CC BY
77
Вестник СамГУ — Естественнонаучная серия. 2010. № 6(80)
ХИМИЯ
УДК 546.22.002.61:665.6
РАСЧЕТНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СЕРЫ В СЫРЬЕ УСТАНОВКИ ГИДРООЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНЫХ ФРАКЦИЙ1
© 2010 И.И. Занозина, А.В. Костиков, Л.А. Онучак;2 М.В. Бабинцева,
И.Ю. Занозин3
Изучена зависимость между значениями содержания серы в исходной нефтесмеси (сырье АВТ) и, соответственно, в сырьевой фракции гидроочистки (Л24/6-2). Установлено наличие корреляционной зависимости, и выведено уравнение для расчета содержания серы в прямогонной дизельной фракции. Показано, что в первом приближении предлагаемое уравнение может быть использовано для расчетного прогнозирования содержания серы в сырье процесса гидроочистки дизельной фракции сразу же после экспериментального определения содержания серы в сырьевой нефтесмеси НПЗ, поступающей на первичную переработку.
Ключевые слова: рентгено-флуоресцентная спектроскопия, дизельная фракция, хемометрические методы.
Производство экологически чистых, конкурентоспособных моторных топлив (Технический регламент от 27.02.08 г., Постановление Правительства РФ № 118) — глобальная проблема отечественной нефтепереработки, в первую очередь, это касается дизельного топлива. Основным требованием к качеству автомобильных дизельных топлив является содержание серы, которое в соответствии с нормами ЕВРО-4 и ЕВРО-5 составляет 0,0050 и 0,0010 % соответственно.
В условиях переработки сернистых нефтей, что характерно для НПЗ Самарского региона, особое значение приобретает экспрессный мониторинг содержания серы в прямогонной дизельной фракции — сырье установки гидроочистки.
Несмотря на то что метод рентгено-флуоресцентной спектроскопии позволяет получить результат общего содержания серы (ГОСТ 51947) в нефти менее, чем за час, с учетом времени отбора проб, доставки в лабораторию и выполнения эксперимента для анализа прямогонной дизельной фракции предпочтительнее экспресс-вариант расчетного прогнозирования [1-3]. Разработка последнего относится к области хемометрических методов анализа продуктов нефтепереработки [4].
хРабота выполнена при поддержке проекта 02.740.11.0650 ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009—2013 годы.
2Занозина Ирина Интерновна ([email protected]), Костиков Андрей Владимирович ([email protected]), Онучак Людмила Артемовна ([email protected]), кафедра физической химии и хроматографии Самарского государственного университета, 443011, Россия, г. Самара, ул. Акад. Павлова, 1.
3Бабинцева Марина Витальевна ([email protected]), Занозин Илья Юрьевич ([email protected]), ОАО "Средневолжский НИИ по нефтепереработки", г. Новокуйбы-шевск, ул. Научная, 1.
Расчетное прогнозирование содержания серы в сырье установки.
169
В предыдущих работах показано, что на основе многолетней базы данных создано уравнение расчетного определения содержания серы во фракции 180-360 °С:
^180-360 = 4, 2271 - 5, 9566 • + 1,0630 • Б6бщ + 0,0094 • ^80-360,
где р40 — плотность нефти при 20 °С, г/см3; $общ — содержание общей серы в нефти в % масс.; ^180-360 — выход фракции 180-360 °С в % масс.
Однако, несмотря на высокую точность получаемых данных, использование указанного уравнения требует дополнительного определения плотности и выхода фракции, что исключает экспрессность, к тому же фракционный состав сырья гидроочистки отличается от интервала 180-360 °С. Поэтому среди хемометриче-ских методов использования много- и одномерных данных предпочтение было отдано последнему варианту.
Экспериментальная часть
Для проверки наличия корреляционной зависимости между значениями содержания серы в исходной нефтесмеси (сырье АВТ) и, соответственно, в сырьевой фракции гидроочистки (Л24/6-2) образцы нефтесмесей и полученных из них дизельных фракций были изучены по следующим показателям: содержание общей серы, плотность, фракционный состав.
Определение содержания общей серы проводилось на рентгено-флуоресцентном спектрометре "Спектроскан — МАКС — GV" производства НПО "Спектрон" (Россия) по ГОСТ 51947. Измерение плотности осуществлялось набором ареометров по ГОСТ 3900. Фракционный состав определялся на приборе АРН-ЛАБ-1 производства ЗАО "Лабораторное оборудование и приборы (Россия) по ГОСТ 2177 (метод А).
Обсуждение результатов
На основе полученной базы данных тверждающий наличие корреляционной ют линейному приближению).
(табл. 1) построен график (рис. 1), под-зависимости (прямые линии соответству-
1,800 1,700 1,600 1,500 1,400 3 1,300 J 1,200 1,100 1,000 0,900 0,800 < --
И
- Л ti ; ; f* М 'l
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1617 18 1920
Нефть1 Фракция 2 Расчетное 3 ~ Линейная (Нефть 1) ~ Линейная (Фракция 2) -Линейная (Расчетное 3)
Рис. 1. Корреляционная зависимость между содержанием серы в нефтесмеси и прямогонной дизельной фракции
170 И.И. Занозина, А.В. Костиков, Л.А. Онучак, М.В. Бабинцева, И.Ю. Занозин
Статистическая и математическая обработка полученных экспериментальных данных позволила получить следующее уравнение для расчета Ув содержания серы в прямогонной фракции 170-360 °С:
УБ = 0, 5703 • 5 + 0, 0017, где 5 — содержание общей серы в сырьевой нефтесмеси, % масс.
