RU1795978C - Способ удалени из жидких нефтепродуктов примесей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефтехимии, в частности к удалению из жидких нефтепродуктов примесей, включающих жизнеспособные формы микробного загр знени , и предотвращению повторного микробного загр знени  жидких нефтепродуктов. С целью повышени  эффективности процесса и обеспечени  возможности удалени  азотистых соединений, исходное сырье обрабатывают водным раствором, содержащим 10%-ную перекись водорода или ее смеси с 0,5 об, % перманганата кали  и с 0,5 об. % пербората натри , и смесью водных растворов хлоридов меди и железа, вз той в количестве 0,35-2,0 об. % в расчете на исходное сырье, в объемном соотношении водного раствора хлорида меди к водному раствору хлорида железа, равном 1:1, при содержании хлорида меди в растворе 0,0276 г на 1 мл раствора и содержании хлорида железа в растворе 0,15 на 1.мл раствора, с последующим отделением водной фазы, содержащей примеси жидкой углеводородной фазы. 4 табл.

Description

Изобретение относитс  в основном к способу удалени  примесей из углеводородных или нефт ных продуктов и в частности к способу удалени  примесей из углеводородных топлив, включающему удаление и предотвращение микробного загр знени .

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности процесса удалени  жиз- неспособных форм микробного загр знени  и обеспечение возможности удалени  азотистых соединений.

Пример 1. Водный раствор 30-процентной перекиси водорода разбавл ют двум  объемами воды. К ста част м (по объему ) этого разбавленного раствора перекиси водорода добавл ют 5 частей (по объему) водного раствора хлористой меди (0,0276 грамма CuCla на миллилитр раствора) и 5 частей (по объему) водного раствора хлористой меди (0,150 грамма на миллилитр

раствора). При сравнении скорости разложени  перекиси водорода в присутствии только хлористой меди или хлористого железа со скоростью разложени  этого раствора , содержащего хлористую медь и хлористое железо, оказалось, что скорость разложени  этого раствора в три раза больше , чем когда каждый катализатор использовалс  по отдельности.

Пример 2. В качестве примера использовани  данного способа в применении к сырой нефти реагенты, указанные в примере 1, используют дл  обработки сырой нефти месторождени  Слик Крик. Эту сырую нефть, имеющую удельный вес 46 по Боме и содержащую 18 процентов серы, обрабатывают реагентами, приведенными в примере 1, при этом на 10 объемов нефти берут около t объема 10-процентного раствора перекиси водорода, к которой добавл ют 3% (по объему) водного раствора

VI о ел ю

VS 00

ы

хлористой меди (содержащего 0,0276 грамма CuCl2 на миллилитр раствора) и 5 процентов (по объему) водного раствора хлористого железа (содержавшего 0,150 г на миллилитр раствора), причем инг- редиенты добавл ют по отдельности. Смесь перемешивают и через дес ть-п тнадцать минут отдел ют нерастворимые примеси в видз смолистых и восковых осадков. Когда реакци  перекиси водорода заканчиваетс , к смеси добавл ют абсорбирующую глину в количестве около 3 процентов по весу, и все дополнительные примеси отфильтровывают . Затем фильтрат четыре раза промывают водой дл  удалени  водорастворимых при-0 месей, особенно растворимых сульфонатов. После.этой обработки продукт раздел ют перегонкой на-фракции, среди которых фракции бензина - 50,5%, керосина - 11,5%, газойл  - 22% и остатка - 16%. По- следующий анализ отдельных фракций дает следующие результаты.

. Бензинова  фракци  имеет плотность 54,4 градуса АНИ (Американский нефт ной институт) - (около 0,7608) и содержание се- ры- 0,29 мас.%. Структурно-групповой анализ (при помощи силикател ) показывает наличие 23,5% (по объему) ароматических соединений, 0,5% олефинов и 76% парафинов и нафтенов, Детонационна  стойкость равна 1,4.. .

Керосинова  фракци  имеет плотность 38,8 градуса АНИ - (около 0,8299) - и содер- жание серы 0,77 мас.%. Структурно-групповой анализ (при помощи силикагел ) показывает наличие 28,5% по массе ароматических соединений, 4,5% по массе олефинов и 67% по массе нафтенов и парафинов,

Газойль имеет содержание 1,06%. Очистка такой сырой нефти за одну обработку по способу сама по себе примечательна. Повторна  обработка каждой фракции удал ет еще большее количество примесей, например , серы, как показано в примере 3.

