способ получения дизельного топлива из растительных масел и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения биодизельного топлива из растительных масел, включающий смешение растительного масла с водородсодержащим газом, нагрев полученной смеси в трубчатой печи до 250-350°С, подачу нагретой смеси в реактор гидрокрекинга, в котором поддерживается давление 2-5 МПа, а в нижний слой катализатора подается холодный водород, отделение в сепараторе высокого давления водородсодержащего газа, часть которого отводится из установки, а остальной циркуляционным компрессором подается на смешение с растительным маслом, жидкость из сепаратора дросселируется в трехфазный разделитель, откуда отводится углеводородный газ, а жидкость разделяется на воду и жидкую углеводородную фракцию, из которой в ректификационной колонне выделяется дизельная и бензиновая фракции, а также тяжелый остаток.

2. Установка для получения биодизельного топлива из растительных масел по п.1, состоящая из трубчатой печи, реактора гидрокрекинга, сепаратора высокого давления, циркуляционного компрессора, ректификационной колонны, при этом реактор гидрокрекинга снабжен двумя слоями катализатора, а для разделения жидкости на углеводородный газ жидкую углеводородную фракцию и воду использован трехфазный разделитель.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству (получению) автомобильных топлив из возобновляемого сырья.

Запасы ископаемых топлив ограничены, а использование их оказывает сильное воздействие на окружающую среду. Поэтому сейчас большое внимание уделяется возобновляемым источникам для получения моторных топлив и химических продуктов из растительных масел и жиров, которые приводят к экономии нефти и нефтепродуктов, не уступая по техническим и экологическим показателям лучшим сортам нефтяного дизельного топлива. В коммерческих объемах используется биодизельное топливо, и мировое производство его превышает 2 млн тонн. В Канаде, Европе (в том числе в Украине) и многих других регионах используется в основном масло, получаемое из семян рапса. Рапсовое масло используется как самостоятельное топливо для дизельных двигателей, но чаще - в смеси с нефтяным дизельным топливом с содержанием его в смеси от 5 до 40% [1-3].

Более широко растительные масла используются для производства более качественного топлива путем каталитической трансэтерификации их с этиловыми и метиловыми спиртами. Но и это топливо, состоящее в основном из эфиров, по ряду показателей уступает нефтяному дизельному топливу [3-6].

Ближайшим аналогом (прототипом) является способ получения жидкого биотоплива [7] путем смешения и гидродинамической обработки смеси углеводородного дизельного топлива и рапсового масла. Однако полученное по этому способу топливо несколько уступает по качеству чисто нефтяному дизельному топливу.

Целью настоящего изобретения является получение (производство) биодизельного топлива, обеспечивающего технические показатели, соответствующие лучшим сортам нефтяного дизельного топлива. Указанная цель достигается путем гидрокрекинга растительных масел. Гидрируются все соединения, содержащие кислород, азот и серу, а образовавшиеся углеводороды крекируются с получением более низкомолекулярных соединений. Глицериды, содержащиеся в растительных маслах практически полностью гидрируются:

с образованием предельных углеводородов и воды. Гидрируются также кислоты, жиры и протеины, крекируются и гидрируются образовавшиеся углеводороды:

Процесс гидрокрекинга растительных масел следует проводить на бифункциональных катализаторах, обеспечивающих гидрирование и крекинг компонентов сырья. Для обеспечения высокой гидрирующей активности и умеренной крекирующей активности можно применять алюмоникелевые и алюмомолибденовые катализаторы, в которых оксиды Мо и Ni нанесены на алюмосиликаты или оксид алюминия, обладающие умеренной крекирующей активностью.

По предлагаемому способу процесс гидрокрекинга осуществляют при температуре 250-350°С и давлении 2-5 МПа.

При гидрокрекинге масел крекируются в основном глицериды с образованием большого количества воды. Например, при полном гидрокрекинге 1000 кг рапсового масла образуется 170 кг воды. Поэтому отличительной особенностью технологии является введение в схему трехфазного разделителя.

Схема установки для осуществления процесса получения дизельного топлива из растительных масел приведена на чертеже. Установка содержит трубчатую печь 1, реактор гидрокрекинга 2, сепаратор высокого давления 3, трехфазный разделитель 4, циркуляционный компрессор 5, ректификационную колонну 6.

Растительные масла (сырье) смешиваются с циркулирующим водородсодержащим газом (ВСГ) и смесь после нагрева в трубчатой печи 1 до 250-350°С подается в реактор гидрокрекинга 2. Процесс ведется под давлением 2-5 МПа. Для регулирования температуры в нижний слой катализатора подается холодный водород. В сепараторе высокого давления 3 отделяется ВСГ, часть его отводится из установки, а остальной - циркуляционным компрессором 5 подается на смешение с сырьем. Степень циркуляции - 500-800 м³ /м³ сырья. В установках небольшой мощности можно использовать ротационные или поршневые компрессоры.

Из сепаратора 3 жидкость дросселируется в трехфазный разделитель 4, из которого отводится углеводородный газ, а жидкость разделяется на углеводородную фракцию и воду. В ректификационной колонне 6 из углеводородной фракции выделяется дизельная и бензиновая фракции, а также тяжелый остаток.

При использовании алюмоникелевого катализатора получается следующий выход продуктов, мас.%:

углеводородный газ	2,5-3,5
бензиновая фракция	6,5-10
дизельное топливо	63-67
тяжелый остаток	3,5-6
вода	16-18

В связи с тем, что растительные масла содержат очень малое количество серы и азота, в установке отсутствует секция очистки углеводородного газа (ВСГ), а сдувку ВСГ можно использовать как топливо, что существенно упрощает технологическую схему.

Гидрокрекинг, предназначенный для превращения растительных масел в высокоцетановое малосернистое дизельное топливо, способен перерабатывать широкий ассортимент сырья, включая сырье с высоким содержанием жирных кислот. Ожидаемый выход биодизельного топлива - 62-70% при цетановом числе (90-100), содержание серы - меньше 10 млн^-1. Биоразлагаемость в почве биодизельного топлива высокая и равна 95% после 28 суток, тогда как у нефтяного топлива - 40% за тот же период времени. Одно из преимуществ биодизельного топлива, полученного по этой технологии, - снижение выбросов NO_x при его использовании.

Однако гидрокрекинг требует большого количества водорода. Поэтому процесс в значительных объемах может быть организован на НПЗ или химических предприятиях, где имеется процесс производства водорода.

Положительным эффектом изобретения является использование высококачественного биодизельного топлива, которое продлевает ресурс работы двигателя и снижает выбросы вредных веществ в атмосферу, а также экономит невозобновляемые топливные ресурсы.

СПИСОК ССЫЛОК

1. Митусова Т.Н., Калинина М.В., Данилов A.M. Биодизельные топлива // Нефтепереработка и нефтехимия. 2004. №2. С.16-20.

2. Ковтун Г.А. Бiодизельное паливо // Вiсник НАН Украïни. 2005. №11. - с.51-56.

3. Железна Т. Бiодизельне паливо // Зелена енергетика. - 2003. - №3. с.9-11.

4. Пат. Украïни №14022, МПК (2006) C10L 1/00, Бюл. №4, 2006.

5. Патент Украины №74986, МПК (2006) C10L 1/02, Бюл. №2, 2006.

6. Каминский Е.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. - М.: Техника, 2001. - 384 с.

7. Патент Украины №74986, МПК (2006.01) C10L 1/02, 2006, Бюл. №2, 2006 г.