442 УВЕЛИЧЕНИЕ ВЫХОДА ДИСТИЛЛЯТНЫХ ФРАКЦИЙ В

X МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
442
«ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУК»
УВЕЛИЧЕНИЕ ВЫХОДА ДИСТИЛЛЯТНЫХ ФРАКЦИЙ В
ПРОЦЕССАХИНИЦИИРОВАННОГО КРЕКИНГА ПРИРОДНОГО БИТУМА
Н.Н. Свириденко, Е.Б. Кривцов, А.К. Головко
Научный руководитель: профессор, д.х.н А.К.Головко
Институт химии нефти СО РАН, Россия, г.Томск, пр. Академический, 4, 634021
E-mail: john@ipc.tsc.ru
INCREASE OF THE YIELDS OF DISTILLATE FRACTIONS DURING INITIATE CRACKING
NATURAL BITUMEN
N.N.Sviridenko, E. B. Krivcov, A. K. Golovko
Scientific adviser: Prof., Dr. A. K. Golovko
Institute of Petroleum Chemistry, Siberian Branch of the RussianAcademy of Sciences
Russia, Tomsk, 4, Academichesky Ave., 634021
E-mail:john@ipc.tsc.ru
Recently in the world the tendency of share reduction of fuels is observed. Also we can see an increase in
the quantity of heavy oils which is involved in recycling. In this regard a great amount of researches
associated with the creation of new high recycling technologies of heavy hydrocarbon. A significant part of
these researches connected with the using of nontraditional recycling methods which can provide an
obtaining from this raw material a fuel which will be lighter – synthetic oil. Furthermore, this type of fuel
can be recycled on already existing technology processes on refineries.
В последние годы в мире наблюдается значительное сокращение доли добываемых легких нефтей и
прирост количества тяжелых нефтей, поступающих на переработку [1]. В связи с этим широко ведутся
исследования, связанные с созданием новых высокоэффективных технологий переработки тяжелого
углеводородного сырья, такого как природные битумы. Значительная часть исследований связана с
применением нетрадиционных методов переработки, которые могли бы обеспечить получение из такого
сырья более легкой, так называемой «синтетической» нефти, которая в дальнейшем может перерабатываться
по существующим схемам без существенных изменений технологических процессов на НПЗ [2].
Цель работы: получение дополнительного количества фракций моторных топлив и масляных
дистиллятов комбинацией процессов озонирования и крекинга битума Ашальчинского месторождения.
В качестве объекта исследования взят битум Ашальчинского месторождения. Это высокосернистый
битум (4,57% мас.), с высоким содержанием высокомолекулярных соединений (более 30 % мас.).
Крекинг битума проводился в реакторах объемом 12 см 3 при температуре 350-450 ˚С в течение 40 – 120
минут. Битум предварительно обрабатывали озоно-кислородной смесью.
Для установления термической стабильности компонентов битума была проведена серия
экспериментов по крекингу с продолжительностью 60 минут при температурах 350, 400 и 450 °С
«таблица 1». Показано, что с увеличением температуры увеличивается деструкция смолистых
компонентов, так же стоит отметить снижение содержания серы в маслах на 10% мас.
Анализ продуктов крекинга природного битума при различных температурах показал, что при
температуре 350 оС содержание фракции НК-200 снижается на 0,1% мас., а фракции НК-360 – на
РОССИЯ, ТОМСК, 23 – 26 АПРЕЛЯ 2013 г.
ХИМИЯ
X МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
«ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУК»
443
2,9 мас.%. При увеличении температуры до 400 оС количество бензиновых фракций увеличивается на
0,8 % мас., а фракции НК-360 повышается почти на 3 мас. %, однако ниже такового в исходном битуме.
Крекинг битума при температуре 450 °С приводит к приросту количества фракций НК-200 и НК-360 на
2,6 и 5,5 мас. % соответственно.
Таблица 1
Материальный баланс и вещественный состав продуктов крекинга Ашальчинского битума при
различной температуре
Выход, мас. %
Состав жидких продуктов, мас. %
Sобщ в маслах,
Образец
мас. %
Газ
Жидкие
Твердые
Масла
Смолы
Асфальтены
Исходный битум
3,54
0
100
0
67,6
26,2
6,2
350 °С
3,36
0,0
99,1
0,9
67,5
24,5
7,1
400 °С
3,31
0,0
98,9
1,1
69,3
23,0
6,6
450 °С
3,17
0,4
98,5
1,1
70,4
20,7
7,4
Для увеличения количества дистиллятных фракций был проведен крекинг битума при 450 °С и
продолжительности 60–120 минут. Из представленных данных «таблица 2» видно, что с увеличением
продолжительности процесса с 60 до 100 и 120 минут снижается концентрация масляных компонентов
на 0,2% мас. и 1,5% мас. соответственно. Содержание смолистых компонентов снижается на 1,0% мас. и
2,7% мас. соответственно, количество асфальтенов на 0,1% мас. и 0,3% мас., а так же незначительно
снижается содержание серы в маслах. Это обуславливается резким увеличением выхода газообразных на
0,6% мас. и 2,2% мас. и твердых продуктов на 0,7% мас. и 2,3% мас. для 100 и 120 минут соответственно.
