RU2689416C1 - Method of hydroisalysing triglycerides of fatty acids in a mixture with oil fractions - Google Patents

Method of hydroisalysing triglycerides of fatty acids in a mixture with oil fractions Download PDF

Info

Publication number
RU2689416C1
RU2689416C1 RU2018141570A RU2018141570A RU2689416C1 RU 2689416 C1 RU2689416 C1 RU 2689416C1 RU 2018141570 A RU2018141570 A RU 2018141570A RU 2018141570 A RU2018141570 A RU 2018141570A RU 2689416 C1 RU2689416 C1 RU 2689416C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
triglycerides
fatty acids
catalyst
straight
Prior art date
Application number
RU2018141570A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Иванович Бухтияров
Галина Александровна Бухтиярова
Михаил Борисович Демидов
Ирина Валерьевна Делий
Евгения Николаевна Власова
Павел Васильевич Александров
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ)
Priority to RU2018141570A priority Critical patent/RU2689416C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2689416C1 publication Critical patent/RU2689416C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • C10G45/04Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • C10G45/04Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used
    • C10G45/06Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G65/00Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only
    • C10G65/02Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only
    • C10G65/04Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only including only refining steps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to a method for hydroforming preliminarily treated triglycerides of fatty acids (TFA) and straight-run diesel fraction at high temperature and pressure of hydrogen on sulphide catalysts MoS/AlOand NiMoS/AlOin two stages, at first of which hydrotreatment of straight-run diesel fraction is performed in presence of sulphide NiMoS/AlOcatalyst. Fatty acid triglycerides are pre-treated, including sequential re-esterification with methanol and isomerization to obtain methyl esters of fatty acids with a branched hydrocarbon residue, which at the second stage are mixed with a mixture of hydrocarbons, hydrogen and hydrogen sulphide obtained at the first stage and performing hydrodeoxygenation reaction in presence of sulphide catalyst MoS/AlO. Hydroskimming of the raw material is carried out at temperature 340 °C, hydrogen pressure of 4.0 MPa, volume flow rate of raw material is 1.1–1.25 h, total volume ratio hydrogen/raw material – 510–600 Nm/m.EFFECT: hydroskimming triglycerides of fatty acids and oil fractions to low-sulfur hydrocarbon fractions with lower pour point and limiting filterability temperature.1 cl, 4 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам совместного гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот и прямогонной дизельной фракции на сульфидных катализаторах с целью получения низкосернистых углеводородных фракций.The invention relates to methods for co-hydrofining of fatty acid triglycerides and straight-run diesel fraction on sulfide catalysts in order to obtain low-sulfur hydrocarbon fractions.

В последние десятилетия одной из тенденций является использование возобновляемых ресурсов для производства экологически чистых моторных топлив, что обусловлено снижением запасов и ухудшением качества углеводородного сырья и необходимостью снижения выбросов парниковых газов, главным образом, диоксида углерода. Гидрооблагораживание триглицеридов жирных кислот (ТЖК) является одним из наиболее перспективных подходов, так как в результате получается смесь алканов - продукт, который не содержит кислород, характеризуется высоким цетановым индексом и стабильностью, смешивается с традиционным дизельным топливом в любых пропорциях. Это позволяет использовать имеющуюся инфраструктуру для его транспортировки и хранения и не требует адаптации автомобильных двигателей. В качестве сырья может использоваться широкий спектр непищевых растительных масел (рапсового, рыжикового, пальмового и т.д.), отработанные пищевые масла, животные жиры, талловые масла и т.д. [J.K. Satyarthi, Т. Chiranjeevi, D.T. Gokak, P.S. Viswanathan, An overview of catalytic conversion of vegetable oils/fats into middle distillates, Catalysis Science & Technology, 3 (2013) 70-80; M. Al-Sabawi, J.W. Chen, Hydroprocessing of Biomass-Derived Oils and Their Blends with Petroleum Feedstocks: A Review, Energy & Fuels, 26 (2012) 5373-5399].In recent decades, one of the trends is the use of renewable resources for the production of environmentally friendly motor fuels, which is caused by a decrease in reserves and a deterioration in the quality of hydrocarbons and the need to reduce greenhouse gas emissions, mainly carbon dioxide. Hydrofining triglycerides of fatty acids (TFA) is one of the most promising approaches, as the result is a mixture of alkanes - a product that does not contain oxygen, is characterized by high cetane index and stability, is mixed with traditional diesel fuel in any proportions. This allows the use of existing infrastructure for its transportation and storage and does not require the adaptation of automobile engines. A wide range of non-edible vegetable oils (rapeseed, camelina, palm, etc.), waste edible oils, animal fats, tall oils, etc. can be used as raw materials. [J.K. Satyarthi, T. Chiranjeevi, D.T. Gokak, P.S. Viswanathan, An overview of vegetable oils / fats into the middle distillates, Catalysis Science & Technology, 3 (2013) 70-80; M. Al-Sabawi, J.W. Chen, Hydroprocessing of Biomass-Derived Chemicals: A Review, Energy & Fuels, 26 (2012) 5373-5399].

В промышленных процессах для переработки триглицеридов жирных кислот используют традиционные сульфидные CoMo/Al2O3 и NiMo/Al2O3 катализаторы гидроочистки [D. Kubicka, V. Tukac, Hydrotreating of Triglyceride-Based Feedstocks in Refineries, Advances in Chemical Engineering, V. 42, 2013, Pages 141-194.]. Триглицериды жирных кислот не содержат серу, поэтому для поддержания катализаторов в сульфидном состоянии необходимо постоянно добавлять в реакционную смесь осерняющий агент, чаще всего диметилдисульфид [Kubicka, D., Horacek J., Deactivation of HDS catalysts in deoxygenation of vegetable oils // Applied Catalysis A, 394 (2011) 9-17.].In industrial processes, traditional sulfide CoMo / Al 2 O 3 and NiMo / Al 2 O 3 hydrotreating catalysts are used to process triglycerides of fatty acids [D. Kubicka, V. Tukac, Hydrotreating of Triglyceride-Based Feedstocks in Refineries, Advances in Chemical Engineering, V. 42, 2013, Pages 141-194.]. The fatty acid triglycerides do not contain sulfur, therefore, to maintain the catalysts in the sulfide state, it is necessary to constantly add to the reaction mixture a sulfurizing agent, most often dimethyl disulfide [Kubicka, D., Horacek J., Deactivation of HDS catalysts in deoxygenation of vegetable oils // Applied Catalysis A 394 (2011) 9-17.].

Известны способы гидрооблагораживания ТЖК на сульфидных катализаторах в смеси с нефтяными дистиллятами, как описано в патентах (ЕР 2428548, C10G 3/00, 14.03.12) и (US 9556387, C10G 49/04, 31.01.2017). При гидрооблагораживании ТЖК в смеси с нефтяными фракциями сероводород, получающийся при обессеривании нефтяного сырья, поддерживает активный компонент в сульфидном состоянии. Совместная переработка триглицеридов в смеси с нефтяными фракциями приводит к улучшению потребительских свойств моторных топлив: увеличению цетанового числа, снижению плотности, содержания азота и ароматических соединений.Known methods of hydrofining TFA on sulfide catalysts in a mixture with petroleum distillates, as described in patents (EP 2428548, C10G 3/00, 03/14/12) and (US 9556387, C10G 49/04, 01/31/2017). When hydrofining of TFA in a mixture with oil fractions, hydrogen sulfide, which is obtained by desulfurization of crude oil, maintains the active component in the sulfide state. Combined processing of triglycerides in a mixture with oil fractions leads to an improvement in consumer properties of motor fuels: an increase in the cetane number, a decrease in density, nitrogen content and aromatic compounds.

