石油中镍和钒元素
⽯油中镍和钒元素
⽯油中除了碳、氢、硫、氮、氧这5种主要元素外，还含有许多⾦属元素，它们的含量⼀般只有百万分之⼏甚⾄⼗亿分之⼏。炼油企业对原油中的⾦属既恨⼜怕：尽管它们的含量不⾼，但在⽯油加⼯过程中没有发挥⼀点⼉好作⽤。它们是⼀捣乱分⼦，对⽯油加⼯过程中有些催化剂的活性影响很⼤，甚⾄会引起催化剂中毒（指催化剂活性降低或丧失的现象），在炼油单元的各个环节需要时时提防它们。在⽯油所含的⾦属元素中，镍、钒、铁、钠、钙、铜及砷都会引起催化剂中毒，其中以镍和钒的危害最为突出。
同其他⾦属元素相⽐，镍和钒在⽯油中的含量较为丰富，且都是以有机配合物的形式存在，电脱盐（原油进⼊蒸馏前的⼀道预处理⼯序）过程也⽆法将它们除去。它们在常压和减压馏分油中的含量较少，但是随着馏分变重，它们的含量增加，⽽且主要浓缩于渣油中。催化裂化和重油加氢这两个重要的⽯油炼制加⼯过程受镍和钒的影响⾮常显著。在催化裂化过程中，原料中的⾦属配合物发⽣分解，镍和钒沉积在裂化催化剂上导致催化剂中毒。催化裂化装置⼀般要求加⼯的每克原料中⾦属镍和钒的总量不能超过20微克，否则会使催化剂的剂耗增加，影响加⼯的经济性。为了对付这些⾦属，催化裂化过程中还要加⼊钝镍剂、捕钒剂等助剂来减弱它们的破坏作⽤。重油加氢处理过程中，由于脱⾦属反应最容易进⾏，⽽且脱除的⾦属随即以硫化物的形式沉积在催化剂表⾯上，⾦属沉积物引起催化剂中毒的主要原因是沉积物堵塞催化剂孔道，阻⽌原料接近其活性中⼼。为了对付这些⾦属，重油加氢的反应器中都要加⼀个
书有哪些种类专门的保护剂床层。此外，为了保持较长的开⼯周期，减少换剂频次，重油加氢对所加⼯原料中的⾦属也有限制。
没有⼈专门统计过，为了对付这些⾦属对加⼯过程的负⾯影响炼油商需要付出多⼤的代价。以催化裂化装置为例，每原料油的催化剂剂耗为1公⽄左右，其中由⾦属导致的剂耗⾄少要占到50％以上，催化剂的价格按每吨20000元计算，则每吨原料油因⾦属导致的催化剂剂耗在10元以上，⽽⼀般炼⼚加⼊⾦属钝化剂的剂耗成本为每吨原料油0．5元左右。经过计算我们看到，催化裂化装置每加⼯1吨原料油，因⾦属的影响需要投⼊10．5元，对于⼀个100万吨/年加⼯量的催化裂化装置，为了对付⾦属每年需要花费1000万元以上。
说了这么多⽯油中⾦属镍、钒的“坏话”，难道它们就⼀⽆是处？还是我们没有发现它们的闪光点呢？
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⾦属镍、钒是珍贵的资源，其市场价格很⾼，2016年4⽉份每吨⾦属镍的价格在7万元左右，⾦属钒为2500元左右。钒的应⽤⼗分⼴泛，是钢铁、有⾊⾦属、化⼯、合⾦、超导材料、汽车等⼯业领域不可或缺的重要元素：钢铁、有⾊⾦属以及合⾦中加⼊⼀定量的钒，可以改变其微观结构，⼤⼤提⾼钢的耐磨性、红硬性，减轻材料重量，延长使⽤寿命；在化学⼯业中制造钒催化剂，价格便宜，性能稳定，抗中毒性能强；同时，钒化合物多彩的颜⾊可以⽤来制造颜料、油漆等；在超导材料中，钒与硅、镓化合物均有较⾼的超导转变临界温度的特性。
