不仅可以获得附加值化学品,也为SO的非燃料利用提供了一条新的途径。首先探究了极性溶剂与非极性溶剂的体积比对两者互溶度的影响,结果表明体积比为1:4(极性:非极性)的双溶剂互溶度最小。8种双溶剂对SO的萃取结果表明双溶剂乙腈/石油醚的选择性最高,且最优的萃取条件为剂油比10 mL g-1,萃取30 min,萃取3次。按照SO中族组分的种类和相对含量配制模型油,在最优条件下对选择性最高的双溶剂的萃取性能进行验证。极性相和非极性相的GC/MS分析结果表明,芳烃与杂原子化合物能够被富集到乙腈中,脂肪烃则被截留在石油醚相中。根据含有不同浓度含蜡组分的样品的紫外-可见光谱,确定了评价吸附效果的指标,设计正交实验优化含蜡组分吸附脱色的实验条件。结果表明,使用硅胶为吸附剂,用量占比为含蜡组分的20%(wt),在恒温60 oC下吸附60 min后,单级脱色率可达43.42%,同等条件下进行3次等量吸附后总脱色率提高到58.81%。在极性溶剂中对脱色后的粗石蜡(SW)进行重结晶脱油,探究溶剂种类和剂蜡比对所得RP的收率以及含油总量的影响。GC/MS的分析结果表明,RP的收率与含油量均是随着剂蜡比的增大而降低,相同剂蜡比下,RP的收率按照乙酸乙酯,异丙醇,丙酮和乙醇的顺序逐渐增大。当剂蜡比为10 mL g-1时,RP中油的总相对含量均低于1%,收率分别为10.09,20.33,24.72和29.04%;含油量分别为0.12,0.28,0.59和0.75%,顺序同上。这4种RP的化学组成主要是碳原子数介于10-33的长链烷烃,与它们的FTIR光谱图分析结果一致。显然通过改变SW重结晶过程中溶剂的种类和剂蜡比制备具有不同含油量的RP是可行的。乙腈与芳烃及杂原子化合物之间的弱相互作用是双溶剂能选择性富集含蜡组分的主要原因。分子表面的静电势和平均局部离子化能的分析结果表明,乙腈分子既可用N原子上的孤对电子和C?N上的π电子作为电子供体,也能以甲基上的氢原子作为电子受体。故而推测乙腈分子与模型化合物之间既存在C-H···π弱氢键和X···H-Y强氢键,还有较弱的π···π堆积作用。模型化合物在乙腈以及正己烷中的溶解自由能的大小辅助说明了双溶剂较高的选择性,这预示着可以通过计算溶质在溶剂中的溶解自由能来筛选合适的溶剂,为在相似体系中分离目标组分提供理论指导。此论文有图44幅,表27个,参考文献99篇。
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