CC BY
47
УДК 665.658.2:547.73
Ю. Б. Салина, Ф. Р. Исмагилов Астраханский государственный технический университет
ПОИСК ОПТИМАЛЬНОЙ ФРАКЦИИ ГАЗОКОНДЕНСАТА АГКМ В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ПРОЦЕССА ИОННОГО ГИДРИРОВАНИЯ СЕРАОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Содержание тиофеновых соединений в нефтяных фракциях значительно и может служить источником получения циклических сульфидов (тиофа-нов), являющихся ценным сырьем в разных отраслях народного хозяйства [1]. Класс тиофанов до открытия и разработки Д. Н. Курсановым метода элек-трофильного ионного гидрирования [2] был малодоступен, так как методы синтеза таких соединений сложны, многостадийны и выход целевых продуктов низок. Процессы гидрирования тиофенов ограничены из-за отравления традиционно используемых катализаторов. Представляет значительный интерес расширение сырьевой базы тиофанов за счет вовлечения продукции газоконденсатных месторождений, в первую очередь Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ) и Оренбургского ГКМ.
Целью нашей работы являлось исследование реакции ионного гидрирования тиофенов дизельных фракций АГКМ, определение оптимальных условий ведения эксперимента, а также выбор сырья для двухстадийного процесса получения органических сульфидов, включающего блок ионного гидрирования и блок экстракционного выделения концентрата сераорганических соединений.
Эксперименты проводили на лабораторной установке периодического действия. Компоненты каталитической системы совместно с дизельной фракцией помещали в термостатированную колбу и при перемешивании выдерживали в течение заданного времени. Затем составляющие реакционной смеси последовательно отделяли и гидрогенизат дизельной фракции исследовали на предмет содержания нефтяных сульфидов. Эффективность реакции определяли приростом содержания сульфидной серы во фракции до и после проведения эксперимента методом потенциометрического титрования в уксусно-кислой среде [3].
В ходе исследования реакции ионного гидрирования тиофенов дизельной фракции 180-350 °С Астраханского ГКМ были определены: оптимальное соотношение компонентов каталитической системы, благоприятные температурные условия и продолжительность процесса.
Известно, что тиофеновые соединения подвергаются гидрированию в различной степени в зависимости от их химического строения и пространственной конфигурации молекул [4]. В связи с неравномерной способностью к насыщению тиофенов представлялось целесообразным исследование процесса ионного гидрирования узких дистиллятных фракций, выкипающих в температурных пределах указанной дизельной фракции.
Таким образом, изучали превращение тиофенов фракций 180-250 °С, 250-300 °С, 300-350 °С в условиях, оптимальных для гидрирования фракции 180-350 °С, для сопоставления результатов эксперимента. Физикохимические показатели фракций представлены в табл. 1.
Таблица 1
Физико-химические показатели дистиллятных фракций АГКМ
Фракция Показатели, % мас.
Сера меркаптановая Сера сульфидная Сера общая
180-250°С 0, 1446 0,40 0, 86
.250-300 °С 0,1425 0, 49 1,125
180-300°С 0,1429 0, 43 1,02
300-350 °С 0,1226 0, 48 2, 18
180-350°С 0,1396 0, 41 1, 27
Анализ полученных данных показал (табл. 2), что наиболее эффективно гидрирование проходит во фракциях 180-250 °С, 250-300 °С, а тио-фены фракции 300-350 °С гидрируются в значительно меньшей степени, несмотря на потенциально высокое содержание. Вероятно, это связано с тем, что легкогидрируемые алкилпроизводные тиофенов, а также производные бензтиофенов концентрируются в низкокипящих фракциях, а практически не поддающиеся ионному гидрированию дибензотиофены и бензотиофены сложного строения сосредоточены во фракции 300-350 °С.
Таблица 2
Результаты ионного гидрирования фракций АГКМ.
Продолжительность эксперимента 1 час, температура 50 °С.
Мольное соотношение дистиллят: изооктан : кислота : катализатор составляет 1:3 : 1: 1
Фракция Показатели, % мас.
Сера меркаптановая Сера сульфидная Сера общая
180-250 °С 0,0018 0,72 0,8
250-300 °С 0,0039 0,97 1,04
180-300 °С 0,0019 0,95 0,96
300-350 °С 0,0125 0,62 2,09
180-350 °С 0,0058 0,98 1,05
Основная реакция гидрирования сопровождается побочными реакциями поликонденсации и полимеризации, продукты которых ухудшают эксплутационные характеристики дизельных фракций и осложняют экстракцию сульфидов, поэтому предпочтительно сырье процесса ионного гидрирования предварительно подвергнуть обессмоливанию.
Установлено, что параллельно реакции гидрирования тиофенов происходит демеркаптанизация сырья и конечное содержание меркаптанов не превышает 5 % от первоначального.
Так как основной задачей нашей работы являлось расширение ресурса нефтяных сульфидов путем определения наиболее предпочтительной сырьевой фракции для их получения, было предложено фракции 180-250 °С, 250-300 °С объединить и фракцию 180-300 °С дополнительно подвергнуть химическому превращению. Исследования показали, что степень гидрирования тиофенов полученной фракции является удовлетворительной. Однако окончательные рекомендации по выбору дистиллятной фракции Астраханского ГКМ для применения в процессе ионного гидрирования с последующим выделением сульфидов можно дать после дополнительных исследований, включающих установление химического состава, определение физико-химических свойств концентратов сераорганиче-ских соединений, а также учет их количественного выхода. Полученные результаты будут использованы при разработке двухстадийной схемы экстракционного выделения сульфидных соединений из дистиллятных фракций Астраханского ГКМ. Рассматривается также возможность использования полученных сульфидов в качестве эффективной антиокислительной добавки к присадкам моторных топлив.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Большаков Г. В. Сераорганические соединения нефти. - Новосибирск: Наука, 1986. - 246 с.
2. Парнес З. Н., Курсанов Д. Н. Реакции гидридного перемещения в органической химии. - М.: Наука, 1969. - 162 с.
3. Рубинштейн И. А., Клейменова З. А., Соболев Е. П. Методы анализа органических соединений нефти, их смесей и производных. - М.: Изд-во АН СССР, 1960. - 180 с.
4. Ионное гидрирование / Д. Н. Курсанов, З. Н. Парнес, М. И. Калинкин, Н. М. Лойм. - М.: Химия, 1979. - 192 с.
Получено 30.07.04
THE SEARCH OF THE OPTIMAL FRACTION OF THE GAS CONDENSATE OF THE ASTRAKHAN GAS CONDENSATE DEPOSIT AS A RAW MATERIAL OF THE ION HYDROGENATION SULFUR ORGANIC COMPOUNDS PROCESS
U. B. Salina, F. R. Ismagilov
The problem of thiophene compounds hydrogenation is under consideration & also the method that allows to simplify, to intensify & to make deeper the process of hydrogenation of oilsul-furous heterocycles is under study. Ion hydrogenation results of thiophene of various distillate fractions of the Astrakhan gas condensate field are presented.
