现代化工分离技术讲座

第三章　超临界流体萃取超临界流体萃取 ( supercritical fluidextraction,简称 SFE)是用超临界条件下的流体作为萃取剂 ,由液体或固体中萃取出所需成分 (或有害成分 )的一种分离方法。超临界流体( supercritical fluid,简称 SCF)是指操作温度超过临界温度和压力超过临界压力状态的流体。在此状态下的流体 ,具有接近于液体的密度和类似于液体的溶解能力 ,同时还具有类似于气体的高扩散性、低粘度、低表面张力等特性。因此 SCF具有良好的溶剂特性 ,很多固体或液体物质都能被其溶解。常用的 SCF有二氧化碳、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和氨等…     

离子液体的萃取脱硫性能研究

 采用不同性质的离子液体萃取脱除模拟油中的有机含硫化合物。以二苯并噻吩(DBT)和萘的正己烷溶液为模型柴油考察了离子液体的饱和萃取量和选择性。结果表明，离子液体萃取脱硫可以在10min内达到萃取平衡；随着离子液体与油相体积比增大脱硫效果明显改善；离子液体中的阳离子和阴离子对脱硫效果影响很大，疏水性离子液体BMIMPF6对硫化物的萃取量远远大于亲水性离子液体BMIMBF4的萃取量；离子液体与油相体积比为1：1时，BMIMPF6和BMIMBF4萃取柴油中的硫化物，硫含量可以从530ppm分别下降到290ppm和410ppm。     

超临界CO_2萃取再生失活Pd/C催化剂

对苯甲酸加氢过程中Pd/C催化剂的失活原因进行了分析,研究了利用超临界CO2萃取再生失活Pd/C催化剂的过程,考察了萃取温度、萃取压力、CO2流量、共溶剂种类对Pd/C催化剂再生效果的影响。研究结果表明,超临界CO2萃取可以有效去除Pd/C催化剂表面吸附的有机杂质,恢复Pd/C催化剂的活性。利用超临界CO2萃取再生失活Pd/C催化剂的较佳工艺条件:萃取温度333~353K,萃取压力15~25M Pa,CO2流量(1g催化剂、常温、常压)20mL/h,以甲苯和二氯甲烷混合物为共溶剂。工业试验结果表明,在催化剂处理量320kg、萃取温度353K、萃取压力20M Pa、萃取时间12h、超临界CO2流量1.5t/h、无共溶剂的条件下,失活Pd/C催化剂的活性可达到新鲜Pd/C催化剂活性的80%以上。     

硫酸酯类离子液体对FCC汽油萃取脱硫性能的研究

以离子液体[Emim]S（硫酸乙酯-1-甲基-3-乙基咪唑）和[Epy]S（硫酸乙酯-N-甲基吡啶）作为萃取剂,将噻吩溶于正庚烷构成FCC汽油模拟体系。分别考察了单级萃取中剂油比、温度、粘度对脱硫率和分配比的影响。在多次萃取中,当萃取剂（离子液体）用量不变时,将其分成几等份进行多次萃取和-次性萃取相比较,可以显著提高脱硫率。结果表明,离子液体[Emim]S的脱硫效果比[Epy]S好。离子液体[Emim]S对噻吩的萃取动力学方程为：r表观=0．18CA-60．4,半衰期为6．3min,表明离子液体[Emim]S对该模拟体系的萃取为表观1—1级可逆萃取过程。模拟体系萃取脱硫适宜的条件为剂油比1：3,萃取温度30℃～40％。在该条件下,对FCC汽油进行萃取脱硫,离子液体[Emim]S和[Epy]S可以有效地脱除汽油中的含硫化合物,其中对噻吩的萃取能力最强。     

超临界CO_2萃取对石油焦气化特性的影响

利用半连续超临界CO_2萃取装置对2种石油焦进行萃取,考察了不同萃取温度、压力对石油焦气化反应性的影响,比较了石油焦萃取前后元素组成、孔隙结构和气化反应性等方面的差异。结果表明,超临界CO_2萃取对石油焦有脱S、提高石油焦H/C摩尔比的效果;石油焦萃取后的比表面积、孔容和气化反应性增大,但增加幅度随萃取温度、压力的增大而减小。在萃取温度45℃,萃取压力10 MPa下,石油焦萃取后的比表面积、孔容和气化反应性改善最大。采用4种动力学模型对萃取前后的石油焦-CO_2气化动力学曲线进行拟合,结果表明,随机孔模型拟合效果较好,相关系数均在0.9以上。     

