CC BY
22
-о1
(ИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
УДК 665.637
https://doi.org/10.24412/2310-8266-2023-2-8-11
Термообработка вакуумного
газойля
Лаврова А.С.1, 2, Бородин Е.В.1, Бессонов В.В.1, 2, Головачев В.А.1, Петин А.А.1, Леонтьева М.Е.2, Мережкин А.В.2, Плехно Н.Н.2, Ицкович В.А.2, Васильев В.В.3
1 ООО ORCID ORCID ORCID ORCID ORCID
2
>, 197350, Санкт-Петербург, Россия
190013, Санкт-
Газпромнефть - Промышленные инновации https://orcid.org/0000-0001-9327-8420, E-mail https://orcid.org/0009-0001-0427-9104, E-mail https://orcid.org/0000-0001-7200-0083, E-mail https://orcid.org/0000-0003-3766-5578, E-mail https://orcid.org/0009-0008-4346-1401, E-mail Санкт-Петербургский государственный технологический институт Петербург, Россия
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9327-8420, E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7200-0083, E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6149-1320, E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0009-0009-2253-228X, E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0009-0005-0919-5064, E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7666-4028, E-mail: [email protected] 3 Санкт-Петербургский государственный экономический университет, 191023, Санкт-Петербург, Россия
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4590-2177, E-mail: [email protected] Резюме: Выполнена термообработка вакуумного газойля при различных температурах. Комплексом физико-химических методов анализа установлены свойства продуктов термообработки вакуумного газойля. Установлено, продукт термообработки вакуумного газойля, полученный при 460°С, обладает повышенной коксуемостью (14,5%). Ключевые слова: вакуумный газойль, термообработка.
Для цитирования: Лаврова А.С., Бородин Е.В., Бессонов В.В., Головачев В.А., Петин А.А., Леонтьева М.Е., Мережкин А.В., Плехно Н.Н., Ицкович В.А., Васильев В.В. Термообработка вакуумного газойля // НефтеГазоХимия. 2023. № 2. С. 8-11. DOI:10.24412/2310-8266-2023-2-8-11
HEAT TREATMENT OF VACUUM GASOIL
Lavrova A.S.1' 2, Borodin E.V.1, Bessonov V.V.1, 2, Golovachev V.A.1, Petin A.A.1, Leont'eva M.E.2, Merezchkin A.V.2, Plehno N.N.2, Itskovich W. A.2, Vasilev V.V.3
1 LLC Gazpromneft-Industrial Innovations, 197350, St. Petersburg, Russia
ORCID ORCID ORCID ORCID ORCID
https://orcid.org/0000-0001-9327-8420, E-mail https://orcid.org/0009-0001-0427-9104, E-mail https://orcid.org/0000-0001-7200-0083, E-mail https://orcid.org/0000-0003-3766-5578, E-mail https://orcid.org/0009-0008-4346-1401, E-mail
2 Saint Petersburg State Institute of Technology, Saint Petersburg, Russia
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9327-8420, E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7200-0083, E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6149-1320, E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0009-0009-2253-228X, E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0009-0005-0919-5064, E-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7666-4028, E-mail: [email protected]
3 Saint Petersburg State University of Economics, Saint Petersburg, Russia ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4590-2177, E-mail: [email protected]
Abstract: Heat treatment of vacuum gasoil was performed at various temperatures. The properties of vacuum gasoil heat treatment products have been established by a complex of physico-chemical analysis methods. It was found that the product of heat treatment of VGO, obtained at 460 ° C, has increased carbon residue (14,5%).
Keywords: vacuum gasoil, heat treatment.
For citation: Lavrova A.S., Borodin E.V., Bessonov V.V., Golovachev V.A., Petin A. A., Leont'eva M.E., Merezchkin A.V., Plehno N.N., Itskovich W. A., VasiPev V.V. HEAT TREATMENT OF VACUUM GASOIL. Oil & Gas Chemistry. 2023, no. 2, pp. 8-11.
