Квалифицированное использование остатков нефтепереработки. Содержание введение теоретическая часть использование тяжелых нефтяных остатков теоретические основы процесса висбрекинга экспериментальная часть определение состава остатка висбрекинга по методу Маркуссона заключение литература введение
 Скачать 354.4 Kb.
|
|
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1 Определение состава остатка висбрекинга по методу Маркуссона Состав и свойства нефтяных остатков зависят от типа перерабатываемой нефти и глубины отбора дистиллятных продуктов. Это высоковязкие вещества, застывающие при 20–40 °С. Их плотность (при 20 °С) колеблется от 950 до 1010 кг/м3, а вязкость составляет 20–40 условных градусов (при 100 °С). Возможность большого числа комбинаций из объединенных в одной молекуле ароматических, парафиновых и нафтеновых фрагментов, имеющих гетероатомы, приводит к большому разнообразию соединений в нефтяных остатках. Это хорошо сбалансированные физико-химические системы, стабилизирующим фактором которых является общий принцип минимума свободной энергии. Здесь на долю любого индивидуального соединения может приходиться очень незначительная масса вещества, поэтому при выполнении исследования остатков их принято разделять лишь на групповые компоненты — масла, смолы и асфальтены. Нефтяные остатки часто характеризуют по содержанию в них этих групповых компонентов. Единственный класс соединений, которые удается выделить из нефтяных остатков в чистом виде — это парафиновые углеводороды. Большинство методов анализа нефтяных остатков и битумов использует различие растворимости их компонентов в органических растворителях. Основы такого деления были заложены Маркуссоном. Значительное распространение в России получил метод, который заключается в следующем. Навеску анализируемого вещества около 1 г растворяют в 4 мл бензола. К раствору при перемешивании добавляют 100 мл н-гептана (изооктан, пентан). Смесь оставляют в темном месте на 24 часа, после чего отфильтровывают через предварительно промытый бензолом, высушенный и взвешенный бумажный фильтр. Осадок на фильтре промывают горячим н-гептаном до бесцветного фильтрата. Фильтр с осадком сушат в сушильном шкафу при 105 °С до постоянной массы (около 3 ч). Фильтрат концентрируют путем отгонки большой части растворителя и переносят в хроматографическую колонку, наполненную силикагелем АСК, смоченным н-гептаном. Для заполнения колонки используют фракцию с размером частиц 0,2–0,5 мм. Силикагель предварительно сушат при 160 °С в течение 8 ч и помещают в колонку диаметром 10–12 мм (20 г). Масла и смолы разделяют растворителями на несколько фракций последовательным элюированием с силикагеля. Отбор фракций производится при скорости фильтрования не более 2,5 мл/мин порциями по 20 мл. После отгона растворителя они выдерживаются в сушильном шкафу при 150 °С в течение 2,5 ч и взвешиваются. Фракции группируют по величине коэффициентов рефракции, определенных при 20 °С, или используют способность фракций люминесцировать в ультрафиолетовом свете. Для элюирования используют следующие растворители: 1) 100 мл н-гептана десорбирует парафино-нафтеновые компоненты (ПН), предельная величина коэффициента рефракции  , цвет люминесценции — фиолетовый;2) 100 мл 10%-го по объему раствора бензола в н-гептане — моноциклоароматические (МЦА),  , цвет — голубой;3) 100 мл 20%-го раствора бензола в н-гептане — бициклоароматические (БЦА),  , цвет — зеленый;4) 50 мл 30%-го раствора бензола в н-гептане — полициклоароматические (ПЦА, часто присоединяют к БЦА), , цвет — желтый;5) 100 мл бензола — бензольные смолы (БС, до прозрачного фильтрата); 6) смесь бензола и этанола 1 : 1 до полной десорбции спиртобензольных смол (СБС). Для элюирования СБС можно также использовать смесь бензола и ацетона 1 : 1. Погрешность анализа составляет 2–3 %. В табл. 2.1 приведен групповой состав нефтяных остатков, определенный по приведенной выше методике. Таблица 2.1 Групповой состав нефтяных остатков
