脱除石油焦中钒的方法与流程

本申请涉及石油焦净化处理，尤其涉及一种脱除石油焦中钒的方法。

背景技术：

1、石油焦是石油炼化过程中的副产物，广泛应用于炭素制品、冶炼及化工等行业。近年来，随着全球原油资源日趋劣质化、重质化，石油焦中钒（v）等金属杂质的含量显著升高，对其后续加工利用性能造成了严重影响。研究表明，石油焦中的钒主要以两种形式存在：一是有机金属螯合物，特别是配位结构复杂、稳定性极高的钒卟啉；二是难溶的低价态钒氧化物（如v2o3、vo2）。上述两种形态的钒在常规处理条件下均难以有效脱除。高含量的钒会显著提高石油焦的空气反应性，导致其在铝电解生产过程中引发严重的氧化掉渣现象；同时，以高钒石油焦为原料制备预焙阳极并用于电解铝工业时，钒会在电解质体系中逐渐富集，进而引起电流效率下降、阳极结构失稳，甚至造成阳极早期破损，大幅增加生产能耗与成本。

2、为脱除石油焦中的钒，目前主要采用以下几种方法：(1)高温高压催化裂解法；该方法对反应设备的耐压、耐腐蚀性能要求苛刻,设备投资与运行成本高昂，难以实现大规模工业化推广；(2)氧化-湿化学浸出法；该方法需依赖过氧化氢、次氯酸盐、臭氧等强氧化剂，存在显著的安全隐患（如设备腐蚀、爆炸风险），且工艺流程复杂、处理成本较高；(3)生物法脱钒；该方法利用特定微生物对钒的吸附或还原作用实现脱除，但菌种培养条件苛刻、处理周期长，且对石油焦复杂组分体系的适应性较差，目前仍停留在实验室研究阶段，难以满足工业化快速处理的现实需求。综上所述，现有石油焦脱钒方法普遍存在设备投资大、运行成本高、安全风险突出或工业化可行性差等问题。

3、有鉴于此，有必要设计一种脱除石油焦中钒的方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种脱除石油焦中钒的方法，以解决目前因钒在石油焦中赋存形态复杂、高温下易形成热力学稳定化合物，导致的传统脱钒工艺脱除困难及成本高昂问题。

2、第一方面，本申请提供了一种脱除石油焦中钒的方法，包括以下步骤：

3、将石油焦与碱金属盐混合，得到混料；

4、对所述混料进行活化处理，得到活性石油焦；

5、对所述活性石油焦进行浸出处理，得到浸出液；

6、对所述浸出液进行抽滤处理，得到第一固相和第一液相；以及，

7、对所述第一固相依次进行洗涤处理、干燥处理，得到脱钒石油焦。

8、在一些实施例中，所述活化处理的升温速率为3℃/min~8℃/min；和/或，

9、所述活化处理的活化温度为200℃~500℃；和/或，

10、所述活化处理的活化时间为2h~8h；和/或，

11、所述活化处理的活化气氛包括空气气氛、氧气气氛中的任意一种；和/或，

12、所述活化处理过程中，通入所述活化气氛的流速为2l/min~10l/min。

13、在一些实施例中，所述碱金属盐包括钾盐、钠盐中的任意一种或多种；

14、所述钾盐包括氯化钾、碳酸钾中的任意一种或多种；

15、所述钠盐包括氯化钠、碳酸钠中的任意一种或多种。

16、在一些实施例中，所述石油焦与所述碱金属盐的质量比为100:(5~40)。

17、在一些实施例中，所述浸出处理的温度为30℃~95℃；和/或，

18、所述浸出处理的浸出时间为2h~8h。

19、在一些实施例中，所述浸出处理包括以下步骤：将所述活性石油焦与碱液混合。

20、在一些实施例中，所述活性石油焦与所述碱液的固液比为1g:(1~5)ml；和/或，

21、所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的任意一种或多种；和/或，

22、所述碱液的浓度为0.5mol/l~5mol/l。

23、在一些实施例中，所述洗涤处理的试剂包括去离子水；和/或，

24、所述洗涤处理的洗涤次数包括3次~5次；和/或，

25、所述干燥处理的温度为60℃~100℃；和/或，

26、所述干燥处理的时间为6h~12h。

27、在一些实施例中，所述石油焦的粒径≤6mm；和/或，

28、所述石油焦中钒元素的含量为400ppm~1000ppm。

29、在一些实施例中，所述脱钒石油焦中钒元素的脱除率≥65.3%。

30、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

31、本申请实施例提供的脱除石油焦中钒的方法，通过对由石油焦与碱金属盐混合得到的混料进行活化处理、浸出等处理，能有效脱除石油焦中的钒元素。其中，本申请提供脱钒的方法主要基于如下机理：一方面通过活化处理裂解钒卟啉的稳定环状结构，氧化分解配位结构；另一方面碱金属盐在活化条件下与氧化钒发生氧化和碱化反应，促使惰性低价钒高效转化为可溶性高价钒物种。后续经碱液浸出处理，高价钒可与碱液反应生成稳定的钒酸根离子并转移至液相，最终实现石油焦中钒的高效脱除。

1.一种脱除石油焦中钒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的脱除石油焦中钒的方法，其特征在于，所述活化处理的升温速率为3℃/min~8℃/min；和/或，

3.根据权利要求1所述的脱除石油焦中钒的方法，其特征在于，所述碱金属盐包括钾盐、钠盐中的任意一种或多种；

4.根据权利要求3所述的脱除石油焦中钒的方法，其特征在于，所述石油焦与所述碱金属盐的质量比为100:(5~40)。

5.根据权利要求1所述的脱除石油焦中钒的方法，其特征在于，所述浸出处理的温度为30℃~95℃；和/或，

6.根据权利要求5所述的脱除石油焦中钒的方法，其特征在于，所述浸出处理包括以下步骤：将所述活性石油焦与碱液混合。

7.根据权利要求6所述的脱除石油焦中钒的方法，其特征在于，所述活性石油焦与所述碱液的固液比为1g:(1~5)ml；和/或，

8.根据权利要求1所述的脱除石油焦中钒的方法，其特征在于，所述洗涤处理的试剂包括去离子水；和/或，

9.根据权利要求3所述的脱除石油焦中钒的方法，其特征在于，所述石油焦的粒径≤6mm；和/或，

10.根据权利要求1至9任意一项所述的脱除石油焦中钒的方法，其特征在于，所述脱钒石油焦中钒元素的脱除率≥65.3%。