СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО УДАЛЕНИЯ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ НЕФТЕПРОДУКТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ В РЕЗУЛЬТАТЕ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ
METHOD FOR SELECTIVE REMOVAL OF POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBONS FROM PETROLEUM PRODUCTS OBTAINED AS RESULT OF OIL REFINING

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу селективного удаления полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) из нефтепродуктов, полученных в результате нефтепереработки, в частности, из неконвертированных нефтепродуктов, полученных в процессах гидрокрекинга, продуктов дальнейшей переработки указанных нефтепродуктов, моторного масла и отработанного моторного масла.
Уровень техники
• Проблема
Нефтепродукты, полученные в результате нефтепереработки, в том числе неконвертированные нефтепродукты, полученные в процессах гидрокрекинга, и полученные из них продукты, содержат полициклические ароматические углеводороды, такие как пирен, бензо(а)пирен, дибензо(а, g, h)пирен, дибензо(а, h)антрацен, хризен, коронен и другие, которые содержат в своей структуре три или более конденсированных ароматических кольца
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) ускоряют дезактивацию катализатора в нефтеочистительных и нефтехимических каталитических процессах. ПАУ также снижают эффективную полезность полученных продуктов.
При облучении видимым светом в присутствии кислорода ПАУ подвергаются фотохимической реакции, приводящей к образованию нежелательных химических соединений, т.е. диолов, хинонов и альдегидов. При этом указанные соединения, как правило, осаждаются в форме осадков. Кроме того, полициклические ароматические углеводороды проявляют канцерогенные свойства и представляют собой угрозу для здоровья человека и окружающей среды. Предлагаемый метод, основанный на интегрированном процессе фильтрации, позволяет решить все эти проблемы.
Мировой уровень (литература):
1) М. В. Gawlik, Maciej Bilek " emisji  aromatycznych ze  antropogennych" ["The possibilities of decrease of emission of polycyclic aromatic hydrocarbons from anthropogenic sources"], katedra Toksykologii CM Uniwersytet  Medycyna  2006.
2) Zsolt Kemeny, Gabriella Heiiner, Andrea Radnoti, Timo Erjomaa, Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Removal from Coconut Oil, Euro Fed Lipid meeting, Rotterdam 2011.
3) Method of removing contaminants from petroleum distillates. Patent US 6320090 В1.
4) Selective multi-ring aromatics extraction using a porous, non-selective partition membrane barrier, Patent US 5045206 A.
5) Neha Budhwani, Removal of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Present in Tyre Pyrolytic Oil Using Low Cost Natural Adsorbents, International Journal of Biological, Biomolecular, Agricultural, Food and Biotechnologicai Engineering Vol:9, No:2, 2015.
6) Gong Z., Alef K., Wilke B.M., Li P., Activated carbon adsorption of PAHs from vegetable oil used in soil remediation, J Hazard Mater. 2007 May 8; 143(1- 2):372-8.
7) D. Gonzalez, L.M. Ruiz, G. Garralon, F. Plaza, J. Arevalo, J. Parada, J. Perez, B. Moreno, Migual Angel Gomez, Wastewater polycyclic aromatic hydrocarbons removal by membrane bioreactor. Desalination and Water Treatment, 42 (2012) 94-99.
Раскрытие сущности изобретения
Способ разделения (очистки) основан на двухстадийном процессе:
Процессе фильтрации, выполняемом на углеродсодержащем слое, для селективной адгезии к его поверхности нежелательных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) из нефтепродуктов, полученных в результате нефтепереработки, в том числе неконвертированных нефтепродуктов, полученных в процессах гидрокрекинга, и продуктов дальнейшей переработки указанных нефтепродуктов.
• Процесс фильтрации для удаления частиц слоя, содержащих прилипшие ПАУ из нефтепродуктов, полученных в результате нефтепереработки, в том числе неконвертированных нефтепродуктов, полученных в процессах гидрокрекинга, и продуктов дальнейшей переработки указанных нефтепродуктов.
2
Фильтрацию предпочтительно осуществляют на углеродсодержащем слое в гранулированной или порошкообразной форме с развитой поверхностью, составляющей от 500 до 1600 м/г.
Фильтрацию предпочтительно осуществляют на углеродсодержащем слое, размер зерен которого составляет от 0,3 до 4 мм.