1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐萃取香豆素

实验采用疏水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C_4mim][PF_6])代替挥发性有机溶剂,由水相中萃取香豆素。采用紫外分光光度法测定了香豆素质量浓度,考察了温度、pH值、相比、香豆素质量浓度、萃取时间等因素对萃取效果的影响。结果表明,在10～50℃和pH=1～11条件下,温度和pH值对萃取效果几乎无影响;当萃取时间为10 min、V(香豆素水溶液):V([C_4mim][PF_6])=3:1、香豆素质量浓度为1.0g/L时,萃取效果最好;在该条件下,以100mL[C_4mim][PF_6]为萃取剂,平均萃取率达94.55%。离子液体中的香豆素用3倍体积量的NaOH水溶液反萃取3次,可将香豆素完全转移到水相;离子液体相用蒸馏水洗至中性,80℃减压干燥5 h后可重新使用。     

离子液体萃取精馏分离苯-环己烷物系

在0.101 MPa 下,测定了不同离子液体对苯-环己烷物系相对挥发度的影响,研究了萃取剂比(萃取剂与原料液的体积比)对物系相对挥发度的影响以及离子液体加入速率和回流比对萃取精馏的影响,按实验确定的最佳工艺条件进行了重复实验。实验结果表明,离子液体作为萃取剂可以消除苯-环己烷物系的共沸点,提高苯-环己烷物系的相对挥发度。采用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐作为萃取剂,在萃取剂比为0.6、离子液体加入速率为6 mL/min、回流比为2.5的条件下,可得到纯度大于98.0%的环己烷。采用闪蒸的方法分离塔釜液,可回收苯和离子液体。     

油页岩的超临界萃取动力学研究

在半连续试验装置上,采用非等温技术对七种油页岩进行了超临界甲苯萃取过程的动力学研究.求取了动力学参数,提出了动力学模型.油页岩的超临界萃取过程可分为两个阶段:第一阶段约发生在400℃以下温度范围,主要是油母的解聚和少量解聚物的溶解:第二阶段发生在400℃以上温度范围,主要是油母解聚物(沥青)的分解和大量解聚物的溶解.油页岩的整个萃取过程均可用一级反应来描述,在主要温度段(400～450℃)的活化能在130～190kJ·mol~(-1)之间.指前因子为10~7～10~(11)(s~(-1)),它们与油页岩性质有直接关系.     

渣油超临界溶剂脱沥青工艺的能耗

渣油超临界溶剂脱沥青工艺,由于超临界流体的一些有利的特性,目前已受到了国内外炼油界的重视。本文基于1.5×10~4t/a超临界溶剂脱沥青工业示范装置的运转数据,对超临界溶剂脱沥青工艺的能耗进行了分析和计算。结果表明,超临界溶剂脱沥青工艺能耗大约为1.09×10~6kJ/t原料,比Demex过程要低13％。     

离子液体的合成及其在萃取分离中的应用

简要介绍了离子液体的合成方法、表征方法及离子液体对高分子材料的溶解性和降解性;详细介绍了离子液体在萃取分离中的应用,包括硫酸钠和牛磺酸的固-固分离,涂料中苯、甲苯、乙苯、二甲苯分离和核废料回收的固-液分离,单偶氮取代的冠醚离子液体对稀有金属的分离及汽油脱硫等液-液萃取分离,离子液体与超临界CO2结合的萃取分离等.     

