Способ получения арктического керосина и дизельного топлива

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРКТИЧЕСКОГО КЕРОСИНА И ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА(KZ), Капустин Владимир Михайлович (RU), Саипов Абдилла Абибуллаевич, Халдаров Нартай Ханыбекович, Аргинбаев Кайрат Даниярович, Рустембекова Римма Адамбековна (KZ) Изобретение относится к способам получения арктического керосина и дизельного топлива и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Задачей изобретения является разработка способа получения преимущественно арктических керосиновых и дизельных топлив каталитической дистилляцией, со вспомогательными стадиями депарафинизации вторичного сырья, реализуется получение алканов нормального строения. В качестве адсорбента-восстанавливающего катализатора - АК-2 используют адсорбент, полученный путем взаимодействия электротермического фосфорного шлака и фосфорной кислоты с введением в продукт взаимодействия жидкого силикатного стекла и воды в соотношении 5:3:2 грануляции и обжига при температуре 450-500 С. Адсорбент-катализатор, в структуре кремниево-фосфатного носителя, работает в режиме антиоксидантного импрегнированного катализатора, восстановлением жидкого парафина в смеси избирательно регенерирует н-алканы с использованием процесса нанооксидантности, самопроизвольным структурированием сегнетоэлектрированием в потенциалы комплексных альтернативных бутанольных и метилпропанольных спиртов. Адсорбционный процесс на наноантиоксидантном катализаторе АК-2 достигается разделением керосиновых и дизельных фракций на два продукта: жидкие неразветвленные парафиновые углеводороды (н-парафины) и депарафинированный керосиновый и дизельный дистиллят, называемый денормализатом. Сырьем установки является прямогонный керосиновый и дизельный дистиллят при 25 С широкого или узкого фракционного состава (в зависимости от требований, предъявляемых к продуктам), который предварительно подвергается гидроочистке. Указанная фракция может быть использована в качестве керосинового и дизельного топлива. Получаемые на антиоксидантном интерметаллическом носителе в процессе АК-2 парафины дальше используются как вторичное сырье при регенерации нагретым острым паром,вытесняются из смеси (при 120-130 С) с углеводородами другого строения бутаноловые н-жидкие спирты на два продукта: 2-метил-2-пропанол и 2-бутанол, соответствующие массовой доле состава 28 и 72% от массы фракционной смеси в необратимые сегнетоэлектричные комплексы, после каждого цикла регенерации, что позволяет смело добавлять их как комплексные альтернативные присадки к дизельным и моторным бензиновым топливам.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: РЕСПУБЛИКАНСКОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ НА ПРАВЕ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ВЕДЕНИЯ Изобретение относится к способам получения арктического керосина и дизельного топлива и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Известен способ получения реактивного топлива в процессе "Парекс" (Германия), где парафины,образующиеся при депарафинизации нефти, используются как сырье для получения дистиллятных, преимущественно керосиновых и дизельных фракций, жидких нормальных парафинов высокой степени чистоты и низкозастывающих денормализатов - компонентов зимних и арктических сортов реактивных и дизельных топлив. В качестве адсорбента используется цеолит цеосорб 5 АМ (типа СаА). Характерной особенностью процесса "Парекс" является проведение адсорбции в среде циркулирующего водородсодержащего газа, являющего газоносителем сырья. Десорбция адсорбента осуществляется нагретыми парами аммиака-вытеснителя адсорбционных н-алканов, где обе стадии процесса - адсорбция и десорбция являются окислительно-восстановительными парофазами, осуществляются при высокой температуре около 380 С и в среде циркулирующего водородсодержащего газа и давлении 0,5-1 МПа. Недостатком способа является относительная длительность процесса производства адсорбентакатализатора цеолита с каталитическими добавками, большой расход воды, недостатком полученного адсорбента является высокая себестоимость, и он применим только в окислительных, высокотемпературных прямогонных дистиллятных, фракционных процессах. (Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Изд-во "Гилем", Уфа - 2002, с. 322). Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения топлива для реактивных двигателей путем каталитического пропускания депарафинизации прямогонных керосиновых дистиллятов (фракции 168-282 С) в присутствии цеолитсодержащего катализатора (СГК-1). Процесс осуществляют при температуре 315 С, давлении 4 МПа, объемной скорости подачи сырья 1 ч-1, соотношении водород/сырье 1000 нл/л. В результате содержание алкановых углеводородов н-строения в дистилляте снижается от 21 до 0%, температура начала кристаллизации уменьшается от -36 до -60 С. Выход облагороженной фракции составляет 74,2 мас.% (при выходе бензина 17,5-18,3 мас.%, углеводородовC1-C4 - 5,8-6,4 мас.% и потерях 1,4-1,8 мас.%). Указанная фракция может быть использована в качестве реактивного топлива (Радченко Е.