Введение к работе
Актуальность темы
В производстве смазочных масел отмечаются две основные тенденции -увеличение доли сернистых, высокосернистых и смолистых нефтей в общем объеме переработки, и повышение требований к качеству базовых масел. Соответственно, необходимо вырабатывать масла высокого качества из менее благоприятных видов сырья, содержащих большое количество сернистых соединений и ароматических углеводородов. В настоящее время к базовым маслам предъявляется повышенные требования по индексу вязкости, содержанию серы и насыщенных соединений.
На большинстве заводов масляного направления, как отечественных, так и зарубежных, сохранились и эксплуатируются установки, осуществляющие экстракционные технологии: деасфальтизацию, селективную очистку и сольвентную депарафинизацию. Проблему получения низкосернистых базовых масел с высоким (> 90 % масс.) содержанием парафино-нафтеновых углеводородов позволяют решать гидрогенизационные процессы, так как в ходе этих процессов целенаправленно изменяется химическая структура компонентов перерабатываемого масляного сырья.
Данные об изменении показателей качества и группового химического состава масляных фракций сернистых нефтей в присутствии современных катализаторов гидрооблагораживания практически отсутствуют. В связи с этим изучение изменения группового химического состава и свойств масляных фракций и рафинатов селективной очистки, полученных из сернистых нефтей в процессе гидрооблагораживания является актуальной задачей. В настоящее время гидроочистка нефтяных фракций проводится в основном на импортных катализаторах, поэтому разработка отечественных катализаторов гидрооблагораживания масляного сырья необходима.
Цель работы
Изучение изменения группового химического состава средневязкого масляного дистиллята и рафинатов селективной очистки сернистых нефтей1 в процессе гидрооблагораживания на модифицированном цинком ММо\У/А12Оз катализаторе.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
изучить изменение группового химического состава и физико-химических свойств дистиллята, выделенного из смеси сернистых западносибирских, удмуртских и самарских нефтей, рафинатов селективной очистки и депарафинированных масел;
изучить изменение группового химического состава масляного дистиллята в процессе гидрооблагораживания в присутствии промышленного катализатора ГР-24М;
- выбрать состав и способ синтеза активного в гидродесульфуризации
(ГДС) катализатора гидроочистки;
1 перерабатываемых на НПЗ Самарской площадки
- изучить изменение группового химического состава масляного
дистиллята и рафината селективной очистки в процессе гидрооблагораживания
в присутствии MM0W/AI2O3 и NiMoW/ZnO-Al203 катализаторов в сравнении с
промышленным катализатором ГР-24М;
- выбрать глубину очистки рафинатов и условия гидрооблагораживания с
целью получения базового масла с содержанием серы < 0,03 % масс, парафино-
нафтеновых углеводородов > 90 % масс, и индексом вязкости (ИВ) 80-120.
Научная новизна
Изучен химический состав и физико-химические свойства масляного дистиллята, выделенного из смеси сернистых западно-сибирских, удмуртских и самарских нефтей; рафинатов селективной очистки, полученных при разной кратности N-метилпирролидон (N-МП) : дистиллят; гидроочищенных рафинатов; депарафинированных масел.
Предложен состав ММо\У/А12Оз катализатора гидроочистки, модифицированного ZnO. Определено, что конверсия дибензтиофена (ДБТ) на модифицированном ZnO катализаторе в 1,4 раза превышает конверсию на катализаторе, не содержащем ZnO. При гидрооблагораживании масляного дистиллята NiMoW/ZnO-Al203 катализатор, в сравнении с промышленным катализатором, показал наибольшую степень ГДС, максимальный прирост ИВ и содержания высокоиндексных компонентов, а также наибольшую степень гидрирования полициклических ароматических углеводородов и смол.
Исследовано влияние способа синтеза NiMoW/Al203 катализатора, модифицированного ZnO, на конверсию ДБТ. Установлено, что оптимальным является способ введения цинка в носитель. Найдено, что повышение активности NiMoW/ZnO-Al203 катализатора в гидрогенолизе ДБТ коррелирует с повышением доли слоев дисульфида молибдена длиной более 4 нм.
Впервые для смеси сернистых западно-сибирских, удмуртских и самарских нефтей подобраны условия и необходимая глубина селективной очистки N-МП с последующим гидрооблагораживанием рафината при давлении 5,0 МПа для получения базового масла II группы по API.
Проведено изучение изменения группового химического состава масляного дистиллята, рафинатов селективной очистки и узких углеводородных фракций, входящих в их состав, в процессе гидрооблагораживания на модифицированном цинком NiMoW/Al203 катализаторе.
Практическая значимость
Полученные данные по химическому составу и физико-химическим характеристикам масляного сырья могут быть использованы для подбора режима производства масел с заданными показателями качества - ИВ, содержание серы и насыщенных соединений.
Предложенный катализатор может быть выпущен на российских катализаторных производствах и использован на существующих установках Г-24 в технологии производства базовых масел II группы по API при давлении до 5,0 МПа.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы были представлены на 10-м Петербургском международном форуме ТЭК (Санкт-Петербург, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка» (Уфа, 2010,2012 г.); Azerbaijan-Russian Symposium with international participation «Catalysis for solvent the problems of petrochemistry and oil refining» (Baku, Azerbaijan, 2010 г.); VII Международной научно-практической конференции «Ашировские чтения» (Туапсе, 2010 г.); XV Международном научном симпозиуме им. академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2011 г.); Всероссийской молодежной конференции «Инновации в химии: достижения и перспективы» (Казань, 2011 г.); Международной научно-методической конференции «Интеграция науки и образования в ВУЗах нефтегазового профиля - фундамент подготовки специалистов будущего» (Уфа, 2012 г.); 6th International Conference on Chemistry and Chemical Education: «Sviridov Readings» (Minsk, 2012); Межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технология. Производство» (Уфа, 2012 г.); Всероссийской научной конференции «Переработка углеводородного сырья. Комплексные решения» (Левинтерские чтения) (Самара, 2012 г.); VII Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в области химии и биотехнологии» (Уфа, 2012 г.); XII Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (Уфа, 2012 г.); «II Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Высокие технологии в современной науке и технике» (Томск, 2013 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные инженерные проблемы химических и нефтехимических производств» (Нижнекамск, 2013 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 25 печатных работ, из которых 6 статей в реферируемых журналах из перечня ВАК, 19 тезисов докладов.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка литературы. Общее число страниц диссертации - 137. Работа содержит 166 ссылок, 30 таблиц и 43 рисунка.
