Способ одновременного получения экологически чистого дизельного топлива и ароматического растворителя
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для одновременного получения из гидроочищенной дизельной фракции экологически чистого дизельного топлива, удовлетворяющего требованиям по содержанию ароматических углеводородов, и ароматических растворителей «типа Нефрас АР» и «Сольвент нефтяной» с содержанием ароматических углеводородов не менее 98 мас.%. Способ заключается в экстракции ароматических углеводородов из гидроочищенной дизельной фракции двумя растворителями — полярным и неполярным (пентаном), причем в качестве полярного растворителя используют диметилформамид или диметилацетамид, содержащий 3-5 мас.% воды, при массовом соотношении к сырью 3-5:1, соотношении пентана к сырью 1-1,5:1, а концентрирование экстракта до 98-99 мас.% достигается в колонне регенерации растворителей путем азеотропной ректификации экстрактной фазы с полярным растворителем, присутствующим в экстрактной фазе. Способ позволяет получать экологически чистое дизельное топливо и ароматический растворитель высокого качества. 2 табл., 1 ил.
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для одновременного получения из гидроочищенной дизельной фракции экологически чистого дизельного топлива, удовлетворяющего требованиям по содержанию ароматических углеводородов, и ароматических растворителей «типа Нефрас АР» и «Сольвент нефтяной» с содержанием ароматических углеводородов не менее 98 мас.%.
В результате процесса гидроочистки прямогонных дизельных фракций содержание серы снижается до 0.05-0.2 маc.%, но ароматические углеводороды практически не гидрируются, их концентрация в гидроочищенной дизельной фракции остается на уровне 25-35 маc.%. В то же время содержание ароматических углеводородов в дизельном летнем экологически чистом топливе ДЛЭЧ-В не должно превышать 20 маc.% [Чулков П.В., Чулков И.П. Топлива и смазочные материалы. М.: Политехника, 1996. — 304 с.], за рубежом эти ограничения еще более жесткие — до 10% маc. [Нефтегазовые технологии. 1995. — N2. — С. 52].
Для экстракции аренов из среднедистиллятных нефтяных фракций, в частности из дизельных фракций, предложены способы с использованием различных экстрагентов: фурфурола, производных имидазолина, N,N-диметилимидазолидона, -метоксипропионитрила и др. [Красногорская Н.Н. и др. Экстракция средних нефтяных фракций. — М.: Химия, 1989. -72 с.]. Основной недостаток всех предложенных способов — недостаточная селективность по отношению к ароматическим углеводородам применяемых экстрагентов и, как следствие, относительно низкая концентрация ароматических углеводородов в экстракте и низкий выход рафината — экологически чистого дизельного топлива.
Наиболее близок по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению — способ получения экологически чистого дизельного топлива путем экстракции ароматических углеводородов гетерогенной смесью растворителей ацетонитрил — пентан — вода [патент РФ 2148070, С 10 G 21/14, 21/20, 1999. БИ 12, 2000].
Недостатком этого способа является невозможность одновременного получения рафинатов, удовлетворяющих требованиям к экологически чистому дизельному топливу по содержанию ароматических углеводородов не более 10 маc.%, и экстрактов с содержанием ароматических углеводородов не менее 98 маc.%, удовлетворяющих требованиям к ароматическим растворителям типа Нефрас АР, Сольвент нефтяной, Solvesso и др.
С целью одновременного получения экологически чистого дизельного топлива и ароматического растворителя предлагается вместо ацетонитрила использовать более селективные растворители — диметилформамид или диметилацетамид и использовать их способность образовывать азеотропные смеси с насыщенными углеводородами экстракта для концентрирования ароматических углеводородов в экстракте путем отгонки насыщенных углеводородов из экстрактной фазы в виде тройных азеотропов насыщенный углеводород — вода — амид.
Таким образом, по предлагаемому способу предусматривается комбинированный процесс экстракции и азеотропной ректификации при регенерации экстрагента из экстрактной фазы.