Хорошо известно, что реакции гидродеоксигенации ТЖК в присутствии традиционных NiMo и СоМо катализаторов протекают по двум маршрутам: путем удаления кислорода в виде воды или через отщепление молекул СО/СО2 [Furimsky Е., Hydroprocessing challenges in biofuels production // Catalysis Today, 217 (2013) 13-56]. Это приводит к уменьшению выхода жидкого продукта, а образующиеся в результате реакции оксиды углерода могут подвергаться гидрированию, что приводит к дополнительному расходу водорода. Удаление газов (монооксида углерода и метана), образующихся в ходе гидродеоксигенации триглицеридов, требует дополнительных затрат на внедрение технологий очистки циркулирующего водорода. В противном случае накопление метана и СО в циркулирующем газе приведет к снижению парциального давления водорода, чистота которого, как известно, является одним из критических параметров для получения экологически чистых моторных топлив (<10 ppm серы) из нефтяных фракций [A. Stanislaus, A. Marafi, М.S. Rana. Recent advances in the science and technology of ultra-low sulfur diesel (ULSD) production // Catalysis Today. - 2010. - V. 153. - P. 1-68].It is well known that the reactions of hydrodeoxygenation of TFAs in the presence of traditional NiMo and CoMo catalysts proceed in two ways: by removing oxygen in the form of water or through splitting CO / CO 2 molecules [Furimsky E., Hydroprocessing challenges in biofuels production // Catalysis Today, 217 ( 2013) 13-56]. This leads to a decrease in the yield of the liquid product, and the carbon oxides resulting from the reaction can be subjected to hydrogenation, which leads to an additional consumption of hydrogen. Removal of gases (carbon monoxide and methane) formed during the hydrodeoxygenation of triglycerides, requires additional costs for the introduction of technologies for purifying circulating hydrogen. Otherwise, the accumulation of methane and CO in the circulating gas will lead to a decrease in the partial pressure of hydrogen, the purity of which, as is well known, is one of the critical parameters for obtaining environmentally friendly motor fuels (<10 ppm of sulfur) from oil fractions [A. Stanislaus, A. Marafi, M.S. Rana. Ultra-low sulfur sulfuric diesel (ULSD) production. // Catalysis Today. - 2010. - V. 153. - P. 1-68].

Известно, что превращение кислородсодержащих соединений на нанесенном MoS2/Al2O3 катализаторе протекает по маршруту прямой гидродеоксигенации с сохранением числа атомов углерода, т.е. без образования оксидов углерода [D. Kubicka, L. Kaluza, Deoxygenation of vegetable oils over sulfided Ni, Mo and NiMo catalysts, Applied Catalysis A-General, 372 (2010) 199-208; I.V. Deliy, E.N. Vlasova, A.L. Nuzhdin, E.Yu. Gerasimov, G.A. Bukhtiyarova, Hydrodeoxygenation of methyl palmitate over sulfided Mo/Al2O3, CoMo/Al2O3 and NiMo/Al2O3 catalysts, RSC Adv., 4 (2014) 2242-2250]. Гидродеоксигенация ТЖК протекает без образования оксидов углерода в присутствии MoS2/Al2O3 катализатора (US 8546626, B01J 21/02, 01.10.2013) или в присутствии Ni-MoS2/Al2O3 катализатора с контролируемым отношением Ni/Mo, в пределах 0-0,095, предпочтительно, в пределах 0-0,03 (US 8552235, С07С 1/24, 08.10.2013).It is known that the conversion of oxygen-containing compounds on the supported MoS 2 / Al 2 O 3 catalyst proceeds along the route of direct hydrodeoxygenation with preservation of the number of carbon atoms, i.e. without the formation of carbon oxides [D. Kubicka, L. Kaluza, Deoxygenation of vegetable oils over sulfided catalysts, Mo and NiMo catalysts, Applied Catalysis A-General, 372 (2010) 199-208; IV Deliy, EN Vlasova, AL Nuzhdin, E.Yu. Gerasimov, GA Bukhtiyarova, Hydrodeoxygenation of Mo / Al 2 O 3 , CoMo / Al 2 O 3 and NiMo / Al 2 O 3 catalysts, RSC Adv., 4 (2014) 2242-2250]. Hydrodeoxygenation of TFA proceeds without the formation of carbon oxides in the presence of a MoS 2 / Al 2 O 3 catalyst (US 8546626, B01J 21/02, 01.10.2013) or in the presence of a Ni-MoS 2 / Al 2 O 3 catalyst with a controlled Ni / Mo ratio, in the range of 0-0.095, preferably in the range of 0-0.03 (US 8552235, SS07 1/24, 10/08/2013).

Описан способ гидрооблагораживания нефтяных дистиллятов совместно с ТЖК, предназначенный для получения углеводородных фракций с содержанием серы менее 10 ppm (мг/кг) с использованием сульфидных катализаторов, отличающихся составом активного компонента (US 2012/0216450, C10L 1/00, 30.08.2011). Метод включает две стадии: первую стадию гидрооблагораживания, в которой заранее приготовленная смесь нефтяного сырья с ТЖК вместе с водородом проходит через катализатор, включающий по крайней мере один элемент из группы VI В (преимущественно Мо) и может включать один элемент из группы VIII (преимущественно Ni) при соотношении перечисленных элементов 0-0,095, на котором протекает селективная, без образования оксидов углерода, гидродеоксигенация ТЖК. На второй стадии поток из первой стадии проходит через NiMo/Al2O3 катализатор гидроочистки (Ni/Mo-0,4), где протекают реакции гидрообессеривания, гидродеазотирования и гидрирования ароматических соединений. Согласно изобретению, предпочтительной для гидрооблагораживания является смесь, содержащая 70-99 мас. % нефтяных дистиллятов и 1-30 мас. % возобновляемого сырья, включая животные и растительные жиры, а также их смеси; гидродеоксигенацию рекомендуется проводить при температуре 120-450°С (предпочтительно 180-310°С), давлении 1-10 МПа (предпочтительно 1-6 МПа), объемной скорости 0,1-10 час-1 (предпочтительно 0,2-5 час-1), отношении водород/сырье 50-3000 Нм33 (предпочтительно 150-1500 Нм33). Гидроочистку продуктов, полученных на первой стадии, проводят в присутствии NiMo/Al2O3 сульфидного катализатора при температуре 250-450°С (предпочтительно 300-400°С), давлении 0,5-30 МПа (предпочтительно 1-25 МПа), объемной скорости 0,1-20 час-1 (предпочтительно 0,2-4 час-1), отношении водород/сырье 50-2000 Нм33.A method is described for hydrofining petroleum distillates together with TFA, designed to produce hydrocarbon fractions with a sulfur content of less than 10 ppm (mg / kg) using sulfide catalysts differing in the composition of the active component (US 2012/0216450, C10L 1/00, 08/30/2011). The method includes two stages: the first stage of hydrofining, in which a pre-prepared mixture of crude oil with TFA, together with hydrogen, passes through a catalyst that includes at least one element from group VI B (mainly Mo) and may include one element from group VIII (mainly Ni ) when the ratio of these elements is 0-0.095, on which selective, without the formation of carbon oxides, hydrodeoxygenation of TFA proceeds. In the second stage, the flow from the first stage passes through the NiMo / Al 2 O 3 hydrotreating catalyst (Ni / Mo-0.4), where the reactions of hydrodesulfurization, hydrodeazorization and hydrogenation of aromatic compounds take place. According to the invention, preferred for hydrofining is a mixture containing 70-99 wt. % petroleum distillates and 1-30 wt. % renewable raw materials, including animal and vegetable fats, as well as mixtures thereof; hydrodeoxygenation is recommended to be carried out at a temperature of 120-450 ° C (preferably 180-310 ° C), a pressure of 1-10 MPa (preferably 1-6 MPa), a space velocity of 0.1-10 h -1 (preferably 0.2-5 h -1 ), hydrogen / feedstock ratio 50-3000 Nm 3 / m 3 (preferably 150-1500 Nm 3 / m 3 ). Hydrotreating of the products obtained in the first stage is carried out in the presence of NiMo / Al 2 O 3 sulfide catalyst at a temperature of 250-450 ° C (preferably 300-400 ° C), a pressure of 0.5-30 MPa (preferably 1-25 MPa), space velocity of 0.1-20 h -1 (preferably 0.2-4 h -1 ), hydrogen / feed ratio 50-2000 Nm 3 / m 3 .