Пример 3. Используют бензин без присадок, и анализ его показывает содержание серы 0,06 мае. %. Дес ть объемов этого бензина обрабатывают одним объемом смеси реагентов, приведенной в примере 1, при этом ингредиенты добавл ют порознь. Смесь перемешивают и через дес ть минут перекись водорода перестает выдел ть кислород, при этом осадок состоит из смолистых и соковых веществ и его отдел ют от чистого бензина. Затем в жид- кость, содержащую бензин, подмешивают около 5% по массе абсорбирующей глины (марки фильтрол). Осадок собирают на дне после обработки, .и жидкость фильтруют. Анализ обработанного бензина не показывают заметного содержани  серы после тщательной водной промывки бензина дл  удалени  растворимых примесей.

Пример 4. С использованием перекиси водорода и катализаторов, приведенных в примере 2, образец топлива дл  реактивных двигателей очищают до такой степени, что стандартные методы испытаний не могут обнаружить в нем следов каких-либо загр знений, в том числе воска и сульфонатов. Удаление всех водорастворимых сульфонатов и подобных соединений, которые окислены перекисью водорода, устран ют последующую абсорбцию воды топливом, поэтому при хранении микробное загр знение не происходит.

Пример 5. Дл  увеличени  скорости выделени  активного кислорода могут быть добавлены другие окислительные агенты и ионы других металлов. Так, например, 10 объемов бензина без присадок были обработаны двум  процентами (по объему) 10% раствора перекиси водорода, к которому порознь добавл ют 1/2 мае. % раствора хлористой меди (содержание 0,0276 г CuCte на миллилитр раствора) и 1/2 мас.% раствора хлористого железа (содержание 0,150 г FeCl2 на миллилитр раствора). Добавл ют 1/2% перманганата кали  и 1/2% пербора- та натри . Эта смесь, будучи подвергнута перемешиванию, быстро выдел ет кислород и примеси, содержавшиес  в бензине, выдел ют в виде смолистого и воскового осадка, а сернистую фракцию бензина окисл ют до водорастворимых сульфонатов и других водорастворимых соединений, содержащих серу. После завершени  реакции добавл ют около 4 мае. % абсорбирующей глины (марки фильтрол), и смолистый, во- сковый осадок с избыточной водой и реагентами удал ют, а бензин промывают водой до тех пор, пока не освободитс  от водорастворимых составл ющих. Полученный таким способом бензин не содержит серу и свободен от воска, что определено стандартными испытани ми дл  реактивных топ- лив.

Пример 6. Двадцать из двадцати четырех 500-миллилитровых образцов топлива IP4 и керосинового топлива обрабатывают различными измен ющимис  количествами N262, CaCl2 + FeCls, после чего 10 мл наливают полоской на агаровые пластины. Все растворы перекиси водорода 10 об. %, растворы хлористой меди содержали 0,0276 г/мл раствора, а растворы, хлористого железа содержат 0,150 г/мл раствора. Остальные четыре образца служат контрольными. Результаты приведены в табл.1.

Пример. 10 мл образцов из примера 6 ввод т в испытательные трубки, содержавшие агар Бушнелла, Хааса, питательный агар, а также бульонные настои. Через 8 недель на поверхности раздела образовы- ваетс  мутное вещество, которое при исследовании под микроскопом не вы вл ет признаков роста микробов.

Пример 8. Степень эмульгировани  между топливами и различными питатель- ными бульонами, указанными в примере 7, приведена в табл. 2. Поскольку сведение до минимума площади поверхности раздела вода-топливо уменьшает рост микробов, желательно предотвратить топливо-водное эмульгирование. После обработки по данному способу вода может быть снова введена в обработанный продукт, если это необходимо, без опасности бактериального загр знени .

Пример 9. Выполн ют набор испытаний , в которых две полоски алюмини , одна марка Т2024, друга  марка Т7076Т76 были погружены в 400 см3 образцов топлива, подготовленных, как в при- мере 6, Через два года заметного корродировани  не происходит, в то врем  как полоски, погруженные в необработанные контрольные образцы топлива, подвергаютс  значительному корродированию всего лишь после двух мес цев.

Пример 10. Образцы топлива испытывают в растворах, приготовленных как в примере 6, причем концентрацию перекиси водорода поддерживают посто нной, а кон- центрации хлористой меди и хлористого железа измен ют.

Результаты приведены в табл.3.