На чертеже представлена схема одновременного получения экологически чистого дизельного топлива и ароматических растворителей. Сырье — гидроочищенная дизельная фракция и неполярный растворитель (пентан) поступают в нижнюю часть экстракционной колонны (1), в верхнюю часть которой подается водный полярный растворитель (диметилформамид или диметилацетамид, содержащие 3-5 мас.%, воды). Рафинатная фаза поступает в ректификационную колонну (2), где отгоняется пентан, затем в вакуумную колонну (3) для отгонки основной части полярного растворителя. Рафинат — нижний продукт колонны (3) промывается водой в (4) и используется как компонент дизельного топлива.
Экстрактная фаза поступает в колонну (5), где отгоняется пентан, затем в колонну (6), где отделяется фракция до 100oС — азеотропная смесь насыщенных углеводородов экстракта, полярного растворителя (диметилформамида или диметилацетамида) и воды, затем в колонну (7), где отгоняется чистый полярный растворитель (амид) и возвращается в экстрактор (1). Нижний продукт колонны (7) после промывки водой в колонне (8) может быть использован в качестве нефтяного ароматического растворителя. Промывная вода из колонн (4) и (8) поступает в колонну (9), где отделяется от полярного растворителя и возвращается в цикл.
В табл. 1 представлены условия пятиступенчатой противоточной экстракции ароматических углеводородов из гидроочищенной дизельной фракции со следующими физико-химическими показателями: пределы кипения — 222-375oС показатель преломления — nD20=1.4684 плотность — 204 =0.836 содержание ароматических углеводородов — 24.8 маc.% Как следует из данных, представленных в табл.2, по предлагаемому способу возможно одновременное получение как экологически чистого дизельного топлива, удовлетворяющего требованиям по содержанию ароматических углеводородов, так и ароматического концентрата, содержащего 98-99 маc.% ароматических углеводородов, что удовлетворяет самым жестким требованиям к нефтяным ароматическим растворителям.
Полученные рафинаты содержат от 9.9 до 12.8 маc.% ароматических углеводородов и соответствуют требованиям к экологически чистому дизельному топливу ДЛЭЧ-В (не более 20 мас.% ароматических углеводородов по ТУ 38.1011348-90, изм. 1), а рафинат от опыта 1 соответствует перспективным экологическим требованиям (не более 10% маc. ароматических углеводородов).
По прототипу также возможно получение экологически чистого дизельного топлива, однако полученные при этом экстракты не могут быть использованы как ароматические нефтяные растворители типа Нефрас АР 150/330, поскольку концентрация ароматических углеводородов в экстрактах составляет лишь 78.5-94.9 мас. %, что значительно ниже требуемых 98-99 маc.% (см. материалы прототипа: патент РФ 2148070, табл. 2).
Сравнение результатов опыта 2 настоящей заявки и опыта 7 прототипа, проведенных при одинаковом соотношении полярный экстрагент: сырье 3:1 и пентан: сырье 1: 1, подтверждает большую эффективность заявленного способа: содержание ароматических углеводородов в рафинате и экстракте 12. 8 и 98.4 мас.% против 14.5 и 78.5 мас.% по прототипу.
Выход рафината по прототипу также значительно ниже, чем по предлагаемому способу: так при концентрации ароматических углеводородов в рафинате 9.6 и 9.8 мас. % выход рафината составляет лишь 79.5 и 77.2% соответственно, в то время как по предлагаемому способу при близкой концентрации ароматических углеводородов в рафинате 9.9 маc.% выход его на сырье составляет 83%, что на 3.5 и 5.8% выше, чем по прототипу.
Пример 1.
В нижнюю часть насадочной экстракционной колонны эффективностью 5 теоретических ступеней подают при температуре 30oС гидроочищенную дизельную фракцию (расход 100 г/ч) и пентан (100 г/ч), а в верхнюю часть — диметилацетамид с 5 мас.% воды (расход 400 г/ч). В результате противоточной экстракции после выхода на стабильный режим отбираются одновременно рафинатная и экстрактная фазы (189 и 411 г соответственно).
