СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ И АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
METHOD OF CLEANING OIL PRODUCTS FROM SULFUR-CONTAINING AND AROMATIC HYDROCARBONS

Изобретение относится к технологии облагораживания нефтехимического сырья экстракционным способом и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
В настоящее время для экстракции ароматических углеводородов (АУ) и серосодержащих органических соединений используют растворители, такие как сульфолан, гликоли, диметилсульфоксид, диметилформомид, N-метилпирролидон, ацетонитрил, 2-метоксиэтанол (метилцеллозольв), а также их комбинации или экстракционные системы на их основе с добавлением различных реагентов (вода, спирты, неполярные растворители). В последнее время наиболее часто используют в качестве экстрагента – N-метилпирролидон или экстракционные системы на его основе: N-метилпирролидон-диэтиленгликоль; N-метилпирролидон-вода, N-метилпиролидон-ундекан и др. [1]. Использование N-метилпирролидона обусловлено его низкой токсичностью, а также его низкой динамической вязкостью, что позволяет увеличить эффективность экстракционного процесса.
Известен состав селективного растворителя для выделения методом жидкостной экстракции из прямогонной дизельной фракции алкилдибензотиофенов и азотсодержащих соединений. Селективный растворитель представляет собой раствор ацетанилида в диметилформамиде или в диметилсульфоксиде при массовом соотношении компонентов: ацетанилид - 40-50, диметилформамид или диметилсульфоксид – остальное [2]. Массовое соотношение сырье: экстрагент составляет 1:3. Предложенный селективный растворитель позволяет снизить содержание серы в прямогонной дизельной фракции от 1,087 до 0,403 % мас., а  суммарное содержание ароматических углеводородов – от 23,36 до 9,85 % мас. (при использовании диметилформамида). Недостатком способа разработки состава селективного растворителя является концентрация ацетанилида, так при содержании ацетанилида более 50 % мас. начинается его кристаллизация, а раствор с концентрацией менее 40 % мас. проявляет пониженную селективность к сере и ароматическим углеводородам.
3
2
2
m
Известен также способ выделения ароматических углеводородов из смесей с неароматическими углеводородами, который осуществляют жидкостной экстракцией или экстрактивной ректификацией селективным экстрагентом на основе гликоля, воды и растворителя. В качестве растворителя с высокой растворяющей способностью используют смесь монометиловых олигоэтиленгликолей общей формулы СНО(СНСНО)Н, где m - целое число 2-8, средней молекулярной массы 175-190 [3]. Весовое соотношение сырье:экстрагент составляет 1:2. Предложенный экстрагент позволяет получить высокоароматизированный экстракт с хорошим выходом, что обеспечивает высокую степень чистоты выделяемых из экстракта индивидуальных ароматических углеводородов. Применение указанного способа создает большие объемы отработанного экстрагента, сложные процессы его регенерации, приводящие к дополнительным энергозатратам при высокой токсичности самих экстрагентов, что характеризует недостатки способа.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ очистки нефтепродуктов от сульфидов полимерами, в котором к раствору нефтепродукта в гексане при перемешивании добавляют раствор полимера выбранного из группы: полипропилен хлорированный, полиметакриловая кислота, полиакриловая кислота, полиэтиленгликоль, при весовом соотношении полимер:нефтепродукт от 1:3 до 1,5:1 и отделяют высадившийся полимер [4]. Описанный способ принят за прототип изобретения.
Недостатком прототипа является выбор полимеров из указанных соединений, которые не обладают достаточной селективностью по отношению к серосодержащим органическим соединениям.
В основу предлагаемого изобретения положен принцип создания селективного экстрагента для процесса очистки нефтепродуктов от серосодержащих органических соединений (СОС) и ароматических углеводородов (АУ). Целью изобретения является очистка нефтепродуктов экстракционным методом с использованием импрегнированного селективным растворителем, сшитого полимера на основе поливинилпирролидона и полиакриламида,
Поставленная задача решается следующим образом: процесс очистки нефтепродуктов осуществляют с применением экстрагента, на основе импрегнированного сшитого полимера полученного из поливинилпирролидона и полиакриламида, обработанного заданным количеством выбранного селективного растворителя, который распределяется в порах сшитого полимера с образованием гелеобразной структуры. Селективный растворитель выбирается на основании [5], например, диметилформамид, этиленгликоль, диметилсульфоксид, фурфуриловый спирт. Получение сшитого полимера для извлечения (АУ) и (СОС) из нефтепродуктов осуществляется в ходе реакции переамидирования, для этого поливинилпирролидон (с молекулярной массой 25000-30000) и полиакриламид АК-631 марки А-155 растворяется в ледяной уксусной кислоте до полного растворения, смесь тщательно перемешивается, после чего растворитель удаляется из смеси, например, в вакуумном роторном испарителе. Полученный полимер подвергается сушке при температуре 150-160°С в течение 1-2 часов. К полученному сшитому полимеру добавляется растворитель в массовом соотношении полимер:растворитель от 1:3 до 1:10. После выдерживания полимера в выбранном растворителе, импрегнированный полимер (экстрагент) готов к использованию. К импрегнированному полимеру (экстрагенту)  добавляется определенное количество нефтепродукта, при массовом соотношении импрегнированный полимер:нефтепродукт = 1:4÷4:1. Все перемешивается в течение 1÷3 часов при температуре 10÷60°С. Нефтепродукт от импрегнированного полимера (экстрагента) отделяется декантацией и проводится его анализ на содержание СОС и АУ.
