電化學精製是指對酸鹼精製的改進，包括酸鹼化學精製和靜電混合分離過程。
基本介紹
- 中文名：電化學精製
- 外文名：Electrochemical refining
- 特點：技術簡單、設備投資少
- 學科：石油煉製工程
- 原理：鹼洗、高壓電場的作用
- 操作條件：溫度、時間、鹼濃度等
背景,原理,工藝流程,操作條件的選擇,特點,
背景
原油蒸餾得到的直餾汽油、噴氣燃料、柴油，以及二次加工過程特別是焦化、催化裂化過程得到的汽油和柴油，不同程度地含有硫化物、氮化物以及有機酸、酚、膠質和烯烴、二烯烴等，造成油品性質不安定、質量差，需要進行精製，將這些有害物質不同程度地從燃料中除去。早期套用的化學精製方法主要是酸鹼洗滌精製，這種精製方法工藝簡單、設備投資和操作費用較低，但由於排放的酸渣、鹼渣污染環境，已逐步限制使用，特別是油品的酸洗精製在煉油廠已完全被淘汰。目前在我國煉油廠中採用的電化學精製就是鹼洗精製方法的改進，它是將鹼洗精製與高壓電場加速沉降分離相結合的方法。
原理
1.鹼洗
在鹼洗過程中用質量分數為10%一30%的氫氧化鈉水溶液與油品混合，鹼液與油品中的烴類幾乎不起作用，它只與酸性的非烴類化合物起反應，生成相應的鹽類。這些鹽類大部分溶於鹼液而從油品中除去。因此，鹼洗可以除去油品中的含氧化合物（如環烷酸、酚類等）和某些含硫化合物（如硫化氫、低分子硫醇等）。
當鹼用量大時生成Na2S，用量小時生成NaHS，Na2S及NaHS均溶於水中，因此H2S可以用鹼洗除去。
環烷酸、酚及低分子硫醇等與鹼液的反應是可逆反應，生成的鹽類可在很大程度上發生水解反應。隨著它們相對分子質量的增大，其鹽類的水解程度也加大，而它們本身在油品中的溶解度則相對地增加，在水中的溶解度相對地減小。因此用鹼洗的辦法，並不能將它們完
全從油品中清洗除去。
2.高壓電場的作用
在鹼洗精製時，若加以高壓電場，則電場起著兩個主要作用：一是促進油鹼均勻混合；
二是達到快速分渣。這兩個作用改變了傳統鹼洗精製存在的缺點。
鹼液在油品中分散成適當直徑的微粒，在高電壓（15000V-25000V）的直流（或交流）電場的作用下，加速了導電微粒在油品中的運動，使油品中各種雜質與鹼充分接觸，強化了油品中的酸性硫化物、氧化物等與鹼的反應。同時加速了反應產物顆粒間的相互碰撞，促進了鹼渣的聚集和沉降作用，達到有效的分離。
工藝流程
如圖1所示，為油品鹼洗精製一電沉降分離過程的工藝流程。原料（需精製的油品）首先與鹼液在靜態混合器中進行混合、反應，混合物進人電精製罐（即鹼洗沉降罐）中。電精製罐內設有電極板，通以20000V左右的高壓直流電，形成高壓靜電場，使油中的鹼微粒產生偶極性，加快了它在電場中的運動，促進了鹼液與酸性化合物之間的反應，同時促使鹼渣在高壓電場下進行凝聚、分離。精製後油品從罐頂流出，鹼清自電精製罐的底部排出。
圖1
圖1操作條件的選擇
影響電化學精製產品質量的因素較多，正確合理地選擇精製操作條件，才能保證精製產品的質量，提高產品收率。主要控制的條件有：精製溫度，鹼濃度及用量，接觸時間，電場梯度，混合方式等。
1.精製溫度
精製溫度一般由原料油的溫度控制。在鹼洗精製時，由於鹼只能與油品中的酸性物質、膠質等反應，而引起其他烴類例如芳香烴、不飽和烴的副反應少，為了更有利於油鹼兩相的混合，通常精製溫度稍高一些。但若溫度過高，由於原料油自身受熱而使得某些烴類不穩定發生縮合等反應，也會導致精製產品質量變差，所以精製溫度一般控制為50~60℃。而酸洗精製由於不飽和烴的疊合等副反應多，會導致產品收率低，故一般在20~35℃的常溫下進行。
2.鹼濃度及用量
在鹼洗過程中，為了增加液體體積、提高混合程度和減少鈉離子帶出，一般採用10~30%的低濃度鹼液。鹼用量一般為原料重量的0.02%~0.2%。
3.接觸時間
從鹼液加入油品後至混合液到達電精製器之前的這段時間為接觸時間，混合液在電精製器內的時間稱為電場停留時間。若接觸時間過短，就會使反應不完全，達不到精製的目的，同時也降低了鹼的利用率。一般接觸時間為數秒到數分鐘。適當地延長油品在電場中的停留時間有利於鹼渣的沉降分離，從而保證產品的精製效果，油品在電場內的停留時間一般為1 0min左右。
4.電場梯度
電場梯度一般為1600~3000v/cm。電場梯度過低，起不到均勻及快速分離的作用，但過高也不利於鹼渣的沉聚。可根據不同的原料油及鹼液濃度情況，選擇不同的電場梯度。
5.混合方式
電化學精製一般採用的混合方式有文氏管混合、靜態混合器混合等多種。由於靜態混合器混合效果好，接觸時間短，目前較多採用。
特點
電化學精製過程雖有技術簡單、設備投資少和容易建設等特點，但由於需要消耗大量的鹼液，產生的鹼渣不易處理，會嚴重污染環境，所以該精製方法正在不斷改進或被其他的精製手段所代替。美國Merichem公司開發的纖維膜接觸器鹼洗技術以及中國石油大學開發的固體鹼精製技術都已經在煉油廠得到套用，對減少廢鹼液的排放起到了很好的作用。
