Библиографическое описание:

Рашидов А. В., Базаров Г. Р. Обоснование выбора метода выделения ароматических углеводородов в дизельном топливе // Молодой ученый. — 2016. — №2. — С. 210-213.

 

Как известно, существуют различные методы выделения ароматических углеводородов: азеотропная перегонка; экстрактивная перегонка; экстракция и адсорбционное выделение.

При выборе метода выделения ароматических углеводородов нами выбран наиболее доступный, простой и универсальный метод адсорбционного выделения, т. к. остальные методы рекомендуются для выделения одного, двух или трех ароматических углеводородов и их концентрация в сырье должна быть высокая — выше 70 %.

Ароматические углеводороды способны более сильно адсорбироваться на специально подобранных адсорбентах, чем парафиновые и нафтеновые углеводороды; на этом основано их выделение из нефтяных продуктов. Проведенными в лаборатории химии нефти многолетними исследованиями в области выделения ароматических углеводородов из нефтяных фракций и газоконденсатов установлено, что оптимальным адсорбентом для их извлечения является силикагель. Следует отметить, что силикагель является промышленным адсорбентом и широко применяется в производстве. В качестве оптимального адсорбента для адсорбции ароматических углеводородов из дизельного топлива выбран силикагель КСК — 2, как имеющей наибольшую емкость по аренам (таблица 1).

 

Таблица 1

Динамическая емкость силикагелей с различным радиусом пор

Сорбенты (термообработка при 1700С)

Средний радиус пор, нм

Емкость (г/100г) по

н-гептану

изооктану

декалину

Тетралину

бензолу

нафталину

КСК № 2, партия 262

7,0

0

0

0

1,25

1,45

3,91

КСК № 2,5, партия 252

5,1

0,08

0,15

0

1,79

1,88

4,25

КСС № 3, партия 246

3,54

0,06

0,22

0

1,02

1,70

3,21

КСС № 4, партия 244

2,34

0,04

0,10

0,01

1,40

1,76

3,11

КСМ № 5, партия 215

1,5

0,08

0,12

0,09

1,24

1,53

2,96

КСМ № 6, партия 240

0,98

0,09

0,09

0,55

1,33

1,36

1,39

 

Для улучшения сорбционной емкости он активирован по специальной методике, суть которой заключается в активации сорбента концентрированной соляной кислотой. При этом получены следующие результаты (табл. 2).

 

Таблица 2

Сорбент

Термообработка, оС

Емкость, % масс

до проскока

Полная

КСК, исх.

170°С, 6 час

0

1,45

КСК,акт.НС1

170°С, 6 час

1,45

2,00

 

Таким образом, динамическая емкость КСК-2, определенная криоскопическим методом такова: у исходного емкость — до проскока 0, полная 1,45; акт. НС1 — до проскока 1,45 %, полная 2,00 % масс. На рис.1 приводится выходная кривая активированного силикагеля КСК-2 по бензолу.

Untitled-12

Рис. 1. Выходная кривая активированного силикагеля КСК по бензолу

 

Определялась емкость активированного силикагеля КСК-2 по различным веществам: парафиновым и ароматическим сорбатам в динамических условиях криоскопическим методом в жидкой фазе (табл. 3).

Как видно из приведенных данных, активированный силикагель является избирательным адсорбентом по отношению к ароматическим углеводородам, и он использован в дальнейшей работе для частичной деароматизации местного дизельного топлива.

 

Таблица 3

Динамическая емкость активированного силикагеля по различным сорбатам

Адсор­бент

Условия предварит. обработки

Емкость (г/100г) по

н-гептану

изооктану

декалину

тетралину

Бензолу

нафталину

оС

часы

до проскока

Полная

до проскока

полная

до проскока

полная

до проскока

полная

до проскока

Полная

до проскока

полная

КСК-2

170

6

0

0

0

0

0

0

0

1,25

0

2,00

2,00

4,25

 

Исходя из полученных данных в дальнейшей работе для деароматизации дизельного топлива согласно евростандартам, использовали активированный силикагель т. к. его емкость выше, чем у исходного: 1,45 %, против 2,00 % масс.

Преимущественная адсорбция ароматических углеводородов на силикагеле объясняется образованием молекулярных соединений (π-комплексов) между бензолом — электронодонорной молекулой и силикагелем — электроноакцепторным и протонно-донорным адсорбентом.

Образование комплексного соединения ароматических углеводородов с ионами на поверхности адсорбента происходит вследствие возникновения дипольного момента в электронейтральной молекуле ароматических углеводородов под влиянием электростатического поля поверхности адсорбента.

Адсорбционно-криоскопическим методом (АКМ) установлено следующее содержание углеводородов, (%): ароматических углеводородов — 26,50, н-парафиновых углеводородов — 4,00, изо-парафиновых углеводородов+нафтеновых — 69,50.