Недостатком описанного выше способа является наличие большого количества воды в продуктах гидродеоксигенации, поступающей на стадию гидроочистки, что может приводить к необратимой дезактивации и снижению срока службы катализаторов второй стадии в результате длительного контакта с водяным паром при повышенной температуре. Кроме того, гидродеоксигенация растительных масел сопровождается значительным потреблением водорода, что приводит к снижению парциального давления водорода на стадии гидроочистки и снижению активности NiMo/Al2O3 катализатора в процессе гидрообессеривания. Еще одним недостатком предлагаемого подхода является низкая активность Mo/Al2O3 катализатора гидродеоксигенации в реакции превращения сернистых соединений, особенно при низких температурах его эксплуатации, что может приводить к дефициту сероводорода, необходимого для поддержания катализатора в сульфидном состоянии, в лобовом слое катализатора гидродеоксигенации и к его постепенной дезактивации, обусловленной потерей серы. И, наконец, при длительной эксплуатации лобовой слой катализатора может постепенно загрязняться соединениями Ni и Fe, поступающими вместе с сырьем, что приведет к формированию сульфидов никеля и железа, активных в реакциях декарбонилирования и декарбоксилирования, и к увеличению образования оксидов углерода.The disadvantage of the above method is the presence of a large amount of water in the hydrodeoxygenation products entering the hydrotreating stage, which can lead to irreversible deactivation and decrease the service life of the second stage catalysts as a result of prolonged contact with water vapor at elevated temperatures. In addition, hydrodeoxygenation of vegetable oils is accompanied by a significant consumption of hydrogen, which leads to a decrease in the partial pressure of hydrogen at the hydrotreating stage and a decrease in the activity of the NiMo / Al 2 O 3 catalyst in the hydrodesulfurization process. Another disadvantage of the proposed approach is the low Mo / Al 2 O 3 activity of the hydrodeoxygenation catalyst in the conversion reaction of sulfur compounds, especially at low temperatures of its operation, which can lead to a deficiency of hydrogen sulfide required to maintain the catalyst in the sulfide state, in the frontal layer of the hydrodeoxygenation catalyst to its gradual decontamination due to loss of sulfur. And, finally, during long-term operation, the frontal layer of the catalyst may gradually become contaminated with Ni and Fe compounds coming together with the raw material, which will lead to the formation of nickel and iron sulfides, which are active in decarbonylation and decarboxylation reactions, and increase the formation of carbon oxides.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является патент (RU 2652991, C10L 1/00, 04.05.2018), в котором описан способ гидрооблагораживания нефтяных дистиллятов и ТЖК с использованием послойной загрузки катализаторов и раздельной подачей сырья в реактор (или в реакторы). В первый слой подается водород и прямогонная дизельная фракция, где происходит ее гидроочистка в присутствии сульфидного Ni-MoS2/Al2O3 катализатора, полученного любым из известных способов; после этого гидроочищенная дизельная фракция в смеси с водородом и образовавшимся сероводородом поступает во второй слой (реактор) вместе с потоком ТЖК, где происходит селективная гидродеоксигенация растительного сырья в присутствии MoS2/Al2O3 катализатора. При таком подходе катализатор гидроочистки не подвергается воздействию водяного пара и эксплуатируется в более благоприятных условиях (при более высоком парциальном давлении водорода и в отсутствии водяного пара). При этом образовавшийся на стадии гидроочистки нефтяного сырья сероводород обеспечивает поддержание активной фазы MoS2/Al2O3 катализатора в сульфидном состоянии. Предлагаемая последовательность расположения слоев катализаторов гидроочистки и гидродеоксигенации и порядок введения исходного сырья предотвращает опасность увеличения селективности превращения ТЖК по маршруту декарбонилирования в присутствии сульфидов Ni, Fe, накапливающихся в лобовом слое катализатора во время его эксплуатации. Недостатком данного способа является получение продукта с неудовлетворительными низкотемпературными свойствами (температура застывания), так как продуктами превращения ТЖК при использовании данного способа являются линейные алканы С1622 (преимущественно C18). Неудовлетворительные низкотемпературные свойства ограничивают использование полученного гибридного топлива в регионах с холодным климатом, для улучшения низкотемпературных свойств необходимо дополнительно использовать процесс изомеризации полученного продукта.The closest to the proposed technical solution is a patent (RU 2652991, C10L 1/00, 04.05.2018), which describes a method for hydrofining of petroleum distillates and TFA using layer-by-layer loading of catalysts and separate feeding of raw materials into the reactor (or reactors). Hydrogen and straight-run diesel fraction are fed to the first layer, where it is hydrotreated in the presence of a Ni-MoS 2 / Al 2 O 3 sulfide catalyst prepared by any of the known methods; after that, the hydrotreated diesel fraction mixed with hydrogen and the resulting hydrogen sulfide enters the second layer (reactor) along with the flow of TFA, where selective hydrodeoxygenation of the plant raw material takes place in the presence of a MoS 2 / Al 2 O 3 catalyst. With this approach, the hydrotreating catalyst is not exposed to water vapor and is operated under more favorable conditions (with a higher partial pressure of hydrogen and in the absence of water vapor). At the same time, hydrogen sulfide formed at the hydrotreating stage of the crude oil ensures that the MoS 2 / Al 2 O 3 catalyst is maintained in the sulphide state. The proposed sequence of arrangement of the layers of hydrotreating catalysts and hydrodeoxygenation and the order of introduction of the raw material prevents the danger of increasing the selectivity of the conversion of TFA along the decarbonylation route in the presence of Ni, Fe sulfides accumulating in the frontal layer of the catalyst during its operation. The disadvantage of this method is to obtain a product with unsatisfactory low-temperature properties (pour point), since the products of the conversion of TFA when using this method are linear alkanes With 16 -C 22 (mainly C 18 ). Poor low-temperature properties limit the use of the resulting hybrid fuel in regions with cold climates; to improve the low-temperature properties, it is necessary to additionally use the isomerization process of the obtained product.

Задачей данного изобретения является разработка более эффективного способа гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот в смеси с нефтяными фракциями в низкосернистые углеводородные фракции.The objective of this invention is to develop a more efficient method of hydrofining triglycerides of fatty acids in a mixture with petroleum fractions in low-sulfur hydrocarbon fractions.

Технический результат - гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот и нефтяных фракций, а именно, прямогонной дизельной фракции, в низкосернистые углеводородные фракции с более низкими температурой застывания и предельной температурой фильтруемости.The technical result - hydrofining triglycerides of fatty acids and petroleum fractions, namely, straight-run diesel fraction, in low-sulfur hydrocarbon fractions with lower pour point and limiting temperature filterability.

Задача решается тем, что сырье на основе ТЖК подвергается предварительной обработке, в ходе которой ТЖК трансформируется в метиловые эфиры жирных кислот с разветвленным углеводородным остатком; а затем подвергается гидрооблагораживанию с использованием послойной загрузки катализаторов и раздельной подачей сырья в реактор (или в реакторы). В первый слой подается водород и прямогонная дизельная фракция, где происходит ее гидроочистка в присутствии сульфидного Ni-MoS2/Al2O3 катализатора, полученного любым из известных способов; после этого гидроочищенная дизельная фракция в смеси с водородом и образовавшимся сероводородом поступает во второй слой (реактор), содержащий селективный MoS2/Al2O3 катализатор, вместе с потоком кислородсодержащего сырья, при этом соотношение катализаторов первого и второго слоя может изменяться в пределах 2:1-1:2. Гидрооблагораживание сырья проводят при температуре 340-380°С, давлении водорода 4,0-7,0 МПа, объемной скорости расхода сырья - 1,0-1,5 ч-1, суммарном объемном соотношении водород/сырье - 500-1000 Нм33. Изомеризация ненасыщенных линейных углеводородных остатков в составе рапсового масла или эфиров жирных кислот в присутствии гетерогенных кислотных катализаторов является известным процессом [D.P. Phan, Е.Y. Lee, Catalytic Hydroisomerization Upgrading of Vegetable Oil-Based The problem is solved by the fact that raw materials based on TFA are pretreated, during which TFA is transformed into methyl esters of fatty acids with branched hydrocarbon residue; and then subjected to hydrofining using layer-by-layer loading of catalysts and separate feeding of raw materials into the reactor (or reactors). Hydrogen and straight-run diesel fraction are fed to the first layer, where it is hydrotreated in the presence of a Ni-MoS 2 / Al 2 O 3 sulfide catalyst prepared by any of the known methods; after that, the hydrotreated diesel fraction in a mixture with hydrogen and the resulting hydrogen sulfide enters the second layer (reactor) containing the selective MoS 2 / Al 2 O 3 catalyst, along with the flow of oxygen-containing feedstock, the ratio of the catalysts of the first and second layers may vary by 2 : 1-1: 2. Hydrofining of raw materials is carried out at a temperature of 340-380 ° C, a hydrogen pressure of 4.0-7.0 MPa, a flow rate of raw materials consumption of 1.0-1.5 h -1 , a total volume ratio of hydrogen / raw materials of 500-1000 Nm 3 / m 3 . Isomerization of unsaturated linear hydrocarbon residues in rapeseed oil or fatty acid esters in the presence of heterogeneous acid catalysts is a well-known process [DP Phan, E.Y. Lee, Catalytic Hydroisomerization Upgrading of Vegetable Oil-Based

