CC BY
14
УДК 665.753.2.
Золотарева М.С., Суханова М.А., Дягилева А.И., Луганский А.И.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОЙ ФРАКЦИИ НА АЛЮМОСИЛИКАТНОМ СОРБЕНТЕ
Золотарева Марина Сергеевна магистрант 1 курсафакультета нефтегазохимии и полимерных материалов, e-mail: [email protected]
Суханова Марина Александровна магистрант 2 курса факультета нефтегазохимии и полимерных материалов; Дягилева Алена Игоревнастудент 4 курсафакультета нефтегазохимии и полимерных материалов; Луганский Артур Игоревичканд.техн.наук, ведущий инженер кафедры технологии основного органического и нефтехимического синтеза РХТУ им. Д.И.Менделеева.
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусскаяпл, д. 9
Разработка и исследование альтернативных методов увеличения выхода светлых нефтепродуктов занимает важное место в нефтепереработке. В настоящей работе проведено исследование адсорбционной очистки затемненного дизельного топлива от смолисто-асфальтеновых веществ на алюмосиликатном сорбенте. В результате работы была определена зависимость степени очистки топлива от размера фракции адсорбента и рассмотрено влияние регенерации на изменение адсорбционной способности сорбента.
Ключевые слова: дизельная фракция, адсорбция, алюмосиликаты, очистка, смолисто-асфальтеновые вещества
RESEARCH OF DIESEL FUEL CLEANING ON ALUMINOSILICATE ADSORBENT
The development and investigation of alternative methods to increase the yield of light oil products occupies an important place in oil refining. In the present work, a study was made of the adsorption purification of darkened diesel fuel from tar-asphaltene substances on an aluminosilicate sorbent. As a result of the work, the dependence of the degree offuel purification on the size of the adsorbent fraction was determined and the effect of regeneration on the adsorption capacity of the sorbent
Keywords: diesel fraction, adsorption,aluminosilicate, purification, tar-asphaltene substances
С ужесточением экологических и эксплуатационных требований к дизельным топливам, возросла нагрузка на процессы гидроочистки, связанная с повышением расхода водорода и поиском новых каталитических систем, что влечет к росту эксплуатационных затрат. Кроме того, в переработку все больше вовлекаются дизельные фракции вторичного происхождения, содержащие большое количество смолисто-асфальтеновых веществ (САВ). Использование процессов основанных на адсорбции САВ и соединений серы, позволит проводить гидрооблагораживание в более мягких условиях, с получением продукции требуемого качества. Преимущество адсорбционной очистки, по сравнению с другими методам, заключается в его высокой эффективности, возможности
осуществления процесса в мягких условиях, простоте технологии, безопасности производства [1,2].
Практическая реализация процесса включает в себя две стадии: адсорбция и регенерация отработанного адсорбента. Эффективность процесса определяется высокой емкостью и селективностью адсорбента по отношению к САВ, так и полнотой восстановления его активности после регенерации. На основе литературного обзора для данной работы выбран алюмосиликатный адсорбент марки АС-230Ш двух типов: тип «Б» (размер фракции 0,0-0,2 мм) и тип «В» (размер фракции 0,2-1,6 мм), который
обладает наибольшей адсорбируемостью по отношению к САВ и емкостью в сравнении с другими адсорбентами [3,4]. Для регенерации не требуется каких-либо дополнительных реагентов, в процессе эксплуатации адсорбент практически не расходуется [5].
Первая стадия процесса - адсорбция -осуществляется в колонке высотой 900 мм и внутренним диаметром 29 мм, заполненной алюмосиликатным сорбентом. Процесс проводится при температуре 20 - 25 С и атмосферном давлении. После завершения первой стадии, через заполненный адсорбент в течение некоторого времени продувается азот (расход азота 1,4 л/мин, давление в колонке 0,5 атм) для десорбции поглощенных веществ. Полная регенерация адсорбента от смолисто-асфальтеновых веществ проводилась в печи при 500 С в течение 15-20 часов.
Первая серия опытов осуществляется на послойно заполненной адсорбентом колонне, в массовом соотношении: тип «В»: тип «Б»: тип «В» = 15:70:15. Объем заполнения колонки адсорбентом 500 мл. В качестве исходного сырья используется отработанное дизельное топливо. В ходе процесса последовательно загружено 15 проб массой 200 г (масса первой пробы - 400г), далее следует стадия регенерации и аналогично загружается еще 12 проб. Были измерены параметры выходящего потока, достаточных для определения степени очистки. Цвет нефтепродуктов является внешним визуальным
показателем их химического состава. Так, смолы и асфальтены обладают сильными красящими свойствами, наличие в нефтепродукте даже малого количества САВ оказывает заметное влияние на цвет продукта [6,7]. В результате изменение параметров топлива представлены в таблице 1.
Вторая серия опытов осуществляется аналогичным образом, за исключением того, что в качестве исходного сырья используется дизельнаяфракция, полученная на установке термоокислительного крекинга. В результате изменение характеристик топлива представлено в таблице 2.
В данной серии опыта загружено меньшее количество проб, связанное с тем, что дизельное топливо после термоокислительного крекинга содержит большее количество смолисто-асфальтеновых веществ, следовательно, поры сорбента быстрее заполняется данными молекулами.
