下载文档原格式
中东原油钒卟啉化合物特性的研究的开题报告【摘要】本研究旨在探究中东原油中钒卟啉化合物的特性，包括其化学结构、析出条件、影响因素等方面。
通过光谱、色谱、质谱等多种分析技术，研究中东原油中钒卟啉化合物的相对含量和组成。
同时，对其在油品加工和环境污染等方面的影响进行分析和评估，为油气领域的科学研究和工程应用提供参考。
【关键词】中东原油；钒卟啉化合物；化学结构；影响因素；油品加工；环境污染一、研究背景及意义中东地区是全球最重要的石油生产和储备地区之一，对全球能源安全和供应稳定性有着重要的影响。
然而，中东原油中含有大量的杂质和有害物质，其中钒卟啉化合物是一类具有毒性的化学物质，在石油开采、加工和运输过程中可能会泄漏，并且会对周围环境和人类健康产生危害。
目前，国内外对中东原油中钒卟啉化合物的研究不多，其化学结构和性质等方面还存在较多的疑问和争议。
因此，通过对中东原油中钒卟啉化合物的研究，可以更好地了解该类物质的特性和影响因素，为油气领域的科学研究和工程应用提供参考。
二、研究内容和方法本研究将主要围绕以下几个方面展开：1. 中东原油中钒卟啉化合物的化学结构及组成分析：采用光谱、色谱、质谱等多种分析技术，研究中东原油中钒卟啉化合物的相对含量和组成。
2. 钒卟啉化合物的析出条件和影响因素：通过实验室模拟和现场采集等方式，探究钒卟啉化合物的析出条件和影响因素，包括温度、压力、PH值、硫含量等因素。
3. 钒卟啉化合物在油品加工和环境污染方面的影响：利用实验室试验和模拟分析等方法，研究钒卟啉化合物在油品加工和环境污染等方面的影响，包括其对石油催化裂化和脱硫脱氮的影响以及其在油气泄漏事故中的行为和影响。
三、预期成果和贡献本研究预计可以取得以下成果和贡献：1. 可以明确中东原油中钒卟啉化合物的化学结构和相对含量，为后续的研究提供基础数据。
2. 可以探究钒卟啉化合物的析出条件和影响因素，为生产和加工中的钒卟啉化合物控制提供依据。
文章编号:100421656(2001)0420347206石油卟啉化学的研究进展Ξ徐 海,于道永,王宗贤,阙国和(石油大学化学化工学院,山东东营 257061)摘要:本文对石油卟啉化学的研究状况进行了评述。
一方面,文中讨论了石油卟啉的一些物理和化学性质;另一方面,作者对石油卟啉的分离、提纯方法以及鉴定手段进行了详细阐述;此外,本文还就石油卟啉化学的研究前景做了展望。
关键词:石油卟啉;物理和化学性质;分离与鉴定中图分类号:O62919 文献标识码:A 人们对石油卟啉的研究起始于二十世纪三十年代,1934年T reibs首先从石油沥青中发现了钒卟啉,1948年G leb ovskaya等鉴定出了镍卟啉。
由于石油卟啉在结构上与生物来源的叶绿素(镁卟啉)和血红素(铁卟啉)非常相似,因而大多数研究者认为石油卟啉是石油有机起源的重要证据,并依此创立了石油卟啉起源学说,根据这一学说,金属卟啉为石油中的一类生物标记化合物,它们是由生物体中的叶绿素或血红素转化而来,在转化过程中,有足够的化学结构信息被保留、传递下来[1]。
到目前为止,在石油中已鉴定ETI O(初卟啉)、DPEP(脱氧叶红初卟啉)、RH ODO(玫红卟啉)三种类型的金属卟啉化合物(图1),其中,ETI O和DPEP是两种主要的类型,每一类型的卟啉都是由系列同系物组成,碳原子数一般从25至39,有时可到60[2～4]。
石油卟啉不仅对研究石油的成因具有重要意义,而且其类型分布也是重要的地质参数,例如,随着石油埋藏深度的加深和地层温度的升高, DPEP型卟啉不断向ETI O型卟啉转化。
此外,由于石油卟啉所络合的金属(镍和钒)对裂化和加氢催化剂都具有严重的危害作用,因此,它也是石油加工过程所要考虑的重要因素之一。
金属卟啉在石油中的含量非常低,分离鉴定比较困难。
石油卟啉化学的研究进展表明,金属卟啉的分离和鉴定是影响其发展的关键因素。
而对石油卟啉性质的了解,则是有效进行分离和鉴定的基础。
卟啉分子催化剂以卟啉分子催化剂为标题，我们来探讨一下这一领域的研究进展和应用前景。
卟啉分子催化剂是一类重要的催化剂，其分子结构由四个吡咯环组成，中心金属原子与吡咯环上的氮原子配位形成稳定的络合物。