Insulating Oil, Catalysts 8 (2018) 131; S.J. Reaume, N. Ellis, Use of Isomerization and Hydroisomerization Reactions to Improve the Cold Flow Properties of Vegetable Oil Based Biodiesel, Energies, 6 (2) 619-633]. Сущность процесса заключается в том, что на гетерогенном кислотном катализаторе на Брэнстедовских кислотных центрах после адсорбции ненасыщенного углеводородного остатка по двойной связи образуется карбокатион. Затем происходит перегруппировка молекулы и депротонирование разветвленного карбокатиона с образованием разветвленного углеводородного остатка в составе эфира. Молекулы триглицеридов жирных кислот слишком велики для проведения процесса изомеризации, поэтому в качестве сырья чаще всего используют смесь метиловых эфиров, полученную переэтерификацией ТЖК в составе растительных масел и животных жиров [RU 2394872, C10G 3/00, 20.07.2010]. На стадии гидродеоксигенации разветвленные жирные кислоты в составе эфиров превращаются в разветвленные углеводороды, которые характеризуются более низкой температурой застывания по сравнению с соответствующими линейными алканами.Insulating Oil, Catalysts 8 (2018) 131; S.J. For example, it is possible to reagent. Reaume, N. Ellis, Bisciesel, Energies, 6 (2) 619-633]. The essence of the process lies in the fact that on the heterogeneous acid catalyst at the Bronsted acid sites, after the adsorption of the unsaturated hydrocarbon residue along the double bond, a carbocation is formed. Then there is a rearrangement of the molecule and the deprotonation of the branched carbocation with the formation of a branched hydrocarbon residue in the composition of the ether. The molecules of triglycerides of fatty acids are too large for the isomerization process, therefore the mixture of methyl esters obtained by transesterification of TFA in the composition of vegetable oils and animal fats is most often used as raw materials [RU 2394872, C10G 3/00, 20.07.2010]. At the hydrodeoxygenation stage, branched fatty acids in the ester composition are converted to branched hydrocarbons, which are characterized by a lower pour point than the corresponding linear alkanes.

Отличительным признаком предлагаемого способа гидрооблагораживания ТЖК в смеси с нефтяными фракциями является использование в качестве кислородсодержащего сырья смеси эфиров, полученных предварительной обработкой ТЖК и содержащих в своем составе разветвленные жирные кислоты.A distinctive feature of the proposed method of hydrofining of TFA in a mixture with oil fractions is the use of a mixture of esters obtained by pretreatment of TFA and containing branched fatty acids as its oxygen-containing raw material.

Использование описанного выше способа для гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот в смеси с нефтяными фракциями позволит снизить температуру застывания полученного гибридного дизельного топлива и избежать необходимости проводить процесс изомеризации этого продукта. В предлагаемом способе, в отличие от прототипа, продуктами превращения ТЖК являются изоалканы, температуры застывания которых на 10-15°С ниже по сравнению с соответствующими н-алканами.Using the method described above for hydrofining of fatty acid triglycerides in a mixture with petroleum fractions will reduce the pour point of the resulting hybrid diesel fuel and avoid the need to carry out the process of isomerization of this product. In the proposed method, in contrast to the prototype, the products of the transformation of TFA are isoalkanes, whose pour point is 10-15 ° C lower compared with the corresponding n-alkanes.

В примерах по прототипу в качестве кислородсодержащего сырья использовали рапсовое масло. В примерах по изобретению перед использованием проводили переэтерификацию рапсового масла метанолом с последующей скелетной изомеризацией полученных метиловых эфиров. Переэтерификацию проводили при отношении метанол : масло = 6:1 при атмосферном давлении, температуре 60°С и в присутствии 0,6 мас. % NaOH (по отношению к маслу) в качестве катализатора. Излишки метанола удаляли на ротационном испарителе в вакууме при комнатной температуре и осуществляли отмывку метиловых эфиров жирных кислот от катализатора водным раствором 0,2 мас. % HCl, а затем дистиллированной водой до нейтрального pH. Разделение эфирной и водных фаз проводили на делительной воронке. Полученную смесь метиловых эфиров жирных кислот сушили в течение 12 часов при температуре 40°С над цеолитом, предварительно прокаленном при температуре 400°С в течение 4-х ч.In the prototype examples rapeseed oil was used as the oxygen-containing raw material. In the examples according to the invention, transesterification of rapeseed oil with methanol was carried out before use, followed by skeletal isomerization of the methyl esters obtained. The transesterification was carried out with the ratio of methanol: oil = 6: 1 at atmospheric pressure, a temperature of 60 ° C and in the presence of 0.6 wt. % NaOH (with respect to oil) as a catalyst. The excess methanol was removed on a rotary evaporator in vacuum at room temperature and the methyl esters of fatty acids from the catalyst were washed with an aqueous solution of 0.2 wt. % HCl, and then distilled water to neutral pH. Separation of the ether and aqueous phases was carried out on a separatory funnel. The resulting mixture of fatty acid methyl esters was dried for 12 hours at 40 ° C over zeolite pre-calcined at 400 ° C for 4 hours.

Реакцию изомеризации метиловых эфиров жирных кислот проводили в автоклаве из нержавеющей стали («Autoclave Engineers)), США) при температуре 260°С и давлении водорода 1,5 МПа в присутствии 4 мас %. цеолита β («Ангарский завод», Россия, характеристики: отношение Si/Al=25, площадь удельной поверхности 580 м2/г) в течение 6 ч при скорости перемешивания 900 об/мин. Далее суспензию цеолита и метиловых эфиров жирных кислот охлаждали до температуры 90°С, отделяли от катализатора методом центрифугирования (СМ-6М «ELMI», Латвия) и помещали в холодное, сухое, темное место до анализа. Количественное определение специфических соединений в реакционной смеси, содержащей 10 мас. % метиловых эфиров жирных кислот в н-октане, проводили с использованием хроматографа Agilent 6890N («Agilent Technologies)), США), укомплектованного пламенно-ионизационным детектором и кварцевой капиллярной хроматографической колонкой HP-1MS (30 м × 0,32 мм × 1,00 мкм). Относительная погрешность определения содержания компонентов реакционной смеси хроматографическим методом не превышает 0,5%. По результатам газохроматографического анализа селективность изомеризации линейных ненасыщенных метиловых эфиров жирных кислот составила 85%.The isomerization reaction of fatty acid methyl esters was carried out in a stainless steel autoclave (“Autoclave Engineers”), USA) at a temperature of 260 ° C and a hydrogen pressure of 1.5 MPa in the presence of 4 wt.%. zeolite β (Angarsk Plant, Russia, characteristics: Si / Al = 25 ratio, specific surface area 580 m 2 / g) for 6 hours at a stirring speed of 900 rpm. Next, the suspension of zeolite and fatty acid methyl esters was cooled to a temperature of 90 ° C, separated from the catalyst by centrifuging (CM-6M ELMI, Latvia) and placed in a cold, dry, dark place until analysis. Quantitative determination of specific compounds in the reaction mixture containing 10 wt. % fatty acid methyl esters in n-octane were performed using an Agilent 6890N chromatograph (Agilent Technologies), USA, equipped with a flame ionization detector and an HP-1MS quartz capillary chromatographic column (30 m × 0.32 mm × 1, 00 microns). The relative error in determining the content of the components of the reaction mixture by the chromatographic method does not exceed 0.5%. According to the results of gas chromatographic analysis, the isomerization selectivity of linear unsaturated fatty acid methyl esters was 85%.

