способ получения экологически чистого дизельного топлива

Формула изобретения

Способ получения экологически чистого дизельного топлива путем жидкостной экстракции из гидроочищенной дизельной фракции, отличающийся тем, что гидроочищенную дизельную фракцию разделяют методом ректификации на легкий и тяжелый компоненты, подвергают жидкостной экстракции тяжелый компонент гидроочищенной дизельной фракции с последующей регенерацией растворителя из рафинатного и экстрактного растворов и компаундированием полученного рафината с легким компонентом гидроочищенной дизельной фракции, в качестве растворителя в процессе жидкостной экстракции используют N-метилпирролидон, в качестве легкого компонента используют гидроочищенные дизельные фракции с концом кипения до 300°С, а в качестве тяжелого компонента используют гидроочищенные дизельные фракции с началом кипения не ниже 260°С, при этом массовое соотношение тяжелого компонента гидроочищенной дизельной фракции и N-метилпирролидона лежит в пределах от 1:0,5 до 1:2, а температуру в процессе жидкостной экстракции поддерживают на уровне от 40°С до 70°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для получения экологически чистого дизельного топлива.

Известен способ извлечения ароматических углеводородов из дизельных фракций в процессах экстракции с использованием различных растворителей: фурфурола, производных имидазолина, -метоксипропионитрила, N,N-диметилимидазолидона и др. (Красногорская Н.Н., Габдикеева А.Р., Грушевенко А.Э., Хлесткин Р.Н. Экстракция средних нефтяных фракций. - М.: Химия, 1989. - 72 с.). Его недостатки - в процесс экстракции вовлекается вся дизельная фракция, для ее обработки требуется значительное количество растворителя, кроме того, практически все вышеуказанные растворители высокотоксичны.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ получения экологически чистого дизельного топлива путем жидкостной экстракции ароматических углеводородов из гидроочищенной дизельной фракции гетерогенной смесью растворителей, содержащей ацетонитрил или ацетонитрил с 2-5 мас.% воды и пентан (см. патент РФ № 2148070, 2000 г.). Недостатками процесса являются применение высокотоксичного растворителя - ацетонитрила (ПДК 10 мг/м ³), довольно высокая кратность разбавления сырья к ацетонитрилу 1:3÷5, а также вовлечение в процесс широкой фракции дизельного топлива с пределами выкипания от 222°С до 375°С.

Техническая задача данного изобретения - получение экологически чистого дизельного топлива путем использования в процессе жидкостной экстракции ароматических углеводородов малотоксичного растворителя, взятого в меньшем массовом соотношении к исходному сырью - тяжелому компоненту дизельной фракции, полученному в результате разделения дизельной фракции методом ректификации на легкий и тяжелый компоненты с последующей регенерацией растворителя из рафинатного и экстрактного растворов и компаундированием полученного рафината с легким компонентом.

Технический результат - получение дизельного топлива с улучшенными экологическими свойствами при использовании в процессе жидкостной экстракции ароматических углеводородов малотоксичного растворителя в меньших объемах для более узкой дизельной фракции.

Он достигается тем, что исходную гидроочищенную дизельную фракцию разделяют методом ректификации на легкий и тяжелый компоненты, подвергают жидкостной экстракции тяжелый компонент дизельной фракции с последующей регенерацией растворителя из рафинатного и экстрактного растворов и компаундированием полученного рафината с легким компонентом дизельной фракции. При этом в качестве растворителя в процессе жидкостной экстракции используют N-метилпирролидон. В качестве легкого компонента используют дизельные фракции с концом кипения до 300°С. В качестве тяжелого компонента используют дизельные фракции с началом кипения не ниже 260°С. Массовое соотношение тяжелого компонента дизельной фракции и N-метилпирролидона лежит в пределах от 1:0,5 до 1:2. Температура в процессе жидкостной экстракции поддерживается на уровне от 40°С до 70°С.

Возможность регенерации N-метилпирролидона из рафинатного и экстрактного растворов методом ректификации обеспечивается тем, что минимальное значение температуры начала кипения тяжелого компонента дизельной фракции, направляемого на жидкостную экстракцию ароматических углеводородов, составляет 260°С, что на 56°С выше температуры кипения N-метилпирролидона. Достигаемое снижение концентрации ароматических углеводородов в тяжелой фракции составляет от 33 до 45% масс. Снижение токсичности процесса экстракции ароматических углеводородов достигается благодаря тому, что ПДК N-метилпирролидона в 10 раз ниже ПДК ацетонитрила и составляет 100 мг/м³ .

Проведенные авторами лабораторные исследования экстракции тяжелого компонента гидроочищенной дизельной фракции астраханского газового конденсата N-метилпирролидоном показали значительное снижение концентрации ароматических углеводородов и повышение цетанового числа. Полученные экспериментальные данные по облагораживанию гидроочищенной дизельной фракции астраханского газового конденсата приведены в табл.1.