Рабочая температура фильтрации на углеродсодержащем слое предпочтительно составляет от 10 до 90°С, в частности, от 17 до 65°С.
Фильтрацию предпочтительно осуществляют на углеродсодержащем слое с линейной скоростью, составляющей от 1 до 10 м/мин.
Фильтрацию предпочтительно осуществляют на микрофильтрационных мембранах с номинальным размером пор, составляющим от 0,1 до 1,2 микрометра, и в частности, от 0,1 до 0,5 микрометра.
Перечисленные выше технологические параметры не влияют на совместное разделение требуемых углеводородов, содержащихся в нефтепродуктах, полученных в результате нефтепереработки, в том числе в неконвертированных нефтепродуктах, полученных в процессах гидрокрекинга, и продуктах дальнейшей переработки указанных нефтепродуктов, но только приводят к селективному удалению полициклических ароматических углеводородов.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение в примере осуществления проиллюстрировано на чертеже. На фиг. 1 показана схематическая диаграмма реализации способа согласно настоящему изобретению.
• Эксперименты
Были проведены следующие испытания, которые по мнению авторов демонстрируют высокую эффективность при решении указанной проблемы.
Образец нефтепродукта, применяемый во всех испытаниях, имел физико-химические свойства, приведенные в следующей таблице.
Испытание 1
• Образец нефтепродукта подвергали глубокому окислению с помощью УФ-излучения и диоксида титана в качестве катализатора. Время облучения составляло 30 минут.
• Полученный образец фильтровали в системе фильтрации в тангенциальном потоке, используя систему одноступенчатой фильтрации на микропористых мембранах.
Испытание 2
• Образец нефтепродукта подвергали глубокому окислению с помощью УФ-излучения и диоксида титана в качестве катализатора. Время облучения составляло 42 минуты.
• Полученный образец фильтровали в системе фильтрации в тангенциальном потоке, используя микрофильтрационные мембраны.
• Затем образец фильтровали через четырехступенчатую интегрированную систему фильтрации.
• Полученный образец фильтровали в системе фильтрации в тангенциальном потоке, используя нанофильтрационные мембраны.
Испытание 3
Образец нефтепродукта фильтровали через трехступенчатую интегрированную систему фильтрации, используя углеродсодержащий слой и фильтрацию на фильтрационных мембранах.
Испытание 4
Образец нефтепродукта фильтровали через двухступенчатую интегрированную систему фильтрации, используя углеродсодержащий слой и фильтрацию на фильтрационных мембранах.
Результаты испытаний Испытание 1:
Испытание 2:
Испытание 3:
Испытание 4:
Обсуждение результатов:
Основным параметром, определяющим степень отделения ПАУ, был коэффициент УФ-поглощения растворов изооктана с одинаковой концентрацией при разных длинах волн. В таблицах, приведенных выше, результаты измерения коэффициента поглощения приведены для одной длины волны.
Величину коэффициента поглощения при длине волны 385 нм в растворе изооктана, составляющую менее 0,1500, можно считать удовлетворительным результатом.
Испытание 1:
Коэффициент поглощения при длине волны 385 нм в растворе изооктана изменился незначительно (изменение находилось в пределах допустимой погрешности)
Цвет полученного фильтрата был намного темнее цвета исходного образца нефтепродукта.
Испытание 2:
Величину коэффициента поглощения, полученную при длине волны 385 нм в растворе изооктана, составляющую 0,0466, можно считать очень хорошим результатом.
Испытание 3:
Результат испытания 3 удовлетворительный, коэффициент поглощения при длине волны 385 нм в растворе изооктана существенно изменился и составил 0,0970.
Испытание 4:
Результат испытания 4 можно считать неудовлетворительным. Коэффициент поглощения при длине волны 385 нм в растворе изооктана образца, полученного в испытании 4, уменьшился лишь до 0,5512.
Выводы:
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) имеют молекулярные массы, аналогичные насыщенным углеводородам, входящим в состав нефтепродуктов, полученных в результате нефтепереработки, в том числе неконвертированных нефтепродуктов, полученных в процессах гидрокрекинга, и продуктов дальнейшей переработки указанных нефтепродуктов. Отделение ПАУ от насыщенных углеводородов посредством только фильтрационных мембран не приводило к ожидаемым результатам с точки зрения отделения.
Наиболее предпочтительным является способ, применяемый в испытании 3.