Для иллюстрации изобретения использовали сульфидные катализаторы гидроочистки (катализатор NiMo/Al2O3) и гидродеоксигенации (катализатор MoS2/Al2O3), описанные приготовленным ниже способом. Гранулированный алюмооксидный носитель получали путем смешения порошков оксида и гидроксида алюминия с последующим формованием через лабораторный шприц с фильерой, имеющей отверстие в виде трилистника размером 1,2±0,1 мм. Сформованные гранулы сушили при температуре (110±10)°С в сушильном шкафу («Binder», Германия) в течение 12 ч. Высушенные гранулы носителя прокаливали в проточном реакторе в токе азота при температуре (550±10)°С в течение 4-х ч. Текстурные характеристики полученного носителя: Sуд, м2/г - 235; объем пор, см3/г - 0,79; средний диаметр пор,

Figure 00000001
- 134. Непромотированный катализатор Mo/Al2O3 готовили методом пропитки гранул алюмооксидного носителя водным раствором, содержащим рассчитанные количества оксида молибдена (VI), ортофосфорной Н3РО4 и лимонной кислоты С6Н8О7×Н2О. Для приготовления NiMo/Al2O3 катализатора в раствор предшественника активного компонента добавляли необходимое количество никеля (II) углекислого основного (водного) NiCO⋅Ni(OH)2⋅Н2О. Катализаторы использовали после сушки в потоке азота при комнатной температуре и в сушильном шкафу («Binder», Германия) при температуре (110±10)°С в течение 4-х ч. Содержание активных компонентов определяли после прокаливания в муфеле при температуре 550°С в течение 4-х ч, содержание активных компонентов в Mo/Al2O3 катализаторе составляет, мас. %: MoO3 - 18,6; в NiMo/Al2O3, мас. %: MoO3 - 18,1, NiO - 4,7.To illustrate the invention, sulfide hydrotreating catalysts (NiMo / Al 2 O 3 catalyst) and hydrodeoxygenation (MoS 2 / Al 2 O 3 catalyst) described by the method prepared below were used. Granular alumina carrier was obtained by mixing powders of aluminum oxide and aluminum hydroxide, followed by molding through a laboratory syringe with a spinneret having a trefoil-shaped opening with a size of 1.2 ± 0.1 mm. The formed granules were dried at a temperature of (110 ± 10) ° C in a drying cabinet (Binder, Germany) for 12 hours. The dried carrier granules were calcined in a flow reactor in a stream of nitrogen at a temperature of (550 ± 10) ° С for 4- x h. The textural characteristics of the received carrier: S beats , m 2 / g - 235; pore volume, cm 3 / g - 0.79; average pore diameter
Figure 00000001
- 134. Non-promoted Mo / Al 2 O 3 catalyst was prepared by impregnating the granules of an alumina support with an aqueous solution containing calculated amounts of molybdenum oxide (VI), phosphoric H 3 PO 4, and C 6 H 8 O 7 × H 2 O citric acid. For the preparation NiMo / Al 2 O 3 catalyst to the solution of the precursor of the active component was added the necessary amount of nickel (II) carbonate basic (water) NiCO⋅Ni (OH) 2 ⋅H 2 O. The catalysts were used after drying in a stream of nitrogen at room temperature and in a drying cabinet ("Binder", Germany) at a temperature (1 10 ± 10) ° C for 4 hours. The content of active components was determined after calcination in the muffle at a temperature of 550 ° C for 4 hours, the content of active components in the Mo / Al 2 O 3 catalyst is, wt. %: MoO 3 - 18.6; NiMo / Al 2 O 3 , wt. %: MoO 3 - 18.1, NiO - 4.7.

Гидрооблагораживание прямогонной дизельной фракции с РМ проводили на 2-х реакторной пилотной установке, диаметр каждого реактора - 26 мм, длина - 1300 мм. Сырье подавали с помощью жидкостных хроматографических насосов Gilson-305 из емкостей, расположенных на весах, расход сырья контролировали по изменению массы. Водород дозировали автоматическими дозаторами Bronkhorst, сырье и водород поступали в реактор сверху вниз. Реакторы размещены в трубчатых печах с тремя независимыми зонами нагрева, обеспечивающими наличие изотермической зоны в центральной части реактора. Тестирование проводили с использованием гранул катализаторов в виде трехлистника с диаметром 1,2 мм и длиной 4-6 мм. Необходимое количество гранул катализатора (длиной 4-6 мм) загружали в реактор, разбавляя его мелкими частицами карбида кремния (фракция 0,1-0,25 мм) в объемном соотношении 1:4. В первый реактор помещали Ni-MoS2/Al2O3 катализатор гидроочистки (40 мл), а во второй - MoS2/Al2O3 катализатор гидродеоксигенации (20 мл). Прямогонную дизельную фракцию вместе с водородом подавали в первый реактор, а кислородсодержащее сырье - во второй. Перед проведением экспериментов проводили сульфидирование катализаторов прямогонной дизельной фракцией (ПДФ), содержащей дополнительно 0,6 мас. % серы в виде диметилдисульфида (при объемной скорости 2 ч-1, соотношении водород/сырье - 300, давлении водорода - 3,5 МПа) в несколько этапов: при температуре 240°С в течение 8 ч, при температуре 340°С в течение 6 ч, скорость увеличения температуры между этапами составляла 25°С в ч. Испытания катализаторов проводили в условиях, описанных в примерах 1-4.Hydrofining of straight-run diesel fraction with PM was performed on a 2-reactor pilot plant, the diameter of each reactor was 26 mm, and the length was 1300 mm. The raw materials were supplied using Gilson-305 liquid chromatographic pumps from tanks located on the scales, the consumption of raw materials was controlled by changing the mass. Hydrogen was dosed with automatic Bronkhorst dispensers, raw materials and hydrogen entered the reactor from top to bottom. Reactors are placed in tube furnaces with three independent heating zones, ensuring the presence of an isothermal zone in the central part of the reactor. Testing was performed using granules of trefoil catalysts with a diameter of 1.2 mm and a length of 4-6 mm. The required amount of catalyst granules (4–6 mm long) was loaded into the reactor, diluting it with fine particles of silicon carbide (fraction 0.1–0.25 mm) in a volume ratio of 1: 4. The first reactor was placed Ni-MoS 2 / Al 2 O 3 hydrotreating catalyst (40 ml), and the second - MoS 2 / Al 2 O 3 catalyst hydrodeoxygenation (20 mL). Straight-run diesel fraction together with hydrogen was fed to the first reactor, and oxygen-containing raw materials - to the second. Before conducting the experiments, sulfidation of catalysts with a straight-run diesel fraction (PDF), containing an additional 0.6 wt. % sulfur in the form of dimethyl disulfide (at a space velocity of 2 h -1 , the ratio of hydrogen / raw materials is 300, hydrogen pressure is 3.5 MPa) in several stages: at a temperature of 240 ° C for 8 h, at a temperature of 340 ° C for 6 h, the rate of increase in temperature between the stages was 25 ° C per hour. The tests of the catalysts were carried out under the conditions described in examples 1-4.

После окончания сульфидирования катализатор эксплуатировался в процессе гидроочистки прямогонной дизельной фракции в течение 3-х суток, после чего в реактор подавали соответствующее сырье. В примерах, описывающих способ, аналогичный прототипу, во второй реактор подавали рапсовое масло в количестве, обеспечивающем пропорцию РМ/ДФ, равную 30/70. В примерах, иллюстрирующих изобретение, вместо рапсового масла подавали смесь, полученную в результате последовательных процедур переэтерификации рапсового масла с получением метиловых эфиров и скелетной изомеризации полученных метиловых эфиров.After the end of sulphidation, the catalyst was operated during the hydrotreatment of a straight-run diesel fraction for 3 days, after which the corresponding raw material was fed to the reactor. In the examples describing a method similar to the prototype, rapeseed oil was supplied to the second reactor in an amount that provides a proportion of PM / DF of 30/70. In the examples illustrating the invention, instead of rapeseed oil, a mixture was obtained that was obtained as a result of successive procedures for the transesterification of rapeseed oil to produce methyl esters and the skeletal isomerization of the methyl esters obtained.

