Введение к работе
Актуальность проблемы
Ухудшение экологической ситуации во многих странах мира вызвало появление целого ряда законодательных актов. В настоящее время содержание ароматических соединений в моторных топливах регламентируется на уровне 5-20 об.%. В нашей стране разработаны ТУ 38.1011348-90 на экологически чистые дизельные топлива с ограничеїшьім содержанием ароматических углеводородов до 10% мае. Нефтеперерабатывающая промышленность всего мира сталкивается в той или иной мере с экологическими требованиями к качеству выпускаемых нефтепродуктов, ужесточая режимы существующих процессов облагораживания топлив и разрабатывая новые, более эффективные.
Каталитические процессы гидрообессеривания и деароматизации - основные процессы получения качественных моторных топлив как из прямогонного, так и из сырья вторичного происхождения. Снижение содержания ароматических углеводородов улучшает эксплуатационные характеристики топлива и снижает канцерогенность продуктов сгорания.
Как правило, гидрирование ароматических углеводородов проводят в паровой фазе в реакторах проточного типа с неподвижным слоем катализатора. В качестве катализаторов в настоящее время используют нанесенные сульфидные системы Ni-Mo(W), позволяющие одновременно проводить гидроочистку сырья, однако для высокой степени деароматизации при использовании таких катализаторов необходимы высокие давления - 10-15 МПа. Кроме того, применяют нестойкие к воздействию серы катализаторы на основе благородных металлов (Pt, Pd), которые позволяют работать при более низких давлениях, но требуют предварительной ступени глубокой гидроочистки сырья.
Снижение давления в реакторе значительно снижает удельные капиталовложения на получаемый продукт, поэтому в настоящее время многие фирмы разрабатывают новые процессы, позволяющие получать экологически чистые топлива с наименьшими затратами.
Предварительные исследования, проведенные в Институте катализа, показали, что процессы гидрообессеривания и деароматизации топлив тесно связаны: степень гидрирования ароматических углеводородов на сульфидных катализаторах снижается при увеличении содержания сероорганических соединений в сырье, также как и скорость ' гидрообессеривания сырья падает в присутствии ароматических соединений. Кроме того, реакция гидрирования ароматических соединений сопровождается значительным выделение тепла. Эти факты привели к
предположению, что эффективность процесса может быть повышена при проведении его в динамических условиях - при периодическом изменении состава подаваемого на сульфидный катализатор сырья. Поэтому возникла необходимость в детальном изучении процесса в нестационарных режимах, что и явилось темой настоящей работы.
Основными задачами работы являются:
- разработка научных основ процесса деароматюации реактивных топлив в
нестационарных режимах с использованием сульфидных катализаторов;
определение кинетических и динамических характеристик процесса на сульфидных катализаторах;
моделирование и анализ различных вариантов процесса деароматизации топлив в нестационарных условиях.
Научная новизна работы. Исследовано влияние температуры, давления и концентрации сероорганических соединений на кинетику реакции гидрирования бензола и ароматических соединений реального сырья - реактивного топлива ТС-1 -на сульфидных катализаторах нефтепереработки. Экспериментально изучена динамика реакции гидрирования ароматических соединений на сульфидных катализаторах при периодическом изменении концентрации сероорганических соединений в сырье. Предложен механизм взаимных превращений активных центров гидрирования ароматических соединений и гндрогенолиза сернистых соединений под действием изменений состава сырья. Проведено моделирование и анализ различных технологических схем реализации процесса деароматизации топлив в нестационарном режиме.
Практическая ценность. Предложены технологические схемы и определены параметры нестационарных режимов процесса деароматизации реактивных топлив. Нестационарная технология обеспечивает более высокую производительность процесса, снижение давления и уменьшение энергозатрат. Разработанный процесс защищен патентом.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на конференции стран Содружества "Кииетика-5" в 1991 г., первом Российско-Японском симпозиуме по нефти, газу и нефтехимии в 1993 г., конференциях "Химреактор-12", "Химреактор-13" в 1992 и 1994 гг., на конкурсе научно-исследовательских работ Института катализа в 1994 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 работы.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 125 страницах машинописного текста, включая 59 рисунков и 15 таблиц. Список цитируемой литературы включает 138 наименований.