DOI:10.24412/2310-8266-2023-2-8-11
Введение
Вакуумный газойль (ВГО) традиционно используется как компонент судового топлива. С 1 января 2020 года в соответствии с требованиями Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ) содержание серы в судовом топливе ограничивается до 0,5%. С учетом высокого содержания серы в вакуумном газойле целесообразен поиск других направлений применения данного сырья. Вариантом использования вакуумного газойля могут быть термодеструктивные процессы нефтепереработки. Целью работы является исследование процесса термообработки, направленного на увеличение коксуемости указанного газойля.
Экспериментальная часть и обсуждение результатов
Исследование сырья
Показатели качества вакуумного газойля приведены в табл. 1.
Определение типов ароматических углеводородов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии проводили по ГОСТ EN 12916-2017 [1]. Исследуемый газойль содержит до 46,7% парафино-нафтеновых соединений. Данные соединения в реакциях термического крекинга образовывают алкильные радикалы, которые могут способствовать реакциям конденсации ароматических углеводородов.
Методика термообработки и исследования продуктов
Термообработку нефтяного сырья проводили на установке, представленной на рис. 1, главной частью которой является автоклав 9, обогреваемый электропечью. В автоклав загружали 150 г исследуемого сырья, крышку автоклава закрывали, отводную трубку присоединяли к баллону с азотом, трехходовой кран 7 устанавливали на соединение с баллоном для проверки герметичности. Затем сбрасывали давление до атмосферного, присоединяли конденсатор-холодильник с приемником конденсата 4 и включали питание электропечи. Скорость нагрева со-
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
•о-
Таблица 1
Показатели качества вакуумного газойля
Показатель Метод испытаний Значение
Плотность при 20°С, г/см3 ГОСТ 3900-85 0,895
Кинематическая вязкость при 80°С, сСт ASTM D 445-2021 6,5
Условная вязкость при 80°С ГОСТ 6258-85 1,95
Зольность, % ГОСТ 1461-75 0,01
Содержание серы, % ГОСТ 32139-2019 0,83
Коксуемость, % 0,3
Фракционный состав, %:
н.к. 350
10 ГОСТ 19932-99 ГОСТ Р 50837 1-95 400
20 422
50 450
к.к. 550(98%)
Групповой углеводородный состав:
парафино-нафтеновые 46,7
легкие ароматические ГОСТ 11851-2018 18,9
средние ароматические ГОСТ EN 12916-2017 7,2
тяжелые ароматические 24,5
смолы 2,8
Схема установки термообработки: 1 - линия отвода газов; 2 - конденсатор-холодильник; 3 - уловитель газов; 4 - приемник летучего продукта; 5 - емкость для охлаждения приемника; 6 - ЛАТР; 7 - трехходовой кран; 8 - датчик давления; 9 - автоклав; 10 - электрообогрев; 11 - сырье; 12 - карман для термопары; 13 - кран игольчатый; 14 -вентиль; 15 - датчик температуры; 16 - баллон с инертным газом
2 • 2023
ставляла 10-12°С/мин до необходимой температуры, далее температура поддерживалась на постоянном уровне с помощью лабораторного авторегули-руемого трансформатора (ЛАТР) 6 .
При достижении необходимого давления в автоклаве его поддерживали, сбрасывая образовавшиеся в ходе процесса легколетучие продукты через трехходовой кран 7 и холодильник в приемник конденсата и склянку 3 - индикатор газообразования.
По истечении заданного времени выдержки трехходовой кран 7 закрывали, нагрев выключали и автоклав охлаждали до комнатной температуры.
Определение плотности нефтепродуктов вели по ГОСТ 3900-85 [2], фракционного состава по ГОСТ Р 50837.1-95 [3], коксуемости методом Конрадсона по ГОСТ 19932-99 [4], содержание серы вели по ГОСТ 321392013 [5] и ГОСТ Р 51947-2002 [6].
Термообработка вакуумного газойля
Термическая обработка ВГО была проведена при давлении 1,01 МПа и температурах от 410 до 460°С через каждые 10°С с выдержкой реакционной массы в течение 1 ч. Результаты термообработки представлены в табл. 2.
