Спосіб одержання компонента моторного палива із легкого кам’яновугільного масла

Изобретение относится к способам получения экологически чистых компонентов моторного топлива и может найти применение в коксохимической и других отраслях промышленности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу является способ получения моторного топлива с низким содержанием бензола из легкого каменноугольного масла. По данному способу из сырого каменноугольного масла путем перегонки в насадочной колонне получают основную фракцию с пределами кипения 145-185°С. Фракция содержит практически весь содержащийся в каменноугольном масле фенол. Из полученной фракции экстрагируют фенол. Обесфеноленную фракцию смешивают с частью легкого каменноугольного масла с температурой кипения 145°С, подвергают гидроочистке от серосодержащих соединений и реформингу при температуре 410°С, под давлением 15-60 барр, скорости подачи менее 1,5кг на 1кг катализатора в час. Получают товарное топливо С содержанием бензола до 2,6 мас.%. Если легкое каменноугольное масло перед гидроочисткой (рафинированием) и реформингом не обесфеноливают, то получается топливо с содержанием бензола 17,1 мас.%. Полученное топливо может использоваться самостоятельно и как добавка к низкосортному бензину. Недостатками данного способа является повышенное содержание бензола в товарном продукте, сложность и неэкономичность его осуществления. Задачей предлагаемого изобретения является получение компонента моторного топлива с пониженным содержанием бензола при высоком выходе его от ресурса более простым и экономическим способом. Поставленная задача решается тем, что в способе получения компонента моторного топлива из легкого каменноугольного масла, предусматривающем очистку обесфеноленного исходного сырья от бензола при нагреве, согласно, изобретению очистку обесфеноленного сырья от бензола осуществляют ректификацией упомянутого сырья, смешанного с сольвентом от редистилляции нафталинсодержащих масел в массовом соотношении 1:0,3-1 с отбором фракции конечного продукта при 90-170°С. Отличительные признаки способа: - добавка сольвента от редистилляции нафталинсодержащего сырья (более тяжелого продукта, чем легкое каменноугольное масло) к легкому каменноугольному маслу в строго определенном отношении позволяет в процессе ректификации за счет образования "подушки" тяжелых углеводородов, четко разделяя легкие и тяжелые углеводороды, повысить степень извлечения из основной фракции и максимально удалить легкие углеводороды с легкой бензольной фракцией, т.е. свести к минимуму содержание бензола в товарном продукте, при высоком выходе последнего от ресурса в сырье. Выделение товарного продукта с низким содержанием бензола при высоком выходе от ресурса по данному способу не требует энергоемких процессов, жестких технологических условий (повышенного давления, применения катализатора, гидроочистки), следовательно, позволяет упростить технологию и повысить ее экономическую эффективность. Предлагаемый способ предусматривает очистку от серосодержащих соединений и непредельных основной фракции, а не исходного сырья, так как обработка серной кислотой исходного сырья приведет к интенсивному смолообразованию, последующей термической деструкции компонентов и загрязнению основной фракции продуктами термодеструкции смолистых веществ. Сущность способа заключается в следующем: Легкое каменноугольное масло (ТУ 14-7-12-81), состав и свойства которого приведены в таблице 1, обесфеноливают известным способом с выделением сырья для получения товарного фенола. Затем обесфеноленное масло смешивают в определенном соотношении с сольвентом от редистилляции нафталинсодержащих масел (Кокс и Химия. - №11. - 1987. - С.49-51). Состав и свойства сольвента приведены в таблице 2. Полученную смесь подвергают ректификации в присутствии воды (~10 мас.%) на колонне с двадцатью теоретическими тарелками при флегмовом числе 25. Первоначально собирают бензольную фракцию в интервале температур 69-90°С, из которой получают товарный бензол. Затем отбирают основную фракцию при температуре 90-170°С. которую очищают от сернистых и непредельных соединений, промывают концентрированной серной кислотой (H2SO4) известным способом. Очищенную фракцию подвергают дистилляции с получением товарного продукта - компонента моторного топлива. Кубовый остаток дистилляции основной фракции используют для получения смол, например, смолы углеводородной (СУВ) (ТУ-14-6-16-91), применяемой в качестве компонента вяжущего материала в дорожном строительстве. Пример осуществления способа. Способ осуществляли в опытно-промышленных условиях фенольного завода. 1кг легкого каменноугольного масла обесфеноливали известным способом. К очищенному легкому маслу добавляют заданное количество сольвента от редистилляции нафталинсодержащего сырья, загружают в куб, туда вводят 10 мас.