基本信息
- 项目名称：
- 电磁波驱动的新型石油脱硫技术
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品研究一种新型的非加氢脱硫技术，将电磁波技术引入到石油脱硫的研究中去，利用其对石油中含硫类极性物质快速、选择性作用的原理，配合相关物理、化学方法和助剂，研究其脱硫情况，并对相关工艺流程和设备进行了专门的设计，取得了良好的脱硫效果。
- 详细介绍：
- 本作品研究一种新型的非加氢脱硫技术，将电磁波技术引入到石油脱硫的研究中去，利用其对石油中含硫类极性物质快速、选择性作用的原理，配合相关物理、化学方法和助剂，研究其脱硫情况。 本作品的主要研究内容及相关参数有： 1、电磁波作用时间对脱硫效果的影响：速率快，一般5-10min，脱硫率>60%； 2、反应温度和体系组成对脱硫效果的影响：脱硫效果与温度关系不大，且体系组成具有较大的可调节范围； 3、电磁波脱硫对不同油品的适用性：对国内外不同油品脱硫效果均较好，脱硫率均在60%以上； 4、电磁波脱硫对噻吩类含硫化合物的脱除效果：脱硫效果理想，脱硫率70%左右，解决了催化加氢脱噻吩难的问题； 5、电磁波脱硫对油品性质影响：降低含硫量的同时，保持了石油的原有品质不受影响； 6、对工艺流程和脱硫设备进行了专门的设计，使得过程中机械乳化和电磁波驱动的脱硫反应两步可以连续、循环的进行，提高了脱硫效率，并使得反应条件更为温和，系统运行更加安全可靠，为工业化生产奠定了基础。 本作品的市场前景预测： 以2008年为例，全球年产石油约40亿吨，如果用该技术将占石油总产量75%的中高硫石油（含硫量>0.5%）全部转化成低硫石油(含硫量<0.5%)，再按照20年来低硫石油与中高硫石油的价格比为1.2-1.8倍来算，去年可产生经济价值最少可达3000亿美元。 结论： 本作品是对脱硫技术的创新，具有先进、安全、可靠、经济的优点； 本作品的推广具有十分巨大的经济效益，并对节能减排提供技术支持； 本作品的相关原理还可以为某些化合物的合成和物质的定向转化提供新的研究空间。 附件材料：1、作品装置实物照；2、科技查新报告；3、宝钢梅山化工检测报告；4、江苏省质检院检验报告；5、专利申请书；6、专家评议意见。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品的目的：设计一种新型的非加氢脱硫方法用于石油及其产品中含硫化合物的脱除，并研究相关的脱硫助剂、设备和工艺条件等，进而开发出具有应用价值的新型脱硫技术，为生产满足要求的洁净石油产品奠定基础。 本作品的设计来源和基本思路：我们在进行介电材料方面的研究工作时了解到电磁波对介电常数较大的极性物质具有特殊作用，考虑到本课题组长期从事能源方面的研究，积累了大量的研究经验和资料。我们将电磁波技术引入到石油脱硫的研究中去，针对石油中含硫等极性化合物分子或官能团进行选择性作用，研究其脱硫情况。 本作品的创新点：将电磁波技术引入到关系国计民生的能源行业，解决了石油中某些含硫化合物脱除难的问题；脱硫效率快，反应过程可连续循环进行，条件较为温和，体系安全可靠，具有较好的工业化应用前景。 技术关键包括电磁波辐射相关参数的选择、脱硫助剂、体系乳化和破乳控制、含硫物的分离等内容。 本技术推广后，将达到以下技术指标： 1、用电磁波驱动的脱硫效果较大幅度地高于普通的脱硫方法，对石油中含硫化合物的脱除率普遍达到60%以上。 2、电磁波驱动的脱硫时间较短，一般情况下，对1Kg油品进行电磁波辐射反应时间为3-10分钟即可达到良好脱硫效果。 3、整个反应过程比较环保，所用试剂廉价易得，水相可以循环使用，基本无毒物和含硫废水排放。 4、成本远低于催化加氢脱硫等脱硫方法，处理单位油品电磁波能耗在0.1kwh/kg以下。
科学性、先进性
