наука - производству
щ
Управление процессом каталитического облагораживания прямогонной бензиновой фракции посредством изменения термических
параметров реакции
CONTROL OVER CATALYST ENNOBLING PROCESS OF DIRECT-FLOw BENZINE FRACTION BY CHANGING THERMAL PARAMETERS OF REACTION
E. ZELENSKAYA, «InjGeo» NIPI» CJC, Kuban' State technological University, Krasnodar T. ZELENSKAYA, Kuban' State technological University, Krasnodar
The authors depict choosing of optimal temperature of ennobling process of low-octane benzine fractions with using of
organically modified catalyst
Keywords: catalyst, low-octane benzine fraction, optimal temperature
Успешное применение моторных топ-лив в качестве одного из основных источников энергии современного мира повлекло за собой бурное развитие нефтеперерабатывающей отрасли в целом и, как следствие, совершенствование процессов глубокой переработки нефтяного сырья. В настоящее время каталитические процессы нефтепереработки прочно заняли лидирующие позиции среди процессов получения товарных нефтепродуктов с высокими физико-химическими показателями. В то же время ужесточение требований к качеству моторных топлив и снижение экологической нагрузки в процессе их получения диктуют необходимость разработки эффективных процессов облагораживания нефтяных фракций с малыми энергетическими затратами.
На сегодняшний день производство автомобильных бензинов осуществляется сложным комплексом различных технологических процессов переработки нефти, параметры каждого из которых оказывают существенное влияние как на характеристики получаемых продуктов, так и на экономические и экологические показатели. Основными технологическими параметрами в каталитическом процессе являются: состав сырьевой смеси, скорость ее подачи в реакторный блок и связанное с этой характеристикой время пребывания сырья в зоне реакции, температура, давление и характеристики катализатора.
Настоящая работа посвящена подбору оптимальной температуры процесса облагораживания низкооктановых бензиновых фракций с использованием органически модифицированного катализатора*.
В основу работы легло использование цеолитсодержащего катализатора марки ЦВК-ТМ-1327, характеризующегося высокой избирательностью в отношении превращения нормальных алканов и проявляющего каталитическую активность в процессе облагораживания низкооктановых бензиновых фракций в температурном диапазоне 350 - 450оС, с нанесенным на него органическим модификатором, снизившим порог температурной активности катализатора до 100 - 150оС.
Исследования проводились на лабораторной установке, при атмосферном давлении, в температурном интервале 50 -200оС.
Сырьем установки являлась бензиновая фракция с октановым числом 61 пункт по моторному методу, полученная разгонкой газового конденсата месторождения «Прибрежное» Краснодарского края, отличительной особенностью которого является низкое содержание сернистых соединений, вследствие чего предварительная подготовка сырья не проводилась. В качестве основного варьируемого параметра проведения процесса выступила температура в реакционном пространстве.
Е.А. ЗЕЛЕНСКАЯ,
инженер, аспирант
ЗАО «НИПИ «ИнжГео», Кубанский государственный технологический университет г. Краснодар
ZelenskayaEA@injgeo.ru
Т.В. ЗЕЛЕНСКАЯ,
к.т.н., доцент
Кубанский государственный технологический университет г. Краснодар
Авторы описывают
возможность
управления
процессом
каталитического
облагораживания
прямогонной
бензиновой фракции
посредствам
изменения
температуры
процесса.
Предлагаемый
способ позволяет
добиться
значительного
повышения
октанового числа
продукта и,
как следствие,
улучшения его
эксплуатационных
характеристик,
при малых
энергетических
затратах.
БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 06/20 1 3
* Работа выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 гг.
наука - производству
Содержание, %
Содержание, %
1
■ ■
¿Л*
1
Содержание, %
Содержание, %
&
Рис. 1. Состав катализата процесса облагораживания при температуре 100оС на органически модифицированном цеолитном катализаторе
Рис. 2. Состав катализата процесса облагораживания при температуре 150оС на органически модифицированном цеолитном катализаторе
Табл. Физико-химические свойства катализата облагораживания прямогонной бензиновой фракции при изменении температуры процесса в интервале 100 - 150оС
Сырье Температура Выход Продолжительность октановое
эксперимента, 0С продукта, % масс. эксперимента, час число
Прямогонная 100 96 1 70
бензиновая 125 98 1 64
фракция 150 92 1 63
В ходе исследования установлена динамика изменения основных физико-химических характеристик катализата при изменении температуры облагораживания исходного сырья в интервале 100 - 150оС. Полученные образцы целевого продукта анализировались на оборудовании марки Хромотэк Кристалл-5000.1 хроматографическим методом. Результаты проведенных исследований представлены в таблице.
Состав полученных при различных температурах (100оС и 150оС), продуктов (рис. 1 - 2) наглядно демонстрирует возможность протекания различных химических реакций в процессе облагораживания.
Процентное содержание углеводородов, представленное в виде диаграммы на рис. 1, наглядно демонстрирует преобладание в составе катализата алканов изомерного строения, что доказывает протекание реакций изомеризации и алкилирования на активных центрах катализатора и, как следствие, значительное увеличение октанового числа продукта. Еще один несомненный плюс, выраженный в виде отсутствия в составе бензина конденсированных ароматических соединений, может быть обусловлен низкой температурой проведения процесса. В то же время следует отметить, что наличие около 1% непредельных углеводородов позволяет сделать вывод о возможности дополнительной корректировки технологических параметров процесса с целью увеличения доли изомерных алканов в целевом продукте, посредством реакции изомеризации на активных центрах катализатора.
Диаграмма на рис. 2 позволяет судить о составе продукта облагораживания прямогонного бензина при температуре 150оС на модифицированном катализаторе. Преобладание в составе алканов изомерного строения и одновременное снижение количества непредельных углеводородов позволяют предположить, что в реакционной системе присутствуют превраще-
ния как по радикальному, так и по ионному механизмам, и образующиеся при более низкой температуре алкены успевают претерпеть изомеризацию с последующим гидрированием. Также возможен расход алкенов на реакции алкилирования и димеризации. Снижение же октанового числа катализата, происходящее при увеличении температуры процесса, может быть объяснено уменьшением содержания изо-циклических углеводородов в его составе. Здесь же нельзя не отметить появление следовых количеств многоядерных аренов, что свидетельствует о возникновении реакций конденсации и, как следствие, значительном ухудшении экологических характеристик бензиновой фракции.
Учитывая, что ароматические соединения во многом определяют свойства и качество получаемого продукта, была установлена зависимость изменения содержания индивидуальных аренов в катализате при изменении температуры процесса облагораживания низкооктановых фракций. Следует отметить, что температура 100оС является точкой экстремума практически для всех ароматических углеводородов. В данной точке наблюдается минимальное значение выхода бензола и толуола и максимальное ксилолов. Кроме того, было установлено, что дальнейший нагрев реакционного пространства ведет к увеличению содержания первого и второго и снижению количества третьего арена в составе катализата. Возможно, что именно сокращение количества высокооктановых ксилолов (октановое число пара-ксилола составляет 110 пунктов по моторному методу) отчасти обуславливает снижение октанового числа продукта реакции при увеличении температуры облагораживания.
Таким образом, полученные результаты указывают на возможность улучшения свойств готового продукта и его экологических характеристик посредством изменения технологических параметров процесса, а в частности температуры его проведения. ■
Ключевые слова: катализатор, низкооктановая бензиновая фракция, оптимальная температура
БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 06/20 1 3
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.