Каталитическое разделение сырой нефти под воздействием матричных структур | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №9 (56) сентябрь 2013 г.

Дата публикации: 30.08.2013

Статья просмотрена: 41 раз

Библиографическое описание:

Богачев Д. А. Каталитическое разделение сырой нефти под воздействием матричных структур // Молодой ученый. — 2013. — №9. — С. 40-43. — URL https://moluch.ru/archive/56/7707/ (дата обращения: 19.08.2018).

В работе приведены результаты экспериментальных исследований способа разделения нефти, позволяющего повысить выход и нормативные показатели прямогонного бензина при воздействии матричных структур в наноструктурированной форме.

Ключевые слова: нефть, катализатор в наноструктурированной форме, матричные структуры, прямогонный бензин, октановое число.

Нефть — основной источник энергии. На энергоносителях, полученных из нефти, работают двигатели сухопутного, водного и воздушного транспорта, турбины тепловых электростанций.

Для повышения эффективности использования природных ресурсов, увеличение глубины переработки нефти — одна из важнейших задач современного человечества. Нефть — не возобновляемый природный ресурс, имеющий первостепенное значение в сфере энергетики.

Значительную долю в объемах производства продуктов нефтепереработки занимает автомобильный бензин, который играет важную роль в энергетическом обеспечении экономики страны. Рост цен на нефть в значительной степени влияет на объём производства автомобильного бензина. Поэтому перед нефтеперерабатывающими предприятиями стоит задача обеспечения выхода товарного продукта за счёт переработки низкосортных прямогонных бензинов, имеющих узкую область применения, в автомобильные бензины с нормативными показателями, отвечающими современным стандартам Евро.

Разработка способов получения прямогонного бензина с нормативными показателями высококачественного товарного продукта является первоочередной задачей, которая может быть решена за счет увеличения глубины первичной переработки нефти при реализации каталитического воздействия на сырую нефть матричных структур, нанокатализаторов [1].

Матрицы разборки нефти формируются на основе ее пепельной структуры. Матрицы сборки легких фракций (бензинов) аналогично нефти. Матрицы пепельных структур собираются на основе сырой нефти и дистиллята, полученных при их сжигании в муфельной печи при температуре 600ºС.

Полученные пепельные структуры после предварительного измельчения до размера 100 мкм подвергались рентгенофлуоресцентному анализу на элементный состав на спектрометре EDX3600B. Анализ на элементный состав образцов пеплов выполняется автоматически по заданной программе.

Результат рентгенофлуоресцентного анализа пепла нефти приведен в таблице 1.

Таблица 1

Основные элементы, входящие в состав пепла нефти, и их количество

Элемент

Количество (%)

Si

6,6

S

6,1

Na

7,4

Mg

9,3

Co

3,8

Ni

1,7

Результат рентгенофлуоресцентного анализа пепла дистиллята представлен в таблице 2.

Таблица 2

Основные элементы, входящие в состав пепла дистиллята и их количество

Элемент

Количество (%)

Si

4,2

S

2,1

Na

6,0

Mg

8,4

Данные по элементному составу сырой нефти и дистиллята являются отправной информацией для составления матриц разборки нефти и сборки бензинов. В матрицы для увеличения силы воздействия вводятся усилители — металлы в наноструктурированной форме:

1)      Для сырой нефти — Ni, Co, Mg, Cr.

2)      Для дистиллята — Si, S, Na, Mg.

Матрица разборки нефти готовится в муфельной печи при температуре 600ºС.

Матрица дистиллята готовится аналогично, но со своим набором усилителей.

Термокаталитичекое разделение нефти проводится без использования матриц и при их использовании:

1)      структура матрицы № 1 — матрица сырой нефти;

2)      структура матрицы № 2 — матрица сырой нефти с введенными усилителями — металлами в наноструктурированной форме;

3)      структура матрицы № 3 — матрица разборки нефти № 2 совместно с матрицей сборки дистиллята

Разделение сырой нефти проводили без введения катализатора и с использованием трех вариантов структур матриц. Для процесса разделения нефти использовали установку для ее разгонки — АРН-2.

Разделению подвергали сырую нефть массой 100 грамм. Нагрев колбы осуществляли плавно до температуры 220°С с выходом на рабочую температуру в течение 30 минут. Первые капли конденсата легких фракций выпадали при 50°С, смесь выдерживали при температуре 220 °С пока не упадёт последняя капля дистиллята. После чего дистиллят взвешивали на электронных весах и определяли процент выхода светлых фракций разделении без введения катализатора.

Методика процесса разделения нефти с использованием структуры матрицы в целом повторяла методику разгонки нефти без их введения. Количество структур матриц, добавляемых в смолу составляло 0,1 г. Все разделения проводились при одинаковых условиях на одном аппаратном обеспечении для точной оценки их эффективности относительно друг друга.

