Избирательная очистка нефтяных фракций с использованием

ионно –жидкостных составов в качестве экстрагента 

Ибрагимова М.Д., Азизов А.Г., Самедова Ф.И., Нагиев В.А., Мамедов Р.Б., Ахмедова С.А.

Институт Нефтехимических Процессов

Национальной Академии Наук Азербайджана, г.Баку

E-mail: minaver-ibrahimova@rambler.ru

       Разработка новых, экономически выгодных методов и технологий, отвечающих жестким и глобальным экологическим требованиям. Является актуальной задачи этом аспекте особое внимание заслуживают исследования в области селективной  очистки нефтяных фракций с использованием экологически так называемыми «ионными жидкостями».

          С целю получения высококачественных топлив и базовых масел, отвечающих по физико-химическим и эксплуатационным свойствам со­от­ветствующим требованиям стандартов, одной из технологических стадий является селективная очистка, нефтяных фракций избирательными раство­ри­тел­ями-фурфурол, N-метилпирролидон, сульфолан, фенол и т.д., которые пожаро- и взрывоопасны, токсичны, экологически вредны.

        В отличие от традиционно применяемых органических растворителей, ионные жидкости (ИЖ), как правило характеризуются простотой приго­тов­ле­ния, термически стабильны, практически нелетучи, негорячи, хорошо рас­тво­ря­ют многие неорганические, органические, металлорганические соединения, газы, могут быть регенерированы и использованы повторно[1-5].

Систематические исследования, проведенные в ИНХП НАНА, за последние годы показали перспективность применения в качестве экстрагента в процессах очистки нефтяных фракций ионно-жидкостных составов, синтези­ро­ван­ных на основе муравьиной или уксусной кислот и ряда аминов: анилин, морфолин, пиридин, ди- и триэтиламин.

В проведенных исследованиях в качестве нефтяных фракций были использованы масляные дистилляты различной вязкости, бензин ката­ли­ти­чес­кого крекинга, бензин риформинга, а также дистиллят дизельного топлива.

Очистка дистиллята трансформаторного масла  с применением в качестве экстрагента ионных жидкостей на основе муравьиной кислоты и анилина или   морфолина в условиях двухкратного избытка экстрагента, температуре 40-60 оС и времени контакта 120-140 минут обеспечивает получение трансформаторного масла с выходом – 85,5%, характеризующегося высокой стабильностью против окисления, высоким диэлектрическим показателем (тангенс угла диэлектрических потерь-0,31) и отсутствием кислотности.

Хроматографическим методом анализа структурно-группового состава полученного рафината  установлено, что очищенное масло содержит 90% мас. нафтено-парафиновых (nD20≥1,48) и 10%мас. ароматических углеводородов (nD20≥1,49). Идентификацией методом ИК-спектроскопии показано соответствие структурно-группового состава образца трансформаторного масла, полученного ионно-жидкостной очисткой, к зарубежному маслу фирмы Shell, Англия.

     При селективной очистке масляных фракций с вязкостью 6,89 мм2/с и 8,5 мм2/с  при 100оС с использованием ионной жидкости на основе анилина и морфолина выход рафината значительно выше (82,0 % и 87,6%), чем при фурфурольной (78,2% и73,06%) очистке и полученное масло характеризуется  значительно высоким показателем  индекса вязкости (84,23)  по сравнению с исходным сырьем (62,5), низкой температурой застывания (-2,0 против 7,0), низкой коксуемостью (0,031% против 0,088%) и лучшим цветом.                                                                                             Методом жидкостной хроматографии установлено, что морфолинформиат является более избирательным экстрагентом для выделения ароматических и гибридных нафтеноароматических углеводородов. В частности, в отличие от экстракта, полученного фурфурольной очисткой, с содержанием нафтенопарафиновых углеводородов-12,5%, ароматических-40,8% и смолистых веществ-46,7%, в экстракте, полученной очисткой ионно-жидкостным составом, содержание ароматических углеводородов с nD20 – 1,5570 составляет 65%, а с nD20 – 1,5900 -17,5%. После гидроочистки индекс вязкости масла увеличивается на 8,3 пункта и  составляет 90,0, содержание серы снижается с 0,31 до 0,02 %мас.. При этом наблюдается улучшение показателя цвета.

         При селективной очистке дистиллята дизельного топлива синтезирован-ными ионио-жидкостными составами на основе муравьиной и уксусной   кислот и различных аминов выход рафината составляет 86,0-86,4% мас. При этом концентрация ароматических углеводородов снижается с 16,5% до 10,5-10,0%, а содержание серы с 0,089 % до 0,0035%. Топливо приобретает прозрачный цвет, указывающий на снижение концентрации смолистых веществ.                                                                 

         Результаты селективной очистки бензина каталитического крекинга  имеющего октановое число по моторному методу 80, с содержанием серы 240 ррм, меркаптановой серы-36 ррм, и ароматических углеводородов-25,6% мас., синтезированными ионно - жидкостными составами  при идентичных условиях  показали наибольшую экстрагирующую способность ионно-жидкостного состава  на основе муравьиной кислоты и анилина. При этом содержание общей серы снижается до 30 ррм, меркантановой до 7,8 ррм, ароматических углеводородов до 14% при  сохранении октанового числа практически на прежнем уровне (79-80 по моторному методу).        

Как известно, одним из основных требований к промышленным экстрагентам, наряду с высокой избирательностью, экстракционной емкостью по целевому компоненту и низкой растворимостью в рафинате, является возможность их легкой регенерации. Проведенными  исследованиями показана возможность регенерации и неоднократного использования ионных жидкостей в качестве экстрагента.

       Таким образом, проведенными исследованиями показано, что использование указанных ионно-жидкостных составов на основе муравьиной или уксусной  кислот  в качестве экстрагента может служить основой для разработки и применения экологически более благоприятной и эффективной технологии селективной очистки нефтяных фракций и предложена принципиальная схема процесса очистки.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Ionic Liquids Inds.Appl. to Green Chemistry.Eds. R.D.Rogers, K.R.Seddon /ACS Sympoosium Series 818, American Chemical Society. Washington DC, 2002.P.480

2.     Wasserscheid P., Welton T. Ionic Liquids in Synthesis, Wiley-VCH Verlag. -2002, -р.364.

3.     Sheldon R. // Chem.Commun.-2001, p.23997

4.     Азизов А.H.  // Processes of  Petrochemistry and Oil Refining. -2002. -№2 (9). -p.6.

5.         Claudia C.C., Alexandre P.U., Gunter E. et.al. On the extraction of aromatic compounds from hydrocarbons by imidazolium ionic liquids // J. Mol. Sci. 2007, v.8, p.593-605