积雪油气化探方法试验研究

油气化探取样介质主要是近地表土壤和地下潜水,而以积雪为取样介质的化探方法研究国内、外很少报道。选择西北某已知油气藏上方积雪进行了顶空气、荧光等方法的试验研究,结果表明积雪顶空气甲烷(DC1)、荧光F360、F405等指标的应用效果良好,显示出积雪油气化探方法在油气勘探中的良好应用前景。积雪样品和土样三维荧光特征基本一致,表明积雪样品可以有效应用于油气化探中的油气属性判别。雪是"天外来客",在一定区域内,可以认为雪中烃物质分布是均一的,雪中烃物质含量背景也基本相同,不存在明显差异性。累积到一定厚度的雪对下伏微渗漏的烃起到封盖作用,有空隙间隙且有吸附性的积雪,对深部微渗漏至近地表的烃类起到了吸附、累积、富集作用。冬季近地表土壤中对烃类微渗漏起到"干扰"的微生物作用处于最小态,因而,雪样油气化探异常的干扰因素相对土样要少,这为采集和分析雪介质,并进行油气化探异常评价提供了依据。     

一种物理吸附烃解吸密封罐及其化探应用效果

油气藏中的轻烃可以以微弱但可检出的量近似垂直地渗漏到地表土壤中,其中一部分烃类以物理吸附态赋存在土壤或岩石颗粒表面。物理吸附烃是反映现今油气藏是否存在的最直接指标之一,因此在油气地球化学勘探中得到了广泛的重视和应用。以往对于提取土壤物理吸附烃的方法主要有密封盐水瓶顶空间轻烃技术和物理吸附气技术,在方法手段上存在一定的缺陷。针对以往技术存在的问题,自行设计、研制一种新型土壤物理吸附烃真空解吸密封罐,集样品全密封、移动活塞负压脱气、正压抽气,能够充分提取土壤、岩石、水介质样品中物理吸附烃组分和含量,装置小巧,操作简单,方便实用,适合批量样品的气体解吸实验。经过对济阳坳陷惠民凹陷南坡临南油田上方野外现场采集的新鲜土壤样品进行处理,获得的烃类组分含量远远高于传统顶空气技术所提取的烃类含量的3～4倍,且C₁-C₅组分齐全,所反映的油气微渗漏异常区与背景区分离明显,先验效果显著,为预测地下油气藏提供了有效的技术指标,具有良好的推广应用前景。     

地球化学场分析方法与油气化探

在分析油气化探现状的基础上，指出油气化探的实质是对油气地球化学场的研究，而同气地球化学场研究相对较弱是制约油气化探工作的主要因素。油气地球化学场可由各种油所地球化学指标表征，如烃类或次生碳酸盐浓度、荧光强度等在空间区域上的分布是一个多重（即多变量的）标量。油气地球化学场基本上可视为稳定场，场的空间结构分析对于油气化探尤为重要。而在探讨同气化探异常形成机理时则必须同时研究场的时间演化即时间结构和空间     

油气化探精查中的矿置异常特征与模式识别

油气化探精查是近年来开发完善的新技术,一般采用高密测网、轻烃检测新技术及非常规数值处理技术研究近地表烃类组成和分布特征,评价圈闭的含油气性或油气聚集的有利部位。化探精查矿置异常特征总体上属顶端晕类型,主要表现为复杂的块、环结合状,油田内外轻烃组构具有内重外轻的分异特征,烃类组分(特别是重组分)的浓集中心与深部油气聚集体具有较好的对应性。油气化探精查工作中应谨慎"圈环",重视对异常特征的研究,并借助物化探多参数综合判别、分形理论、神经网络等评价技术进行含油气性预测,提高油气化探解决复杂地质问题的能力。以HBG油田为例,采用3层BP神经网络技术对化探精查异常进行模式识别,预测的有利部位得到钻探证实,表明在矿置异常识别和评价时,采用浓度异常提取与模式识别类异常评价技术相结合进行含油气性预测是可行且有效的。     

幔源CO2对渤海海域秦皇岛29构造带油气成藏的影响

秦皇岛29构造带是渤海海域为数不多的典型高含CO₂气体的油气带,研究油气充注与高丰度CO₂气体运移、聚集之间的相互关系,对于油气勘探和CO₂气藏的发现都具有重要意义。基于原油饱和烃和芳烃等地球化学实验分析结果以及流体包裹体岩石学特征等,系统开展了CO₂气体充注与秦皇岛29构造带油气成藏的相互关系及影响,研究并深入探讨了秦皇岛29构造带高含CO₂气体的油气藏形成机理。研究认为：(1)构造带油气主要赋存于沙河街组一段(沙一段)和东营组,油气来源于秦南凹陷沙一段和沙三段烃源岩,以沙一段为主;(2)构造带油气藏经历了两期油气充注事件,早期以原油充注为主,运移方向以横向为主,石油自北向南沿着砂体运移,由秦南凹陷运移至凸起带,晚期发生了岩浆热流体引起的气体瞬时充注事件,以垂向运移为主,富含烃类的超临界CO₂流体先沿着深大断裂向上运移,进入主力油层后,自南向北横向运移;(3)构造带油气藏气洗作用比较明显,形成了主力油气藏底部富集稠油和沥青、中部为轻质油、上部为凝析油,以...     

