Ионно-жидкостная экстракционная очистка дизельных фракций с различным содержанием ароматических и сернистых соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ионно-жидкостная экстракционная очистка дизельных фракций с различным содержанием ароматических и сернистых соединений

М.Д. Ибрагимова1, С.А. Сеидова1, С.Г. Алиева1,

Г.Дж. Гусейнов2, С.Ф. Ахмедбекова1

1Институт нефтехимических процессов им. акад. Ю.Г. Мамедалиева Национальной академии наук Азербайджана

2Институт Физики Национальной академии наук Азербайджана

им. академика Г.М. Абдуллаева

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена ионно-жидкостной экстракционной очистке дизельного дистиллята с интервалом температуры кипения 191-350 оС и выделенных из него узких фракций 191-300 оС и выше 300 оС, отличающихся содержанием ароматических углеводородов и сернистых соединений. Экстракция вышеуказанных образцов дизельного дистиллята проведена как в одну стадию, так и постадийно с использованием в качестве экстрагента ионной жидкости, синтезированной на основе уксусной кислоты и N-метилпирролидона - N-метилпирролидиниумацетата. Установлено, что при одностадийной экстракционной очистке сырья двукратным избытком ионно-жидкостного экстрагента, при температуре экстракции 22-25 оС и времени контакта компонентов один час высокая степень деароматизации (62.5%) наблюдается при очистке фракции с температурой кипения выше 300 оС наиболее обогащенной ароматическими углеводородами (16 % масс.).

Осуществлением процесса очистки при тех же условиях экстракции двухэтапно, обработкой сырья эквивалентым количеством экстрагента на каждой стадии обеспечивается более глубокая очистка от нежелательных компонентов, как исходного дизельного дистиллята, так и выделенных узких фракций. Сопоставительным анализом степени очистки топлива, полученного на основе фракции 191-350 оС и топлива, полученного компаундированием рафинатов, полученных очисткой узких фракций показана целесообразность осуществления процесса фракционирования исходного дизельного дистиллята на узкие фракции с последующей их двухэтапной ионно-жидкостной экстракционной очисткой. ИК-спектральным анализом исходных дизельных фракций, а также рафинатов и экстрактов, полученных их экстракционной очисткой подтверждены полученные результаты исследований.

Ключевые слова: экстракционная очистка, ионная жидкость, дизельный дистиллят, рафинат, деароматизация, обессеривание

Abstract

ION LIQUID IN THE PROCESS OF EXTRACTION CLEANING OF DIESEL FRACTIONS WITH DIFFERENT CONTENT OF AROMATIC AND SULFUR COMPOUNDS

M.D. Ibrahimova1, S.A.Seidova1, S.Q.Aliyeva1, H.J.Huseynov2, S.FAkhmedbekova1

1Y.H.Mamedaliyev's Institute of Petrochemical Processes of the NationalAcademy of Sciences of Azerbaijan 2Institute of Physics of the NationalAcademy of Sciences of Azerbaijan named after academician G.M. Abdullayev

This article is devoted to ionic-liquid extraction purification of diesel distillate with a boiling range of 191-350 оС and selected from it narrow fractions of 191-300 оС and above 300 оС, differing in the content of aromatic hydrocarbons and sulfur compounds. Extraction of the above diesel distillate samples was carried out both in one stage and stepwise with the use as the extractant of an ionic liquid synthesized on the basis of acetic acid and N-methylpyrrolidone - N-methylpyrrolidone acetate. It was found that with single-stage extraction purification of raw materials with a double excess of ion-liquid extractant, extraction temperature 22-25 оС and contact time of components one hour, observed is the high degree of dearoma-tization (62.5%) during purification of the fraction with boiling point above 300 оС most enriched with aromatic hydrocarbons (16 % of the mass).

By carrying out the purification process under the same extraction conditions in two stages, processing the raw material with an equivalent amount of extractant at each stage ensures deeper purification from undesirable components of both the initial diesel distillate and the narrow fractions. Comparative analysis of the degree of purification of the diesel fraction 191-350 оС and the distillate obtained by compounding the raffinates obtained by purifying the narrow fractions shows the feasibility of the process of fractionating the original diesel distillate into narrow fractions with their subsequent two-stage ion-liquid extraction cleaning. IR-spectral analysis of the initial diesel fractions, as well as raffinates and extracts obtained by their extraction purification, confirmed the obtained research results.