Пример 11. Образцы, приготовленные дл  примера 10, испытывают на эмуль- гирование, как в примере 8.. Результаты приведены в табл. 4.

П р и м е р 12. Подготавливают шесть образцов -три образца топлива марки IP4 и три образца керосина - по 500 см каж- ды.й. Один образец топлива IP4 и один образец керосина пропускают сквозь микропористый фильтр необработанными. Четыре других образца (два образца топлива IP4 и два образца керосина) обрабатыва- ют по данному способу и затем их фильтруют . По одному образцу каждого вида топлива обрабатывают при самой низкой концентрации Н202(12,5% НаОа). При обработке использовали также 1,75 мл раствора хлористого железа и хлористой меди, подготовленного , как в примере 6. Каждый фильтровальный материал, использованный дл  шести образцов, затем помещают в стерилизованный сосуд, содержавший 500 см

смеси бульонов Бушнелла-Хааса, соевого и триптосерофосфата, фильтровальный материал используют дл  определени  степени микробного загр знени .

Микробное загр знение в двух сосудах, содержавших фильтровальный материал от необработанного топлива, развиваетс  после двух суток инкубации. В двух других сосудах, содержащих фильтровальный материал от отработанного керосина,возникает такое же микробное загр знение. Сосуды, содержавшие фильтровальный материал от обработанного топлива IP4 после такого инкубационного периода остаютс  чистыми. Инкубацию в этих сосудах продлевают на несколько суток, однако, и после продленного инкубационного периода сосуды остаютс  чистыми.

Из примеров 5-7 видно, что приемлемыми уровн ми концентрации дл  очистки 100 мл топлива IP4  вл ютс : 25 ил перекиси водорода (10% по объему), 1,75 мл хлористой меди при 0,0276 г/мл и 1,75 мл хлористого железа при 0,150 г/мл.

Важно использовать избыточное количество перекиси водорода, чтобы осуществить полное удаление нежелательных примесей, с оптимальным количеством реагентов , завис щим от обрабатываемого продукта.

Фракции нефт ного топлива, правильно обработанные по данному способу, легко проход т стандартное испытание по стандарту АОИМ 5624. Так, например, испытание топлива IP4 на содержание смол показывает меньше четверти допустимого минимального содержани , равного 7 мг на 100мл.

При очистке нефт ных топлив резко уменьшаетс  количество крайне вредных окислов азота в выхлопе. Как известно, окислы азота представл ют собой такой класс загр знителей воздуха от источников сгорани , который создает наибольшие сложности при механической очистке и снижении токсичности. В то врем  как дым, несгоревшие углеводороды и даже окись углерода могут механическими изменени ми источника сгорани  быть превращены в двуокись углерода, такие механические изменени  неизбежно привод т к увеличению концентрации окислов азота, образующихс  при горении. Хот  сама по себе окись азота нетоксична, в присутствии кислорода воздуха она участвует в химических реакци х , в результате которых образуетс  двуокись азота и другие его окислы. Более того, если присутствует влага, образуютс  азот-, на  и азотиста  кислоты, а при наличии солнечного света образуютс  озон и нитраты

пероксиацетила, которые токсичны и представл ют опасность дл  животной и растительной жизни. Если подвергнуть бензин обработке по данному способу, количество окислов азота в выхлопе уменьшаетс , как показано в нижеследующей таблице, причем уменьшение составл ет от 42 до 9% в зависимости от сорта обрабатываемого бензина..

Изменение количества окислоа азота в выхлопных газах в зависимости от обработки топлива перед сжиганием:

ОбразецИзменение, %

1-24

2-11 о

3-9

4 . -9

5-14 6 -10 .7 -42 Таким образом, данный способ позвол ет не только эффективно удал ть из нефтепродуктов примеси микроорганизмов и азотистых соединений, но также значительно снижать содержание серы, смол и повы- шать эксплуатационные свойства топлив, что в известном способе не происходит.

Известный способ способствует только стерилизации топлива без гарантии по влени  микроорганизмов в нефтепродуктах по- еле хранени .

