CC BY
45
• 7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_май, 2020 г.
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В СОСТАВЕ АВТОБЕНЗИНЕ
Махмудов Мухтор Жамолович
доктор философии (PhD), Бухарский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан, Бухараская область, г. Бухара Е-mail: makhmudov. [email protected]
Наубеев Темирбек Хасетуллаевич
канд. хим. наук, Каракалпакский государственный университет,
Республика Каракалпакстан, г. Нукус E-mail: timan05mail.ru
Сапашов Икрамжон Яумытбаевич
ассистент, Каракалпакский государственный университет, Республика Каракалпакстан, г. Нукус E-mail: sapashov85mail.ru
Темиров Алишер Хошим угли
ассистент, Бухарский инженерно - технологический институт, Республика Узбекистан, Бухараская область, г. Бухара E-mail: [email protected]
METHOD FOR REDUCING AROMATIC HYDROCARBONS IN COMPOSITION OF GASOLINE
Mukhtor J. Makhmudov
Doctor of Philosophy (PhD), Bukhara Engineering and Technology Institute,
Republic of Uzbekistan, Bukhara region, Bukhara
Temirbek Kh. Naubeev
cand. chem. sciences, Karakalpak State University Republic of Karakalpakstan, Nukus
Ikramjan Y. Sapashov
Assistant, Karakalpak State University Republic of Karakalpakstan, Nukus
Alisher H. Temirov
assistent, Bukhara Engineering and Technology Institute, Republic of Uzbekistan, Bukhara region, Bukhara
АННОТАЦИЯ
Проблема получения экологически безопасных автомобильных бензинов частично сводится к уменьшению содержания в них бензола до 1% об. Как известно, основным источником бензола в товарных бензинах является риформат, содержание бензола в котором достигает 5-8% масс.
В работе показано получение никельвольфраммедьсодержащих катализаторов и определение их гидроизо-меризующих свойств в модельной смеси для производства бензина, соответствующего требованиям Евростан-дарта-5 по бензолу и ароматическим углеводородам методом гидроизомеризации бензолсодержащих фракций.
ABSTRACT
The problem of obtaining environmentally friendly automobile gasolines is partially reduced to a decrease in their benzene content to 1% vol. As you know, the main source of benzene in commercial gasoline is reformate, the benzene content of which reaches 5-8% of the mass.
The work shows the preparation of nickel-tungsten-copper-containing catalysts and the determination of their hydroisomerizing properties in a model mixture for the production of gasoline that meets the requirements of Eurostandard-5 for benzene and aromatic hydrocarbons by the method of hydroisomerization of benzene-containing fractions
Ключевые слова: бензин, бензол, катализатор, гидроизомеризация.
№ 5 (74)
Библиографическое описание: Способ снижения ароматических углеводородов в составе автобензина // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Махмудов М.Ж. [и др.]. 2020. № 5(74). URL: http ://7universum. com/ru/tech/archive/item/9483
№ 5 (74)
Aim
ül ТЕ)
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
май, 2020 г.
Keywords: gasoline, benzene, catalyst, hydroisomerization.
Введение. В мире из года в год спрос на автомобильный бензин растет из-за увеличения количества автомобильных транспортных средств. В результате увеличение спроса на моторное топливо приведет к увеличению вредных выбросов в атмосферу. Многие развитые страны Америки, Европы и другие под защитой экологии ужесточают требования к топливам [1, с. 531].