Keywords: extraction purification, ionic liquid, diesel distillate, raffinate, dearomatisation, desulfur-ization

Разработка процессов получения топлив, в частности дизельных топлив, отвечающих по качественным показателям современным и всевозрастающим требованиям европейских стандартов, является актуальной проблемой нефтепереработки. В этом аспекте особое место занимает степень удаления из состава сырья полициклических ароматических и гибридных нафтено-ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, серосодержащих соединений, а также смолистых веществ, отрицательно влияющих на качественные показатели и на цвет, прозрачность товарного топлива. экстракционная очистка дизельный

Традиционными методами очистки являются процесс гидроочистки [1, 2] и экстракционный метод очистки [3, 4]. Однако, гидрогенизационный метод очистки требует применения высокой температуры и давления, большого расхода водорода и дорогостоящих катализаторов и т.д. Наряду с этим при гидрогенизационной очистке топлива снизить содержание ароматических углеводородов до желаемого уровня очень сложно.

Экстракционный метод очистки является перспективным методом облагораживания дизельного топлива и отличается возможностью выполнения процесса очистки при умеренных температурных режимах с одновременным удалением из состава нежелательных компонентов- ароматических и серосодержащих соединений. Однако традиционно применяемые при экстракционной очистке органические растворители: фенол, фурфурол, морфолин, сульфолан, N-метилпирролидон и т.д. являются токсичными соединениями и не обеспечивают экологичность процесса селективной очистки, не всегда обладают достаточной селективностью. С учетом сказанного, замена указанных избирательных растворителей, применяемых в процессах экстракционной очистки нефтяных дистиллятов на нетоксичные ионные жидкости и разработка процессов «зеленной химии» является актуальной задачей нефтепереработки.

Ионные жидкости благодаря присущим им комплексу специфических свойств - жидкому состоянию в широком интервале температур, нелетучести, негорючести, высокой растворяющей способности различных классов соединений, термической стабильности нашли применение в качестве катализатора, компонента каталитических систем, реакционной среды в различных реакциях синтеза, а также избирательного растворителя в процессах экстракционной очистки нефтяных фракций.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Опыты по экстракционной очистке дизельного дистиллята и выделенных фракций осуществлены в трехгорлой колбе снабженной термометром, обратным холодильником и мешалкой. При одностадийной экстракционной очистке ионная жидкость и сырье одновременно загружались в колбу, и процесс вёлся при интенсивном перемешивании компонентов. По окончании процесса содержимое колбы переносили в делительную воронку, и после отстаивания смеси рафинатную фазу отделяли от экстрактного раствора.

При поэтапной очистке выделенную рафинатную фазу в тех же условиях экстракционной очистки обрабатывали новой порцией экстрагента и заново выделяли рафинатную фазу от полученного экстрактного раствора. Затем из экстрактного раствора добавлением соответствующего количества воды и дальнейшей перегонкой из полученного водного раствора экстрагента выделяли ионную жидкость для повторного использования.

Эффективность и перспективность применения ионных жидкостей в качестве экстрагента описаны во многих работах по нефтепереработке последних лет [5-8]. Целесообразность использования ионных жидкостей, в частности ионных жидкостей на основе муравьиной и уксусной кислот в качестве избирательного растворителя в процессах очистки масел и топлив различного назначения показана систематическими исследованиями, проводимыми в ИНХП НАН [9-12]. В частности, показана перспективность ионно-жидкостной очистки дизельного дистиллята, с пределом температуры кипения 191-350 оС и дизельных фракций 191-250 оС, 250-300 оС и 300-345 оС, выделенных методом дистилляции указанного сырья [12]. В проводимых исследованиях в качестве экстрагента использована ионная жидкость N-метилпирролидиниумацетат (d20 =1053 кг/м3, ?D0 =1.4333, удельная электропроводность - 1.25 .10-48.см-1), синтезированная на основе уксусной кислоты и N-метилпирролидона.

С учетом того, что образцы дизельного дистиллята, полученные фракционированием указанного сырья, отличались близким значением содержания ароматических углеводородов: I фр. - 8%, II фр. - 10%, III фр. - 12 % масс. и при этом потеря сырья в виде остатка с температурой кипения выше 345 оС составляла около 4 % масс., нами фракционирование дизельного дистиллята осуществлено разделением сырья на две фракции, в частности на фракцию с пределом температур кипения 191-300 оС и фракцию с температурой кипения выше 300оС. Выход и показатели полученных фракций дизельного дистиллята приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристика дизельного дистиллята и выделенных фракций