RU2577327C1

RU2577327C1 - Method of obtaining ecologically pure liquid propellant

Info

Publication number: RU2577327C1
Application number: RU2014142150/04A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владиславович Дезорцев; Владимир Александрович Колбин
Original assignee: Сергей Владиславович Дезорцев
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2016-03-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: asphalt-free oil from process of deasphaltisation of residue of sulphureous and high-sulphureous oils with petrol is subjected to catalytic cracking in lift-reactor on zeolite-containing catalyst under pressure 0.5-2.0 atm, temperature 510-540°C, multiplicity of catalyst circulation to raw material 10:1 with the following rectification of catalyst, separation of light gasoil fraction with boiling interval 200-270°C and its following deep hydration in reactor with upflow stream of gas-raw material mixture and immobile layer of tungsten-nickel-sulphide catalyst under pressure 15 MPa, temperature 350°C, volume speed of raw material supply 0.5 h^-1, and rectification with extraction of target fraction of hydrogenation products in interval of boiling temperatures 220-260°C.

EFFECT: method makes it possible to obtain ecologically pure liquid propellant with ultralow content of sulphur and minimal content of polycyclic aromatic compounds from available raw material.

6 tbl

Description

Изобретение относится к процессам нефтепереработки, в частности к получению экологически чистого ракетного топлива.The invention relates to oil refining processes, in particular to the production of environmentally friendly rocket fuel.

На экологические свойства нефтяных топлив, в том числе жидких ракетных и реактивных, основное влияние оказывают содержание серы и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). На технические характеристики ракетных топлив оказывает влияние содержание непредельных углеводородов и смол.The environmental properties of petroleum fuels, including liquid rocket and jet, are mainly affected by the content of sulfur and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). The technical characteristics of rocket fuels are influenced by the content of unsaturated hydrocarbons and resins.

В качестве возможных аналогов в таблице 1 приведены спецификации на ракетное топливо США.As possible analogues, Table 1 lists US rocket fuel specifications.

В качестве возможных прототипов в таблице 2 приведены характеристики деароматизированных топлив из прямогонных продуктов нефтяного происхождения (керосиновые фракции).As possible prototypes, Table 2 shows the characteristics of dearomatized fuels from straight-run products of petroleum origin (kerosene fractions).

Недостатком вышеприведенных примеров является отсутствие широкой сырьевой базы для производства экологически чистых ракетных топлив и довольно низкие значения плотностей.The disadvantage of the above examples is the lack of a wide raw material base for the production of environmentally friendly rocket fuels and rather low densities.

При создании изобретения ставилась задача получения экологически чистого жидкого ракетного топлива с ультранизким содержанием серы и минимальным содержанием полициклических ароматических углеводородов из доступной сырьевой базы.When creating the invention, the task was to obtain environmentally friendly liquid rocket fuel with an ultra-low sulfur content and a minimum content of polycyclic aromatic hydrocarbons from an available raw material base.

Вышеуказанная задача решается способом получения экологически чистого ракетного топлива из керосино-газойлевых фракций каталитического крекинга деасфальтизата, получаемого в процессе деасфальтизации бензином остатков сернистых и высокосернистых нефтей, в котором, согласно изобретению, деасфальтизат от процесса деасфальтизации бензином остатка сернистых и высокосернистых нефтей подвергают каталитическому крекингу в лифт-реакторе на цеолитсодержащем катализаторе при давлении 0,5-2,0 атм, температуре 510-540°C, кратности циркуляции катализатора к сырью 10:1 с последующей ректификацией катализата, выделением фракции легкого газойля с интервалом кипения 200-270°C и последующим ее глубоким гидрированием в реакторе с восходящим потоком газосырьевой смеси и неподвижным слоем вольфрамо-никель-сульфидного катализатора при давлении 15 МПа, температуре 350°C, объемной скорости подачи сырья 0,5 ч^-1, и ректификации с выделением целевой фракции продуктов гидрогенизации в интервале температур кипения 220-260°C.The above problem is solved by a method of producing environmentally friendly rocket fuel from kerosene-gas oil fractions of the catalytic cracking of deasphalting oil obtained in the process of deasphalting gasoline from sulphurous and sour crude oil residues, in which, according to the invention, deasphalting from gas deasphalting from gasoline deasphalting of sulphurous and high sulfurous oil is subjected to catalytic cracking -reactor on a zeolite-containing catalyst at a pressure of 0.5-2.0 atm, a temperature of 510-540 ° C, the multiplicity of circulation of the cat lyser to the raw material 10: 1, followed by rectification of the catalysis, separation of the light gas oil fraction with a boiling range of 200-270 ° C and its subsequent deep hydrogenation in a reactor with an upward flow of the gas-feed mixture and a fixed bed of tungsten-nickel-sulfide catalyst at a pressure of 15 MPa, temperature 350 ° C, feed space velocity of 0.5 h ^-1, and rectification with separation of the desired fraction hydrogenation products boiling in the range 220-260 ° C.

