способ выделения сераорганических соединений нефти из нефтепродуктов

Формула изобретения

Способ выделения сераорганических соединений нефти из керосиновой и дизельной фракций нефтей адсорбентами, отличающийся тем, что процесс ведут в центробежном поле путем совместного вращения адсорбента и исходного нефтепродукта в роторе при массовом соотношении адсорбента и нефтепродукта (1,5 - 2) : 1, числе оборотов ротора 2000 - 2500 об/мин и времени вращения ротора 30 - 40 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам выделения сераорганических соединений нефти из нефтепродуктов, в частности к адсорбционным, и может быть использовано в нефтеперерабатывающих и нефтехимических отраслях промышленности.

Известны адсорбционные способы выделения сераорганических соединений нефти /ССН/ из нефтепродуктов - керосиновой, дизельной фракций, легких масел, основанные на жидкостной хроматографии, путем пропускания исходного нефтепродукта через неподвижный слой адсорбента, установленный в колонке. В качестве адсорбента применяют чистые силикагель, окись алюминия, активированный уголь, гипс и их смеси (Химия сераорганических соединений, содержащегося в нефтях и нефтепродуктах, М.: Изд-во АН СССР, 1959, 126 - 137; Высокомолекулярные соединения нефти, С.Р. Сергиенко, М.: ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1959, с. 247 - 292).

Однако данными способами достигается малая степень очистки нефтепродуктов от серы - всего 30 - 35% от общего количества серы, присутствующей в исходном сырье. Это объясняется тем, что метод жидкостной хроматографии с использованием чистых адсорбентов не позволяет выделить сернистые соединения, свободные от ароматических углеводородов. Совместное выделение сернистых соединений и ароматических углеводородов связано с близостью адсорбционного сродства их по отношению к применяемым адсорбентам и обусловлено сходством строения ССН и ароматических углеводородов. Кроме того, к недостаткам относятся: 1) большой расход элюентов как в количественном (берут в 4 - 5 раз больше исходного нефтепродукта), так и в качественном (берут 3-4 элюента с разными элюирующими способностями); 2) большой расход адсорбента, количество которого превышает количество исходного нефтепродукта в 15 - 20 раз.

Известны способы выделения ССН из нефтепродуктов, выкипающих в интервале температур 150 - 370^oC, с помощью жидкостной хроматографии на силикагеле и окиси алюминия с повышенной избирательностью к сераорганическим соединениям. Повышение избирательности позволило увеличить степень очистки нефтепродуктов от ССН до 70% от общего содержания серы. Увеличение степени выделения ССН из нефтепродуктов достигается модифицированием и импрегнированием силикагеля и окиси алюминия ацетатом ртути, нитратом серебра, хлористым палладием, хлоридом цинка, тетрахлоридом олова. Применение данных способов в промышленности практически невозможно из-за: 1) использования дорогостоящих, дефицитных, токсичных и экологически опасных химических веществ; 2) негативного влияния данных веществ на качество самих нефтепродуктов; 3) нетехнологичности операций подготовки адсорбентов и хроматографической колонки. (А. С. СССР 1340422, C 10 G 29/06, 29.01.87; Патент РФ 2083640, C 10 G 25/00, 10.07.97).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится способ выделения ССН из нефтепродуктов, в частности из керосина, с помощью жидкостной хроматографии с использованием адсорбента, модифицированного диметилформамидом, представляющего собой смесь активированного угля и отбеливающей глины (А.С. СССР N 419545, C 10 G 25/00, 15.03.74).

Выделение осуществляется при комнатной температура в стеклянном перколяторе с высотой столба адсорбента 300 мм. Количество исходной фракции (керосина) берут к количеству смеси адсорбентов в соотношении 1:1. Данное количество керосина пропускают самотеком через неподвижный слой адсорбента, модифицированного до 10% диметилформамидом. В результате технологической операции получают адсорбат в количестве 80 - 82 вес.% и с содержанием остаточной серы от 0,05 до 0,2 вес.% а также сераароматический концентрат в количестве 15 - 17 вес.% и с содержанием серы 6,0 - 8,5 вес.%, что составляет степень выделения общей серы 70 - 90%.

