Спосіб переробки бензинових фракцій

Винахід відноситься до галузі каталітичної переробки вуглеводневої сировини і може бути використай в нафтопереробній та нафтохімічній промисловості. Відомий спосіб переробки бензинових фракцій з межами википання 80-160°С, октановим числом (ОЧ) 37, складу (%): парафінів 66, нафтенів 27, ароматичних вуглеводнів 7, шляхом каталітичного риформінгу на поліметалевому каталізаторі, що містить 0,2% платини, 0,2% ренію, 0,5% талію, 1,12% хлору на носії - окису алюмінію. Процес проводять при температурі 490°С, тиску 2,0МПа, об'ємної швидкості подачі рідкої сировини 3,0год-1 середовищі циркулюючого водню при мольному співвідношенні водень: сировина 5:1. Одержують рідкі продукти з виходом 82,8% і октановим числом, визначеним за моторним методом (MM) 86,2 пунктів [1]. Недоліками способу є висока вартість платинового каталізатору, застосування високої температури й підвищеного тиску, необхідність використання воденьвмісного газу. Відомий спосіб переробки бензинових фракцій, що полягає в каталітичному риформінгу низькооктанових бензинових фракцій, що википають у межах 82-168°С, мають октанове число 46, містять (%): парафінів 69, нафтенів 18, ароматичних вугле воднів 13, з добавкою 3-20 мас.% ароматичних вуглеводнів С 6-С11 із процесів риформінгу й піролізу бензинів, коксування вугіль і каталітичного перетворення ароматичних вуглеводнів. Переробку здійснюють на промотованому металами VIII групи цеолітвмісному промисловому каталізаторі КД-3П в водневому середовищі при температурі 330°С, тиску 3,5МПа, об'ємної швидкості подачі сировини 4год-1. Вихід каталізату 90%, октанове число 75 (MM) [2]. Недоліками способу є застосування дорогих металів платинової групи в складі каталізатору, високий тиск, використання циркулюючого воденьвмісного газу. Відомий спосіб переробки низькооктанових бензинових фракцій газоконденсату, що википають в інтервалі (початок кипіння (п.к.) - 140°С), із щільністю 0,705г/см 3 і октановим числом 56,8 (MM) у присутності алюмосилікатного каталізатору, що містить цеоліт, типу P3ЭY (промисловий каталізатор Цеокар-3а), на який нанесені 0,25-5,0мас.% (бажано 0,25-1,0мас.%) алюмофенілсилоксану або 0,25-1,0мас.% алюмофенілсилоксану або 0,25-1,0мас.% цинкофенілсилоксану. Процес здійснюють на установці проточного типу при атмосферному тиску, температурі 350-400°С, об'ємної швидкості подачі сировини 0,8-4,0см 3/cм 3гoд. Вихід бензин-каталізату 76-95мас.%, октанове число одержуваного продукту 70,2-81,2 пункти за моторним методом [3]. Даний спосіб обраний як прототип, тому що є найбільш близьким за технічною сутністю (використання низькооктанової бензинової фракції, застосування цеолітвмісного каталізатору, близька швидкість подачі сировини, атмосферний тиск) до пропонованого винаходу. Недоліком способу є низьке октанове число одержуваного каталізату, що складає 70,2-81,2 пункти за моторним методом. В основу винаходу поставлено задачу підвищення октанового числа одержуваного бензин-каталізату. Поставлена задача досягається шляхом переробки бензинових фракцій газового конденсату або нафти в присутності нового каталізатору, що уявляє собою механічну суміш цеоліталюмосилікатного типу PЗЭ Y каталізатору (промисловий каталізатор Цеокар-3а) із шаруватою сполукою графіту (ШСГ) емпіричної формули С30[FeCl2]2 , ШСГ складає 5-17мас.% від загального складу каталізатору, під впливом надвисокочастотного (НВЧ) електромагнітного випромінювання частотою 2450±50МГц. Процес здійснюють в умовах, близьких до прототипу (атмосферний тиск, об'ємна швидкість подачі сировини 0,8-2 год-1), при значному зниженні температури до 300-320°С. Такі умови проведення риформінгу та застосування каталізатору, що заявляється, приводить до підвищення октанового числа цільового продукту (бензин-каталізату) до 83-87 пунктів. Суттєвими відмінностями пропонованого способу є застосування нового каталізатору й використання НВЧелектромагнітного випромінювання для здійснення процесу. Як відомо, НВЧ-вплив має істотні відмінності перед іншими видами впливу на матеріали, тому що дозволяє концентрувати великі потужності в малому обсязі, забезпечує рівномірне нагрівання речовин з низькою теплоємністю при більшій інтенсивності, здійснює вибірне нагрівання і регулювання заданої температури. При впливі енергії НВЧ-поля на органічні речовини відбувається поглинання електромагнітної енергії за рахунок діелектричних утрат, пов'язаних зі структурними і поляризаційними особливостями матеріалу, що переробляється, що приводить до зміни температурного поля середовища й агрегатного стану речовин, що переробляються. Усі перераховані фактори впливають на швидкість і селективність протікання різноманітних хімічних реакцій (крекінгу, дегідрування, дегідроциклізації, ізомеризації і т.