CC BY
33
УДК 665.753.2
DOI: 10.17122/bcj-2018-1-96-98
А. Ф. Ахметов (д.т.н., проф., зав. каф.) 1, А. В. Ахметов (к.т.н., вед. экон.) 2, Ш. Г. Загидуллин (магистрант) 1, Н. С. Шайжанов (аспирант) 1
ГИДРОПЕРЕРАБОТКА ТЯЖЕЛОЙ ФРАКЦИИ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ С10+ НА КАТАЛИЗАТОРЕ НИКЕЛЬ НА КИЗЕЛЬГУРЕ
1 Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра технологии нефти и газа 450062, Уфа, ул. Космонавтов 1, тел. (347) 2428931, е-та!1: tng@rusoil.ru, zagidullin-shamil@mail.ru 2 ПАО АНК Башнефть, отдел оптимизации производства департамента оптимизационного планирования 450077, Уфа, ул. Карла Маркса, 30, тел. (347) 2616161, е-mail: fogin@mail.ru
A. F. Akhmetov A. V. Akhmetov 2, Sh. G. Zagidullin N. S. Shayzhanov 1
HYDROFINERY PROCESSING HEAVY FRACTION OF AROMATIC HYDROCARBONS C10+ ON CATALYZER NICKEL ON KIZELGUR
1 Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, Russia, ph. (347) 2428931, e-mail: tng@rusoil.ru, zagidullin-shamil@mail.ru
2 PJSC ANC Bashneft 30, Karl Marx Str., 450077, Ufa, Russia, ph. (347) 2616161, e-mail: fogin@mail.ru
Из тяжелой фракции ароматических углеводородов С10+, отобранных с секции 900В комплекса по производству ароматических углеводородов филиала ПАО АНК «Башнефть» «Башнефть-Уфанефтехим», была выделена фракция 220—300 оС, гидропереработка которой произведена в ГУП «Институт нефтехимперера-ботки» РБ на катализаторе никель на кизельгуре, при разных технологических параметрах, с целью выявления оптимального режима процесса. В результате получен продукт, обладающий высокой плотностью (867 кг/м3), который может быть использован, как высокоплотный компонент реактивного топлива марки Т-6.
Ключевые слова: активация; ароматические углеводороды; декалин; катализатор; концентрат; нафталин; никель на кизельгуре; реактивное топливо; сверхзвуковая авиация; фракция.
На сегодняшний день вопрос дополнительной выработки реактивного топлива для сверхзвуковой авиации занимает важное место в нашей стране. Дело в том, что наблюдается тенденция к росту производства реактивных самолетов в России, соответственно, растет и спрос на топливо для них.
Получением реактивного топлива для сверхзвуковой авиации посредством гидрокрекинга фракций вторичного происхождения
Дата поступления 20.01.18
From the heavy fraction of C10+ aromatic hydrocarbons, selected from section 900B of the aromatic hydrocarbon production complex of the branch of PJSC ANK «Bashneft» «Bashneft-Ufaneftekhim», a fraction 220—300 °C was extracted, hydroprocessing of which was carried out in the State Unitary Enterprise «Institute of petrochemical processing» of the Republic of Bashkortostan on a nickel catalyst kieselguhr at different process parameters, in order to identify the optimal process regime. As a result, a product with a high density (867 kg/m3) was obtained, which can be used as a high-density component of jet fuel of the T-6 brand.
Key words: activation; aromatic hydrocarbons; catalyst; concentrate; decalin; fraction; jet fuel; naphthalene; nickel on kieselguhr; supersonic aviation.
при высоких давлениях обычно занимаются на крупных нефтеперерабатывающих заводах. Это сопровождается высокими эксплуатационными затраты, расходом огромного количества водорода Существует также метод химического синтеза индивидуальных углеводородов, которые являются ценным компонентом для реактивных топлив 2. В данном случае получения применяется дорогое сырье, токсичные катализаторы. Поэтому выработка реактивных топлив для сверхзвуковой авиации на сегодняшний день в России ограничена и составляет
порядка 10 тыс. т в год. Следовательно, дополнительный способ выработки данного вида топлива является актуальной задачей.