Таблица 1
Характеристика изучаемых объектов
№ п/п Нефть Прямогонная дизельная фракция
Содержание 8, % масс. Содержание 8, % масс. Плотность Фракционный состав
н.к. к.к.
1 1,380 0,820 844 170 360
2 1,390 0,780 844 172 355
3 1,480 0,830 838 172 359
4 1,480 0,830 830 172 360
5 1,490 0,820 841 170 360
6 1,490 0,830 843 172 357
7 1,500 0,860 844 172 356
8 1,500 0,900 840 170 358
9 1,500 0,880 839 170 352
10 1,530 0,860 837 170 359
11 1,580 0,890 838 172 358
12 1,590 0,900 842 170 358
13 1,610 0,910 844 171 359
14 1,640 0,950 844 170 355
15 1,640 0,940 840 172 355
16 1,660 0,980 839 172 360
17 1,670 0,970 842 172 360
18 1,700 1,010 844 172 360
19 1,710 0,940 844 172 358
20 1,770 0,990 840 172 357
В табл. 2 приводятся экспериментальные и расчетные значения содержания серы в дизельной фракции. Значения расхождения (% отн.) не превышают 5,0 % отн., что свидетельствует о достаточной степени точности расчетного определения. Значение коэффициента корреляции 0,932, что ниже желаемого — 0,95, и может быть объяснено неполным совпадением фракционного состава, а, соответственно, и плотности прямогонных дизельных фракций.
Таким образом, в первом приближении предлагаемое уравнение может быть использовано для расчетного прогнозирования содержания серы в сырье процесса гидроочистки дизельной фракции сразу же после экспериментального определения содержания серы в сырьевой нефтесмеси НПЗ, поступающей на первичную переработку.
Расчетное прогнозирование содержания серы в сырье установки... 171
Таблица 2
Результат статистической обработки базы данных
№ п/п Прямогонная дизельная фракция
Эксперимент Расчетное Расхождение, % отн.
1 0,820 0,789 3,82
2 0,780 0,794 -1,85
3 0,830 0,846 -1,90
4 0,830 0,846 -1,90
5 0,820 0,851 -3,83
6 0,830 0,851 -2,58
7 0,860 0,857 0,33
8 0,900 0,857 4,76
9 0,880 0,857 2,60
10 0,860 0,874 -1,66
11 0,890 0,903 -1,43
12 0,900 0,908 -0,94
13 0,910 0,920 -1,09
14 0,950 0,937 1,37
15 0,940 0,937 0,32
16 0,980 0,948 3,23
17 0,970 0,954 1,64
18 1,010 0,971 3,84
19 0,940 0,977 -3,93
20 0,990 1,011 -2,13
Литература
[1] Прогнозирование содержания серы в нефтяных светлых фракциях / Т.Н. Ша-балина [и др.] //Нефтепереработка и нефтехимия. 2003. № 9. С. 29.
[2] Занозин И.Ю. Интегрированные информационно-измерительные системы ускоренной оценки качества нефти и нефтепродуктов: дис. ... канд. техн. наук. Самара, 2004. 165 с.
[3] Бабинцева М.В. Исследование состава сера-, хлор-, азотсодержащих соединений в нефти и прямогонных нефтяных дистиллятах, перерабатываемых на НПЗ "НК "Роснефть": автореферат дис. ... канд. хим. наук: защищена 24.06.2008. Самара: СамГТУ, 2008. 24 с.
[4] Филатов В.М., Сафиева Р.З. Хемометрические методы анализа продукции нефтепереработки и нефтехимии // Нефтепереработка и нефтехимия. 2009. № 9. С. 33-38.
Поступила в редакцию 22/ VIII/2010;
в окончательном варианте — 22/ VIII/2010.
172 H.H. 3aHosuHa, A.B. KocmuKoe, JI.A. OHyuaK, M.B. BaôuHUfiea, M.W. 3O,HOSUH
CALCULATED FORECASTING OF THE MAINTENANCE OF SULFUR IN RAW MATERIALS OF INSTALLATION OF HYDROFINING OF DIESEL FRACTIONS
© 2010 I.I. Zanozina, A.V. Kostikov, L.A. Onuchakf M.V. Babintseva,
I.Yu. Zanozin5
Dependence between values of the maintenance of sulphur in an initial petromix (raw materials AVT) and, accordingly, in raw fraction of hydrofyn-ing (L24/6-2) is studied. Presence of correlation dependence is established, and the equation for calculation of the maintenance of sulfur in diesel fraction is deduced. It is shown that as a first approximation offered equation can be used for calculated forecasting of the maintenance of sulfur in raw materials of process of hydrofining of diesel fraction at once after the experimental definition of the maintenance of sulfur in the raw petromix ORF arriving for primary processing.
Key words: X-ray-fluorescent spectroscopy, diesel fraction, chemometrics methods.
Paper received 22/ VIII/2010. Paper accepted 22/ VIII/2010.
4Zanozina Irina Internovna (ZanozinaIiasvniinp.ru), Kostikov Andrey Vladimirovich (xumuk.KostikovAVayandex.ru), Onuchak Lyudmila Artemovna (onuchakassu.samara.ru), the Dept. of Physical Chemistry and Chromatography, Samara State University, Samara, 443011, Russian Federation.
5Babintseva Marina Vitalievna ([email protected]), Zanozin Ilya Yurievich ([email protected]), Srednevoljskii NIINP, Novokuibyshevsk, Russian Federation.