Данный способ также неэффективный. Во-первых, для модифицирования адсорбентов используют дорогостоящее и дефицитное химическое вещество. Во-вторых, диметилформамид оказывает негативное влияние на качество адсорбента. В-третьих, для повторного применения адсорбентов их необходимо опять модифицировать.

Предлагаемое изобретение решает задачи увеличения степени выделения ССН из нефтепродуктов - керосиновой и дизельной фракций нефти - чистыми адсорбентами и повышения эффективности способа выделения.

Поставленные задачи решаются тем, что адсорбционный процесс выделения ССН из керосиновой и дизельной фракций проводят в центробежном поле, путем совместного вращения чистого адсорбента и исходного нефтепродукта в роторе, при этом количество адсорбента и количество нефтепродукта берут в соотношении (1,5 - 2,0):1, а вращение ротора устанавливают в пределах 2000 - 2500 об./мин в течение 30 - 40 минут.

Приведенные отличительные признаки в предлагаемом способе способствуют повышению степени выделения ССН из керосиновой и дизельной фракции нефти чистыми адсорбентами - силикагелями и окисью алюминия - до 88 - 93 вес.%.

Опыты показали, что такой процент выделения происходит в результате того, что:

1 - центробежное поле способствует увеличению адсорбционного сродства у ССН к силикагелю и окиси алюминия, и это увеличение больше, чем увеличение адсорбционного сродства у ароматических углеводородов;

2 - оптимальная разница (градиент) адсорбционного сродства у ССН и ароматических углеводородов, обеспечивающая максимальное выделение ССН из данных нефтепродуктов, достигается при вращении ротора 2000 - 2500 об./мин (при вращении ротора менее 2000 об./мин степень выделения составляет не более 60 - 65%, а при вращении более 2500 об./мин степень выделения ССН увеличивается всего на 1 - 2%);

3 - время, в течение которого достигается максимальное выделение ССН при вращении ротора 2000 - 2500 об./мин, составляет 30 - 40 мин (увеличение времени вращения ротора не приводит к увеличению степени выделения ССН из нефтепродуктов);

4 - количественное соотношение адсорбента и исходного нефтепродукта, равное (1,5 - 2) : 1, рассчитано и взято с учетом сорбционных емкостей адсорбентов - у силикагеля сорбционная емкость составляет 1/5 - 1/6, а у окиси алюминия - 1/7-1/8.

Предлагаемый способ выделения ССН из керосиновой и дизельной фракций адсорбцией на чистом силикагеле и окиси алюминия в центробежном поле реализуют в роторном аппарате. На чертеже представлена схема роторного аппарата, состоящая из: 1 - ротора с цилиндрической секцией и внутренней сеткой (для засыпки адсорбента); 2 - усеченного конического дна для приема нефтепродукта при заливе и приема адсорбата после окончания процесса выделения; 3 - плоской крышки с загрузочным отверстием; 4 - электропровода; 5 - регулятора оборотов вращения ротора; 6 - защитного кожуха; 7 - загрузочного устройства; 8 - клапана для слива адсорбата из конического дна 2. Размеры ротора были рассчитаны так, чтобы можно было загрузить в цилиндрическую секцию ротора 1 адсорбента в количестве 600 г, а в усеченное коническое дно 2 залить до 450 г исходного нефтепродукта.

Исходными нефтепродуктами служат керосиновая и дизельная фракции прямой перегонки арланской и сургутской нефтей.

В таблице 1 представлены основные физико-химические показатели нефтепродуктов. В качестве адсорбентов берут силикагель марки АСК, крупнопористый и с сорбционной емкостью 1/5 - 1/6, и окись алюминия марки К-6 с сорбционной емкостью 1/7 - 1/8. Условия проведения опыта по предлагаемому способу выделения ССН чистыми адсорбентами в центробежном поле представлены в примерах 1 - 8, а результаты опытов и результаты анализов приведены в таблице 2.