Таблица 1
Результаты опытов по облагораживанию гидроочищенной дизельной фракции
Наименование показателя	Исходная дизельная фракция	Тяжелый компонент дизельной фракции с началом кипения
260°С		300°С
до экстракции	после экстракции	до экстракции	после экстракции
Цетановое число	41,7	47,2	-	-	53,5
Показатель преломления	1,465	1.482	1,468	1,485	1,475
Плотность при	0,8160	0,8566	0,8425	0,8579	0,8480
20°С
Содержание	25,5	21,4	11,8	23,9	18,6
ароматических
углеводородов
Молекулярный	173	225	204	227	212
вес, кг/кмоль

Пример 1.

Исходную гидроочищенную дизельную фракцию 180-350°С астраханского газового конденсата разделяли на фракции 180-260°С (легкий компонент дизельной фракции ) и 260-350°С (тяжелый компонент дизельной фракции ). При этом выход фракции 260-350°С составил 30 об.% на исходную фракцию. В экстрактор, представляющий собой воронку объемом 500 мл с рубашкой для подачи нагревательной воды с заданной температурой от термостата, оборудованную мешалкой, помещали 161 г навески тяжелого компонента и 196 г навески N-метилпирролидона (массовое соотношение тяжелый компонент дизельной фракции:N-метилпирролидон составляет 1:0,8). Смесь растворителя и тяжелого компонента дизельной фракции термостатировали при температуре 55°С и непрерывно перемешивали в течение 5 минут. Затем после отстаивания и появления границы раздела фаз разделяли экстрактный и рафинатный растворы, сливая экстрактный раствор из нижней части воронки. Выход рафинатного раствора составил 130,64 г, т.е. 36,6 % мас. Выход экстрактного раствора составил 224,91 г, то есть 63 % мас. Потери в ходе экстракции составили 1,45 г - 0,4%мас.

Из рафинатного раствора отделили N-метилпирролидон (21,91 г) методом простой перегонки в токе азота. Выход рафината составил 107,52 г, то есть 67% мас. от исходного сырья. Потери при перегонке составили 1,21 г.

Цетановое число исходной дизельной фракции и тяжелого компонента дизельной фракции определяли экспресс-методом. Оно составило соответственно 47,2 и 41,2пунктов. Цетановое число полученного рафината точно определить не удалось, так как оно было выше верхнего предела шкалы прибора. Содержание ароматических углеводородов в исходной дизельной фракции, тяжелом компоненте дизельной фракции и рафинате определяли расчетным путем по показателю преломления, который определяли рефрактометрическим методом. Содержание ароматических углеводородов в исходной дизельной фракции, тяжелом компоненте дизельной фракции и рафинате составило соответственно 20,8, 21,4 и 11,8 мас.%. После смешения рафината с легким компонентом в соотношении 30:70 об.% полученное дизельное топливо имело цетановое число 61,6 пунктов, а содержание ароматических углеводородов - 17,9%.

Пример 2.

Исходную гидроочищенную дизельную фракцию 180-350°С астраханского газового конденсата разделяли на фракции 180-300°С (легкий компонент дизельной фракции ) и 300-350°С (тяжелый компонент дизельной фракции). При этом выход тяжелого компонента дизельной фракции составил 12 об.% на исходную дизельную фракцию. В экстрактор, представляющий собой воронку объемом 500 мл с рубашкой для подачи нагревательной воды с заданной температурой от термостата, оборудованную мешалкой, поместили 80 г навески тяжелого компонента дизельной фракции и 80 г навески N-метилпирролидона (массовое соотношение N-метилпирролидон:тяжелый компонент дизельной фракции составило 1:1). Смесь растворителя и тяжелого компонента дизельной фракции термостатировали при температуре 65°С и непрерывно перемешивали в течение 5 минут. Затем после отстаивания и появления границы раздела фаз, разделили экстрактный и рафинатный растворы, сливая экстрактный раствор из нижней части воронки. Выход рафинатного раствора составил 70,85 г или 44,3% мас. Выход экстрактного раствора составил 87,54 г или 54,7% мас. Потери в ходе экстракции составили 1,61 г или 1% мас.

Из рафинатного раствора отделили N-метилпирролидон (11,54 г) методом простой перегонки в токе азота. Выход рафината составил 57,87 г или 72% мас. от исходного сырья (тяжелого компонента дизельной фракции). Потери при перегонке 1,44 г.

Цетановое число исходной дизельной фракции и рафината определяли экспресс-методом. Оно составило соответственно 41,7 и 53,5 пунктов. Цетановое число тяжелого компонента дизельной фракции определить не удалось, так как оно было ниже нижнего значения шкалы прибора. Содержание ароматических углеводородов в исходной дизельной фракции, тяжелом компоненте и рафинате определяли расчетным путем по показателю преломления, определенному рефрактометрическим методом. Содержание ароматических углеводородов в исходной дизельной фракции, тяжелом компоненте дизельной фракции и рафинате составило соответственно 20,8; 23,9 и 18,6%

мас. После смешения рафината с легким компонентом в соотношении 12:88 об.% полученное дизельное топливо имело цетановое число 50,8 пунктов, а содержание ароматических углеводородов - 20,3%.

Способ позволяет повысить цетановое число дизельного топлива до 51 пункта, снизить содержание ароматических углеводородов до 17,9% мас. и, таким образом, получить дизельное топливо с улучшенными экологическими свойствами.