Предлагаемый способ за счет применения каталитического крекинга деасфальтизата процесса деасфальтизации нефтяных остатков бензином позволяет получить новый технический результат - экологически чистое жидкое ракетное топливо на базе доступного нефтяного сырья.The proposed method due to the use of catalytic cracking of the deasphalting of the process of deasphalting oil residues with gasoline allows to obtain a new technical result - environmentally friendly liquid rocket fuel based on available petroleum feedstocks.

Сущность предлагаемого способа иллюстрируется следующим примером.The essence of the proposed method is illustrated by the following example.

На первом этапе из тяжелой сернистой нефти путем атмосферной и вакуумной ректификации на стандартном аппарате АРН-2 в лабораторных условиях по ГОСТ был получен 47%-ный высококипящий остаток (гудрон).At the first stage, 47% high-boiling residue (tar) was obtained from heavy sulfur oil by atmospheric and vacuum distillation using a standard ARN-2 apparatus under laboratory conditions in accordance with GOST.

На втором этапе полученный 47%-ный высококипящий остаток был подвергнут деасфальтизации прямогонной бензиновой фракцией с интервалом кипения НК-62°C. Деасфальтизацию проводили по способу Гольде путем выделения осадка асфальто-смолистых веществ отстаиванием при атмосферном давлении и последующей отмывкой осадка в аппарате Соксклета. Из собранного в нижней колбе аппарата Соксклета раствора деасфальтизата в растворителе (прямогонной бензиновой фракции с интервалом кипения НК-62°C) отгоняли растворитель однократной перегонкой в колбе при атмосферном давлении. Остатки растворителя удаляли путем выдерживания деасфальтизата в нагревательном лабораторном шкафу в открытой таре при атмосферном давлении и температуре на 20°C выше верхней температуры кипения растворителя до постоянной массы деасфальтизата. Показатели качества деасфальтизата представлены в таблице 3.At the second stage, the obtained 47% high-boiling residue was deasphalted with a straight-run gasoline fraction with a boiling range of NK-62 ° C. Deasphalting was carried out according to the Golde method by separating a precipitate of asphalt-resinous substances by sedimentation at atmospheric pressure and subsequent washing of the sediment in a Soksklet apparatus. From the solvent of the deasphalizate in the solvent collected in the lower flask of the Soksklet apparatus (straight-run gasoline fraction with a boiling range of NK-62 ° C), the solvent was distilled off by single distillation in a flask at atmospheric pressure. Residues of the solvent were removed by keeping the deasphalizate in a heated laboratory cabinet in an open container at atmospheric pressure and a temperature 20 ° C above the upper boiling point of the solvent to a constant mass of deasphalizate. Quality indicators of deasphalting are presented in table 3.

На третьем этапе в лабораторных условиях на пилотной установке с неподвижным слоем цеолитсодержащего катализатора при давлении 0,5-2,0 атм, температуре 510-540°C проводили стадию каталитического крекинга полученного на втором этапе деасфальтизата 47%-ного остатка тяжелой сернистой нефти. В таблице 4 приведена характеристика полученного легкого газойля каталитического крекинга во всем интервале температур кипения.In the third stage, in a laboratory setting, on a pilot plant with a fixed layer of a zeolite-containing catalyst at a pressure of 0.5-2.0 atm, a temperature of 510-540 ° C, the catalytic cracking stage of the 47% residue of heavy sulfur oil obtained in the second stage of deasphalting was carried out. Table 4 shows the characteristics of the obtained light catalytic cracking gas oil in the entire range of boiling points.