Результаты процесса разделения нефти представлены в таблице 3.

Таблица 3

Выход светлых фракций в зависимости от структуры матрицы

Вид воздействия

Выход легких фракций, %

1

2

3

Среднее

Разделение без введения катализатора

14,7

14,9

15,4

15

Структура матрицы № 1

25

25,7

25,2

25,3

Структура матрицы № 2

25,1

26,3

26

25,8

Структура матрицы № 3

28,1

27,7

28,5

28,1

В результате процессов разделения сырой нефти получены легкие фракции, состав которых анализировался методом газовой хроматографии. Результаты обработаны на аппаратно-программном комплексе “Хроматэк-Кристалл” на базе газового хроматографа “Хроматэк-Кристалл 5000” с применением программного обеспечения “Хроматэк Gasoline” (контроль состава бензиновой фракции).

Хроматограммы позволяют определить индивидуальный компонентный состав легких фракций, полученных при разделении сырой нефти, а также рассчитать такие нормативные показатели как октановое число (как по исследовательскому, так и по моторному методам) и давление насыщенных паров.

Полученные результаты последовательных экспериментов обрабатывали по методу наименьших квадратов и заносили в таблицу экспериментальных данных. Результаты расчетов на детонационную стойкость бензиновых фракций, полученных при разделении нефти по каждому из четырех вариантов, представлены в таблицах 4–5.

Таблица 4

Октановое число углеводородных фракций, полученных при разделении нефти без введения катализатора

Октановое число

Группа

Разделение нефти без введения катализатора

Исследовательский метод

Моторный метод

Парафины

0,433

1,076

Изопарафины

2,064

2,461

Ароматика

3,571

4,872

Нафтены

1,663

1,894

Олефины

2,092

3,991

Оксигенаты

0,002

0,002

Неидентифицированные

20,985

24,746

*

16,479

17,657

Итого

47,289

56,699

Таблица 5

Октановое число углеводородных фракций, полученных при разделении нефти с использованием структур матриц

Октановое число

Группа

Разделение нефти с введением структуры матрицы № 1

Разделение нефти с введением структуры матрицы № 2

Разделение нефти с введением структуры матрицы № 3

Исследовательский метод

Моторный метод

Исследовательский метод

Моторный метод

Исследовательский метод

Моторный метод

Парафины

0,757

1,743

0,899

1,045

0,963

1,938

Изопарафины

3,548

2,504

3,671

2,617

3,666

2,878

Ароматика

4,098

5,019

5,012

6,437

4,458

5,430

Нафтены

2,176

2,101

2,133

2,537

2,257

2,764

Олефины

4,875

5,111

5,092

5,872

4,012

3,968

Оксигенаты

0,002

0,002

0,002

0,002

0,002

0,002

Неидентифицированные

27,944

33,647

29,463

34,785

31,076

39,876

*

14,657

21,663

16,719

21,509

18,678

24,749

Итого

58,057

71,79

62,991

74,804

65,111

81,606

Давление насыщенных паров бензиновых фракций, полученных при разделении нефти по каждому из четырех вариантов, представлены в таблице 6.

Таблица 6

Давление насыщенных паров углеводородных фракций

Вид воздействия

Давление насыщенных паров, кПа

1

2

3

Среднее

Разделение без введения катализатора

83

85

82

83

Структура матрицы № 1

64

64

65

64

Структура матрицы № 2

62

67

69

69

Структура матрицы № 3

60

62

61

61

Легкие фракции, полученные при разделении нефти с введением структуры матрицы № 3, имеют лучшие нормативные показатели: октановое число по моторному и исследовательскому методам соответственно равно 81 и 65 единиц, давление насыщенных паров — 61 кПа. Также увеличился выход светлых нефтепродуктов с 15 % без введения катализатора до 28 % при разделении нефти с использованием структуры матрицы № 3.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о целесообразности применения матричных структур при проведении процесса первичной перегонки нефти с целью получения прямогонного бензина с высокими нормативными характеристиками.

Литература:

1.                                 Леонтьева А. И. Получение дизельного топлива из печного топлива с использованием нанокатализаторов и матриц разборки и сборки (наноструктуры) / Леонтьева А. И., Орехов В. С., Выжанов А. В.// Ползуновский вестник «Исследования и достижения в области теоретической и прикладной химии». Выпуск 2: Барнаул 2012. — С.292–294.

Основные термины (генерируются автоматически): разделение нефти, сырая нефть, структура матрицы, введение катализатора, октановое число, моторный метод, исследовательский метод, наноструктурированная форма, введение структуры матрицы, таблица.


Ключевые слова

нефть, катализатор в наноструктурированной форме, матричные структуры, прямогонный бензин, октановое число.