Продукт гидрооблагораживания смеси нефтяного и кислородсодержащего сырья после второго реактора поступает в сепаратор, где происходит разделение на жидкую и газовую фазу, жидкая фаза продувается азотом для удаления образовавшихся сероводорода и аммиака. Полученные продукты анализируют для определения остаточного содержания серы, кислорода, плотности и температуры застывания. Определение микроколичеств серы проводят с помощью анализатора серы/азота ANTEK 9000NS в соответствии с методиками ASTM D 5762 и ASTM D 5453, соответственно. Содержание кислорода определяли с использованием CHNSO элементного анализатора Vario EL Cube (Elementar Analysensysteme GmbH, Германия). Кислородсодержащих соединений в продуктах гидроблагораживания не обнаружено в пределах чувствительности прибора. Низкотемпературные свойства полученных продуктов характеризовали значениями температуры застывания и предельной температуры фильтруемости. Определение температуры застывания продуктов проводили на аппарате ТПЗ-ЛАБ-22, в соответствии со стандартом ГОСТ 20287. Предельную температуру фильтруемости определяли с помощью автоматического аппарата ПТФ-ЛАБ-12 в соответствии с ГОСТ 22254-92 и ASTM D6371. Прямогонная дизельная фракция имеет следующие характеристики: содержание серы - 1,03 мас. %, содержание азота - 150 мг/кг, содержание кислорода - 680 мг/кг, плотность - 0,847 г/см3. Суммарная доля кислот C18 (олеиновой, линолевой, линоленовой и стеариновой) в использованном в работе растительном масле составляет 90,5 мас. %, содержание кислорода - 11,19 мас. %. Селективность реакции по маршруту декарбонилирования, рассчитанная по результатам анализа оксидов углерода в газовой фазе как отношение количества образовавшихся оксидов углерода к теоретически возможному количеству, не превышает 3% во всех экспериментах.The product of hydrofining a mixture of oil and oxygen-containing raw materials after the second reactor enters the separator, where the separation into liquid and gas phases occurs, the liquid phase is purged with nitrogen to remove the resulting hydrogen sulfide and ammonia. The resulting products are analyzed to determine the residual sulfur content, oxygen, density and pour point. The determination of trace amounts of sulfur is carried out using a sulfur analyzer ANTEK 9000NS sulfur / nitrogen in accordance with the methods of ASTM D 5762 and ASTM D 5453, respectively. The oxygen content was determined using a CHNSO Elemental Analyzer Vario EL Cube (Elementar Analysensysteme GmbH, Germany). Oxygenated compounds in hydrofining products were not detected within the sensitivity of the device. The low-temperature properties of the products obtained were characterized by the values of the pour point and the limiting filterability temperature. Determination of the pour point of the products was carried out on the apparatus TPZ-LAB-22, in accordance with the standard GOST 20287. The limiting filterability temperature was determined using an automatic device PTF-LAB-12 in accordance with GOST 22254-92 and ASTM D6371. Straight-run diesel fraction has the following characteristics: sulfur content - 1.03 wt. %, nitrogen content - 150 mg / kg, oxygen content - 680 mg / kg, density - 0.847 g / cm 3 . The total proportion of C 18 acids (oleic, linoleic, linolenic and stearic) in the vegetable oil used in the work is 90.5 wt. %, oxygen content - 11.19 wt. % The selectivity of the reaction along the decarbonylation route, calculated from the analysis of carbon oxides in the gas phase as the ratio of the amount of carbon oxides formed to the theoretically possible amount, does not exceed 3% in all experiments.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами, отражающими влияние предварительной обработки ТЖК на свойства продуктов совместной переработки нефтяного и возобновляемого сырья.The essence of the invention is illustrated by the following examples, reflecting the effect of pretreatment of TFA on the properties of the products of combined processing of oil and renewable raw materials.

Пример 1 Согласно прототипуExample 1 According to the prototype

В примере, согласно прототипу, два реактора соединяли последовательно, в первый реактор помещали Ni-MoS2/Al2O3 катализатор гидроочистки (40 мл), а во второй - MoS2/Al2O3 катализатор гидродеоксигенации (20 мл); прямогонную дизельную фракцию и водород подавали в первый реактор, где протекали реакции гидроочистки. Выходящая из первого реактора смесь углеводородов, водорода и образовавшегося сероводорода смешивалась с рапсовым маслом перед входом во второй реактор. Сырье подавалось в таком количестве, чтобы массовая доля рапсового масла в сырье составила 30 мас. %, а объемная скорость - 1,1 ч-1. Отношение водород/сырье, рассчитанное на общее количество дизельной фракции и рапсового масла, составляло 600 Нм3 водорода/м3 сырья, давление водорода - 4,0 МПа. Для тестирования катализаторов использовали прямогонную дизельную фракцию и рапсовое масло.In the example of the prior art two reactors connected in series, the first reactor was placed Ni-MoS 2 / Al 2 O 3 hydrotreating catalyst (40 ml), and the second - MoS 2 / Al 2 O 3 catalyst hydrodeoxygenation (20 ml); straight-run diesel fraction and hydrogen were fed to the first reactor, where hydrotreating reactions proceeded. The mixture of hydrocarbons, hydrogen and hydrogen sulfide formed from the first reactor was mixed with rapeseed oil before entering the second reactor. Raw materials were supplied in such an amount that the mass fraction of rapeseed oil in the raw material was 30 wt. %, and the volumetric rate is 1.1 h -1 . The ratio of hydrogen / raw materials, calculated on the total amount of diesel fraction and rapeseed oil, was 600 Nm 3 of hydrogen / m 3 of raw material, the hydrogen pressure was 4.0 MPa. To test the catalysts used straight-run diesel fraction and rapeseed oil.

Показатели процесса гидрооблагораживания приведены в таблице.Indicators of the process of hydrofining are shown in the table.

Пример 2.Example 2

В примере, согласно изобретению, рапсовое масло подвергали обработке, которая включала в себя две стадии: 1) - переэтерификация рапсового масла метанолом, 2) - изомеризация метиловых эфиров жирных кислот, а затем подвергали гидрооблагораживание согласно способу, описанному в примере 1.In the example according to the invention, rapeseed oil was subjected to a treatment that included two stages: 1) - transesterification of rapeseed oil with methanol, 2) - isomerization of fatty acid methyl esters, and then subjected to hydrofining according to the method described in example 1.

Переэтерификацию рапсового масла («Армаз», Россия, спецификация: рафинированное дезодорированное, ГОСТ Р 53457-2009) проводили в конической плоскодонной колбе объемом 500 мл. Для приготовления раствора в колбу загружали 100 г рапсового масла, 20,62 г метанола («J.T. Baker», Голландия, спецификация: ультра чистый для ВЭЖХ) и 6 г NaOH («Реахим», Россия, спецификация: ХЧ, ГОСТ 4328-77). Реакцию переэтерификации проводили при атмосферном давлении, температуре 60°С и скорости перемешивания 100 об/мин в течение 2-х ч. Далее для удаления метанола смесь помещали в круглодонную колбу ротационного испарителя («BUCHI», Швейцария), в котором в течение 2-х ч в вакууме при комнатной температуре удаляли излишки метанола. Отмывку метиловых эфиров жирных кислот от катализатора первоначально проводили 50% объемом водного раствора 0,2 мас. % HCl, а затем многократно дистиллированной водой до нейтрального pH. Разделение эфирной и водных фаз проводили на делительной воронке. Полученную смесь метиловых эфиров жирных кислот сушили (Сушильный шкаф «Binder», Германия) в течение 12 часов при температуре 40°С над цеолитом, предварительно прокаленным при температуре 400°С в течение 4-х ч.The transesterification of rapeseed oil (Armaz, Russia, specification: refined, deodorized, GOST R 53457-2009) was carried out in a 500 ml conical flat-bottomed flask. To prepare the solution, 100 g of rapeseed oil, 20.62 g of methanol (JT Baker, Holland, specification: ultrapure for HPLC) and 6 g of NaOH (Reahim, Russia, specification: HCh, GOST 4328-77 ). The transesterification reaction was carried out at atmospheric pressure, a temperature of 60 ° C and a stirring speed of 100 rpm for 2 h. Then, to remove methanol, the mixture was placed in a round bottom flask of a rotary evaporator (“BUCHI”, Switzerland), in which x h in vacuum at room temperature was removed excess methanol. The washing of methyl esters of fatty acids from the catalyst was initially carried out with 50% by volume of an aqueous solution of 0.2 wt. % HCl, and then repeatedly distilled water to neutral pH. Separation of the ether and aqueous phases was carried out on a separatory funnel. The resulting mixture of fatty acid methyl esters was dried (Oven Binder, Germany) for 12 hours at 40 ° C above the zeolite, previously calcined at 400 ° C for 4 hours.