В мире по производству экологически чистых автомобильных бензинов, которые сохраняют свою химическую и дисперсионную стабильность в различных эксплуатационных условиях, необходимо обосновать ряд решений в этой области, в частности, определение влияния химического состава и коллоидно-химических свойств отечественных автомобильных бензинов на их экологические и эксплуатационные свойства; изучение коллоидно-химических закономерностей, получения диспергириющих модификаторов, улучшающих качество бензина на основе легких бензиновых фракций, а также получение компаундированием их с фракцией тяжелого топлива новых бензиновых композиции; разработка оптимальных условий процесса получения бензина, отвечающих современным экологическим требованиям на основе местного низкооктанового бензина[2, с. 3; 3, с. 24-28; 4, с. 3]. На сегодняшний день в республике по разработке новых видов топлив в нефтегазовой промышленности достигнуты теоретические и практические результаты. В этом направлении на основе проведенных работ по разработке нефтепродуктов и применение нетрадиционных способов для интенсификации процессов переработки достигнуты важные результаты. В третьем направлении Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан намечены важные задачи «дальнейшая модернизация и диверсификация промышленности путем перевода ее на качественно новый уровень, направленные на опережающее развитие высокотехнологичных обрабатывающих отраслей, прежде всего по производству готовой продукции с высокой добавленной стоимостью на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов». В этом аспекте, в частности, важную роль играет научное исследование, направленное на производство бензина, отвечающего современным экологическим требованиям, на основе местного низкооктанового бензина.
Одним из наилучших способов для снижения содержания бензола является использование процесса гидроизомеризации бензолсодержащих фракций, в том числе легкой фракции риформинг бензина, в основном состоящих из углеводородов С5-С7 и включающих до 30% масс. бензола.
В ходе этого процесса бензол удаляется за счет гидрирования, а компенсация потерь октанового числа жидких продуктов может быть достигнута за счет изомеризации образующегося циклогексана (ЦГ) в метилциклопентан (МЦП). Для эффективного проведения процессов гидроизомеризации бензолсо-
держащих бензиновых фракций необходим бифункциональный катализатор, одновременно имеющий как развитые гидрирующие свойства для превращения аренов в циклоалканы, так и кислотные свойства для изомеризации циклоалканов и алканов [5, с. 347]. Дефицит и высокая стоимость катализаторов, включающих благородные металлы, их безвозвратные потери в процессе эксплуатации делают актуальной задачу поиска и разработки катализаторов, не содержащих драгоценных металлов, в частности каталитически активных систем на основе оксидов других металлов [6, с 44]. Исходя из этого, с целью изучения гидроизомеризующих свойств катализатора NiWCu/Al2Oз, процесс гидроизомеризации проводили в модельном бензолсодержащем сырье. В качестве модельного сырья использовалась смесь гептан - бензол.
Объекты и методы исследования: В работе использован комплекс классических и современных методов исследования.
Для приготовления биметаллического никельвольфрамомедь-содержащего катализатора использовали АЪОз фракции 0,5-1 мм. Подложку пропитывали по влагоемкости водным раствором, содержащим одновременно три соли: Си^Оз)2, ^Щ)5Ш [И2^О4)б] и №(N03)2 из расчета №О 5% масс., WОз 3% и Си 1% масс. Образцы оставляли во влажном виде на сутки, затем помещали в сушильный шкаф при 100°С на 3 часа, после чего окисляли в токе воздуха при 400°С 4 часа. Перед каталитическими экспериментами образцы восстанавливали в токе водорода при 300°С в течение 4 часов. Полученные образцы обозначали как NiWCu/Al20з.
Исследование каталитических свойств образца проводили в проточном реакторе с неподвижным слоем катализатора. Перед началом экспериментов образцы активировали в токе водорода при 400°С в течение 4 ч.
Гидроизомеризацию модельной смеси гептан -бензол (43,9% масс. гептана и 56,1% масс. бензола) проводили при давлениях з-5 МПа, массовой скорости подачи жидкого сырья (МСПС) 8,0 ч-1, мольном соотношении водород:сырье, равном 8 и температурах 160-260°С.
Анализ сырья и полученных продуктов на содержание индивидуальных углеводородов (бензол, цик-логексан, метилциклопентан) проводился на хроматографе «Хром-5». Рабочие условия хроматографического анализа: детектор: ДИП; колонка: материал стекло; диаметр - з мм, длина 1200 мм, температура колонок: стартовые 64оС с последующем подъемом до 180оС; насадка: носитель - «Хро-матон Супер», диаметр - 0,16-0,20 мм, жидкая фаза ОУ-225 в количестве 5%; температура испарителя: 200оС; газ носитель: Гелий, скорость газа 25 мл/мин; объем пробы: 0,4 микролитр; скорость бумаги: 1,5 см/мин; расчеты при помощи встроенного интегратора.
