Введение к работе
Актуальность темы.
Повышение качества дизельных топлив достигается в основном с использованием гидрогенизационных процессов. Однако процессы гидроочистки и гидрооблагораживания характеризуются следующими недостатками: использование дорогих катализаторов и большой расход водорода; необходимость блоков очистки углеводородных и водородсодержащих газов от сероводорода и установок для переработки до серы или серной кислоты; жесткие условия процесса – высокие парциальное давление водорода и температура, низкая объемная скорость подачи сырья, приводящие к большим капиталовложениям и удельным энергозатратам; трудности удаления азотсодержащих соединений, снижающих активность катализаторов, гомологов бензотиофена и дибензотиофена, часто недостаточное снижение содержания аренов; желательность снижения конца кипения исходной дизельной фракции с 350 – 360С до 330 – 340 и, как следствие, сокращение ресурсов дизельного топлива; сокращение срока службы катализаторов при ужесточении условий процесса гидроочистки; незначительное повышение или даже сохранение на прежнем уровне цетанового числа, что обусловлено частичной изомеризацией н-алканов и незначительным различием цетановых чисел аренов и соответствующих циклоалканов.
Отмеченные недостатки гидрогенизационных процессов приводят к необходимости разработки альтернативных методов повышения качества дизельных топлив. Адсорбционные и окислительные методы обессеривания, как правило, эффективны и экономичны для малосернистых дизельных фракций или для доочистки сырья, в котором содержание серы и полициклоаренов снижено с помощью гидроочистки или экстракции.
Перспективны экстракционные процессы облагораживания дизельных топлив, позволяющие снизить содержание серы, азота и полициклоаренов в 5 – 10 раз, значительно повысить цетановый индекс. В США уже эксплуатируются промышленные экстракционные установки производства экологически чистых дизельных топлив.
Поиск эффективных экстрагентов или экстракционных систем для облагораживания дизельных фракций с учетом их структурно-группового состава, разработка приемов и комбинированных методов, позволяющих повысить селективность удаления нежелательных компонентов, остается актуальной проблемой нефтепереработки и экологии.
Работа выполнена в соответствии с «Программой научно-технического сопровождения работ по реконструкции и коренной модернизации нефтеперерабатывающей промышленности на перспективу до 2010 года» (пункт 30, предусматривающий разработку экстракционных процессов повышения качества нефтепродуктов с участием Санкт-Петербургского государственного технологического института) Министерства топлива и энергетики РФ.
Цели работы.
1. Повышение качества дизельного топлива экстракционной очисткой высокосернистой дизельной фракции с преобладанием сульфидной серы, снижение содержания серы с 2 до 0.2 – 0.5 % масс. и содержания ароматических углеводородов.
2. Получение нефтяных сульфоксидов окислением сульфидов дизельной фракции пероксидом водорода в присутствии карбонильных соединений с последующей экстракцией сульфоксидов из оксидата.
Научная новизна.
1. Предложена эффективная экстракционная система фенол – вода – гексан для очистки дизельной фракции от сераорганических соединений с преобладанием сульфидной серы, позволяющая снизить содержание серы на порядок.
2. Предложен комбинированный процесс очистки дизельной фракции экстракцией с последующей автоазеотропной ректификацией при регенерации фенола из экстрактной фазы, образующего азеотропные смеси с насыщенными углеводородами и не образующего азеотропы с аренами и гетероатомными соединениями, что приводит к повышению селективности разделения и выхода рафината.
3. Окисление сульфидов дизельной фракции пероксидом водорода в присутствии карбонильных соединений позволяет повысить выход сульфоксидов в 4 раза (с 18 до 73 %) по сравнению с окислением без добавления карбонильных соединений.
Практическая значимость.
1. Установлены оптимальные параметры процесса многоступенчатой противоточной экстракционной очистки дизельной фракции с преобладанием в составе сероорганических соединений тиацикланов и диалкилсульфидов.
2. Обоснована принципиальная технологическая схема экстракционной установки облагораживания дизельного топлива.
3. Предложено для растворения асфальтосмолопарафиновых отложений, образующихся при добыче нефтей, использовать сернистоароматический экстракт, проявляющий повышенную растворяющую способность по сравнению с прямогонной дизельной фракцией.
Апробация работы.
Основные результаты работы были представлены на 10-м Петербургском Международном форуме ТЭК (Санкт-Петербург, 24 – 26 марта 2010 г.) и Международной научно-практической конференции Нефтегазопереработка – 2010 (Уфа, 26 мая 2010 г.).
Публикации.
По теме диссертации опубликованы две монографии, 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, тезисы двух докладов.
Объем и структура диссертации.
Диссертация изложена на 163 страницах, состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, литературы (281 ссылка), приложения, 48 таблиц и 7 рисунков.
