本發(fā)明涉及油品脫蠟，具體涉及一種石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法。
背景技術(shù)：
1、油品深度脫蠟是石油煉制和潤滑油生產(chǎn)中的關(guān)鍵工藝，旨在通過去除長鏈烷烴（蠟質(zhì)）改善油品的低溫流動(dòng)性和穩(wěn)定性，滿足寒冷地區(qū)及高精密機(jī)械的應(yīng)用需求。傳統(tǒng)脫蠟技術(shù)主要包括溶劑脫蠟、生物脫蠟以及催化脫蠟等。其中，溶劑脫蠟是石油產(chǎn)品精制的一種重要方法，潤滑油原料通過溶劑稀釋和冷凍，使其中的蠟結(jié)晶析出，從而降低潤滑油凝固點(diǎn)的過程，但溶劑脫蠟依賴低溫溶劑結(jié)晶分離蠟質(zhì)，能耗高且溶劑回收復(fù)雜；生物脫蠟又稱細(xì)菌脫蠟，雖然過程環(huán)保，但反應(yīng)速率低且菌種適應(yīng)性有限，難以工業(yè)化推廣；催化脫蠟是原料中石蠟烴在具有選擇性的加氫脫蠟催化劑(如載鉑絲光沸石、zsm-5分子篩等)作用下，通過加氫裂化轉(zhuǎn)化成沸點(diǎn)較低的烴類，產(chǎn)品經(jīng)閃蒸后得到傾點(diǎn)較低的潤滑油料，副產(chǎn)品有汽油和石油氣，但傳統(tǒng)催化劑（如分子篩、金屬氧化物或貴金屬負(fù)載型催化劑）存在活性位點(diǎn)易被積碳覆蓋、孔徑限制傳質(zhì)效率、貴金屬成本高昂等問題，導(dǎo)致穩(wěn)定性差和操作成本上升。因此需要提供一種新型的催化劑，相對(duì)于現(xiàn)有的催化劑穩(wěn)定性好，脫蠟效果強(qiáng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定除去油品中的正構(gòu)烷烴，催化劑可循環(huán)使用，脫蠟效果強(qiáng)。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，包括以下步驟：將尿素加熱熔化為液態(tài)尿素，將油品與液態(tài)尿素、水以及石墨烯催化劑混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)后過濾得到純化油品與濾餅，所述濾餅重復(fù)利用對(duì)新油品進(jìn)行脫蠟處理，所述石墨烯催化劑為過渡金屬氧化物改性氮摻雜石墨烯。
3、本發(fā)明提供的石墨烯催化劑具有較好的親水性，可以在水中較穩(wěn)定分散一段時(shí)間，加入尿素溶液中后，石墨烯隨水與其混合均勻，尿素加熱熔化后，石墨烯均勻分散在尿素溶液中，再與油品混合攪拌的過程中，尿素溶液隨著溫度變化慢慢凝固，凝固的過程中形成網(wǎng)絡(luò)狀超分子結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)狀超分子結(jié)構(gòu)具有超大比表面積，同時(shí)由于均勻分散了石墨烯催化劑，使比表面積進(jìn)一步增大，網(wǎng)絡(luò)狀超分子結(jié)構(gòu)可以使油品中的正構(gòu)烷烴在石墨烯催化劑作用下與氮元素充分反映，作為反應(yīng)產(chǎn)物的尿素不會(huì)破壞該網(wǎng)絡(luò)狀超分子結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)狀超分子結(jié)構(gòu)也可以吸附油品中的正構(gòu)烷烴（降低油品凝點(diǎn)）。通過過濾可分離出低凝點(diǎn)的純化油品，同時(shí)得到含有正構(gòu)烷烴、尿素、石墨烯催化劑的濾餅。通過加熱，可以使中的正構(gòu)烷烴融化，使其的親和性更好，而進(jìn)入正構(gòu)烷烴相，可以比較容易分離出來。剩余的尿素絡(luò)合物和石墨烯催化劑可以直接進(jìn)入下一輪油品處理。另外，通過水可以較容易將石墨烯催化劑與尿素絡(luò)合物融化并分離，分離出的石墨烯催化劑在經(jīng)過活化處理可以進(jìn)入下一循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了重復(fù)利用，穩(wěn)定性好，脫蠟效果強(qiáng)的目的
4、可選的，所述尿素加熱的溫度為105~115℃；所述混合攪拌反應(yīng)的溫度小于80℃，時(shí)間為1.5~2.5h。
5、可選的，所述油品、液體尿素、水、石墨烯催化劑的重量比例為10：3~4：0.2~0.8：0.01~0.5。
6、可選的，還包括以下裝置：循環(huán)流化反應(yīng)裝置、高位槽、所述高位槽一路連接循環(huán)流化反應(yīng)裝置，另一路連接收集裝置，所述高位槽具有獨(dú)立加熱系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)。
7、可選的，所述尿素在所述高位槽中加熱熔化為液態(tài)尿素，尿素與水、石墨烯催化劑在高位槽中混合，油品與液態(tài)尿素、水以及石墨烯催化劑在循環(huán)流化反應(yīng)裝置中混合反應(yīng)。
8、可選的，所述濾餅重復(fù)利用為將濾餅放入高位槽，加入水加熱至60~70℃，分層后收集上層液相至收集裝置，然后添加尿素加熱熔化為液態(tài)尿素，開始處理新油品脫蠟。
9、可選的，所述過渡金屬氧化物改性氮摻雜石墨烯的制備包括以下步驟：
10、s1、將氟化石墨、氮源、n-甲基-2-吡咯烷酮混合后使用砂磨機(jī)研磨分散，然后使用蒸餾水與無水乙醇先后進(jìn)行洗滌過濾，得到氮摻雜氟化石墨；
11、s2、將所述氮摻雜氟化石墨與有機(jī)堿、水混合進(jìn)行超聲處理，高溫下發(fā)生水熱反應(yīng)，然后使用蒸餾水與無水乙醇先后洗滌過濾，得到羥基化氮摻雜石墨烯；