д.) у рідкій і газоподібній фазі і сприяють утворенню компонентів, що мають високі антидетонаційні властивості і поліпшують експлуатаційні характеристики (октанове число) одержуваного каталізату. Використання частоти 2450±50МГц обумовлено високим коефіцієнтом корисної дії і простотою конструкції НВЧ-генератора електромагнітного випромінювання даної частоти. Крім того, ця частота входить у діапазон частот, дозволених до використання в промисловості. Коливання частоти в межах ±50МГц, що складають 2% від середнього значення (2450МГц), визначаються технічними характеристиками використовуваного НВЧ-генератора електромагнітного випромінювання. Переробці піддавалася бензинова фракція газового конденсату з температурними межами википання (початок кипіння 50°С - кінець кипіння 185°С), щільністю 0,752г/см 3, що має октанове число 54,7 (MM), складу, %: парафінів 65, нафтенів 23, ароматичних вуглеводнів 12, і бензинова фракція нафти з межами википання 40150°С, щільністю 0,727г/см 3, ОЧ 53,8 (MM), складу, %: парафінів 69, нафтенів 21, ароматичних вуглеводнів 10. Досвіди по переробці бензинових фракцій газового конденсату і нафти проводять на установці проточного типу при атмосферному тиску і підвищеній температурі. У реакторі прямокутного перетину обсягом 3,0л, виготовленому з нержавіючої сталі і постаченому пристроєм для введення НВЧ-енергії, стаціонарно розміщують 200см 3 каталізатору. Через шар каталізатору, нагрітого до заданої температури, пропускають із заданою швидкістю бензинові фракції. Приклад 1. У лабораторному шнековому змішувачі перемішують 130г промислового каталізатора Цеокар-3а з 4г (3мас.% від загального складу каталізатору) шарува тої сполуки графіту емпіричної формули С 30[FeCl2]2 до утворення однорідної суміші протягом 3-5хв. 200см 3 отриманого каталізатора стаціонарно розміщують на ґратах у сталевому реакторі, постаченому пристроями введення НВЧ-енергії, подачі сировини, відводу продуктів реакції. Включають генератор НВЧ-випромінювання, нагрівають каталітичну масу до температури 300°С і пропускають через неї 250мл бензинової фракції газового конденсату з температурними межами википання 50-185°С з об'ємною швидкістю подачі сировини 2,0год-1 і атмосферному тиску. Рідкі продукти реакції, що утворяться, виділяють конденсацією. Октанове число отриманого каталізату 78,5 пунктів (MM). Приклад 2. Перемішують у шнековому змішувачі 129г каталізатора Цеокар-3а з 6,8г (5мас.% від загального складу каталізатора) шаруватої сполуки графіту емпіричної формули С 30[FeCl2]2 на протязі 5 хв. до утворення однорідної суміші. Отриманий каталізатор об'ємом 200см 3 розміщують в реакторі, нагрівають за допомогою НВЧелектромагнітного випромінювання частотою 2450±50МГц до температури 300°С і пропускають через нього 250мл бензинової фракції газового конденсату при атмосферному тиску з об'ємною швидкістю подачі сировини 2,0год-1. Продукти реакції виділяють конденсацією. Октанове число отриманого каталізату 83,8 (MM). Приклади 3-11 з різним складом каталізатора і сировини здійснюють аналогічно прикладу 1. Склади каталізатора, параметри процесу і характеристики отриманих каталізатів по прикладах 1-11 приведені в таблиці 1. Таблиця 1 № Бензинова фракція газового прик. конденсату, мл 1 250 2 -«-«3 -«-«4 -«-«5 -«-«6 -«-«7 -«-«8 -«-«9 -«-«10 -«-«11 Бензинова фракція нафти, 250 прототип d, г/см 3 0,752 ОЧ, ММ 54,7 0,727 0,705 53,8 56,8 Вміст ШСГ у Температура, Октанове число каталізаторі, мас.% каталізату, MM °С 3 300 78,5 5 300 83,8 10 300 84,6 15 300 85,7 20 300 80,1 17 300 86,9 5 320 84,0 15 320 87,3 15 320 86,2 15 320 85,0 17 320 85,5 400 81,2 З таблиці 1 видно, що застосування каталізатора зі змістом ШСГ нижче 5мас.% не дозволяє вирішити задачу винаходу, тобто підвищити ОЧ цільового продукту до 83-87 пунктів, використання ШСГ у складі каталізатора в кількості вище 17мас.% недоцільно, тому що не приводить до збільшення ОЧ каталізату. Ці дані дозволяють вважати оптимальним вміст ШСГ у каталізаторі від 5 до 17мас. %. Спосіб, що заявляється, має наступні переваги: - одержання цільового продукту - каталізату з октановим числом 83-87 (MM), що на 5-6 пунктів перевищує зразок за прототипом; - поліпшення економічних показників за рахунок зниження температурних параметрів проведення процесу на 80-100°С. Джерела інформації: 1. Франц. заявка, кл. C10G35/08; B01J23/62, №2373602, заявл. 9.12.76, №7637413, опубл. 7.07.78. 2. А.с. 1715826 СРСР, МКИ 5 C10G47/20, заявл. 20.12.89, №4771877/04, опубл. 29.02.92, Бюл. №8. 3. А.с. 1801983 СРСР, МКИ C10G35/095, заявл. 17.07.90, опубл. 15.03.93, Бюл. №10.