авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Разработка технологии экстракционного облагораживания дизельных фракций с применением n-метилпирролидона

-- [ Страница 2 ] --

В качестве растворителя был использован N-МП марки Ч.

В третьей главе представлены методы определения свойств сырья и продуктов, описана методика проведения экспериментов.

Разгонку исходной широкой дизельной фракции осуществляли на аппарате АРНС.

Жидкостная экстракция проводилась на лабораторной установке (рисунок 1), которая включает в себя следующее оборудование: экстрактор 2 с мешалкой 1, термостат 6 с автоматическим регулятором температуры 5 и насосом 4 для подачи воды 3 с заданной температурой во внешний контур. Экстрактор представляет собой делительную воронку, оснащенную нагревательной рубашкой.

Взвешенные количества N-МП и дизельной фракции перемешивали в экстракторе в течение определенного времени. Температура в экстракторе поддерживалась путем подачи воды с заданной температурой в рубашку экстрактора от термостата. При этом абсолютная погрешность по температуре составляла 0,2С.

Взвешивание проводили с помощью весов ВК-300.1 фирмы «Масса-К» второго класса точности.

Регенерацию N-МП из экстрактного и рафинатного растворов осуществляли методом перегонки под вакуумом.

1 – мешалка, 2 – экстрактор, 3 – вода, 4 – насос, 5 – терморегулятор, 6 - термостат

Рисунок 1 – Схема лабораторной установки жидкостной экстракции.

Показатели качества сырья и продуктов определяли следующими методами:

– содержание серы – методом сжигания в стандартной лампе по ГОСТ 19121-73;

– содержание ароматических углеводородов – расчетным методом по показателю преломления и плотности, а также стандартным методом ASTM D6591;

– цетановое число и температуру застывания – экспресс-методом на октанометре «SHATOX SX-100M»;

– фракционный состав – по ГОСТ 2177-99;

– плотность – по ГОСТ 3900-85.

Качественный анализ прямогонных и гидроочищенных дизельных фракций до и после экстракционного облагораживания на определение концентрации сернистых соединений ряда бензотиофена проводили с использованием электрохимического метода - циклической вольтамперометрии в неводных (органических) средах.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований процесса экстракционного облагораживания дизельных фракций.

В связи с невозможностью применения N-МП для широких дизельных фракций была разработана блок-схема экстракционного облагораживания, представленная на рисунке 2, в соответствии с которой проводились экспериментальные исследования. Эксперименты по экстракционному облагораживанию проводили по методике, описанной в третьей главе.

  Блок-схема экстракционного-1

Рисунок 2 – Блок-схема экстракционного облагораживания дизельной фракции.

На первом этапе была исследована гидроочищенная дизельная фракция ГПЗ ООО «Газпром добыча Астрахань».

С целью экстракционного облагораживания гидроочищенной дизельной фракции 180-350С из нее были выделены три образца тяжелых фракций с пределами выкипания: 260-350°С (образец №1), 280-350°С (образец №2) и 300-350°С (образец №3).

Для определения граничных условий проведения жидкостной экстракции с использованием выделенных фракций были исследованы зависимости критических температур их растворения (КТР) в N-МП от концентрации растворителя. По этим зависимостям были установлены температурные пределы осуществления жидкостной экстракции N-МП для очистки каждого из выделенных образцов.

Полученные рафинаты были смешаны с соответствующими легкими компонентами исходной широкой дизельной фракции в соотношении, соответствовавшем разгонке широкой дизельной фракции на легкий и тяжелый компоненты. Для рафинатов и приготовленных из них дизельных фракций были определены цетановые числа, содержание ароматических углеводородов и серы.

Результаты экспериментов показали, что при экстракционном облагораживании гидроочищенной дизельной фракции 180-350С ГПЗ достигнуто снижение содержания серы с 0,182% мас. до 0,024% мас., а ароматических углеводородов – с 20,8% мас. до 10,1% мас., что указывает на высокую избирательность N-МП в этом процессе.

Для доказательства селективности N-МП по отношению к соединениям бензотиофена и его гомологам было определено их содержание электрохимическим методом на стационарных платиновых электродах в ацетонитриле в трех пробах, а именно:

  1. Прямогонной дизельной фракции 260-350°С ГПЗ.
  2. Гидроочищенной дизельной фракции 260-350°С ГПЗ.
  3. Рафината экстракционной очистки дизельной фракции 260-350°С ГПЗ.

Для каждой из проб были сняты циклические вольтамперограммы, которые показали, что при использовании жидкостной экстракции N-МП соединения ряда бензотиофена удаляются в 6 раз эффективнее, чем при гидроочистке.

Полученный результат доказывает, что экстракционная очистка тяжелых дизельных фракций является эффективным методом их облагораживания, так как позволяет извлекать трудноудаляемые при гидроочистке сернистые соединения ряда бензотиофена.

На следующем этапе проводились исследования прямогонных дизельных фракций ГПЗ и ООО «ЛУКОЙЛ- Волгограднефтепереработка». Были определены рабочие области для проведения жидкостной экстракции с использованием этих видов сырья путем построения кривых изменения КТР в зависимости от кратности соотношения N-МП к дизельной фракции (N-МП:ДФ) (рисунок 3).