Третья серия опытов осуществляется аналогично второй серии, за исключением того, что исходная дизельная фракция, полученная на установке термоокислительного крекинга, отличается фракционным составом.В результате изменение характеристик топлива представлено в таблице 3.
№ пробы Плотность, кг/м3 Содержание серы, %масс. Цветность, шкала Гарднера № пробы Плотность, кг/м3 Содержание серы, %масс. Цветность, шкала Гарднера
исходное 840,0 1,4818 17,3 14 840,2 1,3952 11,4
1 817,5 0,7117 2,5 15 839,5 1,4978 11,6
2 833,5 1,4500 4,7 16 809,7 0,5406 0,2
3 836,5 1,4423 6,0 17 836,7 1,3216 0,9
4 837,5 1,5019 5,8 18 836,9 1,4046 3,1
5 837,6 1,5275 7,2 19 838,1 1,5732 4,1
6 837,4 1,5676 7,6 20 837,7 1,6159 5,2
7 836,6 1,6263 7,4 21 837,0 1,6268 5,5
8 837,2 1,5571 6,3 22 838,3 1,5590 6,1
9 839,4 1,6589 8,0 23 837,3 1,5603 6,2
10 839,8 1,6263 10,0 24 837,6 1,5520 6,5
11 839,9 1,5540 10,4 25 838,6 1,5345 7,2
12 839,6 1,5404 10,7 26 838,1 1,5302 8,2
13 840,0 1,5295 11,1 27 838,8 1,4916 9,9
Таблица 2. Изменение параметров топлива в результате второй серии очистки
№ пробы Плотность, кг/м3 Содержание серы, %масс. Цветность, шкала Гарднера
Исходное 864,2 0,5896 17,8
1 832,5 0,2332 0,8
2 855,6 0,5187 4,3
3 858,3 0,7353 7,7
4 859,2 0,7279 10,4
Таблица 3. Изменение параметров топлива в третьей серии опыта
№ пробы Плотность, кг/м3 Содержание серы, %масс. Вязкость кинематическая при 20°С, мм2/с
исходное 842,9 0,3570 3,847
1 825,0 0,1562 3,215
2 841,6 0,1954 2,804
3 841,7 0,2513 3,215
4 841,9 0,3156 3,226
5 842,2 0,3520 2,830
6 842,0 0,3364 3,192
7 842,0 0,3298 3,308
8 841,7 0,3266 3,163
В ходе данного исследования рассматривается другой вариант загрузки сорбента АС-230Ш тип «В»объемом 220мл..Производится загрузка затемненного дизельного топлива,однако добиться желаемой степени очистки не удается: цвет очищаемого топлива ухудшается быстрее, чем в первом варианте загрузки сорбента, поэтому решено использовать рецикл. Очищенная проба нефтепродукта вновь направляется на регенерированный сорбент. Параметры очищенного топлива представлены в таблице 4.
Полученные результаты показывают, что при комбинированном использовании двух типов адсорбента по сравнению с только одним, увеличивается степень очистки от нежелательных примесей. Использование рецикла позволяет улучшить показатели топлива, при этом также уменьшается концентрация серооединений.
В ходе исследования также определено изменение сорбирующей способности после регенерации адсорбента. Данные приведены на рисунке 1.
Таблица 4. Изменение параметров топлива в четвертой серии опыта
№ пробы Плотность, кг/м3 Содержание серы, %масс. Цветность, шкала Гарднера
Исходное 840,0 1,4818 17,3
1 цикл очистки 835,25 1,4197 7,8
2 цикл очистки 830,30 1,2899 5,1
3 цикл очистки 825,05 1,0973 3,6
Рисунок 1 - Изменение сорбирующей способности в результате регенерации адсорбента
На основе полученных данных можно сделать вывод о том, что адсорбент в результате регенерации восстанавливается практически полностью. Увеличение сорбционной способности после первой регенерации объясняется тем, что адсорбент изначально содержит остатки воды, которая в процессе регенерации удаляется вместе с адсорбированным веществом.
На основании литературного обзора и полученных данных, можно сделать вывод, что данный метод очистки является привлекательным способом облагораживания топлив от примесей, который может быть использован самостоятельно, либо в комбинации с другими методами. Подбирая определенные условия проведения процесса, типы и размеры адсорбентов, можно добиться высокой селективности и степени очистки.
Список литературы.
1.Черножуков, Н.И. Технология переработки нефти и газа: в 3-х частях. Ч. 3-я. Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных
нефтепродуктов/ Н.И. Черножуков. - М.: Химия, 1978. -424с.
2. Сколбо А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии- М., 2000.
3. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие для вузов. -Уфа:Гилем, 2002.
4. Есипова Е.В. Адсорбционная очистка дизельного газоконденсатного топлива: дис. канд. техн. наук -М., 2015. - С. 24.
5. Лукин Д.В. Регенерация адсорбентов - Л.: Химия, 1983.
6. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справ. изд/ К.М. Бадыштова, Я.А. Берштадт, Ш.К.Богданов и др.; Под ред. В.М..Школьникова. - М.: Химия, 1989. - 432 с.:ил.
7. Сергиенко С.Р., Таимова Б.А., Талалаев Е.И. Высокомолекулярные соединения нефти. Смолы и асфальтены. - М.: Наука, 1979. - 269 с.