Д., Нефедов Б.К., Алиев P.P. Промышленные катализаторы гидрогенизационных процессов нефтепереработки, М., Химия. 1987 г., с. 95). Недостатком способа является относительно низкий выход целевой фракции (около 74 мас.%), а также невозможность в ряде случаев достижения требуемого качества реактивного топлива по таким константам, как содержание непредельных углеводородов, термическая стабильность, содержание общей и меркаптановой серы, а также длительность процесса приготовления адсорбента с каталитическими добавками, большой расход воды, полученный адсорбент-катализатор применим только для получения фракции реактивного топлива. Известен способ производства дизельного топлива арктического, предусматривающий совместное применение процессов первичной перегонки нефти, вторичной перегонки прямогонных дизельных дистиллятов, гидроочистки и депарафинизации вторично выделенных дизельных фракций. Недостаток данного способа состоит в применении вторичных процессов нефтепереработки - вторичной перегонки дизельных дистиллятов первичной перегонки нефти, их гидроочистки и депарафинизации, что существенно увеличивает себестоимость топлива и снижает ресурсы его производства. Кроме того, такие способы получения дизельного топлива арктического исключают возможность его производства на предприятиях, где отсутствуют свободные мощности вторичных процессов (Химия и технология топлив и масел.5, 1970, с. 12. Технология получения дизельного топлива арктического. Уфимский нефтеперерабатывающий завод им. XXII съезда КПСС, 1986). Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения низкозастывающих средних дистиллятов (в том числе дизельного топлива) путем каталитического гидрокрекинга нефтяного сырья широкого фракционного состава с последующей каталитической гидродепарафинизацией потока из зоны гидрокрекинга и выделением ректификацией из гидрогенизата конечного продукта. Гидрокрекинг и гидродепарафинизацию осуществляют в одном реакционном блоке при температуре 260-455 С(разница температур между двумя катализаторными слоями не должна превышать 50 С), общем давлении 3-21 МПа и суммарной объемной скорости подачи сырья (для двух катализаторных слоев) 0,2-5,0 ч-1. При необходимости перед выделением конечного продукта ректификацией его дополнительно подвергают гидроочистке для обеспечения требований по цетановому индексу и/или окислительной стабильности топлива. (Патент US 5935414, Кл. С 10G 47/16, 1999 г.). Недостатком указанного способа является использование в процессе каталитической гидродепарафинизации балластных фракций, выкипающих до 260-290 С, которые имеют достаточно низкие температуры застывания (ниже минус 55 С), что может приводить к снижению выхода целевого продукта и увеличению расхода водорода на реакцию. Кроме того, в сырье гидрокрекинга вовлекаются фракции,выкипающие ниже 340-370 С, которые характеризуются малой степенью превращения при переработке их с более тяжелыми фракциями. Задачей изобретения является разработка способа получения преимущественно арктических керосиновых и дизельных топлив каталитической дистилляцией, со вспомогательными стадиями депарафи-1 023825 низации вторичного сырья, реализуется получение алканов нормального строения. Поставленная задача решается тем, что в способе получения арктического керосина и дизельного топлива, предусматривающем дистиллятную фильтрацию через релаксирующий (рассасывающий) интерметаллический фильтрующий импрегнированный "карточный" слой, содержащий антиоксидантный(восстанавливающий) адсорбент-катализатор, с последующей депарафинизацией адсорбента, согласно изобретению, в качестве антиоксидантного адсорбента-катализатора используют адсорбент АК-2 (ГОСТ 5696-11, Инновационный патент РК 20686 опубл. 15.01.2009. Бюл.1), полученный путем взаимодействия электротермофосфорного шлака и фосфорной кислоты с введением в продукт взаимодействия жидкого силикатного стекла и воды в соотношении 5:3:2, грануляции и обжига при температуре 450500 С, в соответствии с формулой изобретения депарафинизацию полученного вторичного сырья парафиновых углеводородов керосина и дизельного топлива осуществляют при температуре 120-130 С острым паром с вытеснением и восстановлением н-алканов самопроизвольной поляризацией в сегнетоэлектрические комплексные бутанольные и метилпропанольные спирты. Строение и структура антиоксидантного, импрегнированного, интерметаллического, карточно-слоистого бифункционального катализатора - Ca5[Al2Si4O12]-Si2PO4-3,42H2O-C2S-белитовая Na+ форма. Свойства - удельная адсорбционная поглощающая поверхность - 316 м 2/г. Насыпная плотность - 500 кг/м. Твердость по шкале Мосса 8-9. Таблица 1 Бутанольные спирты С 4 Н 9 ОН 74,12 Мм Растворимость: 2-метил-2-пропанол растворим в воде, этаноле и диэтиловом эфире, бензоле, бесцветные жидкости легко окисляются в воде и хорошо улетучиваются. Способ осуществляют следующим образом: прямогонная дизельная и керосиновая фракциядистиллят проходит двухступенчатую адсорбционную колонну через "карточные" слои антиоксидантного адсорбента-катализатора с объемной скоростью подачи сырья 1 ч-1 