Спосіб підготування нафти

Реферат: Спосіб підготування нафти включає перед атмосферною перегонкою нафти її змішування з активуючою добавкою, що містить високотемпературний антиоксидант. При цьому як високотемпературний антиоксидант використовують просторово-екрановані алкілфеноли, ароматичні аміни, органічні сполуки сульфуру, сполуки флуору. UA 79907 U (12) UA 79907 U UA 79907 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель, що заявляється, належить до нафтопереробної промисловості, та може бути використана для підготування нафти з метою подальшої її переробки для збільшення виходу світлих фракцій. Відомо, що збільшення виходу світлих фракцій нафтопродуктів при її первинній переробці за рахунок введення добавок дозволяє досягти більш раціональної експлуатації невідновлювальних ресурсів нафти та зменшити антропогенне навантаження на довкілля. Первинна переробка здійснюється при атмосферному тиску та при температурах до 320 °C. У результаті отримують світлі фракції - бензинову, керосинову та дизельну. Кубовий залишок мазут та гудрон відправляють на вторинну переробку - дистиляцію, яка здійснюється за високих температур та під вакуумом (див. Братичак М.М. Технологія нафти та газу: навч. посіб. / М.М. Братичак, О.Б. Гринишин. - Львів: Вид-во нац. ун-ту "Львівська політехніка", 2002.-180 с.). При цьому, під час первинної переробки нафти, у цільові світлі фракції відганяється не повний об'єм легких нафтопродуктів, присутніх у нафті, частина їх затримується у кубовому залишку. Завдяки введенню добавок до підготовленої нафти перед перегонкою можливо досягти збільшеного виходу світлих фракцій нафтопродуктів. Серед таких добавок було досліджено поліетиленсилоксан, іонол та поверхнево-активні речовини (див. Сафиева Р.З. Физико-химия нефти. Физико-химические основы технологии переработки нефти / Р.З. Сафиева. - М.: Химия. 1998.-448 с.). Недоліком цього способу є неможливість підвищити вихід світлих фракцій при практичному застосуванні поверхнево-активних речовин як вище вказаних добавок. Це обумовлено складною структурою нафто-дисперсної системи і відмінним складом нафти з різних родовищ. Найбільш близьким до способу, який заявляється, є спосіб підготування нафти (див. патент РФ № 2024574, заявка № 4938556/04 від 22.05.1991), в якому перед атмосферною перегонкою нафту змішують з кисневмісною активуючою добавкою, при цьому як добавку використовують фракцію 67-220 °C, виділену з продукту неповного окиснення вуглеводневого газу. Проте, цей спосіб не забезпечує достатність виходу світлих фракцій за рахунок впливу на кількість фракцій з температурою кипіння до 220 °C. Крім того, відомий спосіб обумовлює появу води за рахунок хімічних реакцій, що спричиняє появу корозії на обладнанні, що неприпустимо. Задачею корисної моделі, що заявляється, є розробка способу підготування нафти, який би дозволив підвищити вихід світлих фракцій, не допускаючи появи корозії обладнання. Задача вирішується тим, що в способі, який включає перед атмосферною перегонкою нафти її змішування з активуючою добавкою, що містить високотемпературний антиоксидант, згідно з корисною моделлю, як високотемпературний антиоксидант використовують просторовоекрановані алкілфеноли, ароматичні аміни, органічні сполуки сульфуру, сполуки флуору, що мають антиокиснювальні властивості та термостабільність при температурі 120-360 °C. Завдяки використанню як високотемпературного антиоксиданту просторово-екранованих алкілфенолів, ароматичних амінів, органічних сполук сульфуру, сполук флуору, що мають антиокиснювальні властивості та термостабільність при температурі 120-360 °C, підвищується вихід світлих фракцій та попереджується поява корозії обладнання. Антиоксиданти мають широке застосування, зокрема для попередження процесів автоокиснення похідних вуглеводнів. Під час первинної переробки нафти також має місце процес автоокиснення, він може бути спричинений наявністю гетероатомів, таких як оксиген та сульфур, у сполуках вуглеводнів, тому введення антиоксидантів до нафти під час перегонки дає позитивний ефект і впливає на результат перегонки, тобто підвищується вихід світлих фракцій. Автоокиснення - це окиснення органічних сполук киснем за низьких температур, що відбувається за механізмом радикальної ланцюгової реакції. На початковій стадії зазвичай утворюються гідропероксиди, які здатні вступати у подальші реакції, зокрема у реакцію полімеризації. Автоокиснення може бути ініційоване домішками іонів металів, світлом та