卟啉分子催化剂具有较高的催化活性、选择性和稳定性，广泛应用于有机合成、药物化学、环境保护等领域。
在有机合成中，卟啉分子催化剂可以催化多种重要的有机反应，如氧化反应、加氢反应、羧化反应等。
其中，卟啉金属催化剂在有机合成中扮演着重要的角色。
例如，卟啉金属催化剂可以催化烯烃的环氧化反应，将烯烃转化为环氧化合物，这是一种重要的有机合成方法。
此外，卟啉金属催化剂还可以催化芳香化反应、烷基化反应、氨基化反应等，这些反应在有机合成中具有重要的应用价值。
在药物化学领域，卟啉分子催化剂也发挥着重要作用。
卟啉金属催化剂可以催化药物合成中的关键步骤，如C-H键活化反应、碳碳键形成反应等。
这些反应可以高效地构建药物分子的核心骨架，提高药物合成的效率和产率。
此外，卟啉金属催化剂还可以催化药物的氧化反应、还原反应等，对药物的结构修饰和功能改变起到重要的作用。
在环境保护领域，卟啉分子催化剂也有着广泛的应用。
卟啉金属催化剂可以催化废水的降解和处理，将有机废水中的有害物质转化为无害的产物。
例如，卟啉金属催化剂可以催化废水中有机物的氧化反应，将有机物转化为二氧化碳和水，达到废水的净化和治理的目的。
此外，卟啉金属催化剂还可以催化废气的净化，将有害气体转化为无害物质，减少对环境的污染。
随着催化科学的不断发展，卟啉分子催化剂的研究也在不断深入。
研究人员通过对卟啉分子催化剂的结构和性质的深入研究，设计和合成了一系列具有高催化活性和选择性的新型卟啉分子催化剂。
这些新型催化剂不仅可以提高催化反应的效率和产率，还可以拓宽催化反应的适用范围。
此外，研究人员还通过调控卟啉分子催化剂的结构和环境条件，进一步优化催化剂的性能。
卟啉分子催化剂作为一类重要的催化剂，在有机合成、药物化学和环境保护等领域具有广阔的应用前景。
卟啉类化合物作为直接甲醇燃料电池催化剂的研究的开题报告摘要：直接甲醇燃料电池（DMFC）是一种新兴的清洁能源技术。
作为催化剂，卟啉类化合物具有光稳定性、电化学活性和结构多样性等特点，因而成为DMFC研究领域的热点之一。
本文综述了卟啉类化合物作为DMFC催化剂的研究进展，并提出了未来的研究方向。
关键词：直接甲醇燃料电池；卟啉类化合物；催化剂；研究进展；研究方向引言：随着环境污染和能源危机的加剧，新兴清洁能源技术得到了广泛的关注和研究。
直接甲醇燃料电池作为一种新型的清洁能源技术，具有高能量密度、绿色环保等优点，越来越受到研究者的关注。
然而，DMFC的实际应用面临着一系列的挑战，其中催化剂的研发是重点和难点之一。
卟啉类化合物作为DMFC催化剂的研究也成为了近年来DMFC领域的热点之一。
一、卟啉类化合物的特点卟啉类化合物是含有环状分子结构的有机化合物，其分子结构如图1所示。
图1. 卟啉类化合物的分子结构卟啉类化合物具有以下特点：1. 光稳定性：卟啉类化合物的分子结构稳定，不易被光照射影响其催化活性。
2. 电化学活性：卟啉类化合物能够促进氧、氢和甲醇等物质的电化学反应，从而在催化剂的表现中发挥着重要的作用。
3. 结构多样性：卟啉类化合物的分子结构丰富多样，可根据需要设计和调整其催化性能，从而用于不同的应用场景。
二、卟啉类化合物在DMFC中的应用卟啉类化合物作为DMFC催化剂应用于氧还原反应（ORR）和甲醇氧化反应（MOR）等方面。
1. ORR方面的应用ORR是DMFC中的重要反应之一，其反应机理如下：O2 + 4H+ + 4e^- → 2H2O卟啉类化合物作为ORR的催化剂表现出良好的催化性能。
一些研究表明，采用金属卟啉复合物作为催化剂能够提高DMFC的电化学性能。
例如，Chen等人制备了一种铁卟啉/聚苯胺纳米复合材料，其对ORR的催化效果较好，并显示出较高的电化学活性和化学稳定性。
卟啉在催化剂方面的应用研究进展
马红;韩士田
【期刊名称】《河北工业科技》
【年(卷),期】2009(026)003
【摘要】卟啉化学是现代化学领域中重要的研究分支之一.在自然界,卟啉化合物构成了血红蛋白、细胞色素及叶绿素等生物大分子的核心部分,参与生物体内一系列重要过程.随着新型卟啉化合物合成的广泛开展,人们对卟啉化学的研究更加深入.综述了卟啉化合物的结构、性质及不同结构卟啉化合物在催化剂方面的应用和仿生催化机理的研究进展情况.