Изомеризацию подготовленных метиловых эфиров жирных кислот проводили в автоклаве из нержавеющей стали («Autoclave Engineers», США). В автоклав загружали 100 г метиловых эфиров жирных кислот и 4 г цеолита β («Ангарский завод», Россия, специфические характеристики: отношение Si/Al=25, площадь удельной поверхности 580 м2/г). Далее реактор продували потоком Н2 в течение 10 мин со скоростью 300 мл/мин и увеличивали температуру до 260°С и давление водорода до 1,5 МПа. Реакцию изомеризации проводили в течение 6 ч при скорости перемешивания 900 об/мин. Далее суспензию цеолита и метиловых эфиров жирных кислот остужали до температуры 90°С и отделяли от катализатора методом центрифугирования (СМ-6М «ELMI», Латвия) и помещали в холодное, сухое, темное место до анализа. Количественное определение специфических соединений в реакционной смеси, содержащей 10 мас. % метиловых эфиров жирных кислот в н-октане, проводили с использованием хроматографа Agilent 6890N («Agilent Technologies», США), укомплектованного пламенно-ионизационным детектором и кварцевой капиллярной хроматографической колонкой HP-1MS (30 м × 0,32 мм × 1,00 мкм). Относительная погрешность определения содержания компонентов реакционной смеси хроматографическим методом не превышает 0,5%. По результатам газохроматографического анализа селективность изомеризации линейных ненасыщенных метиловых эфиров жирных кислот составила 85%.The isomerization of the prepared fatty acid methyl esters was carried out in a stainless steel autoclave (Autoclave Engineers, USA). 100 g of methyl esters of fatty acids and 4 g of zeolite β were loaded into an autoclave (Angarsk Plant, Russia, specific characteristics: Si / Al ratio = 25, specific surface area 580 m 2 / g). Next, the reactor was purged with a stream of H 2 for 10 minutes at a rate of 300 ml / min and the temperature was increased to 260 ° C and the hydrogen pressure to 1.5 MPa. The isomerization reaction was carried out for 6 hours at a stirring speed of 900 rpm. Next, the suspension of zeolite and fatty acid methyl esters was cooled to a temperature of 90 ° C and separated from the catalyst by centrifuging (CM-6M ELMI, Latvia) and placed in a cold, dry, dark place until analysis. Quantitative determination of specific compounds in the reaction mixture containing 10 wt. % fatty acid methyl esters in n-octane were performed using an Agilent 6890N chromatograph (Agilent Technologies, United States) equipped with a flame ionization detector and an HP-1MS quartz capillary chromatographic column (30 m × 0.32 mm × 1.00 um). The relative error in determining the content of the components of the reaction mixture by the chromatographic method does not exceed 0.5%. According to the results of gas chromatographic analysis, the isomerization selectivity of linear unsaturated fatty acid methyl esters was 85%.

Два реактора соединяли последовательно, в первый реактор помещали Ni-MoS2/Al2O3 катализатор гидроочистки (40 мл), а во второй - MoS2/Al2O3 катализатор гидродеоксигенации (20 мл); прямогонную дизельную фракцию и водород подавали в первый реактор, где протекали реакции гидроочистки. Выходящая из первого реактора смесь углеводородов, водорода и образовавшегося сероводорода смешивалась со смесью эфиров, полученной в результате последовательной переэтерификации и изомеризации рапсового масла, перед входом во второй реактор. Сырье подавалось в таком количестве, чтобы массовая доля кислородсодержащего составила 30 мас. %, а объемная скорость сырья равнялась объемной скорости, использованной в первом примере - 1,1 час-1. Отношение водород/сырье, рассчитанное на общее количество дизельной фракции и рапсового масла, составляло 600 Нм3 водорода/м3 сырья, давление водорода - 4,0 МПа.The two reactors connected in series, the first reactor was placed Ni-MoS 2 / Al 2 O 3 hydrotreating catalyst (40 ml), and the second - MoS 2 / Al 2 O 3 catalyst hydrodeoxygenation (20 ml); straight-run diesel fraction and hydrogen were fed to the first reactor, where hydrotreating reactions proceeded. The mixture of hydrocarbons, hydrogen and hydrogen sulfide formed from the first reactor was mixed with the mixture of esters obtained as a result of sequential transesterification and isomerization of rapeseed oil, before entering the second reactor. Raw materials were supplied in such an amount that the mass fraction of oxygen-containing was 30 wt. %, and the volumetric rate of the raw material was equal to the volumetric rate used in the first example - 1.1 hour -1 . The ratio of hydrogen / raw materials, calculated on the total amount of diesel fraction and rapeseed oil, was 600 Nm 3 of hydrogen / m 3 of raw material, the hydrogen pressure was 4.0 MPa.

Показатели процесса гидрооблагораживания приведены в таблице.Indicators of the process of hydrofining are shown in the table.

Пример 3.Example 3

Способ по примеру 2, отличающийся тем, что в первый реактор загружали 20 мл Ni-MoS2/Al2O3 катализатора гидроочистки, во второй - 40 мл MoS2/Al2O3 катализатора гидродеоксигенации; а гидрооблагораживание проводили при объемной скорости 1,5 ч-1, давлении водорода - 7,0 МПа и соотношении водород/сырье - 500 Нм3 водорода/м3 сырья.The method of example 2, characterized in that 20 ml of Ni-MoS 2 / Al 2 O 3 hydrotreating catalyst was charged into the first reactor, and 40 ml of MoS 2 / Al 2 O 3 hydrodeoxygenation catalyst was loaded into the second reactor; and hydrofining was carried out at a space velocity of 1.5 h -1 , hydrogen pressure — 7.0 MPa and hydrogen / raw materials ratio — 500 Nm 3 of hydrogen / m 3 of raw materials.

Показатели процесса гидрооблагораживания приведены в таблице.Indicators of the process of hydrofining are shown in the table.

Пример 4.Example 4

Способ по примеру 3, отличающийся тем, что гидрооблагораживание проводили при объемной скорости 1,25 ч-1, давлении водорода - 4,0 МПа и соотношении водород/сырье - 1000 Нм3 водорода/м3 сырья.The method of example 3, characterized in that the hydrofining was carried out at a flow rate of 1.25 h -1 , a hydrogen pressure of 4.0 MPa and a hydrogen / feedstock ratio of 1000 Nm 3 of hydrogen / m 3 of raw materials.

Показатели процесса гидрооблагораживания приведены в таблицеIndicators of the hydrofining process are given in the table.

Как видно из представленных примеров, использование в качестве кислородсодержащего сырья смеси эфиров, полученных предварительной обработкой ТЖК и содержащих в своем составе разветвленные жирные кислоты, позволяет получить продукты гидрооблагораживания с более низкими температурой застывания и температурой предельной фильтруемости, при этом содержание серы во всех примерах не превышает 10 мг/кг.As can be seen from the presented examples, the use of a mixture of esters obtained by pretreatment of TFA and containing branched fatty acids in its composition allows obtaining hydrofining products with lower pour point and limiting filterability temperature, while the sulfur content in all examples does not exceed 10 mg / kg.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет решить задачу повышения эффективности процесса совместного гидрооблагораживания триглицеридов жирных кислот и нефтяных фракций в низкосернистые углеводородные фракции с более низкими температурой застывания и предельной температурой фильтруемости.Thus, the proposed method allows to solve the problem of increasing the efficiency of the process of joint hydrofining of triglycerides of fatty acids and petroleum fractions into low-sulfur hydrocarbon fractions with lower pour point and limiting temperature of filterability.