На четвертом этапе полученный продукт каталитического крекинга был подвергнут атмосферной и вакуумной ректификации на стандартном аппарате АРН-2 в лабораторных условиях по ГОСТ с выделением целевой фракции легкого газойля с интервалом кипения 200-270°С.At the fourth stage, the obtained catalytic cracking product was subjected to atmospheric and vacuum distillation on a standard ARN-2 apparatus under laboratory conditions according to GOST with the allocation of the target fraction of light gas oil with a boiling range of 200-270 ° C.

На пятом этапе полученную фракцию катализата 200-270°С подвергли глубокому гидрированию в лабораторных условиях на пилотной установке высокого давления с восходящим потоком газосырьевой смеси с неподвижным слоем вольфрамо-никель-сульфидного катализатора при давлении 15 МПа, температуре 350°С, объемной скорости подачи сырья 0,5 ч^-1. Гидрогенизат подвергли ректификации в стабилизационной колонне с выделением целевой фракции в интервале температур кипения 220-260°С. В таблице 5 приведены результаты глубокого гидрирования фракции 220-260°С легкого газойля каталитического крекинга.At the fifth stage, the obtained catalysate fraction 200-270 ° С was subjected to deep hydrogenation in laboratory conditions on a pilot high-pressure unit with an upward flow of a gas-raw material mixture with a fixed layer of a tungsten-nickel-sulfide catalyst at a pressure of 15 MPa, a temperature of 350 ° С, and a bulk feed rate 0.5 h ^-1 . The hydrogenate was rectified in a stabilization column to isolate the desired fraction in the boiling range 220-260 ° C. Table 5 shows the results of deep hydrogenation of the 220-260 ° C fraction of light catalytic cracked gas oil.

Параметры качества получаемого экологически чистого жидкого ракетного топлива регулируются путем изменения фракционного состава стабилизированного гидрогенизата стадии глубокого гидрирования. Контроль содержания ПАУ проводится методом жидкостной хроматографии со спектрофотометрическим детектором по поглощению в ультрафиолетовой и видимой областях электромагнитного спектра.The quality parameters of the resulting environmentally friendly liquid rocket fuel are regulated by changing the fractional composition of the stabilized hydrogenate of the deep hydrogenation stage. The PAH content is monitored by liquid chromatography with a spectrophotometric detector for absorption in the ultraviolet and visible regions of the electromagnetic spectrum.

В таблице 6 приведены результаты сравнения характеристик деароматизированного прямогонного и полученного в результате каталитического крекинга и последующего гидрирования бензинового деасфальтизата жидкого ракетного топлива.Table 6 shows the results of comparing the characteristics of the dearomatized straight-run and obtained as a result of catalytic cracking and subsequent hydrogenation of gasoline deasphalting of liquid rocket fuel.

Таким образом, при создании данного изобретения решена задача получения экологически чистого жидкого ракетного топлива с ультранизким содержанием серы и минимальным содержанием полициклических ароматических соединений из доступного сырья.Thus, when creating this invention, the problem of obtaining environmentally friendly liquid rocket fuel with an ultra-low sulfur content and a minimum content of polycyclic aromatic compounds from available raw materials has been solved.

Claims

A method of producing environmentally friendly rocket fuel from kerosene-gas oil fractions of catalytic cracking of deasphalting obtained in the process of gas deasphalting of sulphurous and sour oil residues by gasoline, in which, according to the invention, deasphalting from the gas deasphalting of sulphurous and high sulfur oil residue is subjected to catalytic cracking zeolite-containing catalyst at a pressure of 0.5-2.0 atm, temperature 510-540 ° C, the multiplicity of circulation of the catalyst to the feedstock 10: 1, followed by rectification of catalysis, separation of a light gas oil fraction with a boiling range of 200-270 ° C and its subsequent deep hydrogenation in a reactor with an upward flow of a gas-feed mixture and a fixed bed of a tungsten-nickel-sulfide catalyst at a pressure of 15 MPa, a temperature of 350 ° C, a volumetric feed rate 0.5 h ^-1 , and distillation with the allocation of the target fraction of hydrogenation products in the boiling range 220-260 ° C.