а б

1 – 230-350С, 2 – 260-350С, 3 – 280-350С, 4 – 300-350С.

Рисунок 3 – Зависимость критической температуры растворения прямогонных дизельных фракций в N-МП (Ткр.) от массового соотношения N-МП:ДФ ГПЗ (а) и ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка» (б).

Установлена область оптимальных кратностей соотношения растворителя к сырью для различных фракций. Например, для фракции 260-350С ГПЗ она находится в пределах 0,8-3,2:1 по массе, так как в этом интервале наблюдается наименьшее изменение КТР, что позволяет более гибко изменять допустимый интервал по температурному режиму в промышленных условиях.

При более низкой кратности резко снижается качество продукта. При более высоких значениях кратности ухудшаются технико-экономические показатели процесса (увеличиваются энергозатраты).

Анализ полученных значений КТР показывает, что для фракций 230-350С ГПЗ и 230-360С ООО «ЛУКОЙЛ- Волгограднефтепереработка» при температуре выше 50 и 66С соответственно проведение жидкостной экстракции невозможно ни при каких соотношениях с растворителем так же, как и для фракций 260-350С ГПЗ и 260-360С ООО «ЛУКОЙЛ- Волгограднефтепереработка» при температуре выше 57 и 67С соответственно, для фракций 280-350С ГПЗ и 280-360С ООО «ЛУКОЙЛ- Волгограднефтепереработка» при температуре выше 60 и 70С соответственно и для фракций 300-350С ГПЗ и 300-360С ООО «ЛУКОЙЛ- Волгограднефтепереработка» при температуре выше 65 и 77С соответственно.

Данные о качестве и выходе рафината жидкостной экстракции N-МП исходной прямогонной дизельной фракции 230-350С ГПЗ, а также полученных из нее тяжелых дизельных фракций показывают, что значительное снижение содержания серы и ароматических углеводородов в рафинате наблюдается при кратностях соотношения N-МП:ДФ от 0,8:1 до 2,0:1. Установлено, что при соотношениях выше 2,0:1 не наблюдается заметного улучшения качества рафината (содержания серы и ароматических углеводородов). Например, в процессе экстракционного облагораживания прямогонной дизельной фракции 230-350С ГПЗ при температуре экстракции 20С и температуре начала кипения тяжелого компонента 260С при повышении кратности соотношения N-МП:ДФ от 0,8:1 до 2,0:1 содержание серы и ароматических углеводородов снижается соответственно на 13,7 и 18,7% от исходного, тогда как при повышении кратности соотношения N-МП:ДФ от 2,0:1 до 3,2:1 – соответственно на 2,5% и 2,4% от исходного. В связи с этим в процессе экстракционного облагораживания дизельных фракций рекомендуется поддерживать кратность соотношения N-МП:ДФ 2,0:1.

В ходе проведения экспериментов было установлено, что повышение температуры экстракции негативно сказывается как на выходе рафината, так и на его качестве. Это объясняется возрастанием растворяющей способности и снижением избирательности N-МП по отношению к нежелательным компонентам (сернистым соединениям и ароматическим углеводородам) при повышении температуры, поэтому рекомендовано проведение процесса при 20С.

При изучении влияния времени перемешивания на выход и качество рафината было установлено, что оптимальное значение времени перемешивания для исследуемого сырья составляет 15 мин.

Сравнение основных характеристик дизельной фракции 230-350С ГПЗ до и после экстракционного облагораживания при температуре экстракции 20С, кратности соотношения N-МП:ДФ 2,0:1, времени контакта 15 мин. и температуре начала кипения тяжелого компонента от 260С приведено в таблице 2.

Таблица 2 – Сравнение основных характеристик дизельной фракции 230-350С ГПЗ до и после экстракционного облагораживания

Наименование показателя Исходная фракция 230-350С ГПЗ Компаундированная дизельная фракция, приготовленная из рафината экстракционной очистки прямогонной фракции
260-350С 280-350С 300-350С
Содержание серы, мас. % 1,290 0,809 0,832 0,867
Содержание ароматических углеводородов, мас. % 21,3 12,6 15,4 16,3
*Температура застывания, С -3,7 -0,2 -0,9 -1,2
Цетановое число 51 64 61 60
Плотность, г/см3 0,834 0,819 0,824 0,826
Выход, мас. % 100 78,6 86,6 92,2
*Определено экспресс-методом на приборе «SHATOX SX-100М»

Сравнение основных характеристик дизельной фракции ООО «ЛУКОЙЛ - Волгограднефтепереработка» при температуре экстракции 30С, кратности соотношения N-МП:ДФ 2,0:1, времени контакта 15 мин. и температуре начала кипения тяжелого компонента от 260С приведены в таблице 3.

Согласно данным, приведенным в таблицах 2-3, экстракционное облагораживание позволяет значительно улучшить такие показатели качества дизельной фракции, как цетановое число, содержание серы и ароматических углеводородов, но приводит к небольшому снижению температуры застывания получаемых продуктов (в результате жидкостной экстракции повышается концентрация нормальных углеводородов, имеющих более высокую температуру застывания, чем ароматические углеводороды). Повышение температуры начала кипения подвергаемого жидкостной экстракции тяжелого компонента дизельной фракции неблагоприятно сказывается на качестве продукта экстракционного облагораживания.