Примечание. ПН — парафиновые, МЦА — моноциклоароматические, БЦА — бициклоароматические, БС — бензольные смолы, СБС — спирто-бензольные смолы. Выделение асфальтогеновых кислот. Навеску нефтяного остатка (например, битума) 5 г растворяют в 25 мл бензола и обрабатывают 200 мл этилового спирта. Асфальтогеновые кислоты остаются в растворе, остальные компоненты выпадают в осадок. После отстаивания спиртобензольный раствор сливают, осадок промывают спиртом и присоединяют его к спиртобензольному раствору. Затем полученный раствор разбавляют равным объемом воды, экстрагируют бензолом для удаления неомыленных веществ, а затем, упарив, выделяют действием минеральной кислоты асфальтогеновые кислоты. Выделение асфальтенов. Осадок после отделения асфальтеновыхкислот растворяют в 10 мл бензола, к раствору добавляют 200 мл петролейного эфира, выкипающего до 50°С. Асфальтены при этом образуют осадок, который отфильтровывают, промывают на фильтре петролейным эфиром, сушат и взвешивают. Выделение нейтральных смол и масел. В растворе петролейного эфира, отфильтрованном от асфальтенов, находятся нейтральные смолы и масла. Для их выделения раствор упаривают до 25 мл и, охладив остаток до комнатной температуры, обрабатывают 25 г силикагеля. Затем всю массу переносят в прибор Сокслета, в экстрактор которого заранее внесена гильза из фильтровальной бумаги. Подвергая смесь экстракции петролейным эфиром, извлекают масла; смолы остаются на поверхности адсорбента. Достигнув полноты экстрагирования, что устанавливают по цвету стекающей через сифонную трубку жидкости, экстракт переносят в колбу Вюрца, отгоняют растворитель, остаток переносят в предварительно взвешенный тигель и ставят на 0,5—1 ч в сушильный шкаф (температура 120 °С) для полного удаления следов петролейного эфира. После этого, охладив тигель с маслами, взвешивают и определяют количество выделенных из остатка масел. Далее в прибор Сокслета заливают 100 мл хлороформа и экстрагируют им оставшиеся на адсорбенте смолы. Экстракт обрабатывают по описанному выше методу для бензинового экстракта и определяют взвешиванием остатка количество нейтральных смол. На основании полученных результатов вычисляют содержание асфальтогеновых кислот, асфальтенов, нейтральных смол и масел в процентах. Если в исследуемом образце предполагается наличие карбенов и карбоидов, бензольный раствор нефтяного остатка оставляют стоять на 12 ч, после чего фильтруют через предварительно взвешенный фильтр. Фильтр с осадком сушат и после взвешивания определяют количество карбенов и карбоидов Схема разделения разделения по методу Маркуссона приведена на рис. 2.1 [10].  Рис. 2.1 Разделение смолисто-асфальтеновых веществ по методу Маркуссона Заключение Современный уровень развития научных разработок и технологических процессов позволяет получать из нефтяных остатков широкую гамму товарных нефтепродуктов, а также ценные углеродные продукты на базе высококачественного нефтяного кокса. Ведущая роль в решении этой проблемы отводится гидрогенизационным каталитическим процессам, позволяющим за счет деметаллизации, удаления серы и насыщения водородом подготовить нефтяные остатки для их дальнейшей переработки. Такие процессы характеризуются высокой гибкостью, хорошим качеством получаемых продуктов. Однако в качестве недостатков можно отметить необходимость высоких инвестиций (жесткие условия процесса, сложное аппаратурное оформление, необходимость наличия водородной установки и сложных систем катализаторов). В данной курсовой работе были рассмотрены химический состав, методы анализа тяжелых нефтяных остатков, методы их переработки. В методической части приведен метод определения состава остатка висбрекинга по методу Маркуссона. ЛИТЕРАТУРА Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. Л.: Химия, 1980. 328 с. Химия нефти и газа. Под ред. Проскурякова В. А. и Драбкина А. Е. - С.Птб.: Химия, 1995. Ткачев С. М. Технология переработки нефти и газа. Процессы глубокой переработки нефти и нефтяных фракций. Курс лекций, ч. 1. - Новополоцк, 2006 Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем,2002. 672с Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2-я. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1980 г. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А., Курганов В.М. Деароматизация прямогонных дизельных дистиллятов при умеренном давлении водорода. Химия и технология топлив и масел, 1996.- №6.- с. 13- 14. Магарил Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти: Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия, 1985 Хаджиев С.Н., Кадиев Х.М., Б.И. Зюба. Перспективы развития процесса висбрекинга // Термодеструктивные процессы глубокой переработки нефтяных остатков. - Труды ГрозНИИ. - 1987. - Вып. 41. - С. 13-18 Ахмадова Х.Х., Абдулмежидова З.А.Применение процесса висбрекинга в составе комбинированных схем переработки нефти. - Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011, №2 http://www.ogbus.ru И.Н. Дияров и др. «Химия нефти» руководство к лабораторным занятиям, Ленинград «Химия» 1990г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||