КАТАЛИТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ДЕМЕРКАПТАНИЗАЦИИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
CATALYTIC COMPOSITION FOR DEMERCAPTANISATION OF OIL AND OIL PRODUCTS

Изобретение относится к каталитической композиции для процессов жидкофазной окислительной демеркаптанизации нефти и нефтепродуктов, каталитическая композиция представляет собой жидкий препарат следующего состава:
Дисульфокислота фталоцианина кобальта
или его хлор- и оксизамещенного производного
15-25
Алканоламин
7-25
Полиэтиленгликоль или краун-эфир
0,5-4
Вода
до 100
Применение каталитической композиции данного состава позволяет существенно повысить удельную каталитическую активность в процессах демеркаптанизации по сравнению с известными катализаторами, упростить процесс применения катализатора, упростить схему получения за счет исключения ряда экологически грязных технологических стадий, таких как сушка и сухой размол.
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к производству катализаторов на основе сульфокислот фталоцианина кобальта, применяемых в процессах жидкофазной окислительной демеркаптанизации нефти и нефтепродуктов.
6
Так, известен процесс демеркаптанизации нефти, в котором используют катализаторный комплекс, приготовленный растворением дихлордиоксидисульфофталоцианина кобальта в 1%-ном растворе щелочи с последующим доведением концентрации раствора щелочи до 20 мас.% (Пат. RU №2087521, МПК С10G 27/10, оп. 20.08.1997 г.). К недостаткам этого процесса следует отнести относительно низкую активность катализаторного комплекса, а также необходимость создания специальной схемы приготовления катализаторного комплекса на нефтеперерабатывающем предприятии.
Для повышения эффективности процесса демеркаптанизации в качестве катализаторов предложены производные фталоцианина кобальта сложного химического строения, представляющие собой надмолекулярные ионные ассоциаты противоположно заряженных фталоцианинов (Пат. RU №2381067, МПК С09В 47/00, С10G 27/10, оп. 21.10.2008 г.). Основными недостатками предложенных катализаторов являются сложность их химического строения и необходимость проведения многостадийных процессов химического синтеза для их получения.
5
Наиболее близким по технической сущности и получаемому эффекту является процесс демеркаптанизации, осуществляемый согласно патенту (Пат. США №4923596, МПК С10G 27/10, оп. 08.05.1990 г.). Повышение активности катализаторов на основе сульфированных фталоцианинов металлов достигается за счет введения в щелочной раствор катализатора синергической добавки, в качестве которой используют четвертичные соли аммония. В качестве щелочного агента используют гидроксид натрия.
Несмотря на высокую каталитическую активность данной композиции в реакции демеркаптанизации нефтепродуктов она имеет существенные недостатки:
- приготовление каталитической композиции проводится непосредственно перед применением и требует создания специальной технологической схемы получения на нефтеперерабатывающем предприятии;
- низкая растворимость получаемых согласно данному методу ионных ассоциатов катализатора с четвертичными солями аммония в водных растворах не позволяет получать каталитическую композицию непосредственно у производителя катализатора;
- неэффективность каталитической композиции в экстракционных процессах демеркаптанизации;
- неблагоприятные условия труда, обусловленные запыленностью помещений.
Целью данного изобретения явилась разработка каталитической композиции для окислительной демеркаптанизации нефти и нефтепродуктов с высокой каталитической активностью, исключающей необходимость ее приготовления у потребителя, улучшающей условия труда у производителя и у потребителя продукции.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в качестве каталитической композиции предлагается жидкий состав, состоящий из дисульфокислоты фталоцианина кобальта или его хлор- и осксизамещенных производных, щелочного агента, синергической добавки и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Дисульфокислота фталоцианина кобальта
или его хлор- и оксизамещенного производного
15-25
Щелочной агент
7-25
Синергическая добавка
0,5-4
Вода
до 100
При этом в качестве синергической добавки используют линейные (полиэтиленгликоли) или циклические (краун-эфиры) полиэфиры, а в качестве щелочного агента используют алканоламины формулы
3
n
2
2
3-n
(СН-)-N-(-СН-СН-ОН), где n=0-2.
