Окисление сернистых соединений дизельной фракции нефти озоно-кислородной смесью | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Авдеева, А. Ю. Окисление сернистых соединений дизельной фракции нефти озоно-кислородной смесью / А. Ю. Авдеева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 46.1 (232.1). — С. 51-54. — URL: https://moluch.ru/archive/232/53997/ (дата обращения: 05.07.2020).



В Техническом Регламенте Таможенного Союза (ТР ТС 013/2011) «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу» строго оговорены нормы по содержанию общей серы. Так, дизельное топливо должно содержать не более 0,001% масс серы. Но процессы гидрооблагораживания, наиболее широко распространенные на сегодняшний день, практически достигли предела своей эффективности, и доведение содержание серы в нефтепродуктах до 0,005% масс. и ниже с их помощью экономически невыгодно. Таким образом, особую актуальность приобретает поиск новых экономически эффективных методов снижения содержания общей серы в продуктах переработки нефти. Один из таких методов — окислительное обессеривание озоном. В результате окислительной десульфуризации сернистые соединения окисляются в более полярные классы соединений (сульфоксиды, сульфоны), которые затем легко удаляются традиционными методами разделения.

В составе дизельных фракций нефти содержатся разнообразные сернистые соединения. В результате прохождения топлива через блок гидроочистки наиболее тяжело обессериванию подвергаются соединения дибензотиофена, так как скорость их разложения весьма низка. В связи с этим, данная научная работа направлена на исследование процесса окисления именно производных дибензотиофена, содержащихся в дизельном топливе.

Экспериментальные исследования проводили на лабораторной установке, представленной на рисунке 1.

Озонатор ОГВК-01 газоразрядным методом преобразует воздух в озоно-воздушную смесь, которая затем поступает в реактор, где барботирует через слой нагретой жидкости. Обнаружение и определение соединений, входящих в состав топлива, производили на хромато-масс-спектрометре SHIMADZU GCMS-QP2010 Ultra. Ввиду невозможности распознавания всех химических веществ, входящих в состав дизельной фракции, испытания по осуществляли на эталонной смеси, состоящей из октана и дибензотиофена.

Рис. 1. Принципиальная схема лабораторной установки

Озонирование эталонной смеси проводили в интервале от температуры, близкой к комнатной (20 °С), до температуры начала термического разложения озона (50 °С). Остальные параметры поддерживали постоянными: концентрация озона в озоно-воздушной смеси 6,6 мл/л; давление в системе 0,2 МПа; расход озоно-воздушной смеси 65 л/час. В качестве катализаторов процесса использовали азотную и уксусную кислоты (в количестве 1-2% масс.).

Хромато-масс-спектрометрический анализ химического состава смесей, полученных после озонирования, показал, что окисление сернистых соединений при 50 ˚С не дало ожидаемых результатов, сульфоны и сульфоксиды, как продукты озонирования дибензотиофена, обнаружены не были. Анализ хроматограмм озонирования образцов смеси при 20 ˚С показал, что в результате окисления степень конверсии дибензотиофена при 20 и 40 мин. озонирования отличается незначительно, поэтому проведение озонирования в течение 40 минут является нецелесообразным. На рисунках 2-6 представлены хроматограммы, полученные в результате опытов.

Рис. 2. Хроматограмма эталонной смеси до озонирования

E:\Документы\!Университет\!!Озонирование\Хроматограммы\20 1.jpg

Рис. 3. Хроматограмма эталонной смеси после озонирования при 20 0С

в течение 20 минут без использования катализатора

E:\Документы\!Университет\!!Озонирование\Хроматограммы\укс 1.jpg

Рис. 4. Хроматограмма эталонной смеси после озонирования при 20 0С

в течение 20 минут с добавлением уксусной кислоты

E:\Документы\!Университет\!!Озонирование\Хроматограммы\азот верх 1.jpg

Рис. 5. Хроматограмма эталонной смеси после озонирования при 20 0С

в течение 20 минут с добавлением азотной кислоты (верхний слой)

