CC BY
32
УДК 665.63
С.Н. Пепеляев, И.H. Ваганова
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
А.С. Пепеляев
ОАО ВНИПИнефть
ИЗБИРАТЕЛЬНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПАРАФИНОВ ИЗ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ В КАПИЛЛЯРНОМ КОАЛЕСЦЕРЕ
Приведены результаты исследований избирательного выделения парафинов из дизельного топлива путем пропускания спиртоводной эмульсии последнего через капилляры.
Подавляющее большинство промышленных процессов депара-финизации основано на снижении растворимости парафинов при охлаждении в различных растворителях, в том числе и в нефтяных продуктах, выделяясь при этом из раствора в виде кристаллических образований, которые отделяют от раствора в большинстве случаев либо фильтрацией, либо центрифугированием. Такой метод называется де-парафинизацией кристаллизацией.
Другим свойством парафина, используемым при депарафиниза-ции, является его способность образовывать с некоторыми веществами твердые комплексы, нерастворимые в нефтяных продуктах. В качестве веществ, образующих с парафинами нерастворимые комплексы, в настоящее время применяется карбамид (мочевина), этот метод называется карбамидной депарафинизацией [1]. Однако удаление твердых углеводородов вышеизложенными методами уменьшает выход дизельного топлива и приводит к снижению его цетанового числа, что ухудшает воспламеняемость топлив [2]. Кроме того, при карбамидной депарафи-низации полное удаление высокомолекулярных углеводородов не достигается. При этом требуемая температура застывания для зимних сортов топлива (-35 °С) обеспечивается, но температура помутнения снижается только до -11 °С. Таким образом, при производстве зимних сортов топлив приходится прибегать к компромиссу между двумя
трудно совместимыми свойствами топлива: низкои температурой помутнения и низкой температурой самовоспламенения.
Третий принцип депарафинизации исходит из способности некоторых растворителей по-разному растворять компоненты нефтяных продуктов, содержащие и не содержащие парафиновые углеводороды, это позволяет извлекать низкозастывающие компоненты экстрагированием такими растворителями. Данный процесс получил название экстракционной депарафинизации [3].
Четвертый принцип депарафинизации основан на способности сорбентов избирательно адсорбировать из нефтяного сырья либо низ-козастывающие, либо высокозастывающие его компоненты.
Все эти способы предполагают стадию отделения растворителя как от парафинов, так и от депарафинизата - ректификацию - процесс достаточно энергоемкий. В настоящей работе предлагается вести процесс депарафинизации дизельного топлива (ДТ) и отделения вспомогательных растворителей одновременно при нормальных температурах.
Экспериментальная установка (рис. 1) состоит из исходной стеклянной емкости, соединенной с коалесцером, представляющим собой систему капилляров диаметром 1,5 мм. Скорость потока эмульсии по капиллярам регулировалась при помощи запорного устройства.
Рис. 1. Схема депарафинизации дизельного топлива в спиртоводных эмульсиях
Смесь ДТ и спиртоводного раствора перемешивали не менее 15 мин до получения эмульсии. Эмульсию перенесли в исходную емкость, где она частично расслаивалась в течение 30 мин. Затем верхний слой, обогащенный парафинами, пропускали через капилляры и соби-
рали пробы в приемный сосуд с делениями, замеряя объем и время течения. Отбирали 3-4 пробы объемом по 50-80 мл. Далее анализировали пробы, пропущенные через капилляры, а также верхний слой в исходной емкости и нижний слой, освобожденный перед этим от воды и спирта.
Идея эксперимента состоит в следующем. Эмульсия дизельного топлива в водно-спиртовом растворе, проходя через капилляры, во-первых, разрушается за счет оседания на стенках водно-спиртовых капель, во-вторых, за счет изотермической перегонки от малых капель к большим. При этом только в капиллярах возможно оседание вначале больших, а затем малых капель. Поэтому вдоль капилляра наводится обратный ток воды, спирта и растворенных в них углеводородов. Парафины же, меньше всего растворенные в такой смеси, проходят в капилляр и выходят в приемную емкость. Так, ДТ в приемной емкости обогащается парафинами (ДТ+парафины). В исходной емкости под воздействием процессов, протекающих в капиллярах, эмульсия быстро разрушается и в верхнем слое остается ДТ, обедненное по парафинам (ДТ-парафины). Нижний слой это, в основном, спирт - вода - следы ДТ.
Количество и состав парафинов в пробах, полученных на выходе из коалесцера при различных расходах смеси, анализировали на хрома-то-масс-спектрометре. Результаты представлены на рис. 2.
4,50
= 4,00
о4 7
I 3,50
ч: з,оо
Ц4 2,00 &
§ 1,00 £
I 0,50
0,00 -0,50
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Число атомов углерода в молекуле парафина
Рис. 2. Зависимость количества парафинов в ДТ, прошедшем через капилляры, от расхода и числа атомов углерода в молекуле парафина и от расхода смеси, мл/мин: 1 - 2,5; 2 - 4,3; 3 - 10,0; 4 - 13,3
Видно, что количество и-парафинов с увеличением расхода на выходе из коалесцера постепенно уменьшается, а состав их постепенно переходит в область более длинных цепей.
Таким образом, в капиллярном коалесцере возможно избирательное выделение парафинов. При этом необходимо менять лишь расход проходящей эмульсии. Отгонка комплексного растворителя не требуется - он остается в системе.
Список литературы
1. Овчаров С.Н., Переверзев А.Н., Овчарова A.C. Депарафиниза-ция дизельных фракций нефти с целью получения низкозастывающих дизельных топлив // Вестник Северо-Кавказского государственного университета. - 2005. - № 3. - С 64.
2. Карбамидная депарафинизация высокопарафинистой нефти / Ю.В. Попов, С.М. Леденев, Я.П. Ускач, М.А. Панарин // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. - 2010. - № 4. - С. 7.
3. Богданов Н.Ф., Переверзев А.Н. Депарафинизация нефтяных продуктов. - М.: Гостоптехиздат, 1961. - 249 с.
Получено 2.06.2011
