CC BY
18УДК 665.753
Мамедов И.М. магистрант,
химико-технологический факультет, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности,
Баку, Азербайджанская Республика Mammadov I.M. Master's Student, Faculty of Chemistry and Technology, Azerbaijan State University of Oil and Industry, Baku, Republic of Azerbaijan E-mail: aygun.b74@mail.ru
Экстракционное облагораживание гидроочищенной дизельной фракции Extraction refinement of hydrotreated diesel fraction
Аннотация: В данной статье впервые экспериментально подтверждена эффективность использования процесса жидкостной экстракции N-МП для подготовки дизельных фракций перед гидроочисткой. При экстракционном облагораживании гидроочищенной дизельной фракции 180-3500 достигнуто снижение содержания серы с 0,18% масс. до 0,024% масс., что указывает на преимущественное извлечение сернистых соединений, трудноудаляемых в процессе гидроочистки. Далее впервые исследованы зависимости качества и выхода получаемых продуктов от фракционного состава сырья, температуры экстракции и времени контакта.
Abstract: In this article, for the first time, the efficiency of using the N-MP liquid extraction process for the preparation of diesel fractions before hydrotreating has been experimentally confirmed. During extraction refinement of the hydrotreated diesel fraction 180-3500, a decrease in the sulfur content from 0.18% by weight was achieved up to 0.024% by weight, which indicates the predominant extraction of sulfur compounds that are difficult to remove during hydrotreating. Then, for the first time, the dependences of the quality and yield of the products obtained on the fractional composition of raw materials, extraction temperature and contact time were investigated.
Ключевые слова: гидроочистка; дизельные фракции; температура экстракции; время контакта; Nметилпирролидона N-МП; сернистые соединения.
Keywords: hydrotreating; diesel fractions; extraction temperature; contact time; N-methylpyrrolidone N-MP; sulfur compounds.
Введение. Развитие нефтеперерабатывающей промышленности является стратегической задачей отечественной экономики. Рост показателей нефтяной отрасли, главным образом, определяется глубиной переработки нефти, объемами и качеством выпускаемых нефтепродуктов, особенно моторных топлив. Среди всех видов моторных топлив особое место занимает топливо для дизельных двигателей, без которых невозможно представить современную цивилизацию [1].
В то же время имеются сведения об успешном применении целого ряда избирательных растворителей в процессах жидкостной экстракции для одновременного улучшения показателей средних фракций нефти. Преимуществом процессов экстракции является возможность их осуществления при атмосферном давлении и невысоких температурах [8].
Большинство растворителей, предложенных для процессов экстракционного облагораживания дизельных фракций, являются высокотоксичными веществами. В то же время нет сведений об использовании для этой цели малотоксичного N метилпирролидона (N-МП).
С целью определения оптимальной температуры начала кипения обрабатываемой N-МП тяжелой дизельной фракции исходное сырье — гидроочищенную фракцию 180-3500С подвергли разгонке с получением трех образцов тяжелой фракции с пределами выкипания: 260-350оС (образец N21), 280-3500С (образец N22) и 300-3500С (образец МЗ).
Выход этих фракций составил соответственно З1,5; 21,0 и 12,6 % масс. от исходного сырья. С целью установления граничных условий проведения жидкостной экстракции для выделенных фракций были определены зависимости критической температуры растворения (Ткр.) в N-МП от его концентрации (CN-Mi) в объемных процентах [4, 5].
Полученные зависимости позволили выявить температурные пределы, в которых возможно использование жидкостной экстракции N-^111 для очистки каждого из образцов тяжелой дизельной фракции. Например, для образца N21 максимальная температура экстракции может составлять 780С, для образца N22 — 870С и для образца N93 — 890С.
Для проведения экстракции были выбраны кратности соотношения растворителя к сырью из области концентраций растворителя, соответствовавших наибольшим значениям критической температуры растворения [3]. Температуру экстракции выбирали в соответствии с практическими рекомендациями, согласно которым она должна быть не менее, чем на 25-300С ниже критической температуры растворения (таблица 1). Таким образом, для образцов были подобраны условия приблизительно равной растворимости в процессе жидкостной экстракции.
Таблица 1 — Условия проведения жидкостной экстракции
№ образца Массовое соотношение растворитель: сырье Температура экстракции, С Время контакта, мин.
1 1,22 50 5
2 1 60 5
3 1 65 5
Полученные рафинаты были смешаны с соответствующими легкими компонентами исходной широкой дизельной фракции в соотношении, соответствовавшем предшествовавшей разгонке широкой дизельной фракции [7]. Для рафинатов и приготовленных из них дизельных фракций были определены цетановые числа, содержание ароматических углеводородов и содержание серы (табл. 2).
