CC BY
115
УДК 665.5
Л. В. Долматов (д.т.н., проф.), А. Ф. Ахметов (чл.-корр. АН РБ, д.т.н., проф., зав. каф.),
А. В. Долматов (студ.)
Получение вакуумотогнанного пека, сырья для техуглерода и нефтяного антисептика с применением активирующей добавки
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра технологии нефти и газа 450062, г.Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. +7(347) 2431535, e-mail: [email protected]
L. V. Dolmatov, A. F. Akhmetov, A. V. Dolmatov
Getting vacuum distilled pitch, feedstock for carbon black and oil antiseptic applying activator
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, Russia; ph. +7(347)2431535, e-mail: [email protected]
В лабораторных условиях исследована возможность получения ряда товарных нефтепродуктов, с использованием технологии вакуумной перегонки дистиллятного крекинг-остатка в смеси с остатком смолы пиролиза. В результате получены: нефтяной пек, сырье для получения технического углерода и нефтяной антисептик для пропитки древесины.
Ключевые слова: вакуумоотогнанный пек; дистиллятный крекинг-остаток; нефтяной антисептик; пековый дистиллят; смола пиролиза.
Вопрос получения нефтяных пеков различного назначения путем вакуумной перегонки крекинг-остатков не является новым 1-3. В лабораторных условиях Уфимского нефтяного института, выполнена работа, направленная на повышение глубины переработки нефти на НПЗ путем более рациональной технологии переработки дистиллятного крекинг-остатка в смеси со смолой пиролиза с получением товарного пека и дополнительного количества сырья для производства технического углерода-вакуумного термогазойля и нефтяного антисептика 4.
Исходным сырьем для экспериментов явились: 1) дистиллятный крекинг-остаток (ДКО) с установки термического крекинга, предназначенного для получения термогазойля. На установке крекируется сырьевая смесь, состоящая из тяжелого газойля каталитического крекинга и экстракта масляного производства; 2) остаток смолы пиролиза (СП); 3) смесь ДКО и СП в соотношении 85:15 по массе (соотношение принято, исходя из реальных ресурсов конкретного НПЗ).
Характеристика исходного сырья приведена в табл. 1.
The possibility of obtaining a number of oil products, using the technology of vacuum distillation of the cracked distillate residue in the mixture with the pyrolysis resin residue was studied. The result obtained by: petroleum pitch, feedstock for carbon black and oil antiseptic for wood impregnation.
Key words: cracked distillate residue; vacuum distilled pitch; resin pyrolysis; pitch distillate; oil antiseptic.
Таблица 1 Характеристика исходного сырья
Показатель ДКО СП Смесь ДКО+СП (85:15)
Плотность при температуре 20 0С, г/см3 1.089 1.037 1.086
Температура размягчения по КиШ, 0С 35 - -
Выход летучих, (V), % 83.45 88.69 83.98
Коксовый остаток, (100^), % 16.55 11.31 16.02
Коксуемость по Конрадсону, % 24.34 20.27 23.62
Содержание серы, % 2.60 0.74 2.37
Температура вспышки, 0С 220 108 146
Температура застывания, 0С 38 -16 26
Групповой состав «-фракция ^-фракция ^-фракция 2.67 24.33 73.00 0.03 5.81 94.16 0.22 10.38 89.40
Фракционный состав, 0С
начало кипения 10 % выкипает при, 0С 20% то же 30% 40% 50% 304 406 432 454 482 502 220 224 237 250 269 287 220 346 400 429 450 471
Дата поступления 08.11.13
Качество кубовых остатков
Показатель ДКО ДКО+СП
Количество отгона, % (об) Количество отгона, % (об)
20 30 40 30 40 50
Температура размягчения по КиС,°С 52.0 70.5 81.0 57.0 75.0 89.5
Содержание серы, % 2.52 2.26 2.18 2.46 2.21 2.35
Выход летучих, (V), % 79.38 71.38 65.67 75.82 71.75 66.25
Коксовый остаток, (100^), % 20.62 28.62 34.33 24.18 28.25 33.75
Коксуемость по Конрадсону, % 29.49 37.89 43.68 33.17 37.98 44.45
Плотность при температуре 20 °С, г/см3 1.1503 1.1941 1.2120 1.1373 1.1533 1.2134
Групповой состав, % «-фракция ^-фракция ^-фракция 1.81 29.40 68.79 1.82 29.11 69.05 2.40 31.26 66.34 0.40 26.97 72.63 1.26 31.31 67.43 1.29 36.25 62.46
Опытные образцы нефтяных пеков и пе-ковых дистиллятов получались на лабораторной вакуумной установке по методу Богданова с отбором 20, 30, 50 % по объему вакуумного дистиллята.
Результаты вакуумной перегонки ДКО и смеси ДКО+СП приведены в табл. 2.