E:\Документы\!Университет\!!Озонирование\Хроматограммы\азот низ 1.jpg

Рис. 6. Хроматограмма эталонной смеси после озонирования при 20 0С

в течение 20 минут с добавлением азотной кислоты (нижний слой)

Количество образовавшегося сульфоксида в опыте с добавлением уксусной кислоты, незначительно выше, чем в опыте без применения катализатора (рисунок 3), что доказывает нецелесообразность использования уксусной кислоты в данном процессе. В результате проведения опыта с добавлением азотной кислоты произошло разделение эталонной смеси на два слоя. Верхний слой представлен октаном и незначительной частью дибенозтиофена, нижний слой – октаном и сульфоксидом дибензотиофена. Степень конверсии дибензотиофена в данном опыте максимальна и составляет 95%. Массовые доли дибензотиофена и образовавшегося в результате реакции сульфоксида дибензотиофена приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты экспериментов

Номер

опыта

Tсм, °С

tоз, мин

Катализатор

Массовая доля дибензтиофена,% масс.

Массовая доля сульфоксида,% масс.

Степень конверсии α,%

0

1,74

0

1

20

20

1,044

0,348

40

2

20

40

1,04

0,35

40,2

3

50

15

1,7

0

2,2

4

50

30

1,58

0

9

5

20

20

CH3COOH

0,87

0,435

50,4

6

20

40

CH3COOH

0,85

0,421

51

7

50

15

CH3COOH

1,71

0

1,7

8

50

30

CH3COOH

1,6

0

8

9

20

20

HNO3

0,087

1,479

95

10

20

40

HNO3

0,087

1,48

95

11

50

15

HNO3

1,7

0

2,2

12

50

30

HNO3

1,68

0

3,4

Таким образом, исследования процесса озонирования эталонной смеси, содержащей в своем составе соединение дибензтиофена, показали, что оптимальными параметрами процесса являются: температура озонирования 20 0C, время контакта смеси с озоном 20 мин, концентрация озона в озоно-воздушной смеси 6,6 мл/л, катализатор процесса – азотная кислота (в количестве 1% масс.). Полученные экспериментальные данные могут быть использованы при разработке новых подходов к решению проблемы обессеривания фракций нефтей.

Литература:

  1. Капустин, В. М. Технология переработки нефти. Часть вторая. Физико-химические процессы / В. М. Капустин, А. А. Гуреев. – М.: Химия, 2015. – 400 с.
Основные термины (генерируются автоматически): азотная кислота, уксусная кислота, смесь, озонирование, нижний слой, массовая доля, лабораторная установка, дизельное топливо, верхний слой, SHIMADZU.


Похожие статьи

Эффективное использование отходов химических опытов на...

После отстаивания сливают верхний жидкий слой.

Использование растворов веществ. При изучении водорода, воды и растворов, оксидов, гидроксидов, кислот и солей проводится большое число лабораторных опытов, при которых образуются растворы различных солей.

Возможные варианты получения дизельного топлива...

Доля автотранспорта в загрязнении атмосферы в некоторых странах составляет: во Франции

Производство дизельных топлив с улучшенными экологическими показателями связано

Стоимость модернизации дизельного топлива ДВС при переходе на ДМЭ незначительна.

Изменение структуры и состава нитридного слоя при...

Возможность прогнозирования структуры и свойств азотированного слоя на поверхности конструкционных и углеродистых сталей имеет большое значение для оптимизации ведения технологии процесса и последующей обработки изделий.

Разработка технологии и синтеза производного нитрозамещенного...

уксусная кислота, кислота, удельная нагрузка, повышение температуры, волокно, реакционный растворитель, реакционная масса, молекулярный кислород, бензойная кислота, время

Далее реакционная смесь тонким слоем стекает по внутренней поверхности трубок абсорберов.

Анализ углеводородов бензина Аи-80 методом ГЖХ

Для этого собирается лабораторная установка, которая представлена на рис. 1. Адсорбенты

В случае десорбента этанола смесь адсорбировавшихся веществ из бензина можно отмыть в делительной

Для бензина и выделенной смеси ароматических углеводородов определяют...