Для решения этой задачи нам представлялось интересным использования сырья с высоким содержанием бициклических ароматических углеводородов, за счет гидрирования которых повышается плотность целевого компонента, а высокая плотность топлива обеспечивает увеличение дальности полета, реактивной тяги двигателя ракет и баллистических систем 3.
Целью нашего исследования является получение высокоплотного компонента реактивного топлива для сверхзвуковой авиации марки Т-6 на катализаторе «никель на кизельгуре» 4.
Материалы и методы исследования
ститут нефтехимпереработки» РБ в лаборатории топлив и масел.
Характеристики катализатора «никель на кизельгуре», на котором проводили процесс, приведены в табл. 1. Катализатор перед проведением процесса был измельчен, и помощью сит выделена с фракция 0.10—0.15 мм. Далее в объеме 10 мл он был загружен в реактор. Затем при температуре 225 оС и давлении 6 МПа в течение 1 ч была произведена активация катализатора в токе водорода.
Таблица 1 Характеристики катализатора
Исходное сырье и полученные продукты проанализированы следующими методами:
-содержание моно-, би-, и трицикличес-ких ароматических углеводородов — методом высокоэффективной жидкостной хромотогра-фии (в лаборатории производственной площадки «Башнефть-Уфанефтехим»);
- плотность определяли пикнометричес-ким методом (ГОСТ 3900-85);
- фракционный состав определяли по ГОСТ 2177-99;
- определение серы — методом рентгенофлуо-ресцентной спектроскопии (ГОСТ Р 51947-2002).
Опыты проводились на лабораторной пилотной установке проточного типа в ГУП «Ин-
Показатели Значение
Химический состав, % мас. - массовая доля никеля, не более - массовая доля сульфидной серы, не более 54 0.38
Активность, определяемая при гидрировании псевдокумола, %, не менее 65
Селективность, определяемая при гидрировании ацетилена, %, не менее 73
Насыпная плотность, г/см3, не менее 1.15
Механическая прочность на раздавливание по образующей, кг/таб.: - средняя, не менее - минимальная, не менее 8.0 5.0
Объемная скорость подачи сырья: 0.5 ч-1; 1 ч-1; 1.5 ч-1. Температура: 225 0С; 250 0С; 275 0С; 300 0С. Давление: 6 МПа. Соотношение Н2:сырье, об. 1200. Расход сырья регулировали с помощью насоса, на котором выставлялось задание. Температура регулировалась с помощью латера, давление с помощью редуктора, кратность циркуляции при помощи ротаметра.
В ходе проведения исследования, при различных технологических параметрах процесса гидрирования было наработано 12 проб. В табл. 2 приведены результаты гидрирования исходного сырья при различных технологических параметрах.
Таблица 2
Результаты гидрирования при различных технологических параметрах
Технологические па - Номер пробы
раметры процесса 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Объемная скорость подачи сырья ч-1 0.5 0.5 0.5 0.5 1 1 1 1 1.5 1.5 1.5 1.5
Температура, оС 225 250 275 300 225 250 275 300 225 250 275 300
Давление, МПа 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
Соотношение Н 2:сырье, об. 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200
Содержание ароматических углеводородов, % мас.
£ Моноциклических 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
£ Бициклических 0 0 0 0 0.108 0.217 0 0.108 0 0 0 0
£ Трициклических 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
£ Сумма 0 0 0 0 0.108 0.217 0 0.108 0 0 0 0
Показатели продукта
Плотность при 20 оС, кг/м 3 864 864 862 858 867 864 860 859 866 864 864 864
Показатель преломления, при 20 оС 1.466 1.466 1.466 1.464 1.468 1.466 1.466 1.466 1.468 1.467 1.466 1.466
Таблица 3
Сравнение свойств гидрогенизата фракции 220-300 оС АУ С10+
Ol 1= Наименование показателя Метод испытания Гидрогенизат фракции из С10+ПАУ (проба № 5) 2 Требования Т-6 5
1 Плотность при 20 °С, кг/м3 ГОСТ 3900 867 >840
Фракционный состав: - начало кипения, °С 205 >195
2 - 10 % выкипает при температуре, °С - 50 % выкипает при температуре, °С ГОСТ 2177 210 226 <220 <255
- 90 % выкипает при температуре, °С 260 <290
- 98 % выкипает при температуре, °С 270 <315
3 Массовая доля общей серы, % ГОСТ 32139-2013 0 <0.05
4 Массовая доля ароматических углеводородов, % ГОСТ БЫ 12916-2012 <0.01 <8
Кинематическая вязкость:
5 - при минус 20 °С, мм2/с ГОСТ 33 3.50 <4.5
- при минус 40 °С, мм2/с 35.3 <60
6 Температура начала кристаллизации, °С ГОСТ 5066 ниже минус 60 ниже минус 60
7 Низшая теплота сгорания, кДж/кг ГОСТ 21261 42 600 <42 900
8 Температура вспышки в закрытом тигле, °С ГОСТ 6356 74 >62
9 Содержание фактических смол, мг/100 см3 ГОСТ 21261 отс. <4
10 Высота некоптящего пламени, мм ГОСТ 4338 20 >20
Результаты и их обсуждение
В результате гидрирования на испытуемом катализаторе ароматические соединения ряда нафталина, содержавшиеся в исходном сырье, практически полностью были прогид-рированы до декалинов с образованием продуктов высокой плотности, свойства которых в
сравнении с требованиями к топливу Т-6 приведены в табл. 3.