Химические добавки, которые использовали ранее в известном способе дл  очи- стки нефтепродуктов, св зывают продукты метаболизма но не устран ли микроорганизмы , что лишь увеличивает трудности, св занные с хранением и т.д. поскольку микроорганизмы способны использовать эти добавки в своих системах жизнеобеспечени . Согласно данному изобретению ликвидируютс  такие микроорганизмы, дл  чего используетс  водный раствор окислительного агента и металлический ионный катализатор , который, служит средством растворени  или см гчени  слизистых студенистых структур, что нарушает их защитный механизм и позвол ет перекиси водорода и другим реагентам проникнуть в структуры и уничтожить организмы. Более того, поскольку способ обработки по изобретению удал ет жизнеспособные формы организмов, особенно желательные результаты в виде уменьшени  содержани  окислов азота могут быть достигнуты при обработке сырой нефти, а также бензина и прочих топливных фракций перед сжиганием . Точно так же, благодар  удалению организмов и продуктов их жизнеде тельности, количество дыма, несгоревших углеводородов и посторонних зернистых веществ зна- чительно уменьшаетс , а также уменьшаетс  образование полимеров и коксование .

. Ф о р мул а изо б рете н и 

Способ удалени  из жидких нефтепродуктов примесей, включающих жизнеспособные формы микробного загр знени , и предотвращени  повторного микробного загр знени  жидких нефтепродуктов, о т л и ч дг ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  эффективности процесса и обеспечени  удалени  азотистых соединений, исходное сырье обрабатывают водным раствором, содержащим 10%-ную перекись водорода или ее

смесь с 0,5 об. % перманганата кали  и с 0,5 об. % пербората натри , и смесью водных растворов хлоридов меди и железа, вз той в количестве 0,35-2,0 об. % в расчете на исходное сырье в обьемном соотношении водного раствора хлорида меди и водного раствора хлорида железа 1:1 при содержании хлорида меди в растворе 0,0276 г на 1 мл раствора, и содержании хлорида железа в растворе 0.15 г на 1 мл раствора, с последующим отделением водной фазы, содержащей примеси, от жидкой углеводородной фазы.

Реагенты Топливо дл  реактивных двига- Керосин телей марки IP )

агарI питательный агар I питательный Бушнелла-Хааса | агар Бушнелла-Хааса | эгар

Образец12 3 123 41 2.3 Ь 1 2 3 ) Контрольный - - - - .- -- - -ц...

Н20,, - 12,5 мл

СиС1г- 0,875 мл............. .

FeClj - 0,875 мл

Н204 - 25 мл

CuClj - 1,25-- - - ----- -- - - .- +

FeClj. - 1,25 мл

fyOj - 50 мл. г

CuClj -2,5мл-- - - ---- --. . .

FeClj - 2,5 мл

М2 - 75 мл.

CuClj -3,75мл-- - - ----- -- -- - - .,.

FeCl, - 3,75 мл

HjOi - 100 мл

CuClt -5.0мл-- - - --- + - -.. .

FeClj - 5,0 мл

П р и м е ч а н и е: - роста нет .

«рост колониис

эти пластины загр знены в процессе работы или подвергнуто воздействие атмосферы после полива; результатами следует лренебречь.

т«0лицаг /

Реагенты .Агар.Питательный агарТрилтосеро4ос6атСердеино-мозговоА

Бушнелла-Хааса -------- --- ----- --. --......настой

-- ----------- Топливо КеросинТопливо Керосин

ТопливоКеросин дл  реактив- ..дол реактиа- Топливо Керосин дл . реактив-ных двигате-кых двигате-дл  реактивных двигате-лей марки лей маркиних двигателей марки if ft . . .лей марки

Образцы12 31231231.23123 1231 23 I 2 3 Контрольные -- +---... +ч- + + + 4- + ч- - -м- -м- + +++ + Н,0 - 12,5 ил CuClt - 0,475 ил-- --. г - + + +. + + + + + + + + + -

ГеС15 ; 0,8$ ил.

4,0,- 25 мл

CuCl, -1,25нл -- - - - - - - .. + + + -- + -+ - - + +

Fed, - 1,25 ил. - 5 ил .... .

CaClt -2,5 ил+- ------- . . . . 4+ + -++. - . + ...

FeClj - 2,5 ил

U,q, - 75 ил

CuCl, 3,75 ил+- +-- + --- -.. + --- + + FeC -3,75 мл

НД - 100 ил

5,0 ил+++++++++-«.+ + + + ---- - - - - -FeCl} - Ь.О мл .

Примечание. + рост никро(ювэиульгирование ч- избыточное эмулыкрованне

- эмульгирование отсутствует

Таблица I

1 Z 3 .Ь

+ - Примечание . - рост отсутствует + рост крлонии

Та.блиц а 3

Набор 1

Набор 2

- - Набор 3

Таблица