Положительный эффект от применения данного изобретения на нефтеперерабатывающих предприятиях выражается в следующем:
- удельная каталитическая активность по сравнению с известными катализаторами повышается в 1,5-2 раза;
- исключается технологическая схема приготовления растворов катализатора необходимой концентрации;
- улучшаются условия труда за счет исключения запыленности помещений;
- каталитическая композиция представляет собой однородную по составу текучую жидкость, не изменяющую вязкость во времени, и, следовательно, может дозироваться обычными объемными приборами.
Положительный эффект от применения данного изобретения у производителя катализатора выражается в следующем:
- упрощается технологический процесс за счет исключения ряда экологически грязных технологических стадий, таких как сушка, сухой размол и фасовка порошкового продукта;
- существенно снижается энергоемкость производства;
- улучшаются условия труда за счет исключения запыленности производственных помещений.
Предлагаемая каталитическая композиция готовится следующим образом: в аппарат с перемешивающим устройством загружают водную пасту дисульфокислоты фталоцианина кобальта или его хлор- и оксизамещенного производного, полученную непосредственно со стадии синтеза, прибавляют при перемешивании алканоламин, продолжая перемешивание, прибавляют полиэфир, добавляют воду до получения стандартной концентрации и сливают в тару готовый продукт.
Каталитическую активность композиции определяли по стандартной утвержденной методике: «Методика выполнения измерений константы скорости реакции окисления меркаптида натрия в присутствии катализатора Ивказ», аттестованной ФГУП ВНИИ Расходометрии (Свидетельство №97106-02 от 05.12.2002 г.) и используемой для характеристики промышленных катализаторов в производстве и при применении в процессах демеркаптанизации нефти и нефтепродуктов. Результаты испытаний приведены в таблице.
Изготовление каталитической композиции иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. В стакан, снабженный мешалкой, загружают 147 г (29,4 г в пересчете на 100%-ный) водной пасты дисульфокислоты фталоцианина кобальта и при перемешивании медленно прибавляют 30,0 г триэтаноламина. Перемешивают в течение 10 минут и отбирают пробу для определения pH среды, который должен быть в пределах 8,0-9,5. При положительном результате анализа загружают 1,0 г полиэтиленгликоля ПЭГ-9 (м.м.400) и перемешивают массу в течение 30 минут. Далее добавляют 18,1 г воды до получения 15%-ного содержания дисульфокислоты фталоцианина кобальта и после размешивания в течение 10 минут продукт сливают в тару. Выход готового продукта составляет 99,5%. Каталитическая активность.
Пример 2. В стакан, снабженный мешалкой, загружают 150,0 г (29,4 г в пересчете на 100%-ный) водной пасты дисульфокислоты дихлорфталоцианина кобальта и при перемешивании медленно прибавляют 31,5 г триэтаноламина. Перемешивают в течение 10 минут и отбирают пробу для определения pH среды, который должен быть в пределах 8,0-9,5. При положительном результате анализа загружают 1,0 г полиэтиленгликоля ПЭГ-35 (м.м.1500) и перемешивают массу в течение 30 минут. Далее добавляют 13,5 г воды до получения 15%-ного содержания дисульфокислоты дихлорфталоцианина кобальта и после размешивания в течение 10 минут продукт сливают в тару. Выход готового продукта составляет 99,5%.
Пример 3. В лабораторный смеситель с Z-образными лопастями загружают 108,0 г дисульфокислоты фталоцианина кобальта в виде подсушенной водной пасты, содержащей 100,0 сухого продукта, и при перемешивании медленно прибавляют 100,0 г триэтаноламина. После пластичного размола в течение 20 мин замеряют pH среды, который должен быть в пределах 8,0-9,5. Затем к массе добавляют 5,0 г полиэтиленгликоля ПЭГ-13 (м.м.600) и 187,0 г воды до получения 25%-ного содержания дисульфокислоты фталоцианина кобальта, размешивают в течение 1 часа и сливают продукт в тару. Выход готового продукта составляет 99%.
Пример 4. В стакан, снабженный мешалкой, загружают 130,0 г (26,5 г в пересчете на 100%-ный) водной пасты дисульфокислоты дихлордиоксифталоцианина кобальта и при перемешивании медленно прибавляют 25,5 г триэтаноламина. Перемешивают в течение 10 минут и отбирают пробу для определения pH среды, который должен быть в пределах 8,0-9,5. При положительном результате анализа загружают 1,06 г циклического полиэфира 15-краун-5 и перемешивают массу в течение 30 минут. Далее добавляют 18,94 г воды до получения 15%-ного содержания дисульфокислоты дихлордиоксифталоцианина кобальта и после размешивания в течение 10 минут продукт сливают в тару. Выход готового продукта составляет 99,5%.
