Введение. 2.1. Способы, связанные с разрушением ОСС и удалением их из топлив 4

БЛОК 2

ЛЕКЦИЯ 3: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ

Содержание

Введение 1

2.1. Способы, связанные с разрушением ОСС и удалением их из топлив 4

2.1.1. Адсорбционно-каталитическое обессеривание нефтяных фракций

в присутствии адсорбентов и катализаторов 4

2.1.2. Обессеривание нефтепродуктов с помощью микроорганизмов 6

2.2. Способы селективного извлечения ОСС с одновременной очисткой нефтяных

фракций 6

2.2.1. Использование процессов экстракции 6

2.2. 2. Способы окислительного десульфирования 9

2. 3. Применение ультразвука в химико-технологических процессах обессеривания

нефтяных фракций 11

Литература 15

Введение

Ископаемые топлива являются самым большим и наиболее широко используемым в мире источником энергии, обеспечивая высокую эффективность, надёжные рабочие характеристики и относительно низкие цены. Существует много различных видов топлив, начиная от нефтяных фракций до угля, битуминозных песков и горючих сланцев. Эти топлива имеют широкий диапазон применения.

К сожалению, в большинстве случаев ископаемые топлива содержат серу, обычно в виде сераорганических соединений. Сера вызывает коррозию в трубопроводах, резко ухудшает эксплуатационные качества топлив и масел, что в свою очередь приводит к преждевременному отказу двигателей внутреннего сгорания, снижает активность антидетонаторов и антиокис­лительную стабильность топлива, повышает склон­ность к смолообразованию. Сера также отравляет катализаторы, используемые при очистке и сжигании ископаемых топлив. Из-за отравления ею каталитических преобразователей в автомобильных двигателях сера часто является причиной выброса оксидов азота (NO_x) у автомобилей с дизельными двигателями. Сера также ответственна за твёрдые выбросы (сажу), поскольку высокосернистые топлива имеют тенденцию разрушать используемые сажевые ловушки. Одной из самых больших проблем, создаваемых соединениями серы, является получившийся при сгорании диоксид серы. В мире ежегодно вместе с нефтепродуктами сжига­ется около 4·10⁷ т серы. В пересчете на продукты сго­рания это составляет примерно 8·10⁷ т диоксида серы или 1,2·10⁸ т серной кислоты и приводит к выпадению "кислотных дождей", которые вредны для сельского хозяйства, живой природы и здоровья человека.

Современный мировой рынок предъявляет жесткие требования к качеству бензинов и дизельных топлив, в частности к содержанию в них серы. Большинство европейских государств переходит на дизельные топлива, удовлетворяющие требованиям EN 590, в соответствии с которыми содержание серы не должно превышать 50 ppm. Ещё более жесткие требования к дизельным топливам по содержанию серы устанавливаются в США. С 2005 г. все марки дизельных топлив должны содержать не более 5-10 ppm серы [1].

Для обеспечения требований, выдвинутых решениями законодательств США и ЕС и решения вопросов охраны окружа­ющей среды, необходимо разработать новые более эффективные способы обессеривания. Процессы получения топлив, обеспечивающих пониженное содержание серы в продуктах, являются трудоёмкими и дорогостоящими, что соответственно приводит к повышениям цен на топливо и оказывает тем самым значительное влияние на экономику в целом.

В связи с этим возникает задача использования современных высоких технологий, обеспечивающих достижение требуемого эффекта без больших материальных и энергетических затрат. К их числу относятся технологии, использующие акустические методы воздействия на химико-технологические процессы [45,46].

Существующие промышленные методы перера­ботки сернистых нефтей и их фракций в основном связаны с разрушением сераорганических соединений и удалением их из топлив. Между тем органические соединения серы (ОСС) можно из­влечь из нефтепродуктов в виде концентратов, а также нефтяных сульфоксидов и сульфонов и использовать их в различных отраслях народного хозяйства. Эти концентраты могут служить основой для получения солей алкан- и хлорсульфоновых кислот, обладающих высокой поверхностной активностью и пенообразующей способностью, а также для приготовления многофункци­ональных присадок, улучшающих антиокислительные, антикоррозионные и иные свойства смазочных масел.

Сульфоксиды являются высокоэффективными экстрагентами солей металлов, органических и неорганиче­ских кислот, фенолов, флотореагентами полиметаллических руд, пластификаторами полимерных материалов. Сульфоны являются препаратами для лечения грибко­вых заболеваний животных, а также используются как высокоэффективные репелленты.

Дистилляты, получаемые в процессах переработки нефти, отличаются между собой количест­вом и составом сернистых соединений [2, 3].

Опыты, проведённые с различными нефтями, показали следующее распределение серы по отдельным узким нефтяным фракциям (табл. 2.1):

Таблица 2.1

Распределение серы по отдельным узким нефтяным фракциям

S₁, S₂, S₃, S₄ – содержание серы в нефтях различных месторождений.

Анализ данных, приведённых в таблице, показывает, что распределение серы в узких нефтяных фракциях носит сложный характер: вначале с увеличением температуры кипения содержание серы падает, а потом – возрастает.

Легкие фракции (бензиновые) содержат преимущественно низкомолекулярные сернистые со­единения, часть из которых представлена сероводородом и легкими меркаптанами. Сероводород и меркап­таны, а также часть остальных сернистых соединений можно удалить сравнительно простыми по технологическому оформлению химическими методами (напри­мер, щелочной очисткой).

Более тяжелые фракции (керосиновые, фракции дизельного топлива, вакуумный газойль) содержат в основном циклические и полициклические высокомо­лекулярные сернистые соединения, для удаления которых требуется глубокая и сложная очистка.

В общем случае методы очистки нефти и нефтяных дистиллятов можно разделить на две группы (табл. 2.2) [4].

Таблица 2.2.

		Методы очистки нефтепродуктов от ОСС
Разрушение ОСС и удаление их из топлив		Селективное извлечение ОСС
Адсорбцинно-каталитическое обессеривание		Обессеривание с помощью микроорганизмов		Использование процессов экстракции		Окислительное десульфирование