Похожие статьи

Изомеризация газоконденсатных парафинов С5-С6 на...

Результаты превращения газоконденсата на Pt-содержащем бицеолитном катализаторе представлены в табл.1. Видно, что в присутствии катализатора октановое число (0Ч) газоконденсата повышается с 69,0 до 85,2 пунктов по исследовательскому методу.

Практический метод разделения образцов тяжелой нефти...

Жакупов М. А., Лоджанская В. О., Локисов И. А., Поддубный А. А. Практический метод разделения образцов тяжелой нефти и битума высокого качества из нефтяных

Кроме того, дополнительные проблемы, в том числе обработка образца, неизменно вносят вклад в...

Моделирование процесса нефтедобычи численными методами

В статье рассматриваются различные численные методы решения задачи непоршневого вытеснения нефти водой. Произведен анализ результатов расчетов для двумерной фильтрации. Ключевые слова: двухфазнаяфильтрация, модель Баклея — Леверетта...

Исследование возможности применения ориентированных...

Схема структуры представлена на рис. 8, а его фотография на рис. 9.

А при введении математической обработки из данных о изменении проводимости и эталонных кривых можно

углеродные нанотрубки, метод каталитического пиролиза, блок газоаналитической системы...

Обзор современных методов очистки резервуаров от нефтяных...

Однако, применение ручного метода очистки нефтяных резервуаров имеет следующие недостатки

Осадок размывается распространяющейся по днищу резервуара нефтью в виде веерной струи. В процессе длительного накопления структура осадка изменяется.

Разработка перспективных технологии получения...

Переход от микро- уровня структур к нано- уровню предопределяет возможность деформации в режиме сверхпластичности.

Использование для получения наноструктурированных полуфабрикатов равноканальной ступенчатой матрицы с крестообразной формой...

Катализаторы риформинга | Статья в журнале «Молодой ученый»

Матрица должна обеспечивать сохранение каталитических свойств катализатора в

Поры этой структуры рассматриваются как зазоры между частицами.

В настоящее время в мире существует большое число промышленных катализаторов риформинга.

Исследование физико-химических свойств автомобильного...

Таблица 1. Выход светлых нефтепродуктов в зависимости от соотношения нефть: газоконденсат.

Как видно из представленных данных, бензин имеет светло-желтый цвет, он прозрачен, О.Ч. по исследовательскому методу 80, моторному — 76, с плотностью 0,750...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Изомеризация газоконденсатных парафинов С5-С6 на...

Результаты превращения газоконденсата на Pt-содержащем бицеолитном катализаторе представлены в табл.1. Видно, что в присутствии катализатора октановое число (0Ч) газоконденсата повышается с 69,0 до 85,2 пунктов по исследовательскому методу.

Практический метод разделения образцов тяжелой нефти...

Жакупов М. А., Лоджанская В. О., Локисов И. А., Поддубный А. А. Практический метод разделения образцов тяжелой нефти и битума высокого качества из нефтяных

Кроме того, дополнительные проблемы, в том числе обработка образца, неизменно вносят вклад в...

Моделирование процесса нефтедобычи численными методами

В статье рассматриваются различные численные методы решения задачи непоршневого вытеснения нефти водой. Произведен анализ результатов расчетов для двумерной фильтрации. Ключевые слова: двухфазнаяфильтрация, модель Баклея — Леверетта...

Исследование возможности применения ориентированных...

Схема структуры представлена на рис. 8, а его фотография на рис. 9.

А при введении математической обработки из данных о изменении проводимости и эталонных кривых можно

углеродные нанотрубки, метод каталитического пиролиза, блок газоаналитической системы...

Обзор современных методов очистки резервуаров от нефтяных...

Однако, применение ручного метода очистки нефтяных резервуаров имеет следующие недостатки

Осадок размывается распространяющейся по днищу резервуара нефтью в виде веерной струи. В процессе длительного накопления структура осадка изменяется.

Разработка перспективных технологии получения...

Переход от микро- уровня структур к нано- уровню предопределяет возможность деформации в режиме сверхпластичности.

Использование для получения наноструктурированных полуфабрикатов равноканальной ступенчатой матрицы с крестообразной формой...

Катализаторы риформинга | Статья в журнале «Молодой ученый»

Матрица должна обеспечивать сохранение каталитических свойств катализатора в

Поры этой структуры рассматриваются как зазоры между частицами.

В настоящее время в мире существует большое число промышленных катализаторов риформинга.

Исследование физико-химических свойств автомобильного...

Таблица 1. Выход светлых нефтепродуктов в зависимости от соотношения нефть: газоконденсат.

Как видно из представленных данных, бензин имеет светло-желтый цвет, он прозрачен, О.Ч. по исследовательскому методу 80, моторному — 76, с плотностью 0,750...

Задать вопрос