Пример 1. Керосиновая фракция арланской нефти, количество 400 г, содержание общей серы 1,42 вес.%. Адсорбент - силикагель марки АСК, количество 600 г. В цилиндрическую секцию ротора 1 загружают силикагель, закрывают ротор 1 крышкой, устанавливают защитный кожух 6, включают электропривод 4 и регулятором оборотов вращения 5 устанавливают начальные обороты ротора, равные 800 - 1000 об./мин. Затем из загрузочного устройства 7 заливают в ротор керосин. После залива керосина поднимают обороты вращения ротора 1 до 2000 - 2500 об. /мин. Данные обороты держат в течение 30 - 40 мин. Затем электропривод 4 отключают. В процессе замедления вращения ротора 1 в коническое дно 2 стекает полученный адсорбат. После остановки ротора 1 устанавливают еще 10 - 15 мин времени для слива адсорбата из зоны контакта с силикагелем в коническое дно 2. Слив адсорбата из конического дна 2 осуществляют через сливной клапан 8. Силикагель с адсорбированным концентратом из ССН выгружают из цилиндрической секции, загружают в колонку для жидкостной хроматографии и элюированием удаляют концентрат ССН из силикагели. Полученные результаты и результаты анализа на плотность, показатель преломления, содержание серы в адсорбате и концентрате представлены в таблице 2.

Пример 2. Керосиновая фракция сургутской нефти, количество 400 г, содержание общей серы 1,12 вес.%. Адсорбент - силикагель марки АСК, количество 600 г. Выделение ССН осуществляют аналогично примеру 1. Полученные результаты и результаты анализов представлены в таблице 2.

Пример 3. Дизельная фракция арланской нефти, количество 400 г, содержание общей серы 2,04 вес.%. Адсорбент - силикагель марки АСК, количество 600 г. Выделение ССН осуществляют аналогично примеру 1. Полученные результаты и результаты анализов представлены в таблице 2.

Пример 4. Дизельная фракция сургутской нефти, количество 400 г, содержание общей серы 1,68 вес.%. Адсорбент - силикагель марки АСК, количество 600 г. Выделение ССН осуществляют аналогично примеру 1. Полученные результаты и результаты анализов представлены в таблице 2.

Пример 5. Керосиновая фракция арланской нефти, количество 400 г, содержание общей серы 1,42 вес.%. Адсорбент - окись алюминия марки К-6, количество 600 г. Выделение ССН осуществляют аналогично примеру 1. Полученные результаты и результаты анализов представлены в таблице 2.

Пример 6. Керосиновая фракция сургутской нефти, количество 400 г, содержание общей серы 1,12 вес.%. Адсорбент - окись алюминия марки К-6, количество 600 г. Выделение ССН осуществляют аналогично примеру 1. Полученные результаты и результаты анализов представлены в таблице 2.

Пример 7. Дизельная фракция арланской нефти, количество 400 г, содержание общей серы 2,04 вес.%. Адсорбент - окись алюминия марки К-6, количество 600 г. Выделение ССН осуществляют аналогично примеру 1. Полученные результаты и результаты анализов представлены в таблице 2.

Пример 8. Дизельная фракция сургутской нефти, количество 400 г, содержание общей серы 1,68 вес.%. Адсорбент - окись алюминия марки К-6, количество 600 г. Выделение ССН осуществляют аналогично примеру 1. Полученные результаты анализов представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, степень выделения ССН чистыми адсорбентами - силикагелем и окисью алюминия - из керосиновой и дизельной фракций нефтей предлагаемым способом в 2,5 - 3,0 раза выше, чем известными способами. Кроме того, предлагаемый способ намного эффективней прототипа и используемых аналогов. Эффективность проявляется в том, что: не нужно проводить операции модифицирования и импрегнирования адсорбентов; не нужно применять дефицитные и опасные для экологии химические вещества; количество адсорбента нужно брать в 8 - 10 раз меньше.