【总页数】5页(P205-209)
【作者】马红;韩士田
【作者单位】河北师范大学化学与材料科学学院,河北石家庄,050016;河北师范大学化学与材料科学学院,河北石家庄,050016
【正文语种】中文
【中图分类】O621.3
【相关文献】
1.卟啉化合物在医药领域的应用研究进展 [J], 李全文;张玲
2.卟啉化合物的合成与应用研究进展 [J], 卢昌利;侯安新
3.卟啉及金属卟啉化合物的合成及应用研究进展 [J], 杨建东;王都留
4.稀土卟啉近红外发光配合物在生命科学领域中的应用研究进展 [J], 张涛;郑举敦;吴云霞
5.酞菁和卟啉类配合物在Li/SOCl2电池中的应用研究进展 [J], 卢新生;李娜;孙万军;李榕
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用紫外-可见光谱研究石油卟啉在光和酸碱介质中结构的变
化
陈培榕;邢志;王志杰;廖志勤;黄第藩
【期刊名称】《分析试验室》
【年(卷),期】1998(17)3
【摘要】利用游离卟啉ＵＶ－ＶＩＳ特征光谱（３９８ｎｍ，４９６ｎｍ，５２８ｎｍ，５６４ｎｍ，６１６ｎｍ）研究石油游离卟啉在酸、碱介质中和光照条件下结构的变化。
在酸、碱介质中，尤其是在酸性介质中，游离卟啉的结构特征发生了变化。
实验证明，这种变化是可逆的，经中和后，又恢复了原有特征。
在光照条件下，游离卟啉的ＵＶ－ＶＩＳ特征吸收完全消失，结构发生了不可逆的变化。
【总页数】3页(P24-26)
【关键词】UV-VIS;卟啉;石油卟啉;游离卟啉;结构
【作者】陈培榕;邢志;王志杰;廖志勤;黄第藩
【作者单位】清华大学化学系;北京石油勘探开发设计院地质所
【正文语种】中文
【中图分类】TE622.12
【相关文献】
1.氢氧化钠滴定系列羟基苯基卟啉紫外可见光谱的研究 [J], 石莹岩;郭红卫;王杏乔;徐旭
2.5,10,15-三苯基-20-对羟基苯基卟啉(HPTPP)的紫外可见光谱研究 [J], 李祥
3.两亲卟啉在Triton X-100胶束中的紫外可见光谱研究 [J], 安文汀;焦勇;王颖琳;双少敏
4.卟啉作为信号传递介质的紫外可见光谱研究 [J], 赵小菁;刘佳;权美娜;金黎明;范圣第
5.紫外可见光谱协助快速纯化卟啉及金属卟啉的光催化取代基效应 [J], 赵新筠;闫浩宇;唐佳城;陈伟萍;李长学;VICTOR Borovkov
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
石油中金属卟啉分离和分析方法的研究进展
王轲;龙军;蔡新恒;王威
【期刊名称】《石油炼制与化工》
【年(卷),期】2024(55)6
【摘要】石油中金属元素会对石油加工造成不利影响,有些金属元素可以通过电脱盐等方式除去,而金属卟啉化合物则很难脱去。
金属卟啉化合物结构复杂,一般都富
集在胶质和沥青质中,随着分析技术的发展,逐渐对金属卟啉化合物有了全面的认识。
系统总结了金属卟啉化合物分析方法的研究进展,概述了各种分离和表征方法的特点,并对金属卟啉分子结构的新分析方法研究方向进行展望。
【总页数】7页(P172-178)
【作者】王轲;龙军;蔡新恒;王威
【作者单位】中石化石油化工科学研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】O64
【相关文献】
1.石油中含氮化合物的分离与分析方法
2.水环境中典型污染物分离分析方法研究进展
3.美白化妆品中烟酰胺的分离分析方法研究进展
4.中药中寡糖分离分析方法研
究进展
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
卟啉的研究现状及其应用
刘洛夫;胡爱梅
【期刊名称】《地球科学进展》
【年(卷),期】1994(9)2