С увеличением температуры обработки увеличивается коксуемость нелетучего продукта. Наибольшая коксуемость (14,5%) характерна для
НефтеГазоХимия 9
Рис. 1
к
-о1
(ИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
продукта, полученного при 460°С, предварительно гомогенизированного при температуре выше 175°С. Фракционные составы нелетучих продуктов термической обработки ВГО представлены в табл. 3.
С ростом температуры термообработки наблюдается утяжеление нелетучего продукта термообработки.
Нелетучий продукт термообработки, полученный при 460°С, состоит из твердой (61%) и жидкотекучей (39%) частей. Показатели качества твердого продукта представлены в табл. 4.
Полутвердый продукт термообработки ВГО, полученный при 460°С, характеризуется повышенной коксуемостью (14,5%), поэтому использовать его как сырьевой компонент термодеструктивных процессов нецелесообразно. Возможным применением этого продукта может быть производство битумов.
Выводы
1. Установлено, что наличие в составе ВГО большого количества па-рафино-нафтеновых углеводородов (до 65%) не способствует реакциям термополиконденсации. По-видимому, олефинов, образующихся в реакциях крекинга, недостаточно для протекания реакций конденсации.
2. Продукт термообработки ВГО, полученный при 460°С, обладает повышенной коксуемостью (14,5%), поэтому использовать его как сырьевой компонент термодеструктивных процессов нецелесообразно, в связи с этим данный продукт может быть применен в сырьевой смеси производства битумов.
Таблица 2
Результаты термообработки ВГО при 1,01 МПа
Температура термообработки, °С
Выход нелетучего продукта, %
Выход легколетучих и газообразных продуктов, %
Плотность нелетучего продукта, г/см3
Коксуемость нелетучего продукта по Конрадсону, %
ВГО исходный
0,895
0,3
410
95,9
4,1
0,926
3,51
420
90,5
9,5
0,928
4,17
430
86,2
13,8
0,930
4,48
440
82,4
17,6
0,934
6,1
450
78,5
21,5
0,948
7,24
460
76,0
24,0
0,997
14,52
Таблица 3
Фракционные составы нелетучих продуктов термической обработки ВГО
Выход, % ВГО Температура термообработки, °С
410 420 430 440 450 460*
н.к. 350 160 210 257 305 319 45
10% 400 245 275 305 363 364 124
20% 422 268 308 343 392 387 151
50% 450 325 372 418 447 456 231
к.к. 550 (98%) 390 (89,7%) 460 (91%) 505 (82%) 512 (88%) 517 (85%) 320 (82,5%)
* Указано для жидкой части нелетучего продукта.
Таблица 4
Показатели качества продукта термообработки ВГО, полученного при 460°С
Показатель
Метод испытаний
Значение
Плотность, г/см3
0,997
Зольность, %
0,02
Содержание а-фракции, % Температура размягчения, °С
ГОСТ 10200-2017
0,5
175
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
шо-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ EN 12916-2017 Нефтепродукты. Определение типов ароматических углеводородов в средних дистиллятах. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с обнаружением по показателю преломления.
2. ГОСТ 3900-85 Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности.
3. ГОСТ Р 50837.1-95 Топлива остаточные. Определение прямогонности. Метод определения кривой дистилляции при давлении 0,133 кПа (1 мм рт. ст.).
4. ГОСТ 19932-99 (ИСО 6615-93) Нефтепродукты. Определение коксуемости
методом Конрадсона.
5. ГОСТ Р 51947-2002. Нефть и нефтепродукты. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии.
6. ГОСТ 32139-2013 Нефть и нефтепродукты. Определение содержания серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии.
7. ГОСТ 10200-2017 Пек каменноугольный электродный. Технические условия.
REFERENCES
1. GOST EN 12916-2017. Nefteprodukty. Opredeleniye tipov aromaticheskikh uglevodorodov v srednikh distillyatakh. Metod vysokoeffektivnoy zhidkostnoy khromatografii s obnaruzheniyem po pokazatelyu prelomleniya [State Stanfard EN 12916-2017. Petroleum products. Determination of aromatic hydrocarbon types in middle distillates. High performance liquid chromatography method with refractive index detection].