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (2)

1. Способ гидрооблагораживания предварительно обработанных триглицеридов жирных кислот (ТЖК) и прямогонной дизельной фракции при повышенной температуре и давлении водорода на сульфидных катализаторах MoS2/Al2O3 и NiMoS2/Al2O3 в две стадии, на первой из которых проводят гидроочистку прямогонной дизельной фракции в присутствии сульфидного NiMoS2/Al2O3 катализатора, отличающийся тем, что триглицериды жирных кислот подвергают предварительной обработке, включающей последовательную переэтерификацию метанолом и изомеризацию с получением метиловых эфиров жирных кислот с разветвленным углеводородным остатком, которые на второй стадии смешивают с полученной на первой стадии смесью углеводородов, водорода и сероводорода и проводят реакцию гидродеоксигенации в присутствии сульфидного катализатора MoS2/Al2O3.1. The method of hydrofining pretreated triglycerides of fatty acids (TFA) and straight-run diesel fraction at elevated temperature and hydrogen pressure on sulfide catalysts MoS 2 / Al 2 O 3 and NiMoS 2 / Al 2 O 3 in two stages, the first of which carry out hydrotreating Straight-run diesel fraction in the presence of sulfide NiMoS 2 / Al 2 O 3 catalyst, characterized in that the fatty acid triglycerides are subjected to pretreatment, including sequential transesterification with methanol and isomerization to obtain methyl fatty acid ethers with branched hydrocarbon residue, which in the second stage are mixed with the mixture of hydrocarbons, hydrogen and hydrogen sulfide obtained in the first stage and carry out a hydrodeoxygenation reaction in the presence of a MoS 2 / Al 2 O 3 sulphide catalyst. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидроочистку прямогонной дизельной фракции проводят при температуре 340°С, давлении водорода 4,0 МПа, объемной скорости расхода сырья - 1,1-1,25 ч-1, суммарном объемном соотношении водород/сырье - 510-600 Нм33.2. The method according to p. 1, characterized in that the hydrotreatment of straight-run diesel fraction is carried out at a temperature of 340 ° C, a hydrogen pressure of 4.0 MPa, the flow rate of the raw material consumption is 1.1-1.25 h -1 , the total volume ratio of hydrogen / raw materials - 510-600 Nm 3 / m 3 .
RU2018141570A 2018-11-27 2018-11-27 Method of hydroisalysing triglycerides of fatty acids in a mixture with oil fractions RU2689416C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141570A RU2689416C1 (en) 2018-11-27 2018-11-27 Method of hydroisalysing triglycerides of fatty acids in a mixture with oil fractions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141570A RU2689416C1 (en) 2018-11-27 2018-11-27 Method of hydroisalysing triglycerides of fatty acids in a mixture with oil fractions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2689416C1 true RU2689416C1 (en) 2019-05-28

Family

ID=67037176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018141570A RU2689416C1 (en) 2018-11-27 2018-11-27 Method of hydroisalysing triglycerides of fatty acids in a mixture with oil fractions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2689416C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737724C1 (en) * 2019-12-27 2020-12-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method of producing reactive and diesel fuels from mixture of vegetable and oil raw materials
CN114574233A (en) * 2022-03-11 2022-06-03 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 Method for preparing second-generation biodiesel from acidified oil
RU2806584C1 (en) * 2023-02-22 2023-11-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method for hydroconversion of rapeseed oil

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120216450A1 (en) * 2009-09-02 2012-08-30 IFP Energies Nouvelles Method of converting feeds from renewable sources in co-processing with a petroleum feed using a catalyst based on nickel and molybdenum
EP2106430B1 (en) * 2006-12-22 2013-05-08 IFP Energies nouvelles Method for hydro-processing a mixture containing animal or vegetal oils and petroleum cuts by intermediate stripping
RU2495082C2 (en) * 2008-09-10 2013-10-10 Хальдор Топсеэ А/С Hydrotreatment method and catalyst
RU2652991C1 (en) * 2017-12-28 2018-05-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Method of hydroameliorative triglycerides of fatty acids in the mixture with oil fractions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2106430B1 (en) * 2006-12-22 2013-05-08 IFP Energies nouvelles Method for hydro-processing a mixture containing animal or vegetal oils and petroleum cuts by intermediate stripping
RU2495082C2 (en) * 2008-09-10 2013-10-10 Хальдор Топсеэ А/С Hydrotreatment method and catalyst
US20120216450A1 (en) * 2009-09-02 2012-08-30 IFP Energies Nouvelles Method of converting feeds from renewable sources in co-processing with a petroleum feed using a catalyst based on nickel and molybdenum
RU2652991C1 (en) * 2017-12-28 2018-05-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Method of hydroameliorative triglycerides of fatty acids in the mixture with oil fractions

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737724C1 (en) * 2019-12-27 2020-12-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method of producing reactive and diesel fuels from mixture of vegetable and oil raw materials
CN114574233A (en) * 2022-03-11 2022-06-03 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 Method for preparing second-generation biodiesel from acidified oil
RU2806584C1 (en) * 2023-02-22 2023-11-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method for hydroconversion of rapeseed oil
RU2806584C9 (en) * 2023-02-22 2024-01-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method for hydroconversion of rapeseed oil

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9505986B2 (en) Fuel oil base and aviation fuel composition containing same
Kumar et al. Hydroprocessing of jatropha oil and its mixtures with gas oil
Arora et al. Investigating the effect of Fe as a poison for catalytic HDO over sulfided NiMo alumina catalysts
Janampelli et al. Selective and reusable Pt-WOx/Al2O3 catalyst for deoxygenation of fatty acids and their esters to diesel-range hydrocarbons
KR101696662B1 (en) Hydroconversion process and catalyst
JP5525865B2 (en) Hydrodeoxygenation of feedstock derived from renewable sources with limited decarboxylation conversion using nickel and molybdenum based catalysts
AU2010287357B2 (en) Method for producing aviation fuel oil base, and aviation fuel oil composition
RU2652991C1 (en) Method of hydroameliorative triglycerides of fatty acids in the mixture with oil fractions
Deliy et al. Hydrodeoxygenation of methyl palmitate over sulfided Mo/Al 2 O 3, CoMo/Al 2 O 3 and NiMo/Al 2 O 3 catalysts
KR101452793B1 (en) Hydrorefining process
Varakin et al. Beneficial role of carbon in Co (Ni) MoS catalysts supported on carbon-coated alumina for co-hydrotreating of sunflower oil with straight-run gas oil
Vlasova et al. Catalytic properties of CoMo/Al 2 O 3 sulfide catalysts in the hydrorefining of straight-run diesel fraction mixed with rapeseed oil
Sun et al. Hydrofining of coal tar light oil to produce high octane gasoline blending components over γ-Al2O3-and η-Al2O3-supported catalysts
RU2689416C1 (en) Method of hydroisalysing triglycerides of fatty acids in a mixture with oil fractions
Vlasova et al. The effect of rapeseed oil and carbon monoxide on SRGO hydrotreating over sulfide CoMo/Al2O3 and NiMo/Al2O3 catalysts
Nikul’Shin et al. Co-hydrotreating of straight-run diesel fraction and vegetable oil on Co (Ni)-PMo/Al 2 O 3 catalysts
Carmona et al. Hydrotreating atmospheric gasoil and co-processing with rapeseed oil using supported Ni-Mo and Co-Mo carbide catalysts
Varakin et al. Toward HYD/DEC selectivity control in hydrodeoxygenation over supported and unsupported Co (Ni)-MoS2 catalysts. A key to effective dual-bed catalyst reactor for co-hydroprocessing of diesel and vegetable oil
Vlasova et al. Co‐processing of rapeseed oil—straight run gas oil mixture: Comparative study of sulfide CoMo/Al2O3-SAPO-11 and NiMo/Al2O3-SAPO-11 catalysts
CN109294746B (en) Method for preparing diesel oil fraction by hydrogenation of oil raw material
Palanisamy et al. Direct hydrogenation and hydrotreating of neat vegetal oil into renewable diesel using alumina binder with zeolite
RU2602278C1 (en) Catalyst and process of hydrodeoxygenation of vegetal raw materials and its application
Slezáčková et al. Catalytic hydroprocessing of camelina oil/AGO mixtures over NiMoP/γ-Al2O3 catalysts
RU2706335C1 (en) Method of preparing catalyst for straight-run diesel fraction hydrofining
RU2726796C1 (en) Method for combined hydrotreatment of triglycerides of fatty acids and oil diesel fractions

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20201110

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201128

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210907