% воды и подвергают ректификации на колонне с 20 теоретическими тарелками при флегмовом числе 25. Первоначально отбирают бензольную фракцию в интервале температур 69-90°С в виде азеотропной смеси бензол-вода в количестве 165г (если добавка сольвента равна 0,5кг). Из этой смеси известным способом выделяют товарный бензол. Затем в интервале температур 90-170°С отбирают основную фракцию, которую очищают от серосодержащих и непредельных соединений и дистиллируют с получением товарного продукта. Выход основной фракции из меси 1кг легкого каменноугольного масла и 0,5кг сольвента составляет 768г. Для очистки от серосодержащих и непредельных соединений к ней добавляют 59г 94%-ной H2SO4, перемешивают в течение 5 минут, отстаивают 30 минут, отделяют углеводородную смолу и отработанную кислоту, очищенную фракцию промывают водой 70мл, нейтрализуют 10% NaOH и дистиллируют в кубе, снабженном одношариковым дефлегматором и водяным холодильником. В результате получают 682,5г готового товарного продукта - компонента моторного топлива и 49,5г кубового остатка. Раствор отработанной серной кислоты используют для выделения азотистых оснований. Первоначально были проведены эксперименты по обоснованию правомерности выбора диапазона изменения соотношения в исходном сырье легкого каменноугольного масла и сольвента редистилляции нафталинсодержащего сырья. Полученные результаты приведены в таблице 3. Анализ таблицы 3 показывает, что оптимальным соотношением сольвента к легкому маслу является 1:11:0,3, увеличение количества добавляемого сольвента хотя и приводит к увеличению выхода компонента, но экономически нецелесообразно, уменьшение подачи сольвента приводит к снижению выхода ароматического компонента с одновременным увеличением содержания в ней бензола до 3,4 мас.% и к снижению октанового числа. Компонентный состав основной фракции в зависимости от температурного интервала ее отбора приведен в таблице 4. Соотношение легкое масло: сольвент составляло 1:0,5. Из данных таблицы 4 следует, что оптимальным температурным интервалом для отбора основной фракции, с точки зрения концентрации бензола, является интервал 90-170°С. Уменьшение нижнего предела температуры менее 90°С приводит к повышению концентрации бензола в компоненте, а увеличение верхнего температурного предела выше 170°С к увеличению выхода непредельных соединений, а следовательно, к более интенсивному смолообращению при последующей очистке фракции. Физические характеристики компонента моторного топлива, получаемого предлагаемым способом, следующие: 1. Внешний вид - слегка желтоватая гомогенная жидкость. 2. Плотность при 20°С, кг/м3 - 0,870. 3. Детонационная стойкость (октановое число) по моторному методу, не менее -108,5. 4. Фракционный состав: температура начала перегонки, °С не ниже - 80; 10% топлива перегоняется при температуре, °С не выше - 111,0; 50% топлива перегоняется при температуре, °С не выше - 150,0; 90% топлива перегоняется при температуре, °С не выше - 165,0; конец кипения, °С - 170; остаток в колбе, % - не более 1,5. Анализ физических характеристик свидетельствует о том, что из смеси легкого каменноугольного масла и сольвента от редистилляции нафталинсодержащего сырья в определенном соотношении можно получить высокооктановый с низким содержанием бензола компонент моторного топлива. Сопоставительный анализ условий осуществления известного и предлагаемого способов приведен в таблице 5. Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемый способ проще в осуществлении, менее энергоемкий, а следовательно, более экономичный. Полученный компонент был испытан в смеси с крекинг-бензином Шебелинского ГПЗ, имеющим октановое число 68,5 и соответствующим ТУ 51-3054-87 на бензин прямой гонки из газового конденсата. Количество компонента, добавляемое к указанному бензину, составляло 20 мас.%. Характеристика моторного топлива с добавкой получаемого компонента следующая: 1. Детонационная стойкость (октановое число) по моторному методу, не менее - 76. 2. Фракционный состав: температура начала перегонки топлива, °С, не ниже - 35; 10% топлива перегоняется при температуре, °С не выше - 80; 50% топлива перегоняется при температуре, 0°С не выше - 115; 90% топлива перегоняется при температуре, 0°С не выше - 160; конец кипения топлива, °С, не выше -185; остаток в колбе, % не более 1,5. 3. Реакция водной вытяжки - нейтральная. 4. Массовая доля серы, %, не более -0,15. 5. Испытание на медной пластинке — выдерживает. 6. Механические примеси и вода - отсутствуют. 7. Цвет - слабо-желтый. 8. Кислотность, мг КОН на 100см3 топлива, не более 0,07. Таким образом, предложенный способ позволяет получить компонент моторного топлива с низким содержанием бензола (0,4-0,8 мас.% вместо 2,6 мас.% по прототипу), имеющим высокое октановое число, который может быть использован в качестве ароматической добавки к низкосортному бензину.