2. GOST 3900-85. Neft' i nefteprodukty. Metody opredeleniya plotnosti [State Stanfard 3900-85. Petroleum and petroleum products. Methods for determination of density].
3. GOSTR 50837.1-95. Topliva ostatochnyye. Opredeleniye pryamogonnosti. Metod opredeleniya krivoy distillyatsii pri davlenii 0,133 kPa (1 mm rt. st.) [State Stanfard R 50837.1-95. Residual fuel oils. Test for straight-run. Method for determination of the total shape of distillation curve at pressure of 0,133 KPa (1 mm Hg)].
4. GOST 19932-99 (ISO 6615-93). Nefteprodukty. Opredeleniye koksuyemosti metodom Konradsona [State Stanfard 19932-99 (ISO 6615-93). Petroleum products. Determination of carbon residue. Conradson method].
5. GOSTR 51947-2002. Neft' i nefteprodukty. Opredeleniye sery metodom energo dispersionnoyrentgenofluorestsentnoy spektrometrii [State Stanfard R 51947-20O2. Petroleum and petroleum products. Determination of sulphur by method of energy-dispersive X-ray fluorescence spectrometry].
6. GOST 32139-2013. Neft i nefteprodukty. Opredeleniye soderzhaniya sery metodom energodispersionnoy rentgenofluorestsentnoy spektrometrii [State Stanfard 32139-2013. Petroleum and petroleum products. Determination
of sulfur content by method of energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry].
7. GOST 10200-2017. Pek kamennougol'nyy elektrodnyy. Tekhnicheskiye usloviya [State Stanfard 10200-2017. Electrode coal-tar pitch. Specifications].
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Лаврова Анна Сергеевна, с.н.с., ООО «Газпромнефть-Промышленные инновации».
Бородин Евгений Владимирович, н.с., ООО «Газпромнефть-Промышленные инновации».
Бессонов Владислав Витальевич, магистрант, Санкт-Петербургский технологический институт (технический университет).
Головачев Валерий Александрович, с.н.с., ООО «Газпромнефть-Промышлен-ные инновации».
Петин Андрей Александрович, руководитель проектов, ООО «Газпромнефть-Промышленные инновации».
Леонтьева Мария Евгеньевна, аспирант, Санкт-Петербургский технологический институт (технический университет).
Мережкин Андрей Викторович, м.н.с., Санкт-Петербургский технологический институт (технический университет).
Плехно Наталья Николаевна, бакалавр, Санкт-Петербургский технологический институт (технический университет).
Ицкович Вильям Абрамович, д.т.н., в.н.с., Санкт-Петербургский технологический институт (технический университет).
Васильев Валентин Всеволодович, д.т.н., проф., Санкт-Петербургский экономический университет.
Anna S. Lavrova, Senior Research Fellow, LLC Gazpromneft-Industrial Innovations. Evgeniy V. Borodin, Research Fellow, LLC Gazpromneft-Industrial Innovations. Vladislav V. Bessonov, Master Student, Saint Petersburg State Institute of Technology (Technical University).
Valeriy A. Golovachev, Senior Research Fellow, LLC Gazpromneft-Industrial Innovations.
Andrey A. Petin, Project manager, LLC Gazpromneft-Industrial Innovations. Maria E. Leont'eva, Postgraduate Student, Saint Petersburg State Institute of Technology(Technical University).
Andrey V. Merezchkin, Research Fellow, Saint Petersburg State Institute of Technology(Technical University).
Natalia N. Plehno, Bachelor, Saint Petersburg State Institute of Technology(Technical University).
William A. Itskovich, Dr. Sci. (Tech.), Leading researcher, Saint Petersburg State Institute of Technology (Technical University).
Valentin V. Vasil'ev, Dr. Sci. (Tech.), Prof., Saint Petersburg State University of Economics.
2•2023
НефтеГазоХимия 11
