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.

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