冷东—雷家地区重质稠油地球化学特征及成因分析

冷东-雷家地区沙一、二段及沙三段原油以重质稠油为主。重质稠油研究在建立本区流体性质分布及地球化学模型过程中占重要的地位。本文应用原油族组份、气相色谱、稳定碳同位素、饱和烃和芳烃色质等多项分析化验资料,综合研究了本区重质稠油的地球化学特征,并结合本区区域地质及地球化学条件讨论了重质稠油的油源条件及成因。从而为本区稠油油藏的勘探开发提供了重要的地质依据。      

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井中油气地球化学勘揸技术自建立以来,在我国主要含油气盆地研究与勘探中均取得了突出的油气勘探成果,井中化探方法是利用钻井岩屑（岩心）进行地球化学分析,研究其中的含油气信息,进而对钻遇地层流体属性做出预测的一种化探方法,本文通过我国不同含油盆地的几口探井案例分析,认为井中化探资料不仅能够预测储层流体属性,而且通过对井中化探资料的系统分析,可更为玩具观地反映一人上构造或一个地区油气资源分布状况,井中油气化探资料在构造含油气性评价中具有重要的参考作用。     

顶空悬滴液相微萃取技术在油气化探中的应用

油气化探的理论基础是地下油气藏中的烃类向上渗漏,在近地表形成一系列可被检测的有规律的地球化学响应,而油气化探通常以C₁-C₅烃类为检测对象。如果说土壤或沉积物中的C₁-C₄烃类还有可能是细菌作用形成的,那么C₆-C₁₂的烃组分则应该完全为热成因的。因此,检测土壤或海底沉积物中的C₆-C₁₂的烃组分,可以为油气藏预测提供最直接的证据。由于汽油烃组分在土壤和海底沉积物中含量低及检测手段和技术的缺乏,导致汽油烃组分在油气化探中很少被关注。以分析完罐顶气后的钻井岩屑液体为对象,采用顶空悬滴液相微萃取技术(HS-SDME),对某钻井中不同深度的汽油烃(C₆-C₁₂)组分进行定量分析。研究结果显示,通过HS-SDME法可以很好地检测钻井岩屑液体中的汽油烃组分,且利用这些汽油烃组分含量判别的钻井油气储层深度与实际储层深度一致,表明HS-SDME法可用于井中化探及地表油气化探。     

内蒙古沙漠覆盖区油气化探应用实例

沙漠覆盖区是油气勘探难度较大的地区之一。为探索在沙漠区可行的地球化学勘探方法，进行了一系列地球化学方法实验，除了常规的地球化学检测方法外，还开展了游离烃方法的实验研究，以检验在沙漠区能否采集到合格的游离烃样品，以及该方法能否对地下油气源有指示作用。实例证明：在沙漠覆盖区，油气地球化学勘探是一种有效的方法；游离烃和顶空气能很好地检测到油气微渗漏信息，对下伏油气藏有着很好的指示作用，是进行油气勘探的主要地球化学方法；其他烃类指标及荧光光谱和ΔC则可以作为辅助指标，增加油气信息检测的可信度。     

黄骅坳陷乌马营潜山天然气地球化学特征及差异聚集

黄骅坳陷乌马营潜山发育复式油气藏,不同层段天然气的地球化学特征差异明显,造成这种差异的地质原因尚不明确,制约着乌马营潜山天然气进一步勘探.利用天然气组分、岩石热解模拟实验和碳、氢同位素分析等测试手段,通过地球化学特征分析,探讨乌马营地区不同层段天然气地球化学特征差异性的成因,剖析油气充注过程,建立油气成藏模式,以期为天...