Способ получения экологически чистого дизельного топлива

 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для выделения ароматических углеводородов из дизельной фракции. Способ заключается в жидкостной многоступенчатой противоточной экстракции ароматических углеводородов и сероорганических соединений из гидроочищенной дизельной фракции гетерогенной смесью растворителей, содержащей ацетонитрил или ацетонитрил с 2-5 мас.% воды и пентан при соотношении ацетонитрила к сырью 3-5:1 по массе, соотношении пентана к сырью 0,5-1,5:1 по массе и температуре процесса 30-50°С. Технический результат - получение экологически чистого дизельного топлива. 3 табл.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для выделения ароматических углеводородов из дизельной фракции с целью получения экологически чистого дизельного топлива.

В результате процесса гидроочистки прямогонных дизельных фракций содержание серы снижается до 0,05 - 0,2 мас.%, а ароматические углеводороды практически не гидрируются, их концентрация в гидроочищенной дизельной фракции остается на уровне 25-35 мас.%. В то же время, в соответствии с ТУ 38.1011348-90, изм. 1, содержание ароматических углеводородов в дизельном летнем экологически чистом топливе ДЛЭЧ-В не должно превышать 20 мас.% [1], а за рубежом эти ограничения еще более жесткие - до 10 мас.%, а в Швеции - не более 5 мас.% [2]. Очень жесткие требования предъявляются за рубежом к дизельным топливам для городских условий по содержанию серы - не более 0,005 мас.% [3].

Для экстракции аренов из среднедистиллятных нефтяных фракций, в частности из дизельных фракций, предложены различные экстрагенты [4]: фурфулол, производные имидазолина, N, N-диметилимидазолидон, β-метоксипропионитрил и др. Наиболее близок по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению способ выделения ароматических углеводородов из керосино-газойлевых фракций экстракцией эфирами алифатических дикарбоновых кислот - диметилмалонатом и диметилсукцинатом [5], выбранный нами в качестве прототипа.

Основной недостаток всех предложенных экстрагентов - высокая температура кипения (диметилмалонат 181^oC, диметилсукцинат 195^oC), образование азеотропных смесей с насыщенными углеводородами дизельной фракции и, как следствие, невозможность использования наиболее простого метода регенерации экстрагентов - ректификации.

С целью повышения селективности процесса экстракции и облегчения регенерации экстрагента для выделения ароматических углеводородов из гидроочищенной дизельной фракции предлагается использовать гетерогенную смесь растворителей ацетонитрил - вода - пентан. Ацетонитрил (т.кип. 81,6^oC) не образует азеотропные смеси с компонентами дизельной фракции и, как и пентан, может быть удален из экстрактной и рафинатной фаз ректификацией.

Как следует из результатов экстракции метилнафталинов (смеси α- и β-изомеров) из смеси с тридеканом при концентрации метилнафталинов 35 мас. %, соотношении растворитель: сырье 1,5:1 по массе и температуре 30^oC предложенная экстракционная система, состоящая из ацетонитрила с 2 мас.% воды и пентана при соотношении последнего к сырью 0,5:1 по массе, более эффективна, чем диметилмалонат, диметилсукцинат и фурфурол (см. табл. 1).

В качестве сырья для получения экологически чистого дизельного топлива использовали гидроочищенную дизельную фракцию 222-375^oC с показателем преломления n_D²⁰ 1,4700, плотностью ρ²₄⁰ 0,8414, вязкостью 5,87 (20^oC) и 3,0 (50^oC) мм²/с, содержащую 27,1 мас.% ароматических углеводородов и 0,03 мас.% серы.

Результаты пятиступенчатой противоточной экстракции аренов из гидроочищенной дизельной фракции предлагаемой экстракционной системой представлены в табл. 2. Практически при любых условиях процесса (за исключением опыта N 4) получен рафинат, удовлетворяющий по содержанию аренов требованиям к топливу ДЛЭЧ-В. При необходимости получения этого топлива в качестве оптимальных условий процесса можно рекомендовать условия опыта N 2, при которых извлекается свыше 50 мас.% аренов при достаточно высокой их концентрации в экстракте. Характеристика рафината и экстракта, полученных в условиях опыта N 2, представлены в табл. 3. Как следует из приведенных данных, наряду с аренами хорошо экстрагируются сероорганические соединения - рафинат по содержанию серы удовлетворяет требованиям к зарубежным дизельным топливам для городских условий.

