Top.Mail.Ru
 
Влияние полярного растворителя на процесс озонирования прямогонной дизельной фракции
Лихтерова Н.М., Лунин В.В., Сазонов Д.С., Самойленко С.А.

(1) Московская государственная академия тонкой химической

технологии им. М.В.Ломоносова

(2) Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

В ходе предварительно проведенных исследований показана возможность превращения тиофеновых сернистых соединений в прямогонных дизельных фракциях под действием озона в сульфоксиды и сульфоны с последующим удалением их гидроочисткой. Было показано, что процесс озонирования дизельных фракций протекает с образованием осадков, которые растворяются в полярных растворителях. В этой связи изучено влияние полярного растворителя (этанола) м условий процесса озонирования на образование смол и осадков в ходе процесса. Для образцов, обработанных озоном, были определены физико-химические характеристики: содержание общей серы, содержание фактических смол, кинематическая вязкость, температура вспышки, плотность, коэффициент рефракции. Полученные данные показали, что присутствие полярного растворителя препятствует пено и осадкообразованию, снижает образование смол в 20 раз, способствует переходу окисленных соединений серы в среду растворителя (на 40% масс.). Впервые установлено протекание процесса низкотемпературного крекинга. Температура вспышки образцов снижается на 20°С. В целом, этанол меняет маршрут взаимодействия озона с компонентами системы.

В ходе опытов исследовали влияние условий озонирования на изменение физико-химических характеристик ПДФ, которые представлены в табл. 1. Озонирование вели при температуре от 18°С до минус 5°С и удельном расходе озона от 2 до 8 г/кг сырья. Концентрация этанола составляла 95% об. Генератор озона работал на воздухе и содержал устройство для осушки компримированного воздуха цеолитом аX. Исходную фракцию предварительно подвергали фильтрации для удаления механических примесей и влаги.

Подвергнутую озонолизу ПДФ исследовали по физико-химическим характеристикам: содержание общей серы, содержание фактических смол, кинематическая вязкость, температура вспышки, плотность, коэффициент рефракции.

Обобщение данных полученных физико-химическим характеристикам проводили в сравнении с данными для ПДФ, озонированной без этанола. Сравнение данных, характеризующих процесс смолообразования, показало (рис. 1), что в случае присутствия в реакционной зоне полярного растворителя (этанола) процесс смолообразования выражен слабо. Количество фактических смол при озонировании ПДФ без растворителя в 20 раз больше, чем с растворителем (рис. 1). Кроме того, было отмечено различное влияние температуры процесса озонирования на скорость образования и количество фактических смол (рис. 1). В первом случае, без этанола, снижение температуры процесса приводит к снижению смолообразования, во втором наоборот, наблюдается рост концентрации фактических смол с 90 мг/см³ при 18°С до 140 мг/см³ при минус 5°С. Полученные данные указывают на различие маршрутов реакции озона с компонентами ПДФ.
Таблица 1 - Зависимость содержания фактических смол от глубины озонирования
1- прямое озонирование; 2 озонирование в присутствии полярного растворителя. Рис. 1.
Присутствие этанола способствует удалению части окисленных соединений серы из состава ПДФ и их переходу в спиртовую фазу (до 40% масс.). Концентрация серы в образцах ПДФ без этанола не меняется (рис. 2). Процесс озонирования компонентов ПДФ сопровождается образованием соединений большей молекулярной массы, чем в исходной фракции. Следовательно, вполне ожидаемым результатом является увеличение кинематической вязкости в ходе озонирования ПДФ (рис. 3). Действительно, все образцы, подвергнутые озонированию, за исключением образца, полученного при удельном расходе озона 4 г/кг и температуре минус 5°С в присутствии этанола, имеют вязкость при 20°C, превышающую значение этого показателя в исходной фракции (рис. 3).

Рис. 2. Зависимость содержания серы от глубины озонирования
1- прямое озонирование; 2- озонирование в присутствии полярного растворителя.
Рис. 3. Зависимость кинематической вязкости от глубины озонирования При озонировании по первому варианту кинематическая вязкость повышается с увеличением глубины озонирования. Для образцов, полученных в отсутствии растворителя при температурах 18°С и минус 9°С, кинематическая вязкость, по сравнению с исходной, увеличивается с 5,33 до 5,70 мм³/с (сСт). Зависимость кинематической вязкости от глубины озонирования при 0°С носит экстремальный характер с минимумом в точке 5,45 мм³/с. Аналогичный вид кривой зафиксирован для образцов, полученных в присутствии этанола при температуре минус 5°С. Наличие минимума, по-видимому, связано с раскрытием колец полициклических ароматических структур в ходе озонирования. Дополнительно в ходе озонирования в присутствии растворителя была определена температура вспышки полученных образцов (рис. 4).
Рис. 4,5. Зависимость температуры вспышки и коэффициента рефракции от глубины озонирования
Впервые при озонолизе нефтяной фракции установлено снижение температуры вспышки с 84 до 65 deg * C что, по-видимому, связано с протеканием реакции низкотемпературного крекинга. Возможность деструкции компонентов ПДФ при температурах 18 deg * C и минус 5°С подтверждена данными по изменению коэффициента рефракции озонированных образцов (рис. 5). Плотность образцов, полученных в ходе экспериментов в присутствии этанола, изменяется нелинейно, и зависимости носят экстремальный характер с максимумом в точке с удельным расходом 2 г/кг (рис. 6).
Нелинейное изменение плотности связано C различной растворимостью продуктов озонирования в полярном растворителе, которая зависит от глубины озонирования.
2025 / 01 / 14

Автор книги "Озон и другие экологически чистые окислители: Наука и технологии" 30-й Всероссийский семинар.
В.В. Лунин, Самойлович, В.Г., С.Н. Ткаченко, И.С. Ткаченко
По вопросам и предложениям свяжитесь с нами любым удобным способом

Телефон: 8 (800) 775-28-45
E-mail: info@ozonbox.pro
Соцсети: Вконтакте | Rutube