Таблица 2
Материальный баланс и вещественный состав продуктов крекинга Ашальчинского битума при
различной продолжительности процесса
Выход, мас. %
Состав жидких продуктов, мас. %
Sобщ в маслах,
Образец
мас. %
Газ Жидкие
Твердые
Масла
Смолы
Асфальтены
Исходный битум
3,54
0
100
0
67,6
26,2
6,2
60 минут
3,17
0,4
98,5
1,1
70,4
20,7
7,4
100 минут
3,12
1,0
97,2
1,8
70,2
19,7
7,3
120 минут
3,12
2,6
94,0
3,4
68,9
18,0
7,1
Анализ жидких продуктов показал, что при увеличении продолжительности процесса с 60 до 100 и
далее до 120 минут происходит увеличение фракций НК – 200 на 0,5% мас. и 1,1% мас. Однако
суммарное содержание фракций НК-360 снижается на 0,2% мас. и 0,1 % мас. для 100 и 120 минут по
сравнению с продолжительностью процесса 60 минут.
Таблица 3
Материальный баланс и вещественный состав продуктов крекинга озонированного Ашальчинского
битума при различной температуре
Выход, мас. %
Состав жидких продуктов, мас. %
Sобщ в маслах,
Образец
мас. %
Газ
Жидкие
Твердые
Масла
Смолы
Асфальтены
Исходный битум
3,54
0
100
0
67,6
26,2
6,2
350°С
3,13
0,0
99,4
0,6
62,1
29,2
8,1
400°С
2,86
0,4
99,0
0,6
62,8
27,1
9,1
450°С
2,87
0,6
98,8
0,6
69,1
22,2
7,5
Таким образом, увеличение продолжительности крекинга с 60 до 120 минут приводит к ухудшению
качества получаемых жидких продуктов: значительно увеличивается выход твердых и газообразных
продуктов, снижению содержания масляных компонентов и дистиллятных фракций. Оптимальными
условиями крекинга оказались температура 450°С и продолжительность 1 час.
Далее нами была исследована зависимость состава продуктов крекинга озонированного битума от
температуры (таблица 3). Показано, что при температурах 350 и 400 °С идут реакции конденсации
РОССИЯ, ТОМСК, 23 – 26 АПРЕЛЯ 2013 г.
ХИМИЯ
X МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
«ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУК»
444
смолистых компонентов. С увеличением температуры до 450 °С выход смолистых компонентов
снижается на 4,0% мас., содержание масляных компонентов увеличивается на 1,5% мас., асфальтенов на
1,3% мас. Выход газообразных и твердых продуктов составил по 0,6% мас.
По данным фракционного состава можно сказать, что только при температуре крекинга 450°С
прирост фракций НК-200 составляет 1,1 и НК-360 3,1 мас. %, температура начала кипения жидких
продуктов снижается на 18 ºС.
Таблица 4
Материальный баланс и вещественный состав продуктов крекинга озонированного Ашальчинского
битума при различной продолжительности процесса;
Выход, мас. %
Выход, мас. %
Sобщ в маслах,
Образец
мас. %
Газ
Жидкие
Твердые
Масла
Смолы
Асфальтены
Исходный битум
3,54
0
100
0
67,6
26,2
6,2
40 минут
2,82
0,4
99,0
0,6
64,2
27,1
7,7
60 минут
2,87
0,6
98,8
0,6
69,1
22,2
7,5
80 минут
2,91
4,2
94,0
1,8
66,1
19,1
8,8
100 минут
2,87
9,9
86,2
3,9
63,5
13,7
9,0
Продукты крекинга озонированного битума при 450 ºС и продолжительности процесса 60 минут по
своему составу хуже, чем продукты крекинга не озонированного битума. В связи с этим, была
исследована зависимость состава продуктов крекинга озонированного Ашальчинского битума от
продолжительности процесса.При крекинге продуктов озонирования Ашальчинского битума в течении
40 минут наблюдается «таблица 4» снижение содержания масляных компонентов на 3,4% мас., прирост
высокомолекулярных компонентов составил 0,9% мас. на смолистую часть битума и 1,5% мас. на
асфальтены. При увеличении продолжительности крекинга до 80 и 100 минут приводит к резкому
увеличению выхода твердых – на 4,2 и 9,9% мас. и газообразных продуктов – на 1,8 и 3,9% мас.
соответственно. Увеличение продолжительности процесса до 80 и 100 минут происходит снижению
содержания серы в маслах на 20 % мас., снижению масел на 1,5 и 4,1% мас. соответственно, и смолистых
компонентов на 7,1 и 12,5% мас., а также увеличению выхода асфальтенов на 1,6 и 1,8% мас.
Анализ фракционного состава продуктов крекинга при разной продолжительности крекинга показал,
что при 80 и 100 минутах увеличивается выход фракций НК-200 на 3,7 и 8,9 % мас. и НК-360 на 7,2 и
12,2 % мас. соответственно. Так же при продолжительности крекинга 100 минут снижается температура
начала кипения на 39 ºС по сравнению с исходным битумом.
Показано, что предварительная обработка озоном битума Ашальчинского месторождения с
последующим крекингом приводит к снижению содержания смолисто-асфальтеновых веществ в
продуктах крекинга, увеличению выхода легких углеводородов, а также к незначительному увеличению
образования кокса. Наблюдается существенное снижение температуры начала кипения жидких
продуктов крекинга (на 38 °С), на 8,9% мас. позволяет увеличить выход бензиновых фракций и на 12,2%
мас. выход дистиллятов НК-360 °С, падает содержание серы на 0,7% мас. в маслах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Дорохин В.П., Палий А.О. Состояние и перспективы добычи тяжелых и битуминозных нефтей в
мире // Нефтепромысловое дело. – 2004. – № 5. – С. 47–50.
2.
Брагинский О.Б. Мировой нефтегазовый комплекс. – М.: Наука, 2004. – 605 с.
РОССИЯ, ТОМСК, 23 – 26 АПРЕЛЯ 2013 г.
ХИМИЯ