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

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 12 октября, печатный экземпляр отправим 16 октября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

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

Дата публикации: 30.08.2013

Статья просмотрена: 161 раз

Библиографическое описание:

Богачев, Д. А. Каталитическое разделение сырой нефти под воздействием матричных структур / Д. А. Богачев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2013. — № 9 (56). — С. 40-43. — URL: https://moluch.ru/archive/56/7707/ (дата обращения: 04.10.2024).

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, структура матрицы, сырая нефть, введение катализатора, октановое число, исследовательский метод, моторный метод, введение структуры матрицы, наноструктурированная форма, таблица.


Ключевые слова

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

Похожие статьи

Термокаталитический крекинг как одна из перспективных технологии переработки тяжелой нефти

В данной статье рассмотрена перспективная технология переработки тяжелых нефтей и природных битумов как термокаталитический крекинг. А также представлены результаты переработки природных битумов нефтебитуминозных пород методом термокаталитического кр...

Перспективы использования бурого угля Ангренского месторождения в качестве сырья для получения синтез-газа

В статье приводятся данные экспериментального исследования теплофизических характеристик бурого угля Ангренского месторождения, используя предложенный метод на основе квазистационарного теплового режима, сущность которого состоит в измерении температ...

Методы и перспективы борьбы с сероводородом на нефтяных месторождениях

В статье приведен анализ методов очистки газа от сероводорода на промысле, предложен процесс абсорбционной очистки углеводородных газов от сернистых соединений с использованием вихревых аппаратов в качестве абсорберов, позволяющих снизить металлоемко...

Исследование кинетики формирования многокомпонентных материалов

Представлены результаты исследований влияния условий синтеза в варианте метода термического испарения в вакууме на параметры роста пленок многокомпонентных материалов на примере хромоникелевых сплавов.

Деформативные свойства серных композиционных материалов на аппретированном кварцевом наполнителе

В работе представлены закономерности влияния концентрации аппрета, продолжительности изотермической выдержки и объёмной степени наполнения на деформативные свойства серных композитов на аппретированном кварцевом наполнителе.

Термодинамический анализ процесса синтеза акролеина

Работа посвящена изучению термодинамических функций процесса гидроочистки синтеза акролеина. На примере основной реакции газофазного окисления пропилена воздухом, рассчитаны зависимости энтальпии, энергии Гиббса и константы равновесия от температуры ...

Технология вытеснения нефти раствором двуокиси углерода (СО2) на Арланском нефтяном месторождении

В данной статье рассмотрен один из методов увеличения нефтеотдачи на нефтяных месторождениях находящихся на завершающейся стадии разработки. На примере Арланского месторождения описана технология вытеснения нефти раствором двуокиси углерода для увели...

Очистка экологически опасных вентиляционных выбросов шахтных комплексов путем создания комбинированных систем фильтрации

В статье предложен новый высокоэффективный небарьерный принцип очистки загрязненного воздуха от мелкодисперсных частиц, представлена методика расчета течения пылегазовой смеси, рассмотрены примеры систем фильтрации, основанные на активном способе очи...

Получение атмосферостойкого полимерного материала с магнитными свойствами

В статье описывается проведение работы по выбору оптимального соотношения составляющих для получения атмосферостойкого полимерного материала с магнитными свойствами. Построены кривые, отражающие изменение вязкостных свойств магнитного покрытия во вре...

Разработка катализаторов для синтеза N-винилморфолина

Разработаны каталитические системы реакции ацетилена морфолином и получены наноструктурные матрицы активированного угля, а также выявлены исходные размеры активированного угля, которые использовались как носители катализатора для синтеза N-винилморфо...

Похожие статьи

Термокаталитический крекинг как одна из перспективных технологии переработки тяжелой нефти

В данной статье рассмотрена перспективная технология переработки тяжелых нефтей и природных битумов как термокаталитический крекинг. А также представлены результаты переработки природных битумов нефтебитуминозных пород методом термокаталитического кр...

Перспективы использования бурого угля Ангренского месторождения в качестве сырья для получения синтез-газа

В статье приводятся данные экспериментального исследования теплофизических характеристик бурого угля Ангренского месторождения, используя предложенный метод на основе квазистационарного теплового режима, сущность которого состоит в измерении температ...

Методы и перспективы борьбы с сероводородом на нефтяных месторождениях

В статье приведен анализ методов очистки газа от сероводорода на промысле, предложен процесс абсорбционной очистки углеводородных газов от сернистых соединений с использованием вихревых аппаратов в качестве абсорберов, позволяющих снизить металлоемко...

Исследование кинетики формирования многокомпонентных материалов

Представлены результаты исследований влияния условий синтеза в варианте метода термического испарения в вакууме на параметры роста пленок многокомпонентных материалов на примере хромоникелевых сплавов.

Деформативные свойства серных композиционных материалов на аппретированном кварцевом наполнителе

В работе представлены закономерности влияния концентрации аппрета, продолжительности изотермической выдержки и объёмной степени наполнения на деформативные свойства серных композитов на аппретированном кварцевом наполнителе.

Термодинамический анализ процесса синтеза акролеина

Работа посвящена изучению термодинамических функций процесса гидроочистки синтеза акролеина. На примере основной реакции газофазного окисления пропилена воздухом, рассчитаны зависимости энтальпии, энергии Гиббса и константы равновесия от температуры ...

Технология вытеснения нефти раствором двуокиси углерода (СО2) на Арланском нефтяном месторождении

В данной статье рассмотрен один из методов увеличения нефтеотдачи на нефтяных месторождениях находящихся на завершающейся стадии разработки. На примере Арланского месторождения описана технология вытеснения нефти раствором двуокиси углерода для увели...

Очистка экологически опасных вентиляционных выбросов шахтных комплексов путем создания комбинированных систем фильтрации

В статье предложен новый высокоэффективный небарьерный принцип очистки загрязненного воздуха от мелкодисперсных частиц, представлена методика расчета течения пылегазовой смеси, рассмотрены примеры систем фильтрации, основанные на активном способе очи...

Получение атмосферостойкого полимерного материала с магнитными свойствами

В статье описывается проведение работы по выбору оптимального соотношения составляющих для получения атмосферостойкого полимерного материала с магнитными свойствами. Построены кривые, отражающие изменение вязкостных свойств магнитного покрытия во вре...

Разработка катализаторов для синтеза N-винилморфолина

Разработаны каталитические системы реакции ацетилена морфолином и получены наноструктурные матрицы активированного угля, а также выявлены исходные размеры активированного угля, которые использовались как носители катализатора для синтеза N-винилморфо...

Задать вопрос