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镍是国民经济建设中不可缺少的重要的物质原料，⼴泛⽤于现代科技和⼯业领域。⾃1889年⾸次发现含镍合⾦的优良性能以来，已经陆续开发出3000多种镍合⾦。现在，镍的应⽤已涉及30多万项，主要⽤于耐热合⾦、磁性材料、电⼦及电⽓材料、触媒、储氢材料、形态记忆合⾦、镍镉电池、镍氢电池、铁镍蓄电池、⾼温陶瓷、玻璃等⽅⾯。作为⼀种战略⾦属资源，镍在航空航天、特种合⾦、电⼦材料、不锈钢等领域也有着不可替代的重要作⽤。
⽬前，⼯业⽣产的镍和钒均来⾃矿⽯，钒矿⽯主要有钒铁矿⽯、⽯煤、钒铀矿、钒酸盐矿、磷灰岩、绿硫钒矿、沥青⽯、原油和铝⼟矿等。我国钒矿资源主要由钒铁矿⽯和⽯煤矿组成，钒铁矿⽯主要是钒钛磁铁矿，具有开采价值的钒矿以⽯煤为主。根据矿产⼀般⼯业要求，钒铁矿中氧化钒（即五氧化⼆钒）质量分数为0．15％～0．20％时即可进⾏综合回收。我国的镍矿则以硫化镍矿为主，占全国总储量的86％，仅少量矿区镍品位较⾼（⼤于1％），⼤多数品位均在1％以下。氧化镍矿的开发利⽤是以镍红⼟矿为主，镍品位在1％～2％之间。
住房公积金怎么用来买房我们再看看被炼油商痛恨的⾦属镍和钒在催化裂化废催化剂上的含量，某炼⼚催化裂化废剂中⾦属镍含量1．1％，钒含量0．34％（折合为氧化钒0．607％），铁含量0．41％，完全满⾜具有开采价值的钒铁矿和镍矿品位。假设能把这些⾦属都提取出来，按上⽂提到的⾦属镍和钒的价格计算，对于⼀个具有100万吨/年加⼯量的催化裂化装置，每吨原料油的剂耗为1公⽄，则可⽣产11吨⾦属镍、3．4吨⾦属钒，销售价格为927万元。这仅仅是加⼯了原油中很少的⼀部分⾦属，因为每克催化裂化原料
中⾦属含量⼀般不超过20微克。假如对原料中⾦属不限制，加⼯100微克/克⾦属镍钒含量的重油，对于⼀个100万吨/年的催化裂化装置，则回收⾦属镍、钒的量是上述计算的5倍以上，销售价格将超过5000万元。如果催化剂上的⾦属钒含量允许在1．0％以上，则品位更⾼，回收⾦属将更有利。⽽且，从催化裂化废催化剂上回收⾦属的成本应该要低于从矿物中提取，因为不涉及矿物的开采等上游费⽤，同时还会得到铝等⾦属。
除了上述从废催化剂回收⾦属外，延迟焦化所得的⽯油焦中也富集了⼤量的⾦属，在利⽤⽯油焦的过程中，如果有意识地收集所得灰分，则许多⾦属会⽐较容易回收。此外，通过萃取⽅法从渣油中可以得到浓缩⾦属的原料，进⼀步提取⾦属镍、钒可能更有竞争⼒。⽐如将含⾦属镍含量46微克/克、钒含量299微克/克的塔河常渣经过溶剂脱沥青后浓缩在20％～30％的沥青中，将沥青⽓化，⽓化后灰渣中的⾦属钒含量可以达48％、镍含量达7．4％，此时再回收⾦属将⼤⼤降低回收成本。
2015年我国原油加⼯量达5．22亿吨，假设都为镍含量12．19微克/克、钒含量39．12微克/克的阿拉伯中质原油，则⽯油这个⼤⾦矿中⾦属镍总量达0．64万吨，⾦属钒总量达2．04万吨。如果能够把这些⾦属都得到合理的回收，效益是⾮常巨⼤的。lcd屏
俗话说，是⾦⼦总会发光的。从⽯油中提取⾼附加值的产品，⾼效利⽤⽯油资源，节约我们宝贵的地球资源，变废为宝，是我们⽯油⾏业的⼈员需要经常思考的问题。
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