【摘要】在前人研究资料及作者近年来的研究成果的基础上，综述了卟啉化合物地球化学研究的现状，包括金属卟啉的类型，卟啉的化学结构系列，高度脱链基卟啉和高碳数卟啉等及其它们在沉积物（如油页岩、煤和现代沉积物）中的分布特征和成因机理。
指出了今后需要加强研究的领域，如沉积物中新的金属卟啉类型探讨和卟啉化学结构的确定等。
文章还综述了卟啉化合物地球化学指标在地质勘探中的应用，如：评价生油岩质量，油源对比，油气运移研究，古沉积环境研究和有机质热成熟度研究等。
【总页数】8页(P51-58)
【关键词】卟啉;油气运移;生物标志;金属卟啉
【作者】刘洛夫;胡爱梅
【作者单位】石油大学
【正文语种】中文
【中图分类】P618.130.1
【相关文献】
1.卟啉类抗肿瘤药物的研究现状及作用机制研究 [J], 程菲;
2.非水溶性卟啉在分析中的应用(Ⅰ)——α、β、γ、δ-四-(4-二甲氨基苯基)卟啉与
铜反应的分光光度法研究 [J], 黄泽兴
3.卟啉及金属卟啉化合物的应用研究新进展 [J], 侯巍巍;白金泉;吴翠敏
4.卟啉及金属卟啉化合物的合成及应用研究进展 [J], 杨建东;王都留
5.卟啉化合物在抗肿瘤方面的应用现状及进展 [J], 樊静
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
卟啉类化合物在环境治理中的应用研究卟啉类化合物是一类含有卟啉结构的有机分子。
它们在生物体内具有重要的生物学功能，如光合作用和呼吸作用。
此外，卟啉类化合物还被广泛应用于电子学、光化学和医学领域。
近年来，人们发现卟啉类化合物还具有一定的环境治理应用潜力。
本文将探讨卟啉类化合物在环境治理中的应用研究现状和未来发展方向。
一、卟啉类化合物的环境污染和危害卟啉类化合物广泛存在于环境中，如海洋、河流、土壤和空气中。
它们的来源有天然和人为两种。
天然来源包括植物、微生物和动物。
人为来源则主要来自于工业废水、污泥、垃圾和制药废水等。
由于卟啉类化合物的结构稳定，它们难以被生物或物理方法迅速降解和去除，因此成为了环境中的一种有害污染物质。
卟啉类化合物的存在会对环境和人体健康产生多种危害。
首先，它们会破坏生态平衡，影响水、土和空气的质量。
其次，它们具有一定毒性，会对生物体造成危害，如鱼类和水生藻类的生长和繁殖受到严重妨碍。
此外，卟啉类化合物的存在还可能导致光化学污染，产生臭氧和其他有害化学物质。
二、卟啉类化合物的环境治理应用为减少卟啉类化合物的污染和危害，人们开始探索利用卟啉类化合物进行环境治理的方法。
以下列举了一些卟啉类化合物在环境治理中的应用：1. 光催化降解卟啉类化合物的分子结构具有光催化降解的特性。
研究表明，卟啉类化合物经过光照后可产生一定的自由基，这些自由基可对污染物分子进行降解。
因此，卟啉类化合物被广泛应用于光降解有害化学物质的领域。
研究者们已经通过实验验证了卟啉类化合物在污染物的去除方面具有良好的效果。
2. 生物降解促进剂卟啉类化合物还可以作为生物降解促进剂使用。
生物方法是一种环境友好的处理方式，但对于卟啉类化合物这类难降解的有机物质来说，生物方法的效果并不理想。
通过加入合适的卟啉类化合物，可以促进微生物降解有机废物，使其达到理想的处理效果。
3. 污泥处理污泥处理是城市和工业废水处理的主要方式之一。
卟啉类化合物的存在会影响污泥的稳定性和处理效果。
超分子材料在油田化学工程中的研究进展
张志荣;孙灵辉;陈灿灿;李博文;冯春;孙东盟
【期刊名称】《应用化工》
【年(卷),期】2022(51)8
【摘要】介绍了超分子材料的微观结构、物理性能以及目前在油田实验中所研究
的种类,分别从钻井施工、压裂增产、提高采收率等方面综述了超分子材料在油田
化学工程中的研究现状,介绍了近年来研发的超分子材料在油田的现场应用实例。
超分子材料可以有效实现油田增产、节约开采成本、降低环境污染,应用前景极好。
