Ученые Пермского Политеха получили автомобильное топливо из гудрона
Запасы легкой нефти сокращаются, поэтому сейчас актуальна переработка тяжелых нефтепродуктов. Чтобы удовлетворить мировой спрос на энергию, необходимо более эффективно перерабатывать «черное золото».
Но у тяжелых фракций углеводородов есть недостатки: высокое содержание металлов, смол и высокомолекулярных компонентов, поэтому сырье нужно подготавливать. Для получения топлива используют каталитический крекинг – процесс, при котором тяжелые молекулы нагреваются и распадаются на легкие. Исследователи из Пермского Политеха усовершенствовали технологию, заменив традиционное сырье тяжелыми продуктами переработки нефти.
Результаты работы ученые представили в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология». Работа позволит расширить сырьевую базу отечественной нефтеперерабатывающей промышленности в условиях растущего потребления топлива и сырья для нефтехимии.
– Обычно для каталитического крекинга в кипящем слое используют вакуумный газойль – продукт перегонки нефти и ее тяжелых производных под вакуумом. Но для этого можно применять и предварительно подготовленные более тяжелые фракции. Без обработки эти вещества могут негативно повлиять на работу применяемых при переработке катализаторов. Чтобы избежать последствий, сырье «облагораживают», в том числе удаляя нежелательные компоненты с помощью легких растворителей: пропана, бутана или пентана. Тяжелая фракция выпадает в осадок, очищая продукт от загрязняющих веществ. Это позволяет улучшить качество сырья, и далее его легче перерабатывать, – рассказывает один из исследователей, доцент кафедры «Химические технологии» Пермского Политеха, кандидат химических наук Александр Чудинов.
Сегодня в промышленности с помощью обработки гудрона пропаном получают компоненты базовых масел. Используя более тяжелые растворители – пентан или бензин, – можно получить продукт, который может быть использован для получения бензина и других ценных продуктов. Это позволяет увеличить количество сырья. Ученые Пермского Политеха обработали гудрон с помощью н-пентана и изучили «превращения» смеси газойля и очищенных углеводородов в процессе каталитического крекинга. На качество и количество продукта влияют не только состав сырья и параметры обработки, но и тип и структура растворителя. Исследователи описали характеристики веществ, полученных при различных соотношениях растворителя и сырья.
Для этого ученые провели эксперименты на базе Научно-образовательного центра FCC и Центра коллективного пользования «Центр наукоемких химических технологий и физико-химических исследований» Пермского Политеха. Исследователи использовали гудрон с установок ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез». Он состоял из смеси 80%-й западносибирской и 20%-й каменноложской нефти. В качестве растворителя ученые применяли н-пентан со средней растворимостью. Соотношение растворителя и гудрона составило 6:25. Исследователи загрузили гудрон и н-пентан в реактор специальной установки, а затем нагревали их до 50 °С в течение часа, постоянно перемешивая. Давление составило 1,3 атм. Далее в течение еще одного часа реактор выдерживали при 50 °С без перемешивания. Через 12–20 часов смолисто-асфальтеновая часть остывала до комнатной температуры, отстаивалась и выпадала в осадок, а затем ее отфильтровали. Затем ученые удалили из полученного продукта остатки растворителя. Они определили его плотность, вязкость, коксуемость, зольность и содержание азота.
Далее они провели каталитический крекинг вакуумного газойля и его смеси с полученным продуктом на специальной лабораторной установке при температуре 527 °С. Свойства продуктов реакций определили с помощью метода газовой хроматографии.
В результате удалось выяснить, что наиболее качественными стали составы, полученные при соотношении гудрона и н-пентана 14:1 и 16:1 при температуре 50 °С и давлении 1,3 атм. Добавление продуктов «очищения» гудрона к вакуумному газойлю до 10% не снижает эффективность процесса и получения продуктов.
Технология будет перспективна для получения высокооктановых сортов бензина и непредельных газов.