Вторичные продукты масложирового производства

В производствах хлопкового масла и жирных кислот в зависимости от технологической схемы и способов выделения основных продуктов образуется множество вторичных продуктов и отходов. Рафинация представляет собой процесс очистки жиров и масел от сопутствующих им примесей.

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Цианистоводородную кислоту получают и каталитическим разложением формамида.

Одним из основных способов получения синильной кислоты, а в последствии и цианистого натрия, исходного вещества в синтезе гидантоина по методу Бухера, в настоящее время заключается в...

Значение и получение терефталевой кислоты | Статья в сборнике...

Терефталевая кислота (1,4-бензолдикарбоновая кислота, п-фталевая кислота) является

Из окислителей наибольшее значение имеют азотная кислота и молекулярный кислород.

В качестве катализатора используется раствор смеси кобальта (II) уксуснокислого 4‑водный и...

Извлечение короткоцепочечных жирных кислот из водных...

Короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК) — это низшие карбоновые кислоты (от уксусной до

Пипеткой на 1 мл отбирали нижний слой водной фазы и повторно экстрагировали 1 мл

Анализ проводили на газовом хроматографе Shimadzu GC-2014 с пламенно-ионизационным...

Похожие статьи

Эффективное использование отходов химических опытов на...

После отстаивания сливают верхний жидкий слой.

Использование растворов веществ. При изучении водорода, воды и растворов, оксидов, гидроксидов, кислот и солей проводится большое число лабораторных опытов, при которых образуются растворы различных солей.

Возможные варианты получения дизельного топлива...

Доля автотранспорта в загрязнении атмосферы в некоторых странах составляет: во Франции

Производство дизельных топлив с улучшенными экологическими показателями связано

Стоимость модернизации дизельного топлива ДВС при переходе на ДМЭ незначительна.

Изменение структуры и состава нитридного слоя при...

Возможность прогнозирования структуры и свойств азотированного слоя на поверхности конструкционных и углеродистых сталей имеет большое значение для оптимизации ведения технологии процесса и последующей обработки изделий.

Разработка технологии и синтеза производного нитрозамещенного...

уксусная кислота, кислота, удельная нагрузка, повышение температуры, волокно, реакционный растворитель, реакционная масса, молекулярный кислород, бензойная кислота, время

Далее реакционная смесь тонким слоем стекает по внутренней поверхности трубок абсорберов.

Анализ углеводородов бензина Аи-80 методом ГЖХ

Для этого собирается лабораторная установка, которая представлена на рис. 1. Адсорбенты

В случае десорбента этанола смесь адсорбировавшихся веществ из бензина можно отмыть в делительной

Для бензина и выделенной смеси ароматических углеводородов определяют...

Вторичные продукты масложирового производства

В производствах хлопкового масла и жирных кислот в зависимости от технологической схемы и способов выделения основных продуктов образуется множество вторичных продуктов и отходов. Рафинация представляет собой процесс очистки жиров и масел от сопутствующих им примесей.

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Цианистоводородную кислоту получают и каталитическим разложением формамида.

Одним из основных способов получения синильной кислоты, а в последствии и цианистого натрия, исходного вещества в синтезе гидантоина по методу Бухера, в настоящее время заключается в...

Значение и получение терефталевой кислоты | Статья в сборнике...

Терефталевая кислота (1,4-бензолдикарбоновая кислота, п-фталевая кислота) является

Из окислителей наибольшее значение имеют азотная кислота и молекулярный кислород.

В качестве катализатора используется раствор смеси кобальта (II) уксуснокислого 4‑водный и...

Извлечение короткоцепочечных жирных кислот из водных...

Короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК) — это низшие карбоновые кислоты (от уксусной до

Пипеткой на 1 мл отбирали нижний слой водной фазы и повторно экстрагировали 1 мл

Анализ проводили на газовом хроматографе Shimadzu GC-2014 с пламенно-ионизационным...

Задать вопрос