Пример 5. В стакан, снабженный мешалкой, загружают 147 г (29,4 г в пересчете на 100%-ный) водной пасты дисульфокислоты фталоцианина кобальта и при перемешивании медленно прибавляют 20,0 г триэтаноламина. Перемешивают в течение 10 минут и отбирают пробу для определения pH среды, который должен быть в пределах 8,0-9,5. При положительном результате анализа загружают 1,18 г циклического полиэфира 18-краун-6 и перемешивают массу в течение 30 минут. Далее добавляют 27,28 г воды до получения 15%-ного содержания дисульфокислоты фталоцианина кобальта и после размешивания в течение 10 минут продукт сливают в тару. Выход готового продукта составляет 99,5%.
Пример 6. В стакан, снабженный мешалкой, загружают 117,9 г (27,9 г в пересчете на 100%-ный) водной пасты дисульфокислоты монохлорфталоцианина кобальта и при перемешивании медленно прибавляют 9,8 г метилдиэтаноламина. Перемешивают в течение 10 минут и отбирают пробу для определения pH среды, который должен быть в пределах 8,0-9,5. При положительном результате анализа загружают 5,0 г полиэтиленгликоля ПЭГ-13 (м.м.600) и перемешивают массу в течение 30 минут. Далее добавляют 6,8 г воды до получения 20%-ного содержания дисульфокислоты монохлорфталоцианина кобальта и после размешивания в течение 10 минут продукт сливают в тару. Выход готового продукта составляет 99,5%.
Пример 7. В стакан, снабженный мешалкой, загружают 114,6 г (24,6 г в пересчете на 100%-ный) водной пасты дисульфокислоты трихлорфталоцианина кобальта и при перемешивании медленно прибавляют 9,0 г диметилэтаноламина. Перемешивают в течение 10 минут и отбирают пробу для определения pH среды, который должен быть в пределах 8,0-9,5. При положительном результате анализа загружают 6,0 г полиэтиленгликоля ПЭГ-35 (м.м.1500) и перемешивают массу в течение 30 минут. Далее добавляют 36,0 г воды до получения 15%-ного содержания дисульфокислоты трихлорфталоцианина кобальта и после размешивания в течение 10 минут продукт сливают в тару. Выход готового продукта составляет 99,5%.
Таблица
№ п/п
Производноефталоцианина кобальта (ФК)
№примера
Каталитическая композиция
Порошковая форма катализатора (промышленные образцы)
Содержание произв. ФК, %
Каталитич. активность, сек<sup>-1</sup>
Удельная активность, сек<sup>-1</sup>
Содержание произв. ФК, %
Каталитич. активность, сек<sup>-1</sup>
Удельная активность, сек<sup>-1</sup>
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
Дисульфокислота ФК
1
15
9·10<sup>-4</sup>
60·10<sup>-4</sup>
50
15·10<sup>-4</sup>
30·10<sup>-4</sup>
2
Дисульфокислота дихлор-ФК
2
15
12·10<sup>-4</sup>
80·10<sup>-4</sup>
50
20·10<sup>-4</sup>
40·10<sup>-4</sup>
3
Дисульфокислота ФК
3
25
15·10<sup>-4</sup>
60·10<sup>-4</sup>
50
15·10<sup>-4</sup>
30·10<sup>-4</sup>
4
Дисульфокислота дихлордиокси-ФК
4
15
15·10<sup>-4</sup>
100·10<sup>-4</sup>
60
40·10<sup>-4</sup>
67·10<sup>-4</sup>
5
Дисульфокислота ФК
5
15
8·10<sup>-4</sup>
53·10<sup>-4</sup>
50
15·10<sup>-4</sup>
30·10<sup>-4</sup>
6
Дисульфокислота монохлор-ФК
6
20
12·10<sup>-4</sup>
60·10<sup>-4</sup>
60
21·10<sup>-4</sup>
35·10<sup>-4</sup>
7
Дисульфокислота трихлор-ФК
7
15
12·10<sup>-4</sup>
60·10<sup>-4</sup>
50
20·10<sup>-4</sup>
40·10<sup>-4</sup>