Evaluation of Demetallization Peformance of New⁃Type Crude Oil Demetallization Agent

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2026.05.006

Abstract

Abstract:

With reference to the national standards, the general properties of a mixed crude oil with a Russian crude mass fraction of 30% were measured.A novel metal⁃removal agent for crude oil,featuring a multidentate structure and favorable hydrophilicity, was developed, and its demetallization efficiency was assessed through orthogonal array experiments.The results show that the mixed crude oil is acid⁃containing light crude oil, which mainly contains five metal elements:iron,nickel,calcium,sodium,and vanadium.The new type of crude oil demetallizer shows excellent demetallization performance for mixed crude oil.However,the degree of influence of various operating conditions on the removal of different metal elements varies significantly.Temperature and the intensity of the weak electric field have the most significant effects on the removal of iron and calcium elements,respectively.In terms of total removal rate,the optimal operating conditions obtained from orthogonal experiments are as follows:temperature of 120 ℃,settling time of 10 min,the mixing intensity is 100 times/min,strong electric field strength of 1 000 V/cm,strong electric field action time of 2 min, weak electric field strength of 400 V/cm, and weak electric field action time of 15 min.Under the above conditions,the removal rates of iron,calcium, and sodium elements are all above 94.00%,and the total removal rate of the five metal elements reaches 66.66%,achieving deep removal of metal elements in mixed crude oil,and indicating that the developed new⁃type crude oil demetallization agent has good demetallization performance for this type of mixed crude oil.

Key words: Mixed crude oil, Demetallization agent, Performance evaluation, Orthogonal experiment

摘要：

针对俄罗斯原油质量分数为30%的混合原油，参照国家标准，对其一般性质进行了测定；研制出一种具有多齿结构且亲水性良好的新型原油脱金属剂，并采用正交实验对其脱金属性能进行了评价。结果表明，该混合原油为含酸轻质原油，主要包含Fe、Ni、Ca、Na和V金属元素；新型原油脱金属剂对混合原油表现出良好的脱金属性能，但各种操作条件对不同金属元素脱除的影响程度存在明显差异，温度对脱除Fe元素影响最为显著，弱电场强度对脱除Ca元素影响最为显著；通过正交实验得到的最优操作条件如下：温度为120 ℃，沉降时间为10 min，混合强度为100次/min,强电场强度为1 000 V/cm，强电场作用时间为2 min，弱电场强度为400 V/cm，弱电场作用时间为15 min；最优操作条件下Fe、Ca、Na元素的脱除率均在94.00%以上，5种金属元素的总脱除率达到66.66%，实现了混合原油中金属元素的深度脱除，表明自主开发的新型原油脱金属剂对此类混合原油具有良好的脱金属性能。

关键词: 混合原油, 脱金属剂, 性能评价, 正交实验

CLC Number:

TE622

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Figures/Tables 6

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性质参数	数值
密度(20 ℃)/(g·cm^-3)	0.863 2
运动黏度(40 ℃)/(mm²·s^-1)	28.283 2
酸值/(mgKOH·g^-1)	0.800
w（灰分）/%	0.09
w（水）/%	痕量
w（Fe）/(μg·g^-1)	12.50
w（Ni）/(μg·g^-1)	10.49
w（Ca）/(μg·g^-1)	10.30
w（Na）/(μg·g^-1)	2.60
w（V）/(μg·g^-1)	1.81

性质参数	数值
密度(20 ℃)/(g·cm^-3)	0.863 2
运动黏度(40 ℃)/(mm²·s^-1)	28.283 2
酸值/(mgKOH·g^-1)	0.800
w（灰分）/%	0.09
w（水）/%	痕量
w（Fe）/(μg·g^-1)	12.50
w（Ni）/(μg·g^-1)	10.49
w（Ca）/(μg·g^-1)	10.30
w（Na）/(μg·g^-1)	2.60
w（V）/(μg·g^-1)	1.81