Из рафинатной фазы отгоняют на ректификационной колонне эффективностью 20 теоретических тарелок в качестве верхнего погона пентан (76.7 г), затем диметилацетамид (30.2 г, в том числе 1.5 г воды). Кубовый остаток колонны — рафинат (82.1 г, в том числе 8.1 г ароматических углеводородов, 9.9 маc.%).
Из экстрактной фазы последовательно отгоняют на ректификационной колонне (20 тт) пентан (23.3 г), азеотропную смесь диметилацетамид (6.5 г) + насыщенные углеводороды экстракта (0.9 г) + вода (18.5 г), чистый диметилацетамид (344.8 г). Кубовый остаток (16.97 г) содержит 98% сульфирующихся и может быть использован как ароматический нефтяной растворитель Нефрас АР 150-330.
Пример 2.
В нижнюю часть насадочной экстракционной колонны эффективностью 5 теоретических ступеней подают при температуре 30oС гидроочищенную дизельную фракцию (расход 100 г/ч) и пентан (100 г/ч), а в верхнюю часть — диметилацетамид с 5 маc. % воды (расход 300 г/ч). В результате противоточной экстракции после выхода на стабильный режим отбираются одновременно рафинатная и экстрактная фазы (175 и 325 г соответственно).
Из рафинатной фазы отгоняют на ректификационной колонне эффективностью 20 теоретических тарелок в качестве верхнего погона пентан (80.6 г), затем диметилацетамид (8.4 г, в том числе 1.0 г воды). Кубовый остаток колонны — рафинат (85.5 г, в том числе 11 г ароматических углеводородов 12.85 маc.%).
Из экстрактной фазы последовательно отгоняют на ректификационной колонне (20 тт) пентан (19.4 г), азеотропную смесь диметилацетамид (5.6 г) + насыщенные углеводороды экстракта (0.47 г) + вода (14.0 г), чистый диметилацетамид (271.4 г). Кубовый остаток (14.03 г) содержит 98.4% сульфирующихся и может быть использован как ароматический нефтяной растворитель Нефрас АР 150-330.
Пример 3.
В нижнюю часть насадочной экстракционной колонны эффективностью 5 теоретических ступеней подают при температуре 30oС гидроочищенную дизельную фракцию (расход 100 г/ч) и пентан (150 г/ч), а в верхнюю часть — диметилацетамид с 5 мас. % воды (расход 500 г/ч). В результате противоточной экстракции после выхода на стабильный режим отбираются одновременно рафинатная и экстрактная фазы (234.8 и 515.2 г соответственно).
Из рафинатной фазы отгоняют на ректификационной колонне эффективностью 20 теоретических тарелок в качестве верхнего погона пентан (125.6 г), затем диметилацетамид (25.9 г, в том числе 1.3 г воды). Кубовый остаток колонны — рафинат (83.3 г, в том числе 8.9 г ароматических углеводородов — 10.7 маc. %).
Из экстрактной фазы последовательно отгоняют на ректификационной колонне (20 тт) пентан (24.4 г), азеотропную смесь диметилацетамид (6.0 г) + насыщенные углеводороды экстракта (0.65 г) + вода (23.7 г), чистый диметилацетамид (444.4 г). Кубовый остаток (16.05 г) содержит 99% сульфирующихся и может быть использован как ароматический нефтяной растворитель Нефрас АР 150-330.
Пример 4.
В нижнюю часть насадочной экстракционной колонны эффективностью 5 теоретических ступеней подают при температуре 30oС гидроочищенную дизельную фракцию (расход 100 г/ч) и пентан (100 г/ч), а в верхнюю часть — диметилформамид с 3 маc. % воды (расход 400 г/ч). В результате противоточной экстракции после выхода на стабильный режим отбираются одновременно рафинатная и экстрактная фазы (162.8 и 437.2 г соответственно).