звичайними ініціаторами. Реакція автоокиснення проходить у два етапи - на першому утворюється пероксидний радикал (RO-Ο·), на другому - гідропероксид (RO-OH) та вуглеводневий радикал (R·) (3): (1) Ra• + H-R  R• + Ra-H (2) R• + Ο-Ο•  RO-O• RO-OH+R•·(3) RO-O• + H-R  (4) R• + R•  R-R де Ra - вуглеводневий радикал з різною кількістю атомів Карбону, ініційований на початковій стадії автоокиснення, R - вуглеводневий радикал, утворений у подальших ланцюгових реакціях автоокиснення. З реакції 4 видно, що результатом автоокиснення може бути реакція конденсації 1 UA 79907 U 5 10 двох вуглеводневих радикалів. Зі збільшенням довжини вуглеводневого ланцюга зростає температура кипіння вуглеводнів. Антиоксиданти перешкоджають перебігу реакцій окиснення, і дозволяють більшій кількості легких вуглеводнів перейти у цільові світлі фракції. Їх дія полягає у обриві реакційних ланцюгів з утворенням стабільного радикалу, який не здатен вступати у подальші реакції: (5) ROO• + ІnН  In•·+ ROOH (6) R• + InH  In• + RH де R - вуглеводневий радикал з різною кількістю атомів Карбону; In - вуглеводневий радикал антиоксиданту. У таблиці наведені порівняльні дані термостабільності антиоксидантів різних хімічних класів - просторово-екранованого фенолу, бісфенолу та алкілфенольної основи Манніха. Дані антиоксиданти характеризуються високою стійкістю до втрати маси під час нагрівання. Таблиця Температури втрати маси досліджених антиоксидантів (4, 5) Назва сполуки Клас сполуки Іонол N-Meтил-N, N-бic-(3,5-дитретбутил-4-гідроксибензил)амін 2,2'-Метилен-біс-(4-метил-6третбутилфенол) Борин 15 20 25 30 35 Просторово-екранований фенол Просторово-екранований алкілфенол Просторофо-екранований бісфенол Алкілфенольна основа Манніха Температура втрати маси, °C 10 % 50 % 110 140 195 230 215 254 203 287 Дані речовини були введені до підготовленої нафти у концентрації 1 % мас. перед початком перегонки. Перегонку здійснювали за ГОСТ 2177 (6) і визначали загальний вихід світлих фракцій, що википають до 340 °C. Було виявлено, що у присутності добавок вдалося досягти суттєвого збільшення світлих фракцій у порівнянні з чистою нафтою (див. Фіг. 1, де зображені криві перегонок нафти з добавками антиоксидантів). Результати перегонок та дані по температурних стійкостях добавок показують, що найбільше збільшення виходу світлих фракцій нафти властиве для речовин, які характеризуються більшою стійкістю при нагріванні. Даний ефект обумовлений тим, що радикальні реакції у нафті, які спричинюють утворення сполук з більшою молекулярною масою та перешкоджають їх вивільненню у цільові світлі фракції, за умов первинної перегонки мають місце при температурах, вищих за 200 °C. Тому саме ті антиоксиданти, які зберігають 50 % своєї маси при температурі в межах 200 °C (N-Метил-N, N-біс-(3,5-ди-третбутил-4гідроксибензил) амін; 2,2'-Метилен-біс-(4-метил-6-третбутилфенол); борин), проявляють найкращий ефект на збільшення виходу світлих фракцій у порівнянні з іонолом та чистою нафтою (див. Фіг. 2, де зображений вихід світлих фракцій нафти при введенні добавок антиоксидантів). Ці дані показують ефективність антиоксидантів, як добавок для збільшення виходу світлих нафтопродуктів. Головним чинником, який забезпечує ефективність добавки, є стабільність антиоксиданту при високих температурах, що підтверджується даними термогравіметрії. Кращі результати показують антиоксиданти, температура втрати маси яких близька або більша 200 °C - N-Метил-N, N-біс-(3,5-ди-третбутил-4-гідроксибензил) амін; 2,2'-Метилен-біс-(4-метил-6 третбутилфенол); борин. Це, у свою чергу, дозволить більш ефективно використовувати нафту, зменшити об'єми видобутку та переробки, а відтак і зменшити викиди та інші негативні наслідки функціонування структур нафтопереробного комплексу. Корисна модель, що заявляється, може знайти широке використання у галузі нафтопереробної промисловості, зокрема для підготування нафти із збільшенням виходу світлих фракцій. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Спосіб підготування нафти, який включає перед атмосферною перегонкою нафти її змішування з активуючою добавкою, що містить високотемпературний антиоксидант, який відрізняється тим, що як високотемпературний антиоксидант використовують просторово-екрановані 2 UA 79907 U алкілфеноли, ароматичні аміни, органічні сполуки сульфуру, сполуки флуору, що мають антиокиснювальні властивості та термостабільність при температурі 120-360 °С. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3