Как и следовало ожидать, повышение отбора вакуумного газойля от ДКО и от его смеси со смолой пиролиза, обуславливает температуру размягчения кубового остатка; возрастают также его плотность, коксуемость, изменяется групповой состав.
Построенный на основании данных табл. 3 график зависимости температуры размягчения от глубины отбора вакуумного газойля (рис. 1) имеет линейный характер как в случае ДКО, так и в случае ДКО+СП и описывается уравнением:
Tp = ax+b
где Tp — температура размягчения по КиС, оС; х — отбор газойля, % (об.) a и Ь — коэффициенты пропорциональности
Решая для конкретных величин Tp и x, приведенных в табл. 2, систему уравнений, получаем значения a и Ь — в случае вакуумной перегонки ДКО a = 1.5857; Ь = 10.2145, тогда: Tp = 1.58Х+10.21
В случае перегонки ДКО+СП получили: a = 1.4; Ь =24, а Tp = 1.4х+24 Процент ошибки при использовании данных уравнений при определении температуры размягчения кубового остатка расчетным путем по величине отбора дистиллята, в указанных пределах отбора, составляет 1.2—1.8.
Рис. 1. Зависимость температуры размягчения от отбора дистиллята: 1 — дистиллятный крекинг-остаток; 2 — смесь крекинг-остатка со смолой.
В данной серии экспериментов (рисунок 2) установлена также линейная зависимость между величиной «коксового остатка» (КО), определяемого как (100 — V), где V — выход летучих веществ из вакуумотогнанного пека (кубового остатка) и коксуемостью этого пека, определенной по методу Конрадсона (СК).
Полученное уравнение имеет вид:
СК = 1.123 КО + 6.03
где СК — коксуемость по Конрадсону, % Ко — коксовый остаток (100 — V), % V — выход летучих веществ, %.
- летучие),'
Рис. 2. Зависимость между коксуемостью по Кон-радсону и коксовым остатком: 1 — дистиллятный крекинг-остаток; 2 — смесь крекинг-остатка со смолой пиролиза.
Полученное уравнение имеет вид: Ск = 1.123 КО + 6.03
где Ск — коксуемость по Конрадсону, % Ко — коксовый остаток (100 — V), % V — выход летучих веществ, %
Таким образом, определив выход летучих веществ из пека по ГОСТ 3929-65, расчетным путем можно определить его коксовый остаток (100 — V) и коксуемость по Конрадсону, не прибегая к выполнению этого, довольно длительного по времени анализа.
Общий анализ результатов, приведенных (в табл. 2) подтверждает возможность получения нефтяных пеков (как пропиточных, так и связующих) путем вакуумной перегонки ДКО и его смеси со смолой пиролиза. Образующиеся при этом пеки имеют относительно высокие выходы летучих веществ, повышенное содержание серы, невысокую плотность и очень низкое содержание а-фракции. Несмотря на это они могут быть рекомендованы для промышленного производства, так как подобные пеки апробированы с положительным эффектом 1.
Вакуумные отгоны от ДКО и ДКО+СП были проанализированы с точки зрения величины их индекса корреляции с целью возможного расширения ресурсов сырья для производства технического углерода.
Анализ полученных результатов (табл. 3) показал, что они имеют относительно высокий индекс корреляции (105—119), что делает их желательным компонентом сырья для производства техуглерода, а также для использования в качестве нефтяного антисептика для пропитки древесины с целью защиты ее от биоразрушения.
Полученные вакуумные отгоны смешивались в балансовом соотношении с промышленным образцом термогазойля. Качество исходного термогазойля и его смесей с вакуумными отгонами от ДКО и смеси ДКО+СП приведено в табл. 4.
Из данных табл. 4 видно, что, практически не ухудшая качество сырья для производства технического углерода, предлагаемая технология позволяет повысить его выход до 50% масс. на перерабатываемую сырьевую смесь.
Результаты, приведенные в таблице 4, показывают положительный эффект остатка смолы пиролиза. Видно, что смеси ТГ с вакуумным отгоном от смеси ДКО+СП, по сравнению со смесями ТГ с вакуумным отгоном от ДКО, имеют более низкие вязкость и содержание серы.