Из рафинатной фазы отгоняют на ректификационной колонне эффективностью 20 теоретических тарелок в качестве верхнего погона пентан (69.3 г), затем диметилформамид (11 г, в том числе 0.3 г воды). Кубовый остаток колонны — рафинат (82.5 г, в том числе 8.25 г ароматических углеводородов — 10.0 маc. %).
Из экстрактной фазы последовательно отгоняют на ректификационной колонне (20 тт) пентан (30.7 г), азеотропную смесь диметилформамид (8.0 г) + насыщенные углеводороды экстракта (0.85 г) + вода (23.7 г), чистый диметилформамид (381 г). Кубовый остаток (16.9 г) содержит 98% сульфирующихся и может быть использован как ароматический нефтяной растворитель Нефрас АР 150-330.
Формула изобретения
Способ одновременного получения экологически чистого дизельного топлива и ароматического растворителя Нефрас АР-150/330 путем жидкостной экстракции гидроочищенной дизельной фракции двумя растворителями — полярным и неполярным (пентаном), отличающийся тем, что в качестве полярного растворителя используют диметилформамид или диметилацетамид, содержащий 3-5 мас. % воды, при массовом соотношении к сырью 3-5: 1, соотношении пентана к сырью 1-1,5: 1, а концентрирование аренов в экстракте достигается в колонне регенерации растворителей путем азеотропной ректификации экстрактной фазы с полярным растворителем, присутствующим в экстрактной фазе.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Таблица 1. Распределение нефтепродуктов по группам \ КонсультантПлюс
Таблица 1
Распределение нефтепродуктов по группам
Группа | Наименование нефтепродуктов |
1 | 2 |
1 | 1. Бензины автомобильные |
2. Бензин автомобильный АИ-95 «Экстра» | |
2 | 1. Бензин-растворитель для резиновой промышленности |
2. Изооктан технический эталонный | |
3. Изооктан технический | |
4. Бензины авиационные | |
5. Масло вакуумное ВМ-3 | |
6. Топливо для реактивных двигателей Т-2 | |
7. Нефрас — С 50/70 (бензин для промышленных технических целей) | |
8. Бензин авиационный Б-70 | |
9. Растворители Нефрас — А-65/75, Нефрас — А-63/75 | |
10. Гектан нормальный эталонный | |
11. Бензол нефтяной | |
3 | 1. Бензин-растворитель для лакокрасочной промышленности |
2. Масло вакуумное ВМ-6 | |
3. Топливо для реактивных двигателей (кроме Т-2) | |
4. Топливо РТ для реактивных двигателей | |
5. Сольвент нефтяной | |
6. Керосин для технических целей | |
7. Лигроин приборный | |
8. Ксилол нефтяной | |
9. Толуол нефтяной | |
10. Этилбензол технический | |
4 | 1. Пенообразователь ПО-1 |
2. Керосин осветительный из сернистых нефтей | |
3. Керосин осветительный | |
4. Изопропилбензол технический | |
5. Топливо дизельное «зимнее» и «Арктическое» | |
5 | 1. Пентан эталонный |
2. Масло поглотительное нефтяное | |
3. Нефтяное сырье для производства искусственной олифы, электроизолирующих покрытий и крепителей (лекойль) | |
4. Масло АМГ-10 | |
5. Топливо дизельное, кроме «зимнего» и «Арктического» | |
6. Топливо моторное для среднеоборотных и малооборотных дизелей | |
7. Топливо нефтяное для газотурбинных установок | |
8. Топливо печное бытовое ТПБ | |
9. Присадка ВНИИ НП-102 | |
10. Топливо термостабильное для реактивных двигателей | |
11. Топливо дизельное экспортное | |
12. Спирты синтетические жирные первичных фракций C10 — C18 C12 — C16 | |
6 | 1. Мазуты всех марок |
2. Масла смазочные всех марок | |
3. Присадки всех марок | |
4. Битумы нефтяные жидкие | |
5. Кислоты нефтяные | |
6. Прочие жидкие нефтепродукты | |
7 | 1. Смазки всех марок |
2. Битумы твердые | |
3. Пасты разные | |
4. Церезин | |
5. Разные твердые нефтепродукты | |
8 | 1. Нефти разные |
Смеси этанола и дизельного топлива
Смеси этанола и дизельного топливаХанну Яаскеляйнен
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.
Abstract : В двигателях с воспламенением от сжатия можно использовать смеси, содержащие до 15% этанола в дизельном топливе, известные как дизельное топливо с электронным управлением. E-Diesel может привести к определенному сокращению регулируемых выбросов дизельного топлива, особенно твердых частиц дизельного топлива. Недостатки электронного дизельного топлива включают низкую температуру вспышки, что может представлять проблему для безопасности.
- Введение
- Стабильность смеси
- Свойства и производительность двигателя
- Выбросы
Были оценены многочисленные методы, позволяющие одновременно использовать дизельное топливо и этанол в двигателях с воспламенением от сжатия. Некоторые из этих методов включают окуривание спиртом, двойное впрыскивание, эмульсии спирта и дизельного топлива и смеси спирта и дизельного топлива.
Смеси этанола с дизельным топливом часто называют «E-Diesel» или «eDiesel». Иногда смеси этанола и дизельного топлива также называют «оксигенированным дизельным топливом» — термин, который не является особенно точным, поскольку дизельные смеси, содержащие биодизельное топливо на основе метилового эфира или любую другую добавку, содержащую кислород, также могут быть описаны как кислородсодержащее дизельное топливо.
В смесях электронного дизельного топлива стандартное дизельное топливо (например, US № 2) обычно смешивается с до 15% (по объему) этанола с использованием пакета присадок, который помогает поддерживать стабильность смеси и другие свойства, в первую очередь цетановое число и смазывающая способность. . Пакет присадок может составлять от 0,2% до 5,0% смеси. В настоящее время в США нет спецификаций для электронного дизельного топлива.
Использование электронного дизельного топлива может привести к некоторому сокращению выбросов дизельных твердых частиц, в то время как существуют противоречивые отчеты о его влиянии на выбросы NOx, CO и HC. Возможно, самым большим преимуществом электронного дизельного топлива является его частично возобновляемый характер, если в качестве смеси используется возобновляемый этанол. Учитывая его потенциально серьезные проблемы с эксплуатацией и безопасностью — последние, в том числе очень низкие
Фумигация этанолом во впускной канал двигателя является альтернативным способом использования этанола в дизельном двигателе. Поскольку этот метод требует модификации двигателя, его применение остается еще более ограниченным. Были разработаны двухтопливные комплекты вторичного рынка, которые позволяют впрыскивать этанол в порт. Некоторые комплекты также включают теплообменник для предварительного нагрева этанола до температуры 50-80°C для улучшения испарения топлива во впускном отверстии. В одном исследовании [3339] , водный этанол (90% по объему) окуривали впускное отверстие дизельного двигателя John Deere 4045 HF475 Tier 2. Двигатель работал с заменой этанола до 37%, исходя из доли энергии фумиганта (FEF), но влияние на выбросы было незначительным. По мере увеличения FEF выбросы NO уменьшались, но снижение NO уравновешивалось увеличением выбросов NO 2 . Выбросы CO, THC и этанола увеличились с FEF, в то время как выбросы сажи в целом уменьшились.
###
Производство гибридных прекурсоров дизельного топлива из углеводов и нефтехимических продуктов с использованием муравьиной кислоты в качестве реактивного растворителя
. 2013 Февраль; 6 (2): 383-8.
doi: 10.1002/cssc.201200718. Epub 2012 23 декабря.
Сяоюань Чжоу 1 , Томас Б. Раухфус
принадлежность
- 1 Химический факультет Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне, 600 South Mathews Avenue, Urbana, IL 61801, USA.
- PMID: 23281330
- DOI: 10.1002/cssc.201200718
Сяоюань Чжоу и др. ХимСусХим. 2013 9 февраля0003
. 2013 Февраль; 6 (2): 383-8.
doi: 10.1002/cssc.201200718. Epub 2012 23 декабря.
