Авторы: Рашидов Акбар Войитович, Базаров Гайрат Рашидович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №2 (106) январь-2 2016 г.

Дата публикации: 21.01.2016

Статья просмотрена: 56 раз

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.
Основные термины (генерируются автоматически): ароматических углеводородов, выделения ароматических углеводородов, ароматических углеводородов в дизельном, углеводородов в дизельном топливе, дизельного топлива, содержания ароматических углеводородов, активированного силикагеля КСК-2, метода выделения ароматических, ароматических углеводородов и их, содержание ароматических углеводородов, адсорбции ароматических углеводородов, свойств ароматических углеводородов, Содержание ароматических углеводородов, количество ароматических углеводородов, ароматических углеводородов содержание, присутствия ароматических углеводородов, Появление ароматических углеводородов, десорбции ароматических углеводородов, полициклических ароматических углеводородов, количества ароматических углеводородов.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос