Самедова Ф.И. (д.т.н.), Гусейнова Г.А. (д.т.н.), Кулиев А.И. (аспирант), Рашидова С.Ю. (к.т.н.)

Институт нефтехимических процессов Национальной Академии Наук (НАН) Азербайджана, г.Баку

 

АЛКИЛИРОВАНИЕ НЕФТЯНЫХ МАСЛЯНЫХ ФРАКЦИЙ ОЛЕФИНАМИ НА  ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРАХ

 

     Основным направлениям улучшения качества базовых масел является использование для их получения процессов, изменяющих химический состав в сторону образования изопарафиновых и нафтеновых углеводородов.    

     Одним из путей воздействия на химический состав масляных фракций является процесс каталитического гидрокрекинга, применение которого исключает проведение процесса селективной очистки [1]. Однако этот процесс проводится при высоких давлениях до 15-20МПа и температурах порядка 450-4800С в присутствии водорода. В зависимости от условий гидрокрекинга наряду с маслами получают бензины, реактивные и дизельные топлива. Альтернативой этому процессу является процесс алкилирования, который проводится при гораздо меньших температурах и давлениях.

     Известен процесс алкилирования низкооктановых бензинов низшими a-олефинами для улучшения октановых чисел бензинов за счет увеличения доли изопарафиновых углеводородов [2].

      Впервые алкилирование масляных фракций этиленом и α-олефинами проведено на АlCl3 [3]. Авторами показано, что в процессе алкилирования происходит изменение углеводородного состава масляной фракции с образованием большего количества парафино-нафтеновых углеводородов с нафтенами меньшей цикличности и высоким содержанием изопарафинов.

       Реакция алкилирования сопровождается побочными реакциями крекинга, олигомеризации, ароматизации, диспропорционирования, изомеризации, дегидроциклизации и т.д., в результате которых происходит образование углеводородов различной структуры. При определенном сочетании углеводородов происходит изменение  свойств масла, таких как вязкость, индекс вязкости, температура застывания. Поэтому важен подбор катализатора и условий реакции, способных вести реакцию в необходимом направлении с образованием углеводородов, обеспечивающих  требуемые свойства масел.

    Процесс алкилирования проводили на цеолитсодержащих катализаторах Цеокар-2 и Цеокар-600, отличающихся наличием редкоземельных элементов в составе Цеокар-600.

     В качестве нефтяных фракций использовали турбинное масло Т-22. Алкилирование проводили деценом-1 и гексеном-1 при следующих условиях: температура реакции – 60,100,1500С; объёмное соотношение масляная фракция:олефин – 1:1; время реакции – 1час; объёмная скорость подачи масла и олефинов – 0,5-1,0 ч-1. Реакцию алкилирования проводили в реакторе объёмом 250мл со стационарным слоем катализатора. Подготовку катализатора к работе осуществляли непосредственно в реакторе. Подачу масла и олефинов в реактор осуществляли поочередно, сначала масло, затем олефин, а также в смеси – масло+олефин. 

       Фракционный состав алкилатов, полученных при разных температурах на Цеокар-2 и Цеокар-600, представлен в таблицах 1 и 2. Определено, что при повышении температуры алкилирования от 60 до 1500С выход фракции, выкипающей выше 3500С, на обоих катализаторах уменьшается как для

                                                                                                                   Таблица 1                                                                                                                       

Пределы

выкипа-ния, °C

Выход фракций, % масс.

60°C

100°C

100°C

 (масло+олефин)

150°C

Цеокар-2 (децен-1)

<238

20,87

34,25

48,72

34,92

238-350

2,69

2,73

13,63

10,34

>350

76,44

63,02

37,65

54,74

Цеокар-2 (гексен-1)

<238

23,44

36,28

46,18

36,88

238-350

2,76

3,12

14,68

9,45

>350

73,80

60,6

39,14

53,67

 

                                                                                                                     Таблица 2

Пределы

выкипа-ния, °C

Выход фракций, % масс.

60°C

100°C

100°C

 (масло+олефин)

150°C

Цеокар-600 (децен-1)

<238

13,75

21,34

25,39

27,12

238-350

2,02

1,47

8,42

9,31

>350

84,23

77,19

66,19

65,57

Цеокар-600 (гексен-1)

<238

14,05

26,81

29,16

28,07

238-350

3,13

3,52

7,56

9,34

>350

82,82

69,67

63,28

62,59

 

гексена-1, так и децена-1. Причем в большей степени при алкилировании гексеном-1 на Цеокар-2 при массовом соотношении масло : гексен 1:1. Как видно, наибольшие изменения происходят в алкилате, полученном при 1000С и одновременной подаче масла и олефина, особенно на Цеокар-2. При этом выход фракции, выкипающей выше 3500С, наименьший. Видимо при этих условиях преобладают процессы деструкции, причем в большей степени на Цеокар-2. По сравнению с исходным маслом, у всех фракций алкилатов выше 3500С наблюдается небольшое изменение вязкости.  При этом индекс вязкости увеличился в среднем на 8-12 ед., а температура застывания осталась без изменения - минус 400С.

   

ЛИТЕРАТУРА

1.       Цветков О.Н. Перспективы российского масляного производства //Мир нефтепродуктов, 2011, №4, с. 3‑8

2.       Самедова Ф.И. Развитие исследований академика Ю.Г.Мамедалиева в области алкилирования //Доклады национальной академии наук Азербайджана, 2009, том LXV CILD, №4, с. 109‑118

3.       Самедова Ф.И., Гасанова Р.З. В кн.: Нетрадиционные способы получения нефтяных масел. Баку: Элм, 1999, 100 с.