Авторы
Сяоюань Чжоу 1 , Томас Б. Раухфус
принадлежность
- 1 Химический факультет Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, 600 South Mathews Avenue, Urbana, IL 61801, США.
- PMID: 23281330
- DOI: 10.1002/cssc.201200718
Абстрактный
Мы сообщаем об однореакторном алкилировании мезитилена производным углевода 5-(гидроксиметил)фурфуролом (HMF) в качестве шага к жидкостям дизельного диапазона.
Авторское право © 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм.
Похожие статьи
Алкилирование Фриделя-Крафтса на катализаторе Zr-Mont для производства прекурсоров дизельного топлива.
Шинде С.Х., Роде К.В. Шинде С.Х. и соавт. АСУ Омега. 2018 21 мая; 3 (5): 5491-5501. doi: 10.1021/acsomega.8b00560. Электронная коллекция 2018 31 мая. АСУ Омега. 2018. PMID: 31458753 Бесплатная статья ЧВК.
Каталитическая конверсия глюкозы в 5-гидроксиметилфурфурол с использованием недорогих сокатализаторов и растворителей.
Юань З. , Сюй К.С., Ченг С., Лейтч М. Юань Зи и др. Карбогид Рез. 2011 сен 27; 346 (13): 2019-23. doi: 10.1016/j.carres.2011.06.007. Epub 2011 12 июня. Карбогид Рез. 2011. PMID: 21737067
Прямая конверсия целлюлозы в 5-гидроксиметилфурфурол (ГМФ) с использованием эффективного и недорогого бемитового катализатора.
Тан З., Су Дж. Танг Зи и др. Карбогид Рез. 2019 15 июля; 481: 52-59. doi: 10.1016/j.carres.2019.06.010. Epub 2019 21 июня. Карбогид Рез. 2019. PMID: 31247450
Однореакторное превращение углеводов в производные фурана с помощью фурфурола и 5-гидроксиметилфурфурола в качестве промежуточных соединений.
Лю Б., Чжан З. Лю Б. и др. ХимСусХим. 2016 авг. 23;9(16):2015-36. doi: 10.1002/cssc. 201600507. Epub 2016 11 июля. ХимСусХим. 2016. PMID: 27396713 Обзор.
Синтез 5-(гидроксиметил)фурфурола в ионных жидкостях: путь к возобновляемым химическим веществам.
Стольберг Т., Фу В., Вудли Дж. М., Рисагер А. Стольберг Т. и др. ХимСусХим. 2011 г., 18 апреля; 4(4):451-8. doi: 10.1002/cssc.201000374. Epub 2011 27 января. ХимСусХим. 2011. PMID: 21275065 Обзор.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Новый гидротермальный способ с использованием микроволн для синтеза Zn x TPA/γ-Al 2 O 3 для превращения углеводов в 5-гидроксиметилфурфурол.
Парамешварам Г., Рой С. Парамешварам Г. и др. RSC Adv. 2018 9 августа; 8 (50): 28461-28471. дои: 10.1039/c8ra05077e. Электронная коллекция 2018 7 августа. RSC Adv. 2018. PMID: 35542478 Бесплатная статья ЧВК.
Достижения в каталитических путях гомогенной зеленой конверсии биоплатформы 5-гидроксиметилфурфурола.
Мессори А., Фазолини А., Маццони Р. Мессори А. и др. ХимСусХим. 2022 7 июля; 15 (13): e202200228. doi: 10.1002/cssc.202200228. Epub 2022 12 мая. ХимСусХим. 2022. PMID: 35385607 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
Алкилирование Фриделя-Крафтса на катализаторе Zr-Mont для производства прекурсоров дизельного топлива.
Шинде С.Х., Роде К.В. Шинде С.Х. и соавт. АСУ Омега. 2018 21 мая; 3 (5): 5491-5501. doi: 10.1021/acsomega.