№ 5 (74)
AunT
im те)
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Результаты и их обсуждение. Определялись выходы продуктов гидроизомеризации смеси гептан-бензол, по которым можно судить об эффективности протекания реакций изомеризации. Суммарный выход углеводородов С^4 и С5+ более 100 масс. % связан с поглощением водорода, который происходит в ходе процесса за счет реакций гидрирования, гидро-генолиза и гидрокрекинга.
Результаты гидроизомеризации модельной смеси гептан - бензол на NiWCu/AЪOз катализаторе приведены в табл. 1.
май, 2020 г.
Как видно из вышеприведенных результатов, более селективно гидроизомеризация смеси гептан -бензол протекает на катализаторе NiWCu/Al2Oз при температуре 220°С и под давлением 5 МПа.
Заключение. Проведенные нами эксперименты показали, что с помощью катализатора NiWCu/AhOз можно снизить количество ароматических углеводородов и почти полностью удалить бензол из состава автомобильного бензина. Еще эксперименты показали, что в процессе с повышением температуры повышается степень гидроизомеризации углеводородов.
Таблица 1.
Показатели гидроизомеризации модельной смеси гептан-бензол
1 а Температура, оС Выход, масс. %
Катализ тор Давлени МПа тТ и 1 и + 1п и vo и 1 1п и г- и 1 © МЦП U &
160 3,0 39,6 65,0 7,7 11,3 29,1 9,8
220 3,0 50,5 55,3 10,6 5,3 25,5 6,7
260 3,0 24,23 80,4 2,5 6,6 22,7 9,6
160 4,0 25,7 81,0 3,4 14,8 32,8 10,3
NiWCu/Al2O3 220 4,0 45,3 62,4 12,7 4,7 29,2 7,8
260 4,0 46,0 60,9 7,4 3,2 26,6 8,7
160 5,0 19,8 88,0 2,4 16,1 30,1 12,4
220 5,0 28,5 77,4 10,1 16 31,2 14,2
260 5,0 42,4 63,4 11,1 6,4 33,4 9,4
Исходя из вышеизложенного можно заключить, чего необходимо проведение процесса
что получено экологически чистое автомобильное гидроизомеризации бензолсодержащей фракции
топливо, которое отвечает нормам Евростандарта - 5 бензина с использованием катализатора
и технологически эффективно для местных НПЗ, для NiWCu/Al2O3.
С писок литературы:
1. Кудакова А.С. Анализ процессов очистки нефтепродуктов // Сб. материалов IV Всероссийской конференции молодых ученных (19-21 октября 2009 г., Томск, Россия). - Томск: Изд-во. Института оптики атмосферы СО РАН, 2009. - С. 531-532.
2. Рассказчикова Т.В., Капустин В.М., Карпов С.А. Этанол как высокооктановая добавка к автомобильным топ-ливам. ХТТМ. - 2004. - №4. С. 3.
3. Онойченко С.Н., Емельянов В.Е., Александрова Е.В. Использование добавок на основе изопропанола при производстве бензинов. ХТТМ. - 2003. -№ 2. - С. 32.
4. Онойченко С.Н., Емельянов В.Е., Крылов И.Ф. Современные и перспективные автомобильные бензины. ХТТМ. - 2003. - №6. - С. 3.
5. Азев В.С., Лебедев С.Р., Митусова Т.Н., Емельянов В.Е. Улучшение качества автомобильных бензинов. Достижения и перспективы. ХТТМ - 1998. - №5. - С. 5.
6. Емельянов В.Е., Симоненко Л.С., Скворцов В.Н. Антидетонационные свойства ферроцена в бензинах различного компонентного состава. ХТТМ. - 2010. - №12. - С. 42-46.
