Звонарева Т. А.

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет

Применение кавитационных смесителей в каталитической сероочистки дизельного топлива

Очистка дизельного топлива от серы связана с постоянным повышением требований к качеству моторных топлив и с решением вопросов охраны окружающей среды. Дистилляты, получаемые в процессах переработки нефти, различаются между собой содержанием и составом соединений серы.

Легкие фракции содержат преимущественно низкомолекулярные соединения серы, в том числе сероводород и легкие меркаптаны. Сероводород и меркаптаны, а также часть остальных соединений серы можно удалить сравнительно простыми по технологическому оформлению химическими методами, например щелочной очисткой. При щелочной очистке сероводород реагирует с образованием кислых (NaHS) и средних (Na2S) солей, меркаптаны – с образованием меркаптидов (RSNa). К недостаткам этого способа очистки следует отнести безвозвратную потерю реагента и образование трудноутилизируемых сернистощелочных стоков.

Более тяжелые фракции (керосиновые, фракции дизельного топлива, вакуумный газойль) содержат в основном циклические и полициклические высокомолекулярные соединения серы, для удаления которых требуется глубокая и сложная очистка.

В общем случае методы очистки нефти и ее дистиллятов можно разделить на две группы:

1)     Методы, связанные с разрушением сероорганических соединений и удалением их из топлив;

2)     Методы селективного извлечения органических соединений серы с одновременной очисткой нефтяных фракций.

Первая группа включает методы адсорбционно-каталитического обессеривания нефтяных фракций в присутствии адсорбентов и катализаторов и методы обессеривания нефти и нефтепродуктов с помощью микроорганизмов; вторая группа – экстракционные методы и методы окислительного десульфирования.

Основными энергетическими факторами, которые определяют технологическую эффективность применения процесса гидродинамического кавитационного воздействия, являются высокие гидродинамические градиенты скоростей истечения жидкостей, высокоамплитудная пульсация давления, собственно явление кавитации и сопутствующие ей эффекты. Кавитация, вызванная гидродинамическим генерированием интенсивных звуковых волн в жидкой среде, является высокоэнергетическим фактором для осуществления технологических процессов. Жидкая среда, которая является и технологической средой воспринимает это воздействие. Очень важно генерировать кавитациооные пузырьки заданных размеров путем управления параметрами их движения через пульсациооные камеры кавитациооного смесителя.

Кавитационный гидродинамический смеситель позволяет впервые реализовать за один проход жидкости все основные типы кавитации. Его преимущество заключается в возможности плавного регулирования каждого типа кавиатции  путем изменения давления, расхода топлива и геометрии пульсационных камер. Предлагаемая гидродинамическая кавитационная технология позволяет целенаправленно изменить размеры ассоциатов высокомолекулярных углеводородов в обрабатываемом топливе и вызывать новые эффекты перераспределения углеводородов между фазами, а также изменить коллоидную структуру, что дополнительно влияет на снижение содержания в топливе сероорганических соединений.

Принципиальная схема пилотного стенда для оценки эффективности удаления сероорганических соединений из дизельного топлива приведена на схеме 1.

За исходный раствор следует брать щелочной раствор в едком натре натриевой соли дисульфофталоцианина кобальта [C32H16N8CO](SO3Na)2.

                             II

                       Гидродинамический                       Центрифуга

  I         кавитационный                         для разделение    III

         cтенд                                 компонентов

                          IV

Схема 1. Пилотный стенд для оценки эффективности удаления сероорганических соединений из дизельного топлива:

I-топливо; II-каталитический комплекс; III-сероочищенное топливо; IV-отработанный каталитический комплекс с сероорганическими соединениями.

Предполагаемая технология может быть использована для создания гибких процессов очистки моторных топлив от сероорганических соединений в условиях Крайнего Севера для получения автомобильных бензинов и дизельных топлив непосредственно на местах добычи нефти и газового конденсата в соответствии с требованиями Евро-3 и Евро-4.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1.     Дизельные топлива и присадки, допущенные к применению в 2001-2004 гг. / Т. М. Митусова, Е. Е. Сафонова, Г. А Брагина, Л. В. Бармина//Нефтепереработка и нефтехимия. -2006.-№ I.- С. 12-19.

2.     Данилов А. М. Присадки к топливам // Химия и технология топлив и масел. — 2007. — № 2. - С. 47-56.

3.     Пат. на изобретение РФ № 2276681. Противоизносная присадка по заявке № 2004132806/04 / Пере­крестов А. П., Сычева А. А. 10.11.2004; Опубл. 20.05.2006. Бюл. № 14.

4.     Колесников С. И. Каталитическая сероочистка дизельного топлива с применением кавитационного смесителя // Химия и технология топлив и масел. – 2010. – №1. – С. 54-56.