Таким образом, продукт, полученный в результате проведенных опытов, соответствует по всем показателям высокоплотному компоненту реактивного топлива марки Т-6 и может быть использован в этом качестве.
Литература
1. Ахметов A.B., Ахметов А.Ф. Исследование процесса гидрирования концентрата ароматических углеводородов на платиновом катализаторе с получением компонента реактивных топлив // Нефтепереработка и нефтехимия.— 2014.— №1.- С.8-11.
2. Паушкин Я.М. Химический состав и свойства реактивных топлив.- М.: АН СССР, 1958.- 375 с.
3. Ахметов А.Ф., Ахметов A.B. Реактивные топлива: свойства, марки, технологии получения.-Уфа: РИЦ УГНТУ, 2014.- 111 с.
4. Мусаева С. Г. Получение высококачественных реактивных топлив из Азербайджанских нефтей новых месторождений каталитической депара-финизацией // Процессы нефтехимии и нефтепереработки. 2002. №3. С.79-82.
5. Патент 2459859 РФ. Способ получения топлива для сверхзвуковой авиации / Гуляева Л. А., Левина Л.А, Кузора И.Е., Хавкин В.А., Бочаров А.П., Резниченко И.Д., Шмелькова О.И., Виноградова Н.Я., елшин А.И. // Б.И.- 2012.- №24.
References
1. Akhmetov A.V., Akhmetov A.F. Issledovaniye protsessa gidrirovaniya kontsentrata aromati-cheskikh uglevodorodov na platinovom kata-lizatore s polucheniyem komponenta reaktiv-nykh topliv [A study of the hydrogénation of an aromatic hydrocarbon concentrate on a platinum catalyst to produce a reactive fuel component]. Neftepererabotka i neftekhimiya [Oil refining and petrochemistry]. 2014, no.1, pp.8-11.
2. Paushkin Ya.M. Khimicheskii sostav i svoistva reaktivnykh topliv [Chemical composition and properties of jet fuels]. Moscow, Academy of Sciences of the USSR, 1958, 375 p.
3. Akhmetov A.F., Akhmetov A.V. Reaktivnyye topliva: svoystva, marki, tekhnologii polu-cheniya [Jet fuel: properties, brands, production technologies]. Ufa, USPTU Publ., 2014, 111 p.
4. Musaeva S.G. Poluchenie vysokokachestvennykh reaktivnykh topliv iz Azerbaidzhanskikh neftei novykh mestorozhdenii kataliticheskoi deparafinizatsiei [Receiving high-quality jet fuels from the Azerbaijan oils of new deposits by catalytic dewaxing]. Protsessy neftekhimii i neftepererabotki [Processes of petrochemistry and oil processing], 2002, no.3, pp.79-82.
5. Guliaeva L.A., Levina L.A, Kuzora I.E., Khavkin V.A., Bocharov A.P., Reznichenko I.D., Shmel'kova O.I., Vinogradova N.Ya., Elshin A.I. Sposob polucheniya topliva dlya sverkhzvukovoi aviatsii [The method of obtaining fuel for supersonic aviation]: patent RF, no.2459859, 2012.