Таблица 2 — Сравнение выхода продуктов и показателей качества исходной и приготовленных дизельных фракций
Наименование показателя Исходная дизельная фракция180-3500С Дизельная фракция, приготовленная из рафината жидкостной экстракции образца
ЛГ21 N22
Выход на исходное сырье, масс.% 87,6 92,1 91,7
Выход экстракта, масс. % на исходное сырье 10,3 5,6 5,8
Общие потери при экстракции и регенерации, масс.% на тяжелый компонент 2,3 2,5
Цетановое число 47 61 54 51
Содержание ароматических углеводородов, масс. % 20,8 10,1 15,2 18,3
Массовая доля общей серы, % 0,182 0,024 0,027 0,029
Как видно из таблицы 2, при экстракционном облагораживании гидроочищенной дизельной фракции 180-3500С достигнуто снижение содержания серы с масс. до 0,024% масс. и ароматических углеводородов с 20,8% масс. до 10,1 % масс., что указывает на значительное извлечение тех сернистых соединений и ароматических углеводородов, которые трудно удаляются в процессе гидроочистки [6].
При этом наилучшее качество дизельной фракции по цетановому числу, содержанию серы и ароматических углеводородов получено в образце N21. Содержание серы снизилось по сравнению с исходным сырьем в 7,6 раза.
Применение экстракционного облагораживания дизельной фракции перед гидроочисткой позволяет вовлекать в переработку относительно большее количество сырья, а именно дизельные фракции с более высокой температурой
конца кипения (до 3600С), без ущерба качеству получаемого дизельного топлива. В связи с этим реализация разработанных технологических решений позволит увеличить выход товарного дизельного топлива, снизить энергетические затраты и, таким образом, снизить себестоимость вырабатываемого дизельного топлива [2].
Проведенные эксперименты показали, что сернистые соединения, трудноудаляемые в процессе гидроочистки, а именно соединения бензотиофенового ряда, эффективно удаляются методом жидкостной экстракции, а методы жидкостной экстракции и гидроочистки могут эффективно дополнять друг друга. По этой причине возникла необходимость в более детальном изучении процесса жидкостной экстракции дизельных фракций с применением N-МП.
Список литературы
1. Анализ мирового рынка дизельного топлива в 2006-2010 г., прогноз на 2011-2015 г. // Busines Stat. 2011. [Электронный ресурс]. — Электрон. данн. - Режим доступа. — URL: http://marketing.rbc.ru/researchJ562949979784348.shtml/ Дата обращения 14.02.2022. — Загл. с экрана.
2. Аппазов Артур Юсипович. Диссертация. Разработка технологии экстракционного облагораживания дизельных фракций с применением N-метилпирролидона. Астрахань, — 2013, — С. 136.
3. Аппазов А.Ю. Получение высококачественных дизельных топлив методом жидкостной экстракции / Аппазов А.Ю., Пыхалова Н.В., Баламедова У.А. // Известия вузов. Химия и химическая технология. — 2012. — Т. 55. — Вып. 2. — С. 71-73.
4. Баулин О.А. Методы получения дизельных топлив с улучшенными экологическими показателями / Баулин О.А., Рахимов М.Н., Григорьева О.И., Кудрявцев К.А., Рахимова 3.Ф. // Нефтегазовое дело. — 2007. — №1. — Т.5. — С. 189-192.
5. Гайле А.А. Химия нефти / Гайле А.А., Спиркин В.Г. и др. — Л.: «Химия», — 1984, — 360 с.
6. Лыткин А.С., Бегак О.Ю. Цетаноповышающие добавки для дизельного топлива / Лыткин А.С, Бегак О.Ю. // Автомобильная промышленность. — 2008. — №8 — С. 30.
7. Муллакаев M.C. Ультразвуковая интенсификация процесса каталитического окисления сероорганических соединений дизельной фракции / Муллакаев М.С., Асылбаев Д.Ф., Векслер Г.Б., Баранов Д.А. // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. — 2010. — №4. — С. 38-41.
8. Пат. РФ №2148070. МПК C10G021/20. Способ получения экологически чистого дизельного топлива / Сомов В.Е., Гайле А.А. — Заявл. 15.02.99; опубл. 27.04.00. — [Электронный ресурс]. — Электрон. данн. - Режим доступа. — URL: http://wwwl.fips.ru/wps/portal/ Registers/ Дата обращения 21.02.2022. — Загл. с экрана.