展望了超分子材料在油气田开发中的应用前景,以期为超分子材料的研发和应用提
供参考。
【总页数】6页(P2380-2385)
【作者】张志荣;孙灵辉;陈灿灿;李博文;冯春;孙东盟
【作者单位】中国科学院大学工程科学学院;中国科学院渗流流体力学研究所;中国
石油勘探开发研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ042;TQ013;TQ022
【相关文献】
1.无机化学工程——微通道反应器在微-纳米材料合成中的应用研究进展
2.超分子
水凝胶材料研究进展3.纳米材料在油田化学工程中的研究进展4.有机硅超分子材
料研究进展5.基于β-环糊精与金刚烷主客体识别实现超分子材料自愈合的研究进展
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
收稿日期:2008-03-31作者简介:李东胜(1965-),男,辽宁抚顺,教授,在读博士,主要从事石油加工方面的研究。
联系人:李东胜,电话:(0413)6861667,E mail:lj138********@163 com 。
文章编号:1004-9533(2009)04-0366-05石油中卟啉化合物的研究进展李东胜,崔苗苗,刘 洁(辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺113001)摘要:介绍了原油中卟啉化合物的结构及其物理和化学性质。
讨论了镍和矾在原油中的存在形态,以及对石油后续加工造成的危害。
阐述了石油中镍和矾的脱除方法。
关键词:卟啉;脱金属;石油中图分类号:TE349 文献标识码:ADevelopment of Porphyrin Compound in PetroleumLI Dong sheng,C UI Miao miao,LI U Jie(Sc hool of Pe trochemical Engineeri ng,Liaoning Shihua University,Fus hun 113001,Liaoning Province,China)Abstract :The structure,physical and chemical characters of porphyrins are introduced in this paper.The e xisting forms of Ni and V and its position for the latter process are discussed.The removal methods of Ni and V are recounted in detail.And the methods of separation and purification of nickel and vanadium porphyrins in petroleum are also recited.Key words :porphyrin;removal metal;petroleum 原油中目前已经鉴定出的金属元素有45种,它们含量少且为存在各异形态。
大多数金属以无机盐或环烷酸盐形态存在,还有一部分为卟啉配合物。
同其它重金属元素相比,镍和钒在石油中的含量相对较高,且多以卟啉和非卟啉配合物的形式存在,在加工过程中,这些化合物多数进入常、减压渣油等重质馏分油中,当进行二次加工时,镍、钒等重金属元素会造成催化裂化的催化剂中毒,从而增加催化剂损耗,影响企业的经济效益。
1 卟啉1 1 卟啉的结构从20世纪30年代起人们就开始对石油卟啉进行研究。
1934年Treibs 首先从石油沥青中发现了钒卟啉,1948年Glebovskaya 等鉴定出了镍卟啉。