12、s3、將所述羥基化氮摻雜石墨烯與過渡金屬可溶性鹽、水混合后調(diào)節(jié)ph，攪拌均勻，靜置后高溫下發(fā)生水熱反應(yīng)，然后使用蒸餾水與無水乙醇先后洗滌過濾，烘干，得到過渡金屬氧化物改性氮摻雜石墨烯。
13、可選的，所述氟化石墨、氮源、n-甲基-2-吡咯烷酮的重量比例為1：2~3：15~25；所述氮摻雜氟化石墨、有機(jī)堿、水的重量比例為1：10~15：80~120；所述羥基化氮摻雜石墨烯、過渡金屬可溶性鹽、水的重量比例為1：1~4：350~450。
14、可選的，氮源為僅包含c、h、o、n元素的可溶性銨鹽。
15、可選的，有機(jī)堿為4-甲基吡啶、三乙烯二胺、三乙胺中的一種或兩種以上的組合。
16、可選的，過渡金屬可溶性鹽為鉬鹽，鎢鹽，釩鹽，鐵鹽，鎳鹽中的一種或兩種以上組合。
17、可選的，所述s1中砂磨機(jī)研磨分散的條件為轉(zhuǎn)速2000~4000rpm，時(shí)間5~7h；所述s2中高溫下發(fā)生水熱反應(yīng)的條件為溫度150~180℃，時(shí)間40~60h；s3中高溫下發(fā)生水熱反應(yīng)的條件為溫度140~180℃，時(shí)間15~20h；所述s3中烘干為溫度為90~110℃下真空烘干。
18、可選的，所述s2步驟為將乙醇與甘油以重量比為1：1混合得到混合溶劑，將所述氮摻雜氟化石墨加入混合溶劑中，在反應(yīng)溫度為170~190℃下反應(yīng)為22~26h，得到羥基化氮摻雜石墨烯。
19、本發(fā)明的上述技術(shù)方案至少包括以下有益效果：
20、本發(fā)明提供的石墨烯催化劑使用石墨烯作為活性組分（過渡金屬氧化物）的載體，氮摻雜可改變石墨烯的表面性質(zhì)，增強(qiáng)載體與活性組分的相互作用，使得活性組分穩(wěn)定且均勻的分散在石墨烯表面，從而提高了催化劑的活性；使用氟化石墨烯水解得到含氧官能團(tuán)，使含氧官能團(tuán)的分布更加均勻，有利于后續(xù)過渡金屬元素改性；過渡金屬元素的引入進(jìn)一步提高了催化效率。本發(fā)明提供的脫蠟方法中加入石墨烯催化劑提高了脫蠟效率，同時(shí)石墨烯催化劑可以重復(fù)利用。
1.一種石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，其特征在于，包括以下步驟：將尿素加熱熔化為液態(tài)尿素，將油品與液態(tài)尿素、水以及石墨烯催化劑混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)后過濾得到純化油品與濾餅，所述濾餅重復(fù)利用對(duì)新油品進(jìn)行脫蠟處理，所述石墨烯催化劑為過渡金屬氧化物改性氮摻雜石墨烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，其特征在于，所述尿素加熱的溫度為105~115℃；所述混合攪拌反應(yīng)的溫度小于80℃，時(shí)間為1.5~2.5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，其特征在于，所述油品、液體尿素、水、石墨烯催化劑的重量比例為10：3~4：0.2~0.8：0.01~0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，其特征在于，還包括以下裝置：循環(huán)流化反應(yīng)裝置、高位槽、所述高位槽一路連接循環(huán)流化反應(yīng)裝置，另一路連接收集裝置，所述高位槽具有獨(dú)立加熱系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，其特征在于，所述尿素在所述高位槽中加熱熔化為液態(tài)尿素，尿素與水、石墨烯催化劑在高位槽中混合，油品與液態(tài)尿素、水以及石墨烯催化劑在循環(huán)流化反應(yīng)裝置中混合反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，其特征在于，所述濾餅重復(fù)利用為將濾餅放入高位槽，加入水加熱至60~70℃，分層后收集上層液相至收集裝置，然后添加尿素加熱熔化為液態(tài)尿素，開始處理新油品脫蠟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，其特征在于，所述過渡金屬氧化物改性氮摻雜石墨烯的制備包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，其特征在于，所述氟化石墨、氮源、n-甲基-2-吡咯烷酮的重量比例為1：2~3：15~25；所述氮摻雜氟化石墨、有機(jī)堿、水的重量比例為1：10~15：80~120；所述羥基化氮摻雜石墨烯、過渡金屬可溶性鹽、水的重量比例為1：1~4：350~450。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，其特征在于，所述s1中砂磨機(jī)研磨分散的條件為轉(zhuǎn)速2000~4000rpm，時(shí)間5~7h；所述s2中高溫下發(fā)生水熱反應(yīng)的條件為溫度150~180℃，時(shí)間40~60h；s3中高溫下發(fā)生水熱反應(yīng)的條件為溫度140~180℃，時(shí)間15~20h；所述s3中烘干為溫度為90~110℃下真空烘干。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的石墨烯催化劑參與油品深度脫蠟的方法，其特征在于，所述s2步驟為將乙醇與甘油以重量比為1：1混合得到混合溶劑，將所述氮摻雜氟化石墨加入混合溶劑中，在反應(yīng)溫度為170~190℃下反應(yīng)為22~26h，得到羥基化氮摻雜石墨烯。