Положительный эффект остатка смолы пиролиза при введении его в ДКО с последующей вакуумной перегонкой смеси отмечен и с точки зрения качества получаемого пека (кубового остатка). Так, например, с добавлением СП в ДКО температура размягчения вакуумо-тогнанного пека при одинаковом отборе дистиллята от смеси имеет более низкие значения, чем при отборе от ДКО. Следовательно, имеет место растворяюще-пластифицирующий эффект компонентов СП по отношению к компо-
Таблица 3
Характеристика вакуумных отгонов от ДКО и от смеси ДКО+СП
Показатель ДКО ДКО+СП
Количество отгона, % (об) Количество отгона, % (об)
20 30 40 30 40 50
Плотность при температуре 20 г/см3 1.038 1.051 1.070 1.030 1.033 1.044
Фракционный состав: начало кипения, ^ 306 304 304 222 218 220
50% (об.) перегоняется при температуре, ^ конец кипения, ^ со со о со 410 452 432 482 382 430 402 456 414 472
Содержание серы, % 3.09 2.81 3.02 2.17 2.63 2.43
Индекс корреляции 108 114 119 105 107 110
Характеристика промышленного образца термогазойля и его смесей с вакуумными отгонами (газойлями)
Показатель Исходный ДКО ДКО+СП
термогазойль Количество отгона, % (об) Количество отгона, % (об)
(ТГ) 20 30 40 30 40 50
Плотность при температуре 20 °С, г/см3 1.015 1.016 1.023 1.032 1.020 1.021 1.028
Фракционный состав: начало кипения, °С 210 210 214 214 214 212 214
50% (об.) перегоняется при температуре, °С 375 472 384 470 396 472 395 480 388 468 390 472 410 474
конец кипения, °С
Вязкость кинематическая при
температуре 50 °С, мм 19.82 22.10 24.50 25.59 16.30 16.85 20.15
Содержание серы, % 2.35 2.56 2.58 2.76 2.30 2.50 2.41
Коксуемость, % 0.89 1.0 1.02 1.23 0.99 1.06 1.10
Индекс корреляции 101 100 103 106 101 102 103
нентам ДКО, отмеченный для нефтяных дисперсных систем 5.
Эксперимент показал, что при пятнадцатипроцентном отборе вакуумного газойля от смеси ДКО+СП (85:15) получается кубовый остаток с температурой размягчения по КиШ, равной 50 0С.
При отборе 15% вакуумного газойля от исходного ДКО был получен кубовый остаток с температурой размягчения по КиШ, равной 60 0С, то есть на 10 0С выше, чем при разгонке смеси. Очевидно, при взаимодействии сложных структурных единиц (ССЕ), входящих в состав ДКО со смолой пиролиза, происходит частичное разрушение (растворение) сольват-ных оболочек ССЕ, что повышает пластичность (подвижность) нефтяной дисперсной системы (кубового остатка), за счет уменьшения размеров ССЕ, а увеличение дисперсионной
среды обеспечивает, кроме того, сохранение лучшей подвижности системы при одинаковом, пятнадцатипроцентном отборе вакуумного газойля.
Таким образом, в результате проведенных экспериментов установлено влияние добавки смолы пиролиза к дистиллятному крекинг-остатку на повышение выхода вакуумного газойля — компонента сырья для производства технического углерода при сохранении температуры размягчения пека на уровне 75—90 0С по КиС. Одновременно решается вопрос получения нефтяного антисептика, в качестве которого предлагается вакуумный газойль с относительно высоким содержанием ароматических углеводородов (индекс корреляции) и достаточно высоким содержанием серы, что обеспечивает антисептику высокую биоцидную активность 6.
Литература
1. Левин И. С., Маршук А. П., Ивлев Т. Н. // Химия твердого топлива.— 1973.— №6.— С.114.
2. Якименко Е. В. Автореф. ... канд. техн. наук.— Свердловск, 1975.
3. Левин И. С., Белик Т. М., Барнякова Т. А. и др. // Химия твердого топлива.— 1978.— №1.— С.124.
4. Долматов Л. В., Суслова З. В. // Нефтепереработка и нефтехимия.— 1992.— №4.— С.10.
5. Сюняев З. И., Сафиева Р. З., Сюняев Р. З. Нефтяные дисперсные системы.— М.: Химия, 1990.- 226 с.
6. Литвиненко С. Н. Защита нефтепродуктов от действия микроорганизмов.- М.: Химия, 1977.- 144 с.
References
1. Levin I. S., Marshuk A. P., Ivlev T. N. Khimiia tverdogo topliva. 1973. No.6. P.114.
2. Iakimenko E. V. Avtoref. ... kand. tekhn. nauk. Sverdlovsk, 1975.
3. Levin I. S., Belik T. M., Barniakova T. A. Khimiia tverdogo topliva. 1978. No.1. P.124.
4. Dolmatov L. V., Suslova Z. V. Neftepererabotka i neftekhimiia. 1992. No.4. P.10.
5. Siuniaev Z. I., Safieva R. Z., Siuniaev R. Z. Neftianye dispersnye sistemy [Oil dispersions]. Moscow: Khimiia Publ., 1990. 226 p.
6. Litvinenko S. N. Zashchita nefteproduktov ot deistviia mikroorganizmov [Protection of petroleum products from the action of microorganisms] Moscow: Khimiia Publ., 1977. 144 p.
