Научные руководители: канд.техн.наук Самборская М.А., инженер Кривцова К.Б.

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

 

Соединения серы (СС) в составе дизельной фракции оказывают негативное воздействие на качестводизельного топлива (ДТ), поэтому их количество строго регламентируется. Так же СС оказывают масштабное загрязняющее действие на окружающую среду (ОС), вызывают коррозию металлических частей, способствуют отравлению катализаторов в процессе облагораживания ДТ и ведут к разрушению каталитических нейтрализаторов, поэтому приоритетной задачей в процессе переработки является удаление СС из нефтепродуктов. Снижение содержания СС в ДТ ведет к общему уменьшению выбросов диоксида серы, вызывающих раздражение слизистых оболочек дыхательных органов и образование кислотных дождей.

Основным процессом, направленным на снижение содержания СС, является гидроочистка (ГО). Так же в ходе данного процесса происходит снижение содержания полициклоароматических аренов и соединений содержащих азот и кислород. Полициклические арены влияют на работу ДВС, изменяя приемистость и дымность [3]. Азотсодержащие соединения отравляют катализатор в процессе облагораживания ДТ.

На территории Российской Федерации с 1 января 2017 года разрешен выпуск ДТ только 5-го класса экологической опасности. Показатели качества декларируются на соответствие Техническому регламенту Таможенного союза (ТР ТС 013/2011 от 18.10.2011 №826) [2]. Производство ДТ в соответствии с требованиями современных европейских экологических стандартов на отечественных НПЗ только после модернизации действующих установок ГО ДТ.

Существует 3 способа увеличить степень десульфаризации: 1) произвести модернизацию действующих установок ГО; 2) использовать высокоэффективные катализаторы; 3) ввести дополнительный блок десульфаризации. Конверсия СС происходит в таких процессах, как окислительное обессеривание (ОО), адсорбция, экстракция, озонирование и др. Перспективным методом обессеривания является процесс ОО [1]. Наибольшей популярностью в качестве окислительного агента пользуется пероксид водорода, так как он является дешевым, не загрязняющим ОС и коммерчески доступным. Данный процесс протекает при атмосферном давлении и температуре до 80°С, с высокой конверсией ароматических соединений и без использования водорода. При разделении продуктов реакции происходит незначительное снижение содержания ДТ, в связи с тем, что отделяемый комплекс содержит окисленные СС.

В связи с этим особую актуальность приобретает поиск инновационных методов десульфаризации или высокоэффективных катализаторов для гидрогенизационных процессов. Поэтому целью данной работы стало усовершенствовать процесс ГОпутем введения дополнительного блока обессеривания, представленного процессом ОО.

В качестве образцов для исследования были выбраны 3 прямогонных дизельных фракции и образец вакуумного газойля (ВГ) с разным содержанием серы и азота. Содержание СС определялось с помощью рентгенофлуорисцентрого анализатора Спектроскан-S, а содержание азота с помощью элементного анализатора Vario EL Cube (Германия). Групповой углеводородный состав дизельных фракций определялся с помощью колоночной хроматографией, групповой состав сернистых групп дизельной фракции ГЖХ (детектор ПФД). Далее образцы подвергались процессу ОО, ГО на лабораторной установке, и ОО с последующим процессом ГО. Для полученных образцов дизельного топлива, так же проводилось определение содержания серы, азота, группового углеводородного состава и состава сернистых соединений.

Параметры процесса ОО: температура -35 °С, давление –атмосферное, мольное соотношение S_общ:H₂О₂=1:15, мольное соотношение H₂О₂:HСООH=3:4. Далее исходные образцы и образцы после ОО подверглись процессу ГО. Процесс проводился на лабораторной каталитической установке, параметры процесса: объемная скорость потока жидкого сырья 0,05 мл/мин, давление 3,3 МПа, соотношение водород/сырье = 600/1, температура 350°С. ГО проводили на катализаторе ГКД-202.

Окисление образцов позволяет в достаточной мере удалять содержащиеся во фракции СС. Показано, что степень конверсии серы в ДТ составляет до 88,5% мас. и в ВГ до 92% мас. Окисление фракции приводит к преимущественному окислению СС и ароматических углеводородов. В данной работе было установлено, что в ходе процесса ОО протекают реакции деазотирования. Наибольшая степень конверсии азота для образца ДТ составляет 30,4 %мас., ВГ 33 %мас. При совмещении процесса ОО и ГО степень деазотирования достигает для ДТ - 31% мас. и для ВГ - 59% мас., а степень десульфаризации 92 % мас. и 96 % мас., соответственно.

На основе полученных экспериментальных исследований по изменению содержания СС, азота, полиароматических углеводородов был сделан вывод о том, что совмещение процессов ГО и ОО является эффективным способом десульфаризации ДТ.

Перед проектированием целесообразно произвести оптимизацию процесса ОО с целью удешевления. Подобраны оптимальные условия проведения процесса, сокращено количество используемой окислительной смеси в 10 раз, за счет чего происходит сокращение используемых единиц оборудования, электроэнергии и площади, занимаемой блоком ОО. За счет увеличения температуры проведения процесса ОО повысилась степень конверсии соединений серы до 84% мас. за 0,5 часа. Составлена технологическая схема блока ОО и рассчитан материальный баланс.

Процесс ОО является стратегически важным процессом для нефтеперерабатывающей отрасли России, так как не имеет аналогов в мире. В связи с тем, что процесс ОО не реализован в промышленности, были рассчитаны показатели экономической эффективности внедрения блока ОО. Основные показатели доказывающие её – это индекс прибыльности равен и интегральный экономический эффект, которые равны 1,79 и 308,49 млн долл. США, соответственно. Себестоимость 1 л ДТ составляет - 14,67 руб., срок окупаемости менее одного года.

Выводы. Внедрение новых способов обессеривания является стратегически важным решением на пути к улучшению качества ДТ и увеличению глубины переработки. Процесс ОО является инновационным способом для предварительного снижения содержания азота, отравляющего катализатор, и содержания серы, для «точечного» воздействия на тиофеновую серу в блоке ГО. Процесс ОО позволит снизить сумму налоговых выплат и повысить уровень экологичности предприятия процессом для нефтеперерабатывающей отросли России.

 

Список литературы

1. Pawelec B. Toward near zero-sulfur liquid fuels: a perspective review // Catalysis Science & Technology. – 2011. – № 1. – P. 23 – 42.

2. Булгаков С.В. Особенности производства гидроочищенного дизельного топлива стандарта ЕВРО – 5[Электронный ресурс]/С.В. Булгаков // Современные автомобильные материалы и технологии. –2018. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=30530713

3. Ганжа В.Л. Основы эффективного использования энергоресурсов: теория и практика/ В. Л. Ганжа. – Минск: Белорусская наука, 2007. – 450 с.

 

УДК 66.022.389

 

⇐ Предыдущая36373839404142434445Следующая ⇒

Поделиться: