3.1.4. Результаты экспериментального исследования

Массовое соотношение экстрагент - сырье изменяли в диапазоне от 1:1 до 3:1. Экстракционная очистка атмосферного газойля N-метилпирролидоном оказалась более эффективна, чем диметилформамидом при меньшем соотношении к сырью (2:1 вместо 3:1 масс.) и при той же температуре (40^оС) нежелательные примеси удаляются более селективно и полно (рисунок 5)

Рисунок 5 - Содержание серы в рафинате в зависимости от соотношения экстрагент – сырье

Как следует из рисунка 5 можно достичь извлечения серы до 0.2 % масс. Концентрация серы в рафинате практически линейно уменьшается с ростом соотношения экстрагент - сырье. Для обеспечения одинаковых степеней обессеривания сырья требуется приблизительно в 1,6-2,0 раза больше диметилформамида, чем N-метилпирролидона. Максимальная степень обессеривания составила 89,4% Необходимо понимать, что среди сераорганических соединений дизельной фракции преобладают гомологи тиофена и бензотиофена. Их доля составляет ~54-55 %, причем около 30 % алкилбензотиофенов.

Для обоих растворителей удалось практически полностью удалить из атмосферного газойля полициклические углеводороды.

Таблица 9 - Содержание ароматических углеводородов

Углеводороды	Атмосферный газойль	Рафинат при экстракции N-метилпирролидоном	Рафинат при экстракции диметилфорамидом
Полициклические ароматические углеводороды, % масс.	3,7	0,1	0,14
Общее содержание ароматических углеводородов, % масс.	39,4	10,9	15,6

Рисунок 6 - Влияние соотношения N-метилпирролидон : газойль на содержание серы при температуре 60 ^оС

Рисунок 7 - Влияние соотношения N-метилпирролидон на выход очищенного атмосферного газойля при температуре 60 ^оС

Для учета влияния температуры на процесс, была проведена экстракционная очистка при 40^оС, 60^оС, 80^оС (см. рисунки 4 и 5). Установлено, что при 60^оС и соотношении 1:1 или 0.9:1 N-метилпирролидон :гагазойль выход рафината остается достаточно высоким и снижается потребление растворителя. Следует также отметить, что температура получаемого атмосферного газойля с установки первичной переработки нефти (АВТ) составляет 60 С, в результате чего сокращаются энергозатраты на его дальнейшее нагревание.

Таблица 10 - Характеристика рафинатов после пятиступенчатой экстракции с N-метилпирролидоном.

Температура экстракции, ˚С	Соотношение растворитель:сырье	Содержание серы, % масс.	Выход рафината, % масс.
40	1:1	0.40	70
60	0.7:1	0.52	89
60	0.9:1	0.47	84
60	1:1	0.32	82
80	1:1	0.20	68
40	2:1	0.3	70
60	2:1	0.22	75

Таблица 11 - Характеристика рафинатов после пятиступенчатой экстракции с Диметилформамидом.

Температура экстракции, ˚С	Соотношение растворитель:сырье	Содержание серы, % масс.	Выход рафината, % масс
40	1:1	0.5	83
40	2:1	0.4	75
40	3:1	0.3	66

Было проведено исследование по оценке возможности экстракционной очистки легкого газойля висбрекинга N-метилпирролидоном.

Температура начала кипения газойля висбрекинга значительно ниже температуры атмосферного газойля, поэтому при экстракции N-метилпирролидоном возможно образование азеотропов, как с насыщенными углеводородами, так и аренами, что усложняет регенерацию растворителя.

Представлялось целесообразным предварительно разделить газойль висбрекинга на фракции нк-234^оС и 234^оС-к.к. с выходом более легкой фракции 40 % об.

В легкой части газойля содержание серы составило 1,588 % масс., содержание азота 244 мг/кг, а в тяжелой части 2,075 % масс и 608 мг/кг соответственно.

Для фракции 234^оС-к.к. в качестве растворителя использовали N-метилпирролидон, содержащий 1% воды. Экстракцию проводили при температуре 40 ^оС. Массовое соотношение N-метилпирролидон – фракция 234^оС-к.к.: 1:1.

Для легкой части газойля (фракция нк-234^оС) применяли фенол с содержанием воды 10%. Температура экстракции 45 ^оС, при массовом соотношении экстрагента к газойлю 2:1 Выход и характеристики рафинатов и экстрактов приведены в таблице 12.

Таблица 12 – Характеристика рафинатов и экстрактов

Показатели	Фракция н.к. - 234^оС		Фракция 234^оС – к.к
	Рафинат	Экстракт	Рафинат	Экстракт
Стандартная разгонка
н.к.	160		220
20%	198		242
40%	205		268
60%	216		292
80%	234		315
Выход, % масс.	80,4	19,6	64,0	36,0
Плотность,	793,6	810,0	814,5	969,1
Содержание серы	0,38	6,56	0,58	5,0
Содержание азота, мг/кг	31	1118	78	1550
Показатель преломления	1,445	-	1,455	-
Цетановый индекс	49,5	-	63,5	-
Индекс корреляции	-	30,0	-	96,0
Цвет	Желтый	Темно-коричневый	Желтый	Черный

В результате экстракционной очистки повышается цетановый индекс рафинатов, снижается их плотность и показатель преломления. Степень извлечения серы составляет 72-76%, а азота 87 %.

Содержание ароматических углеводородов в рафинате тяжелой части газойля составляет 9,7 %. масс.

Регенерация N-метилпирролидона из равновесных фаз проводилась ректификацией в насадочной колонке высотой 0,4 м и эффективностью 15 теоретических тарелок. Расслаивания в отбираемых пробах при добавлении воды не наблюдалось, что свидетельствует об отсутствии образования азеотропов с углеводородами экстрактной фазы.

После смешения рафинатов сырье для гидроочистки характеризовалось следующими показателями:

• содержание серы 0,44 % масс.;

• содержание азота 46 мг/кг;

• плотность, 800,6 кг/м³;

• цетановый индекс 57,5.

В экстрактах легкой и тяжелой частей газойля висбрекинга значительно повышается плотность и содержание сераорганических соединений, однако, индекс корреляции не высокий. Как известно, для получения высокодисперсных, высокоструктурных саж необходимо сырье с индексом корреляции на уровне 120-130 [30], поэтому полученные экстракты целесообразно использовать в смеси с тяжелыми газойлями каталитического крекинга или тяжелыми смолами пиролиза углеводородного сырья.