研究表明,石油中的镍和钒主要形成螯合物,其中以卟啉螯合物为主,还含有非卟啉螯合物,两者都是油溶性,但是目前仍未鉴定并分离出一个金属非卟啉化合物[1]。
卟啉(porphyrins)是含4个吡咯分子的大环化合物,其结构如图1所示。
图1 卟啉及金属卟啉的结构它是以卟吩(porphine)为母体,外环带有取代基的同系物和衍生物的总称[2],当其氮上2个质子被2009年7月Jul.2009化 学 工 业 与 工 程C HE MICAL INDUSTRY AND ENGINEERING第26卷 第4期 Vol.26 No.4金属离子取代后即成金属卟啉配合物(metalloporphyrins)。
金属卟啉化合物是金属以共价键和配位键形式与卟啉结合而形成的络合物[3]。
除卟啉化合物之外,钒的非卟啉化合物均为含硫、氮和氧原子的四配位络合物。
镍主要以络合物的形式与吡咯的氮原子络合成为卟啉化合物,存在于胶质及沥青质中。
该类化合物的共同结构是卟吩核,卟吩是由18个原子、18个点子组成的大 体系的平面分子,具有芳香。
到目前为止,已经鉴定出3种金属卟啉的类型,它们分别是:初卟啉E TI O、脱氧叶红初卟啉DPEP和玫红卟啉RHODO。
随着石油埋藏深度的的加深和地层温度的升高,DPEP型可向E TIO型卟啉转化[4]。
Reynolds[5]等人指出重油和残渣油中的金属有很大一部分(50%~80%)是以非卟啉形式存在(卟啉化合物多数集中在胶质组分中),它们为相对分子质量小于400的小分子化合物,在沥青结构改变时能被释放出来,这类化合物的配位原子主要是4N、N、O、2S和S。
Rabi[6]等人最近报道了重质原油中钒和镍有机络合物的分离和表征.较详细地研究了正庚烷沥青质吡啶/水抽提物中镍和钒的存在形态和分布。
结果发现钒大部分处于卟啉结构中,但EPR 谱表明也存在非卟啉配位结构(可能是V=O(S2O2)或V=O(S2N2)),镍络合物相对分子质量较普通镍卟啉小而且极性大,主要浓集于脱沥青油中。
1 2 石油卟啉的性质卟啉和金属卟啉都是高熔点的深色固体,多数不溶于水和碱,但能溶于无机酸,溶液有荧光,对热非常稳定[7]。
1 2 1 物理性质1)挥发性:石油卟啉的沸点在565 以上,其热稳定性高,推测在蒸馏过程中,石油卟啉不会发生分解,应该主要集中在渣油体系中。
而在减压馏分油中存在一些金属卟啉。
研究发现[8],这是由金属卟啉的挥发性所致,并不是被重馏分油携带出去的。
2)缔合性:金属卟啉为 电子共轭体系,可以与沥青质的高共轭、非定域 系统发生 缔合作用[8~11],这样就给金属卟啉的分离鉴定带来了困难。
ESR研究表明钒卟啉可和缩合芳香层片或共轭系统中缺陷中心发生缔合作用,强的溶剂作用可破坏这种缔合使卟啉游离出来。
Yamada[12]等人用E SR研究沥青质中的钒络合物的相互作用时发现钒氧卟啉络合物不和溶液中的其它沥青质相互作用。
但也有文献报导镍卟啉和溶液中的沥青质能发生强烈的缔合。
3)溶解性能:石油卟啉的溶解度与卟啉类型、溶剂类型以及温度有关。
Freeman[12]对一些金属卟啉在不同溶剂中的溶解度进行了考察,所使用的金属卟啉包括:Ni EtioI、VO Etio I、Ni OE P(2,3,7,8,12, 13,17,18 八乙基卟啉)以及VO OEP;选用的溶剂有:氯仿、二氯甲烷、乙酸乙脂、甲醇、乙醇、乙腈、己烷以及环己烷。
结果发现:在以上任一种溶剂中,钒卟啉的溶解度都大于镍卟啉的溶解度;金属卟啉在二氯甲烷、氯仿等溶剂中的溶解性能最好,这些溶剂的溶解参数 在19 5左右。
4)紫外 可见吸收特性:金属卟啉为超共轭体系,在紫外可见光区域具有强烈的特征吸收峰,分别为Sorret、 和 吸收峰,原则上根据Sorret、 峰的吸收强度可由Beer定律计算金属卟啉的浓度。