- 本作品采用特定的电磁波辐射条件，利用其对石油样品体系中非极性或极性较小的烃类物质（介电常数一般较小）作用较弱，而对有一定极性含硫化合物等物质（介电常数偏大）以及加入体系中的助剂（多为水体系，介电常数较大）具有较强作用。这样既能不破坏油相的整体结构，又能对含硫物质进行有针对性的处理，起到了选择性作用的效果。本作品在电磁波辐射条件下，结合氧化的方法达到石油的脱硫效果，氧化所产生的砜类含硫化合物由于极性较大，可以通过简单的溶剂萃取达到分离除去的目的。 本作品采用的技术原理明确且较为先进、反应条件温和、脱硫效果明显且极具环保性和经济性，与以往技术相比，具有突出的实质性技术特点和显著的进步。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年4月，扬子石化相关专家对本作品进行了评议。评议意见认为，本作品设计理念新颖、原理先进、设计过程合理，具有鲜明的创新性，对促进石化行业技术创新和节能减排有很大的意义。 2009年6月，通过江苏省产品质量监督检验研究院检验，结果表明，1Kg原油样品经过10min电磁波脱硫处理后，其含硫量从0.6730%降到0.2033%，脱硫率为69.79%，脱硫效果比较明显。
作品所处阶段
- 实验室研究阶段，已较为成熟，正在着手进行中试准备。
技术转让方式
- 技术入股
作品可展示的形式
- 实物、产品/图片/演示录像/样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 作品说明： 本作品为一种新颖、先进的石油脱硫技术，主要实施过程为：向石油样品体系中加入一定量的脱硫助剂，经过物理方法处理后，在电磁波辐射条件下针对含硫化合物进行化学处理，再将含硫物从油品中分离出去以达到脱硫的目的。 本作品具有如下的优势： 1、本作品原理先进，通过电磁波对极性分子的选择性作用机理以及化学处理后含硫化合物容易分离的性质，顺利达到脱硫的效果，具有很高的创新性。 2、本作品脱硫效果显著，特别是对于难以脱除的噻吩类等含硫化合物的脱除效果明显优于催化加氢脱硫等方法。 3、本作品设计的方法中整个反应过程运行方便且安全可靠，还具有环保性和经济性。 4、本作品应用前景广阔、市场巨大。以2008年为例，全球年产石油约40亿吨，如果用该技术将占石油总产量75%的中高硫石油全部转化成低硫石油，去年可产生经济价值可达3000亿美元。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外大部分炼油企业采用的脱硫技术是1950年代开发的催化加氢脱硫技术，70年代以后世界原油平均硫含量不断提高，炼油企业加大脱硫设备和技术投资，催化加氢工艺能够适应生产规模、脱硫效果和成本控制等方面的需要，逐步得到应用和推广，加氢脱硫工艺也成为应用最为广泛的脱硫工艺。加氢脱硫方法因其技术比较成熟而被广泛采用，但是这种方法具有一次性投资大（以年产1000万吨的炼油厂为例，总投资约120亿，其中30亿以上要投资在加氢脱硫装置上）、运行成本高（氢气费用昂贵）等缺点。且随着环境标准的日益苛刻，现有的加氢脱硫技术往往不能满足深度脱硫的需要。鉴于加氢脱硫方法存在种种不足，非加氢脱硫技术的开发一直备受重视，寻找高效、成本较低的非加氢脱硫工艺也成为一种趋势。 目前研究的比较多的非加氢脱硫方法主要有生物脱硫、酸碱精制脱硫、吸附脱硫、化学氧化脱硫等。生物脱硫技术目前的脱硫效率并不高，菌种少且开发难度大，脱硫的选择性差，对油品中烃类化合物也会产生降解作用，降低了原油品质。碱洗精制方法的主要不足之处是脱硫效率低下，而且会带来严重的环境问题，残留在油品中的碱液会使油的品质降低。吸附脱硫逐渐成为近年来研究的热点，但目前使用的吸附剂成本较高，且回收利用较为复杂，有待进一步研究。化学氧化法是一种值得关注的石油脱硫的方法，脱硫效率较高，但由于化学药剂的不断加入，化学氧化法脱硫的成本较高且会降低石油的品质。各种非加氢脱硫方法普遍存在脱硫效率低、成本高、难以工业化等问题。国内外关于用电磁波作为辅助手段针对柴油进行脱硫的研究已有相关报道，也有通过加入吸波材料来增强体系吸收电磁波能量从而研究脱硫情况的研究，但都只是将其作为一种加热手段，没有进行电磁波频率等条件与不同结构物质吸收电磁波能力关系的相关研究，也没有相关电磁波脱硫研究成果进行工业化生产的报道。 本作品是在选用脱硫效率较高的化学氧化法的基础上，引入原理先进的电磁波技术，利用其对油中含硫化合物等极性物质快速、选择性作用的优势，进一步增强脱硫效率，并能大幅度降低氧化剂的加入量，充分利用反应试剂资源，降低成本，且过程环保。
