CC BY
42
ПРОБЛЕМЫ НЕФТЕДОБЫЧИ, НЕФТЕХИМИИ, НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ
УДК 665.7: 537.8
Р. А. Галимов, Р. Н. Марданшин, Х. Э. Харлампиди
СОСТАВЫ ПАРОВЫХ ФАЗ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ В ПЕРЕМЕННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Ключевые слова: бензиновая фракция, магнитное поле.
Методом хромато-масс-спектроскопии изучены вариации концентрации
низкомолекулярных органических соединений паровой фазы бензиновой фракции нурлатской нефти, выкипающей до 1000С, активированной в переменном магнитном поле, по отношению аналогичной фракции исходной нефти. Отмечено изменение времени «удерживания» в хроматографической колонке органических соединений, активированных в поле и снижение содержания парафиновых углеводородов.
Keywords: petrol fraction, electromagnetic field.
The hromato-mass spectroscopy method has studied of variations concentration of low-molecular organic combination a steam phase ofpetrol fraction to Nurlat oil, which is boiling to 100 С, activating in a variable magnetic field, under the relation of similar fraction of initial oil. To espoused the time of "keeping" to in hromatograth column's of the organic combinations, activations in the field and decrease to reduce maintenance of paraffin hydrocarbons.
Волновую обработку углеводородного сырья проводят с различной целью. Предварительная активация нефти физическими полями перед переработкой способствует повышению выхода дистиллятных фракций, расширению температур начала и конца кипения, изменению плотности и вязкости сырья, его парамагнитных характеристик и т.д. [1,2]. Сырье пиролиза - прямогонный бензин - предложено подвергать СВЧ-обработке, способствующее увеличению выхода целевых газообразных продуктов (олефинов и диолефинов) и понижения выхода побочных продуктов (смол и кокса) [3].
Экспериментальная часть
Исследование проводили на установке, состоящей из трехзонного генератора переменного магнитного поля, работающего на электрическом токе. Рабочее напряжение переменного тока - 150 В, сила тока - 20 А, потребляемая мощность генератора - 3,3 кВт. Объем реактора - 0,54 дм3. Максимальное время эксперимента - 60 мин. Режим работы - статический. Нефть отделялась от генератора магнитного поля и центра установки диамагнитным материалом [4].
В качестве сырья использовали нефть Нурлатского месторождения. Плотность нефти при 200С - 905 кг/м3, кинематическая вязкость при 200С - 72,9 мм2/с, температура начала кипения - 73,00С.
Анализ паровой фазы пробы бензиновой фракции н.к.-1000С проводили на хромато-масс-спектрометре «Turbo mass Gold» фирмы Perkin Elmer. Ионизация электронным ударом. Использовалась капиллярная колонка «PE-XLB» длиной 30 м и внутренним диаметром 0,25 мм. Идентификация органических соединений проводилась с использованием библиотек масс-спектров NisTu и Nbs. C учетом изменения времени удерживания органических веществ в колонке хроматографа после магнитной обработки нефти увеличивается возможность ошибочного «опознания» того или иного углеводорода [5]. Поэтому «подозрительные» расшифровки и соединения, которых практически не может быть в исследуемой бензиновой фракции, относили к не идентифицированным соединениям и суммировали их содержание.
Обсуждение результатов
В табл.1 приведены компонентные составы паровой фазы бензиновых фракций, выкипающих до 1000С, исходной и активированной нурлатской нефти.
Таблица 1 - Компонентные составы паровой фазы бензиновых фракций, выкипающих до 1000С, исходной и активированной нурлатской нефти
Компонент Т 0С 1 кип, ^ Исходная нефть Активированная нефть
тудер ,с. % мас. тудер,с. % мас.