由于金属离子的作用,镍卟啉和钒卟啉的紫外 可见吸收峰位置不同,镍卟啉(ETIO、DPEP型)的 、 吸收峰分别约在550和515nm处;而钒卟啉(ETIO、DPEP 型)的 、 吸收峰分别约在570530nm处。
另一方面,取代基对特征吸收峰位置也有影响,例如,同E TIO和DPEP型卟啉相比,Rhodo型卟啉的吸收峰向长波方向移动。
此外,不同类型卟啉的吸收强度可能有所不同。
根据特征吸收峰来确定石油中金属卟啉的含量时,应当认真考虑下面几个问题:石油中其它物质,尤其是沥青质和胶质对金属卟啉的吸收有掩蔽作用;不同类型金属卟啉吸收峰不同;不同类型金属卟啉的吸光系数可能有别[13]。
5)芳香性:卟啉环中有交替的单键和双键,有18个 电子组成的共轭体系,具有芳香性。
当两个氮原子上的质子电离后,其形成的空腔中可以容纳Fe、Co、Mg、Cu、Zn、Ni和V等金属离子而形成金属配合物,而金属就在四个吡咯环中间,以共价键和配位键的形式形成金属配合物。
1 2 2 化学性质石油中的镍和钒对石油加工过程中使用的催化剂危害非常严重。
这就需要先将原料油中的金属脱除,以保护使用的催化剂,常用的脱金属方法包括加氢脱金属、焦化以及溶剂脱沥青。
溶剂脱沥青为物理过程,而在加氢脱金属和焦化过程中金属化合物要经历加氢和热反应,为此有必要对石油卟啉的热稳定性和加氢反应行为进行讨论。
1)热稳定性:卟啉可以与多种金属形成络合物,367第26卷第4期李东胜等:石油中卟啉化合物的研究进展但在石油中存在的金属卟啉大多为镍卟啉和钒卟啉,其它类型的金属卟啉却比较少见,其原因在于镍和钒卟啉的热稳定性比较高。
从热力学的观点来看,金属卟啉的稳定性有如下顺序:过渡金属元素>碱土金属元素>碱金属元素。
2)加氢反应特性:石油脱金属的主要手段是加氢脱金属,在加氢条件下,金属卟啉容易发生脱金属反应。
众多的研究学者比较认可卟啉加氢反应是顺序加氢反应,即反应的第一步可逆加氢,生成卟酚中间物,卟啉环的芳香度降低,分子的稳定性也随之下降;第二步卟酚氢解,卟啉环碎裂,金属沉积在催化剂上。
2 镍和矾卟啉对炼油过程的影响[14]矾是催化裂化过程的主要污染金属。
矾具有脱氢作用。
在催化裂化的操作条件下,原料油中的矾沉积到催化剂上,其主要毒害作用是降低催化剂的活性,使转化率下降和产品的选择性变坏。
沉积于催化剂表面上的矾,会在再生器中被氧化,并同钠形成低熔点的五氧化二矾或各种矾酸钠。
这些共熔体会破坏催化剂的基质、降低催化剂的活性。
因此,对于催化裂化的原料油,除了限制矾含量之外,还必须限制原料油的钠含量。
使用渣油做原料油时,渣油中的矾会沉积到锅炉管壁上造成腐蚀。
重燃料油用作燃气轮机的燃料时,其中所含的矾化合物在燃烧过程中生成低熔点的矾氧化物,对燃料室和叶片产生高温溶蚀。
镍对催化裂化催化剂的毒性表现为极强的催化脱氢作用和使裂化反应的选择性变差,是氢和焦炭的产率增大。
当催化剂上镍的含量低于3000 g g 时,镍对选择性的影响比矾的影响要大4~5倍。
研究发现,镍在催化剂上沉寂的形式有两种:存在于富硅基质上的氧化镍颗粒和高度分散于基质中的铝酸镍或硅铝酸镍。
氧化铝或硅酸镍均有明显的脱氢作用。
加氢脱金属是渣油加氢处理过程的工艺目的之一。
脱金属过程生成的硫化镍沉积并覆盖到催化剂之上。
最后堵赛催化剂孔径,使活性消失。
3 国内外石油中金属卟啉的脱除方法根据石油中金属卟啉的存在形式及其物理、化学性质,可以采用抽提、过滤、加氢、螫合分离等方法脱除。
3 1 物理方法3 1 1 抽提法该法主要采用溴化氢 冰醋酸或溴化氢 甲酸溶液作抽提溶剂,抽提出卟啉和金属卟啉化合物。
近年来发展到使用甲磺酸脱金属剂萃取出游卟啉[15]主要用于分析石油中的卟啉化合物。
3 1 2 溶剂抽提法由于石油中镍、钒多以卟啉化合钧形态存在,而卟啉化合物可以与有机溶剂互溶。
因而可以用乙腈、DMF等从石油中抽提出镍、钒卟啉化合物[16]。
但这一方法多用于分析,无法实现工业化。