При проведении процесса экстракции в условиях опытов N 1 и 5 (табл. 2) содержание аренов в рафинате снижается до уровня менее 10 мас.%, соответствующего экологически чистому зарубежному дизельному топливу. При этом условия опыта N 5 более предпочтительны из-за более селективного извлечения ароматических углеводородов - концентрация их в экстракте значительно выше при более высоком выходе рафината.

Пример 1.

В герметичную емкость, снабженную магнитной мешалкой, помещают 10 г сырья, содержащего 35 мас. % метилнафталинов и 65% тридекана; 15 г ацетонитрила, содержащего 2 мас.% воды, и 5 г пентана. Емкость термостатируют при перемешивании 20 мин при 30^oC. После отстаивания образовавшиеся две фазы разделяют, взвешивают и анализируют хроматографически. Верхний слой (рафинатная фаза) содержит: 1,18 г метилнафталинов, 6,31 г тридекана, 0,73 г ацетонитрила и 4,78 г пентана. Нижний слой (экстрактная фаза) содержит: 2,32 г метилнафталинов, 0,19 г тридекана, 0,3 г воды, 13,97 г ацетонитрила и 0,22 г пентана. Концентрация метилнафталинов в экстракте составила 92,4 мас.%. Степень извлечения 66,3%.

Пример 2.

В нижнюю часть насадочной экстракционной колонны эффективностью 5 теоретических ступеней подают при температуре 30^oC гидроочищенную дизельную фракцию (расход 100 г/ч) и пентан (100 г/ч), а в верхнюю часть - ацетонитрил с 2 мас. % воды (расход 300 г/ч). В результате противоточной экстракции после выхода на стабильный режим отбирается одновременно рафинатная фаза (192,3 г/ч) и экстрактная фаза (307,7 г/ч). Ректификацией на колонке эффективностью 20 теоретических тарелок из 192,3 г рафинатной фазы отгоняется 92,3 г пентана и 17 г водного ацетонитрила (в том числе 16,7 г ацетонитрила и 0,3 г воды). В кубовом остатке остается 83,0 г рафината, содержащего 14,3 мас.% аренов. Состав рафинатной фазы, мас. %: ацетонитрил 8,68; вода 0,16; пентан 48,00; арены 6,19; насыщенные углеводороды дизельной фракции 36,97.

Из 307,7 г экстрактной фазы на ректификационной колонке отгоняют 7,7 г пентана, 283 г водного ацетонитрила (в том числе 277,3 г ацетонитрила и 5,7 г воды). В кубовом остатке получают 17,0 г экстракта, содержащего 89,8 мас.% аренов. Состав экстрактной фазы, мас.%: ацетонитрил 90,12; вода 1,85; пентан 2,50; арены 4,94; насыщенные углеводороды дизельной фракции 0,59.

Остальные опыты, результаты которых представлены в табл. 2, проведены по методике, описанной в примере 2.

Использованные источники 1. Чулков П. В. , Чулков И.П. Топлива и смазочные материалы. М.: Политехника, 1996. - 304 с.

2. Нефтегазовые технологии. 1995. - N 2. - С. 52.

3. Erdol - Erdgas - Kohle. - 1998. - Bd. 114, N 4. - S. 176.

4. Красногорская Н.Н., Габдикеева А.Р., Грушевенко А.Э., Хлесткин Р.Н. Экстракция средних нефтяных фракций. - М.: Химия, 1989. - 72 с.

5. Авт. св. 432116 (СССР), МКИ C 07 C 7/10, C 07 C 15/00; БИ N 22, 1974 (прототип).

Формула изобретения

Способ получения экологически чистого дизельного топлива путем жидкостной многоступенчатой противоточной экстракции ароматических углеводородов и сероорганических соединений из гидроочищенной дизельной фракции, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют гетерогенную смесь растворителей, содержащую ацетонитрил или ацетонитрил с 2 - 5 мас.% воды, и пентан при соотношении ацетонитрила к сырью 3 - 5 : 1 мас.%, соотношении пентана к сырью 0,5 - 1,5 : 1 мас.% и температуре процесса 30 - 50^oC.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3