Таблица 3 – Сравнение основных характеристик дизельной фракции 180-350С ООО «ЛУКОЙЛ - Волгограднефтепереработка» до и после экстракционного облагораживания

Наименование показателя Исходная фракция 180-350С ООО «ЛУКОЙЛ - Волгограднефтепереработка» Компаундированная дизельная фракция, приготовленная из рафината экстракционной очистки прямогонной фракции
260-360С 280-360С 300-360С
Содержание серы, мас. % 0,20 0,079 0,094 0,097
Содержание ароматических углеводородов, мас. % 21,7 8,2 9,4 11,4
*Температура застывания, С -8,7 -3,4 -4,2 -5,6
Цетановое число 46 51 50 49
Плотность, г/см3 0,838 0,827 0,829 0,833
Выход, мас. % 100 73,5 79,9 85,2
*Определено экспресс-методом на приборе «SHATOX SX-100М»

Выполнена количественная оценка селективности N-МП в процессах экстракции дизельных фракций путем расчета коэффициентов распределения нежелательных компонентов (серы, ароматических углеводородов) между рафинатной и экстрактной фазами при различных условиях процесса для дизельных фракций 230-350°С ГПЗ и 230-360°С ООО «ЛУКОЙЛ - Волгограднефтепереработка» и сравнения полученных значений.

Установлено, что для обеих фракций избирательность по отношению к сернистым соединениям и ароматическим углеводородам тем выше, чем ниже температура экстракции. Например, при повышении температуры от 20 до 30°С при кратности соотношения 2,0:1 значения коэффициентов распределения сернистых соединений снижаются от 3,26 до 1,37 для дизельной фракции 230-350°С ГПЗ и от 6,53 до 2,24 для дизельной фракции 230-360°С ООО «ЛУКОЙЛ - Волгограднефтепереработка». Причем, чем ниже температура экстракции, тем заметнее разница в уровне избирательности в зависимости от природы сырья. С ростом температуры экстракции избирательность по отношению к сернистым соединениям и ароматическим углеводородам для обоих видов сырья снижается, а влияние природы сырья становится менее заметным. Эти результаты подтверждают правильность выбора рекомендуемых параметров процесса.

Для оценки возможности применения побочных продуктов экстракции дизельных фракций N-МП – экстрактов – в качестве сырья для производства технического углерода был сделан расчет индекса корреляции (ИК) для экстрактов дизельных фракции 260-350°С ГПЗ и 260-360°С ООО «ЛУКОЙЛ – Волгограднефтепереработка».

Полученные значения ИК в сравнении с минимальным рекомендуемым приведены на графике (рисунок 4).

ИК

Рисунок 4 – Индекс корреляции экстрактов, полученных после экстракционной очистки дизельных фракций в сравнении с минимально рекомендуемым для производства технического углерода значением.

Значения ИК для экстрактов обоих видов исследуемых дизельных фракций значительно превышают минимальное рекомендуемое.

Таким образом, полученные экстракты могут использоваться в качестве сырья для производства технического углерода.

В пятой главе приведена принципиальная технологическая схема экстракционного облагораживания дизельных фракций N-МП для реализации данного процесса в промышленности. Эта схема включает блоки атмосферной перегонки широкой дизельной фракции, экстракции, а также регенерации и осушки растворителя. После облагораживания по данному методу дизельную фракцию необходимо направлять на гидроочистку с целью более полного удаления серы.

В шестой главе представлены расчеты технико-экономических показателей установок комплексной обработки дизельной фракции с получением в качестве продукта компонента товарного дизельного топлива, соответствующего европейским нормам Евро-4,5. Для доказательства экономической целесообразности применения экстракционного облагораживания приведен сравнительный экономический расчет для двух способов получения экологически чистого дизельного топлива:

1. Двухступенчатого процесса, при котором исходная дизельная фракция сначала проходит обработку по схеме, приведенной на рисунке 2, а затем – гидроочистку.

2. Двухступенчатого гидрокаталитического процесса, включающего ступени гидроочистки и гидродеароматизации.

На стадии гидроочистки в обоих случаях предполагается использование катализатора марки ГКД-202.

Во втором способе на стадии гидродеароматизации предполагается применение палладиевого катализатора марки АПУ.

В таблицах 4-5 представлен материальный баланс блоков экстракционного облагораживания и гидроочистки дизельной фракции, соответствующий способу №1.

Таблица 4 – Материальный баланс блока экстракционного облагораживания дизельной фракции, обрабатываемой по способу №1

Наименование Расход
кг/ч т/год мас. %
Взято      
Сырье - дизельная фракция 180-350С 87750 702000 100
Получено      
1. Фракция 180-260С 36416 291330 41,5
2. Рафинат 43963 351702 50,1
3. Экстракт 7196 57564 8,2
4. Потери 175 1404 0,2
Всего 87750 702000 100


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.