Изобутан -11.73 2.07 11,81 2.07 4,35
Бутан -0.50 2.12 15,09 2.13 8,09
Пентан 36.07 2.31 19,09 2.30 20,84
3 Метил, 2 бутанон 93-95 2.89 10,54 2.82 14,32
Метилциклопентан 71.8 3.71 2,94 3.56 3,42
2 Метилциклобутан 80.74 4.42 0,18 - -
3 Метилгексан 91.85 4.76 3,81 4.49 4,35
н-Гептан 98.42 5.60 4,36 5.23 4,35
Неидентифицируемые соединения - - 32,18 - 40,28
Как следует из табл.1, результаты исследования свидетельствуют о заметном воздействии переменного магнитного поля на содержание в паровой фазе бензина, выкипающего до 1000С, некоторых компонентов. Так содержание газовых составляющих -изобутана и бутана - после воздействия магнитного поля в паровой фазе бензина снижается в два раза и более. Последнее объясняется потерями газовых составляющих при волновой обработке нефти. Концентрация более высокомолекулярных н-алканов - пентана и гептана -при магнитной активации в составе паровой фазы практически не меняется. 2-
метилциклобутан после волновой обработки в паровой фазе бензина не фиксируется. Концентрация оксигената увеличивается в 1,5 раза.
На неидентифицируемые, но фиксируемые 10 соединений паровой фазы бензина исходной нефти приходится 32,18% мас., а в случае паровой фазы бензина активированной нефти для аналогичных соединений составляет уже 40,28% мас.
В табл.2 показаны суммарные составы изученных паровых фаз бензинов.
Таблица 2 - Составы паровой фазы бензиновых фракций, выкипающих до 1000С, исходной и активированной нурлатской нефти
Компонент Исходная нефть Активированная нефть
% мас. % мас.
Халканов 38,54 33,28
Хизоалканов 15,62 8,70
Хнафтенов 3,12 3,42
Хоксигенатов 10,54 14,32
Хнеидентифицируемых соединений 32,18 40,28
Как видно из табл.2, содержание н-алканов в паровой фазе бензина из активированной нефти снижается на 5,28% мас., а содержание изоалканов уменьшается почти в 2 раза, таким образом за счет летучего изобутана. Содержание нафтенов несколько увеличивается. Полученные результаты согласуются с литературными [6]. Как предполагают авторы указанной работы, «при волновой обработке протекают реакции, приводящие к изменению «углеродного скелета» молекул за счет возможного в этих условиях увеличения реакционной способности отдельных классов углеводородов вследствие поглощения волновой энергии».
Литература
1. Пивоварова, Н.А. Влияние магнитного поля на результаты перегонки нефтяных остатков / Н.А. Пивоварова [и др.] // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2003. - №12. - С. 23-26.
2. Лоскутова, Ю.В. Влияние магнитного поля на парамагнитные, антиоксидантные и вязкостные характеристики ряда нефтей / Ю.В. Лоскутова, Н.В. Юдина, С.И. Писарева // Нефтехимия. - 2005.-Т.48. - №1. - С. 50-54.
3. Бухарин, А. К. Каталитический пиролиз углеводородов в контакте с титановым сплавом после предварительной волновой обработки сырья / А.К. Бухарин [и др.] // Наука и технология углеводородов. - 2000. - №1. - С. 3-7.
4. Галимов, Р.А. Изменение состава н-алканов нефти после воздействия электромагнитного поля / Р.А. Галимов, Р.Н. Марданшин, Л.Е. Фосс // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №10. - С.538-542.
5. Адельсон, С.В. Каталитический пиролиз прямогонного бензина в присутствии КУ03 на носителях / С.В. Адельсон [и др.] // Нефтепереработка и нефтехимия. - 1980. - №4. - С.32-35.
6. Бухарин, А. К. Возможные изменения химического состава нефтепродуктов в результате волновой обработки / А.К. Бухарин [и др.] // Наука и технология углеводородов. - 2001. - №6. - С. 49-54.
© Р. А. Галимов - д-р хим. наук, проф. каф. общей химической технологии КГТУ; Р. Н. Марданшин -асп. той же кафедры, mardanshinruslan@mail.ru; Х. Э. Харлампиди - д-р хим. наук, проф., зав. каф. общей химической технологии КГТУ.