в соответствии со скоростью на 1000 л, с производительностью 0,28 м/с восстановленных фракций парафиновых углеводородов, разделением и изомобилизацией парафинистого жидкого дистиллята с образованием денормализата и деассортимента. Адсорбционный процесс на антиоксидантном неподвижном слое катализатора АК-2 достигается разделением керосиновых и дизельных фракций на два продукта: жидкие неразветвленные парафиновые углеводороды (н-парафины) и депарафинизированный керосиновый и дизельный дистиллят, называемый денормализатом. Сырьем процесса является прямогонный керосиновый и дизельный дистиллят при 25 С и при нормальном давлении широкого или узкого фракционного состава (в зависимости от требований,предъявляемых к продуктам), который предварительно подвергается гидроочистке. Антиоксидантный адсорбент-катализатор работает в режиме антиоксидантного импрегнированного катализатора при восстановлениях жидкого парафина во фракционной смеси избирательно регенерируется на н-алканы, совмещая использование процесса антиоксидантности, самопроизвольное структурирование, сегнетоэлектризование в потенциалы омылением и спиртообразованием самопроизвольной поляризацией в комплексные бутанольные и метилпропанольные спирты. К фракционному сырью предъявляются относительные требования по содержанию серы, олефинов и примесей. Таблица 2 Показатели качества сырья и опытных депарафинизированных продуктов восстановленным антиоксидантным кремниево-фосфатным интерметаллическим носителем для керосиновых арктических неразветвленных дистиллятных топлив Степень извлечения натуральных н-алканов в процессе составляет 90-95 мас.% от потенциала. Таблица 3 Показатели качества сырья и опытных депарафинизированных продуктов восстановленным антиоксидантным кремниево-фосфатным интерметаллическим носителем для арктических дистиллятных неразветвленных дизельных топлив В результате получают продукт, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 305-82 на дизельное топливо арктическое. При способе получения дистиллятной молекулярно-ситовой депарафинизацией на восстанавливающем антиоксидантном интерметаллическом носителе АК-2 парафины также используются как вторичное сырье при десорбции регенерации с нагретым острым паром с вытеснением из парафинистой смеси (при давлении 0,5-1 МПа и температуре 120-130 С) с углеводородами другого строения бутаноловые н-жидкие спирты на два продукта: 2-метил-2-пропанол и 2-бутанол, соответствующие массовой доли состава 28 и 72% от массы фракционной смеси, в необратимые поляризованные комплексы, после каждого цикла десорбции в химическом составе, что позволяет добавлять их как комплексные альтернативные присадки и добавки к дизельным и моторным бензиновым топливам. Эти стадийные гетерогенные каталитические эффекты дают возможность активно перейти на бес-3 023825 серные и некорродирующие моторные бензины и дизельное топливо с повышенным октановым и цетановым числом. Динамический цикл адсорбции расширяется примерно в два раза по сравнению с прототипом, продолжительность нагрева острым паром при 120-130 С составляет 1,5 ч, при электронагреве - 3,5-4 ч. Поэтому на установке предусмотрены три периодических двухступенчатых переключаемых адсорберов, с острым паром, при низкой температуре со стационарным "карточным" слоем кремниево-фосфатного восстановительного антиоксидантного интерметаллического адсорбента, один из которых работает в режиме адсорбции, а два других - как десорберы, с обогревателями и охладительными системами, приемниками, а также холодильниками. Процессы регенерации-десорбции острым паром при низком температурном потенциале позволили выяснить, что длина защитного слоя потенциала адсорбента-катализатора зависит от размера частиц в пределах 0,0006-0,001 м и защитного действия высоты динамического "карточного" слоя адсорбентакатализатора Х=0,2 м, а время защитного действия от скорости потока гидрогенизации равны= 9140 ч. Преимуществом интерметаллического адсорбента катализатора АК-2 является импрегнированность жидкого стекла в Na+-форме и интерметалличность, а также невысокая себестоимость и экологичность. Качество новой продукции - высокооктановые и высокоцетановые числа индексов бензинов и дизельного топлива, безвредные альтернативные топлива с присадками и добавками, для Аи-95 и выше,полностью соответствует стандартам Евро-5. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения арктического керосина и дизельного топлива каталитической депарафинизацией путем пропускания прямогонного керосина и дизельной фракции через слой адсорбента-катализатора с последующей регенерацией адсорбента, отличающийся тем, что в качестве адсорбента-катализатора используют адсорбент АК-2, полученный путем взаимодействия электротермофосфорного шлака и фосфорной кислоты с введением в продукт взаимодействия жидкого силикатного стекла и воды в соотношении 5:3:2, грануляции и обжига при температуре 450-500 С, при этом регенерацию адсорбента осуществляют при температуре 120-130 С острым паром с вытеснением парафиновых углеводородов и восстановлением в комплексные бутанольные и метилпропанольные спирты.