Как видно из приведенных данных, содержание ароматических углеводородов в дизельном топливе высокое — 26,5 % масс. По требованиям Евростандарта оно должно быть снижено до 20,00 %. Содержание ароматических углеводородов в дизельном топливе высокое — 26,50 % масс. Такое количество ароматических углеводородов является нежелательным явлением и по требованием соответствующих стандартов их количество должно быть снижено до 20,00 % по классу 2 (Евростандарт-3) и до 5 % по классу 1.

Деароматизацию исходного дизельного топлива Бухарского НПЗ на опытной установке в лабораторных условиях проводили адсорбционным методом. Количество силикагеля брали в соответствии с определенной его динамической емкостью (табл.4).

 

Таблица 4

Диз.топливо (мл)

Адсорбент, г

Аром.углевод. (% масс)

140

120

20

400

350

5

 

В адсорбционную колонку (рис. 2) засыпали 120 г активированного соляной кислотой силикагеля КСК-2, высушенного при температуре 160°С в течение 6-ти часов. Налили петролейный эфир в количестве 100мл с к. к. 70°С для снятия теплоты смачивания сорбента. Как только петролейный эфир полностью смочил сорбент, в колонку залили дизельное топливо (140 мл) и элюировали петролейным эфиром в соотношении (1:3).

Untitled-11

Рис. 2. Адсорбционная колонка

 

Для чистоты эксперимента петролейный эфир взят с к. к. 70°С с целью исключения в нем присутствия ароматических углеводородов. Элюирование петролейным эфиром продолжали до показателя преломления чистого петролейного эфира ( — 1,3630).

В качестве десорбирующей жидкости использован этиловый спирт, как обладающий значительной дополнительной специфической энергией адсорбции.

Появление ароматических углеводородов отмечали формалитовой реакцией: в пробирку помещали 1 мл 98 %-й бесцветной серной кислоты, добавляли 2–3 капли 10 %-го раствора формалина и столько же продукта. При отсутствии аренов смесь оставалась бесцветной или слегка желтой. Ярко-красное окрашивание указывало, на появление в отобранной фракции аренов.

Завершением анализа считается появление чистого этилового спирта (–1,3611). В таблице 5 даны результаты проведенных исследований.

 

Таблица 5

Физико-химические показатели исходного и деароматизированного топлива

Наименование показателей

Исходного топлива

Деароматизированного до 20 % топлива

1,4650

1,4578

0,860

0,840

 

Найдены условия регенерации сорбента. Силикагель высыпается из хроматографической колонки, промывается горячей дистиллированной водой, сушится на воздухе, затем в сушильном шкафу — вначале при температуре 100оС, затем 170оС в течение 6-ти часов. Определяется его динамическая емкость по бензолу криоскопическим методом и сорбент можно использовать в следующем цикле адсорбции — десорбции ароматических углеводородов. Следует отметить, что емкость сорбента падает от цикла к следующему циклу до полной срабатываемости адсорбента, т. е. в конце он становится инертным.

Содержание серы в дизельном топливе определялось согласно общепринятому стандарту. В исходном дизельном топливе содержание серы было 0,18 % масс, при адсорбционной деароматизации до 20 %-ного содержания ароматических углеводородов содержание серы стало 0,078 % масс, а при доведения количества ароматических углеводородов в дизельном топливе до 5 % — 0,072 % серы.

Для определения содержания полициклических ароматических углеводородов избран классический метод определения и выделения аренов адсорбционным методом с использованием активированного силикагеля КСК-2.

Отработан способ деароматизации дизельного топлива на опытной установке в лабораторных условиях с применением активированного силикагеля КСК-2 и доведением содержания ароматических углеводородов до 20 % масс., т. е. соответствия дизельного топлива Евростандарту-3.

В частично деароматизированном дизельном топливе адсорбционно-криоскопическим методом определено содержание ароматических углеводородов — 19,80 % масс, т. е. оно соответствует дизельному топливу 2 го класса Евростандарта-3.

 

Литература:

 

  1.                Шарипов К. К., Нарметова Г. Р. Определение группового химического состава дизельного топлива адсорбцион-криоскопическим методом. В матер.Респ. научно-практ. конф. «Стратегия и развитие науки и технологий в XXIвеке». Бухара, 2009. — С. 290–292.
  2.                Шарипов К. К., Нарметова Г. Р. Дизельное топливо, отвечающее современным требованиям / В Материалах Международной научно-практической конференции, Нефтегазопереработка — 2009, 26–29 мая, УФА(РФ), 2009. — С.129.
  3.                Хамидов Б. Н., Нарметова Г. Р., Шарипов К. К. Дизельное топливосулучшенными эксплуатационными и экологическими характеристиками. Сборник трудов республиканской научно-технической конференции. Бухара, 2009. — С. 130–132.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle