СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
METHOD OF POLLUTION-FREE FUEL

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для получения экологически чистого дизельного топлива.
Известен способ извлечения ароматических углеводородов из дизельных фракций в процессах экстракции с использованием различных растворителей: фурфурола, производных имидазолина, β-метоксипропионитрила, N,N-диметилимидазолидона и др. (Красногорская Н.Н., Габдикеева А.Р., Грушевенко А.Э., Хлесткин Р.Н. Экстракция средних нефтяных фракций. - М.: Химия, 1989. - 72 с.). Его недостатки - в процесс экстракции вовлекается вся дизельная фракция, для ее обработки требуется значительное количество растворителя, кроме того, практически все вышеуказанные растворители высокотоксичны.
3
Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ получения экологически чистого дизельного топлива путем жидкостной экстракции ароматических углеводородов из гидроочищенной дизельной фракции гетерогенной смесью растворителей, содержащей ацетонитрил или ацетонитрил с 2-5 мас.% воды и пентан (см. патент РФ №2148070, 2000 г.). Недостатками процесса являются применение высокотоксичного растворителя - ацетонитрила (ПДК 10 мг/м), довольно высокая кратность разбавления сырья к ацетонитрилу 1:3÷5, а также вовлечение в процесс широкой фракции дизельного топлива с пределами выкипания от 222°С до 375°С.
Техническая задача данного изобретения - получение экологически чистого дизельного топлива путем использования в процессе жидкостной экстракции ароматических углеводородов малотоксичного растворителя, взятого в меньшем массовом соотношении к исходному сырью - тяжелому компоненту дизельной фракции, полученному в результате разделения дизельной фракции методом ректификации на легкий и тяжелый компоненты с последующей регенерацией растворителя из рафинатного и экстрактного растворов и компаундированием полученного рафината с легким компонентом.
Технический результат - получение дизельного топлива с улучшенными экологическими свойствами при использовании в процессе жидкостной экстракции ароматических углеводородов малотоксичного растворителя в меньших объемах для более узкой дизельной фракции.
Он достигается тем, что исходную гидроочищенную дизельную фракцию разделяют методом ректификации на легкий и тяжелый компоненты, подвергают жидкостной экстракции тяжелый компонент дизельной фракции с последующей регенерацией растворителя из рафинатного и экстрактного растворов и компаундированием полученного рафината с легким компонентом дизельной фракции. При этом в качестве растворителя в процессе жидкостной экстракции используют N-метилпирролидон. В качестве легкого компонента используют дизельные фракции с концом кипения до 300°С. В качестве тяжелого компонента используют дизельные фракции с началом кипения не ниже 260°С. Массовое соотношение тяжелого компонента дизельной фракции и N-метилпирролидона лежит в пределах от 1:0,5 до 1:2. Температура в процессе жидкостной экстракции поддерживается на уровне от 40°С до 70°С.
3
Возможность регенерации N-метилпирролидона из рафинатного и экстрактного растворов методом ректификации обеспечивается тем, что минимальное значение температуры начала кипения тяжелого компонента дизельной фракции, направляемого на жидкостную экстракцию ароматических углеводородов, составляет 260°С, что на 56°С выше температуры кипения N-метилпирролидона. Достигаемое снижение концентрации ароматических углеводородов в тяжелой фракции составляет от 33 до 45% масс. Снижение токсичности процесса экстракции ароматических углеводородов достигается благодаря тому, что ПДК N-метилпирролидона в 10 раз ниже ПДК ацетонитрила и составляет 100 мг/м.
Проведенные авторами лабораторные исследования экстракции тяжелого компонента гидроочищенной дизельной фракции астраханского газового конденсата N-метилпирролидоном показали значительное снижение концентрации ароматических углеводородов и повышение цетанового числа. Полученные экспериментальные данные по облагораживанию гидроочищенной дизельной фракции астраханского газового конденсата приведены в табл.1.
Таблица 1
Результаты опытов по облагораживанию гидроочищенной дизельной фракции
Наименование показателя
Исходная дизельная фракция
Тяжелый компонент дизельной фракции с началом кипения
260°С
300°С
до экстракции
после экстракции
до экстракции
после экстракции
Цетановое число
41,7
47,2
-
-
53,5
Показатель преломления
1,465
1.482
1,468
1,485
1,475
Плотность при
0,8160
0,8566
0,8425
0,8579
0,8480
20°С
Содержание
25,5
21,4
11,8
23,9
18,6
ароматических
углеводородов
Молекулярный
173
225
204
227
212
вес, кг/кмоль
Пример 1.
Исходную гидроочищенную дизельную фракцию 180-350°С астраханского газового конденсата разделяли на фракции 180-260°С (легкий компонент дизельной фракции ) и 260-350°С (тяжелый компонент дизельной фракции ). При этом выход фракции 260-350°С составил 30 об.% на исходную фракцию. В экстрактор, представляющий собой воронку объемом 500 мл с рубашкой для подачи нагревательной воды с заданной температурой от термостата, оборудованную мешалкой, помещали 161 г навески тяжелого компонента и 196 г навески N-метилпирролидона (массовое соотношение тяжелый компонент дизельной фракции:N-метилпирролидон составляет 1:0,8). Смесь растворителя и тяжелого компонента дизельной фракции термостатировали при температуре 55°С и непрерывно перемешивали в течение 5 минут. Затем после отстаивания и появления границы раздела фаз разделяли экстрактный и рафинатный растворы, сливая экстрактный раствор из нижней части воронки. Выход рафинатного раствора составил 130,64 г, т.е. 36,6 % мас. Выход экстрактного раствора составил 224,91 г, то есть 63 % мас. Потери в ходе экстракции составили 1,45 г - 0,4%мас.
Из рафинатного раствора отделили N-метилпирролидон (21,91 г) методом простой перегонки в токе азота. Выход рафината составил 107,52 г, то есть 67% мас. от исходного сырья. Потери при перегонке составили 1,21 г.
Цетановое число исходной дизельной фракции и тяжелого компонента дизельной фракции определяли экспресс-методом. Оно составило соответственно 47,2 и 41,2пунктов. Цетановое число полученного рафината точно определить не удалось, так как оно было выше верхнего предела шкалы прибора. Содержание ароматических углеводородов в исходной дизельной фракции, тяжелом компоненте дизельной фракции и рафинате определяли расчетным путем по показателю преломления, который определяли рефрактометрическим методом. Содержание ароматических углеводородов в исходной дизельной фракции, тяжелом компоненте дизельной фракции и рафинате составило соответственно 20,8, 21,4 и 11,8 мас.%. После смешения рафината с легким компонентом в соотношении 30:70 об.% полученное дизельное топливо имело цетановое число 61,6 пунктов, а содержание ароматических углеводородов - 17,9%.
Пример 2.
Исходную гидроочищенную дизельную фракцию 180-350°С астраханского газового конденсата разделяли на фракции 180-300°С (легкий компонент дизельной фракции ) и 300-350°С (тяжелый компонент дизельной фракции). При этом выход тяжелого компонента дизельной фракции составил 12 об.% на исходную дизельную фракцию. В экстрактор, представляющий собой воронку объемом 500 мл с рубашкой для подачи нагревательной воды с заданной температурой от термостата, оборудованную мешалкой, поместили 80 г навески тяжелого компонента дизельной фракции и 80 г навески N-метилпирролидона (массовое соотношение N-метилпирролидон:тяжелый компонент дизельной фракции составило 1:1). Смесь растворителя и тяжелого компонента дизельной фракции термостатировали при температуре 65°С и непрерывно перемешивали в течение 5 минут. Затем после отстаивания и появления границы раздела фаз, разделили экстрактный и рафинатный растворы, сливая экстрактный раствор из нижней части воронки. Выход рафинатного раствора составил 70,85 г или 44,3% мас. Выход экстрактного раствора составил 87,54 г или 54,7% мас. Потери в ходе экстракции составили 1,61 г или 1% мас.
Из рафинатного раствора отделили N-метилпирролидон (11,54 г) методом простой перегонки в токе азота. Выход рафината составил 57,87 г или 72% мас. от исходного сырья (тяжелого компонента дизельной фракции). Потери при перегонке 1,44 г.
Цетановое число исходной дизельной фракции и рафината определяли экспресс-методом. Оно составило соответственно 41,7 и 53,5 пунктов. Цетановое число тяжелого компонента дизельной фракции определить не удалось, так как оно было ниже нижнего значения шкалы прибора. Содержание ароматических углеводородов в исходной дизельной фракции, тяжелом компоненте и рафинате определяли расчетным путем по показателю преломления, определенному рефрактометрическим методом. Содержание ароматических углеводородов в исходной дизельной фракции, тяжелом компоненте дизельной фракции и рафинате составило соответственно 20,8; 23,9 и 18,6%
мас. После смешения рафината с легким компонентом в соотношении 12:88 об.% полученное дизельное топливо имело цетановое число 50,8 пунктов, а содержание ароматических углеводородов - 20,3%.
Способ позволяет повысить цетановое число дизельного топлива до 51 пункта, снизить содержание ароматических углеводородов до 17,9% мас. и, таким образом, получить дизельное топливо с улучшенными экологическими свойствами.