Введение к работе
з Актуальность темы.
Жидкие н-алканы Сю - Сго, выделяемые адсорбцией на цеолитах из гидроочищетюй фракции 200-320С на установках «Парекс», использовавшиеся ранее для производства белково-витаминных концентратов (БВК), в настоящее время применяются в основном для получения линейных алкилбснзолсульфонатов (ЛАБС), а депарафиниро-ванная фракция (денормализат) - как компонент дизельного топлива.
В результате удаления н-алканов содержание аренов в денорма-лизате повышается до 25 - 30 мае %, что не отвечает экологическим требованиям к дизельному топливу ДЛЭЧ-В и зарубежным дизельным топливам, максимальная концентрация аренов в которых ограничена 20 и 5 - 10 мае % соответствешю. Гидродеароматизация дизельных фракций и денормализатов требует специального оборудования, рассчитанного на высокое давление (до 30 МПа), что сопряжено с высокими удельными капиталовложениями и энергозатратами.
Для очистки н-алканов, выделенных на установках «Парекс», от примесей аренов, составляющих 0.5 - 1.2 мас %, в настоящее время на российских нефтеперерабатывающих заводах по-прежнему применяется сульфирование олеумом. Процесс олеумной очистки жидких н-парафинов не соответствует современным экологическим требованиям, и если ранее его применение было обусловлено жесткими ограничениями по содержанию аренов в сырье для производства БВК (не более 0.01 мае %), то при использовании н-алканов Сю - Сп для получения ЛАБС, а н-алканов Сц+ для производства спиртов, флотоагентов достаточно снижение концентрации аренов в них до 0.2 - 0.4 мае %.
Требующееся снижение содержания аренов в жидких н-парафинах и денормализатах в 3 - 5 раз может быть обеспечено с использованием экстракционного метода. Однако проводившиеся ранее исследования процессов экстракции касались бензола и его низших гомологов из катализатов риформинга или аренов прямогонных сред-недистиллятных фракций. Экстракция аренов из денормализатов, то есть из смесей с циклоалканами и изопарафинами, - ранее не исследовавшаяся и более сложная проблема, чем экстракция аренов из смесей с н-парафинами.
Цели работы :
-
Разработка высокоселективного процесса экстракции аренов из денормализатов фракции 200 - 320С с использованием низкоки-пящих селективных растворителей, легко регенерируемых ректификацией, с получением рафинатов, удовлетворяющих перспективным экологическим требованиям к дизельным топливам, и высокоаромати-зированных экстрактов, которые могут найти квалифицированное применение в качестве ароматических нефтяных растворителей, сырья для производства технических моющих средств, синтетических смазочных масел и т.п.
-
Разработка экстракционного процесса очистки жидких н-парафинов Сю - Сго, выделенных адсорбцией на цеолитах, низкоки-пяшими селективными растворителями с получением рафинатов, удовлетворяющих требованиям к сырью для производства ЛАБС.
Научная новизна.
Установлен ряд повышения эффективности растворителей при экстракции аренов из депарафинированной фракции 200 - 320С: смеси ацетона с этиленгликолем < смеси ацетона с водой < смеси 2-метоксиэтанола с водой < ацетонитрил < смеси N-метилпирролидона с водой < система 2-метоксиэтанол - вода - н-пентан.
Выявлено влияние пентана на результаты экстракции моно- и бициклоаренов и на характер диаграммы фазового равновесия жидкость - жидкость, проявляющееся в смещении гетерогенной области к вершине треугольника, соответствующей 2-метоксиэтанолу, и в изменении наклона нод, что приводит к повышению концентрации арена в экстракте, коэффициентов распределения и разделения.
Установлена электроноакцепторная способность 2-метокси-этанола и удельная энтальпия образования полости, позволяющие рассчитывать энтальпии общей и специфической сольватации и селективность по отношению к различным углеводородным системам.
6 пых фракций, методика проведения одноступенчатой и многоступенчатой противоточной экстракции, методики анализа и обработки УФ-и ЯМР- спектров фракций жидких парафинов и денормализатов, определения селективности растворителей методом ГЖХ , методика калориметрического определения энтальпий общей и специфической сольватации аренов полярными растворителями.
Дальнейшие главы содержат обсуждение экспериментального материала.
Исследование электроноакцепторной способности и селективности 2-метоксиэтанола по отношению к аренам
Анализ литературных данных показал, что для экстракционной деароматизации денормализатов и жидких н-парафинов, полученных на установках «Парекс», предпочтительнее использование низкокипя-щнх селективных растворителей, не образующих азеотропных смесей с углеводородами фракций, регенерация которых из экстрактной фазы позможна ректификацией. Среди растворителей, подходящих для этой цели наилучшим сочетанием экстракционных и физико-химических спойств обладает 2-метоксиэтанол, механизм экстракционного действия которого практически не изучен.
Электронное строение молекулы 2-метоксиэтанола бі рассчитано с использованием программы HYPERCHEM методом MND(
Максимальный положительный заряд сосредоточен на атоме водорода гидроксильной группы, который должен выступать в качестве основного электрофильного центра при образовании я-комплексов с аренами.
5 Практическая значимость.
Разработаны основы экстракционной технологии снижения содержания аренов в денормализатах установок «Парекс» с 25 - 30 до 3 - 5 мас % в соответствии с экологическими требованиями к дизельному топливу с одновременным получением экстрактов, содержащих около 90 мае % аренов.
Установлена возможность селективной очистки жидких н-парафинов Св - Сго экстракцией 2-метоксиэтанолом с 5 мае % воды и пентаном, позволяющей снизить содержание аренов с 0.8 до 0.2 мае % при выходе рафината 96.5 мае % и отказаться от олеумной очистки н-парафинов.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на IV и V Международных научно-технических конференциях «Наукоемкие химические технологии » (июнь 1997 г., Волгоград; май 1998 г., Ярославль), XI Российской конференции по экстракции (июнь, 1998 г., Москва), научно-технической конференции аспирантов СПбТТИ (май 1997 г., Санкт-Петербург).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных трудов.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 135 страницах, содержит 32 таблицы, 16 рисунков. Список использованной литературы содержит 171 наименование.