Возможность извлекать АУ и СОС из нефтепродуктов с использованием селективного экстрагента (импрегнированного полимера) является значительным преимуществом, поскольку уменьшает потери дорогих селективных компонентов экстрагента (поливинилпирролидона и полиакриламида) и уменьшает энергозатраты на регенерацию.
Сущность изобретения заключается в том, что к импрегнированному полимеру добавляется определенное количество нефтепродукта, при массовом соотношении импрегнированный полимер:нефтепродукт = 1:4÷4:1. Все перемешивается в течение 1÷3 часов при температуре 10÷60°С. Нефтепродукт от импрегнированного полимера отделяется декантацией, и проводится его анализ на содержание СОС и АУ.
Пример 1. В коническую колбу помещается навеска измельченного полученного сшитого полимера и растворителя (этиленгликоля) в массовом соотношении 1:10, смесь выстаивается в течение 1 часа до гелеобразного состояния. Затем к полученному импрегнированному полимеру (экстрагенту) добавляется дизельная фракция с исходным содержанием серы 0,14 % мас. и содержанием АУ – 22 % мас., в массовом соотношении импрегнированный полимер:дизельная фракция = 1:2. Все перемешивается на мешалке в течение 2 часов при температуре 20±2°С. После чего очищенная дизельная фракция отделяется от импрегнированного полимера декантацией и проводится анализ очищенной дизельного фракции.
Содержание серы в исходной и очищенной дизельных фракциях определялось методом сжигания в лампе по ГОСТ 19121-73.
Содержание ароматических углеводородов (АУ) в исходной и очищенной дизельных фракциях определялось сернокислотным способом по ГОСТ 6994-74.
Результаты однократной экстракционной очистки дизельной фракции с использованием полученного экстрагента приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Результаты экстракционной очистки дизельной фракции
Содержание серы, % мас.
Содержание ароматических углеводородов, % мас.
в исходном сырье
в очищенном
в исходном сырье
в очищенном
0,14
0,06
22,0
15,8
Температура экстракции 20±2°С; массовое отношение импрегнированный полимер:дизельная фракция = 1:2.
Как видно из анализа представленных в таблице 1 данных, содержание серы в очищенной дизельной фракции снизилось с 0,14 до 0,06 % мас., а содержание ароматических углеводородов с 22,0 до 15,8 % мас.
Таким образом, предложенный способ очистки нефтепродуктов от серосодержащих и ароматических углеводородов позволяет эффективно и просто произвести очистку нефтепродуктов от ароматических углеводородов и серосодержащих органических соединений с применением селективного экстрагента – импрегнированного полимера на основе сшитого полимера и растворителя, который обладает высокой селективностью и низкой токсичностью.
Источники информации
1. Гайле А.А., Залищевский Г.Д. N-метилпирролидон. Получение, свойства и применение в качестве селективного растворителя. – СПб.: Химиздат. 2005. – 704 с.
2. Патент RU2513020 «Состав селективного растворителя для выделения методом жидкостной экстракции из прямогонной дизельной фракции алкилдибензотиофенов и азотсодержащих соединений» / Обрывалина А.Н., Теляшев Р.Г., Накипова И.Г., Енгулатова В.П.
3. Патент RU №2145590 «Способ выделения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими» / Голубев Ю.Д., Рыбакова И.Н., Спорова Л.Г., Орехов О.В., Пирогова Н.Л., Шеин А.В.
4. Патент RU №2160302 «Способ очистки нефтепродуктов от сульфидов» / Бауэр Л.Н.
5. Гайле А.А., Колесов В.В., Чистяков В.Н., Цхведиане Ю.А., Сайфидинов Б.М. Малотоннажная переработка нефти, газа и газоконденсата. – СПб.: Химиздат. 2010. – 336 с.