因素	水平
因素	1	2	3
A：温度/℃	110	120	130
B：沉降时间/min	10	15	20
C：混合强度/(次·min^-1)	50	100	150
D：强电场强度/(V·cm^-1)	800	1 000	1 200
E:强电场作用时间/min	2	5	10
F:弱电场强度/(V·cm^-1)	400	500	600
G:弱电场作用时间/min	5	10	15

因素	水平
因素	1	2	3
A：温度/℃	110	120	130
B：沉降时间/min	10	15	20
C：混合强度/(次·min^-1)	50	100	150
D：强电场强度/(V·cm^-1)	800	1 000	1 200
E:强电场作用时间/min	2	5	10
F:弱电场强度/(V·cm^-1)	400	500	600
G:弱电场作用时间/min	5	10	15

序号	A	B	C	D	E	F	G	w（金属）/（μg·g^-1）					金属脱除率/%					总脱除率/%
序号	A	B	C	D	E	F	G	Fe	Ni	Ca	Na	V	Fe	Ni	Ca	Na	V	总脱除率/%
1	110	10	50	800	2	400	5	0.84	9.70	1.03	0.17	1.72	93.32	7.62	90.00	98.46	4.44	64.30
2	110	15	100	1 000	5	500	10	0.81	9.50	0.87	0.19	1.73	93.56	9.52	91.55	98.69	3.89	65.25
3	110	20	150	1 200	10	600	15	1.66	9.52	1.85	0.67	1.71	86.76	9.33	82.04	98.23	5.00	59.12
4	120	10	50	1 000	10	500	15	1.20	9.51	1.20	0.29	1.69	90.44	9.43	88.35	98.85	6.11	63.16
5	120	15	100	1 200	2	600	5	0.88	9.65	1.57	0.27	1.72	93.00	8.10	84.76	99.62	4.44	62.63
6	120	20	150	800	5	400	10	0.81	9.55	1.10	0.23	1.72	93.56	9.05	89.32	98.15	4.44	64.43
7	130	10	100	800	5	600	15	1.05	9.68	1.28	0.41	1.71	91.64	7.81	87.57	94.23	5.00	62.52
8	130	15	150	1 000	10	400	5	1.70	9.53	1.51	0.66	1.70	86.44	9.24	85.34	94.62	5.56	59.95
9	130	20	50	1 200	2	500	10	1.77	9.60	1.42	0.58	1.71	85.88	8.57	86.21	97.69	5.00	60.00
10	110	10	150	1 200	5	500	5	1.61	9.59	1.49	0.20	1.72	87.16	8.67	85.53	95.31	4.44	61.25
11	110	15	50	800	10	600	10	1.49	9.68	1.87	0.37	1.70	88.12	7.81	81.84	95.77	5.56	59.92
12	110	20	100	1 000	2	400	15	0.82	9.60	0.63	0.20	1.70	93.48	8.57	93.88	92.31	5.56	65.65
13	120	10	100	1 200	10	400	10	0.87	9.57	0.75	0.20	1.70	93.08	8.86	92.72	95.31	5.56	65.28
14	120	15	150	800	2	500	15	0.86	9.56	0.72	0.22	1.71	93.16	8.95	93.01	96.54	5.00	65.33
15	120	20	50	1 000	5	600	5	1.23	9.59	0.87	0.38	1.70	90.20	8.67	91.55	95.38	5.56	63.74
16	130	10	150	1 000	2	600	10	1.27	9.60	0.85	0.40	1.71	89.88	8.57	91.75	94.62	5.00	63.32
17	130	15	50	1 200	5	400	15	1.21	9.61	0.79	0.33	1.70	90.36	8.48	92.33	97.31	5.56	63.82
18	130	20	100	800	10	500	5	1.23	9.59	1.55	0.44	1.71	90.20	8.67	84.95	96.08	5.00	61.49