Спосіб десульфування моторних палив

Реферат: UA 91019 U UA 91019 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до нафтопереробної промисловості, а саме: до систем переробки нафтопродуктів, зокрема, до способів отримання моторних палив і може використовуватися у галузях народного господарства, в яких потрібні моторні палива з низьким вмістом органічних сполук сірки. Відомий спосіб очищення рідких вуглеводнів від сірки (див., наприклад, Пат. Ru № 2342422, МПК С 10G 32/02, надр. 27.12.2008 р., Бюл. № 24), сутність якого полягає в тому, що рідкі вуглеводні, зокрема нафта та її продукти, нагрівають до температури не більше 70 °C, потім емульгують і піддають дії високовольтних імпульсів - напругою не більше 30 кВ, частотою не більше 30 гц, протягом не більше 30 мкс і низьковольтних імпульсів - напругою не більше 16 В, а очищені вуглеводні відділяють, а одержану сірчану кислоту зливають. Недоліком вказаного способу очищення рідких вуглеводнів від сірки є те, що процес дуже складний і не є ефективним. Крім того, присутність води і водорозчинної сірчаної кислоти, може приводити до небажаних і неконтрольованих змін якості палива, особливо авіаційного. Відомий спосіб десульфування бензину адсорбцією легких фракцій і гідродесульфування важких фракцій (див., наприклад, пат. Франції № 2889539 МКИ С 10G 67/06 надр. 09.02.2007 р., Бюл. № 2), є найбільш близьким за ознаками до заявлюваного і прийнятний як прототип. Сутність способу десульфування з легких фракцій полягає в адсорбції сполук сірки на алюмосилікатах, цеолітах, активованому вугіллі, глині або оксидах металів при температурі 0200 °C і тиску 0,1-20 МПа. Недоліком прототипу є те, що процес десульфування також технічно складний (температура, тиск). Крім того, на поверхні алюмосилікатів, цеолітів, активованому вугіллі, глині або оксидів металів не будуть адсорбуватися всі органічних сполук сірки - вони адсорбують сполуки вибірково, а самі дуже швидко зменшують свою адсорбційну здатність. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності і ефективності очищення від органічних сполук сірки моторних палив, особливо авіаційного палива. Поставлена задача вирішується тим, що очищення палива від сірковмісних сполук здійснюється адсорбентом, наприклад, цеолітом, поверхня якого, згідно з винаходом, модифікована наночастинками міді, нанесеними в газорозрядній низькотемпературній плазмі в атмосфері ацетилацетонату міді. Нанесення спеціального покриття на поверхню цеоліту, а саме нанорозмірних частинок міді, забезпечує очищення моторних палив від органічних сполук сірки. Це можливо завдяки тому, що нанорозмірні частинки міді мають велику реакційну здатність до сірки і її органічних сполук. Все це значно спрощує проведення процесу і підвищує надійність і ефективність способу очищення моторних палив від органічних сполук сірки, а також не впливає на якість палив після його очищення. Порівняльний аналіз із прототипом дозволяє зробити висновок, що запропонований спосіб десульфування моторних палив відрізняється від відомого в використані адсорбенту, наприклад, цеоліту, на поверхню якого нанесене спеціальне покриття. Нанесення спеціального покриття проводять в газорозрядній низькотемпературній плазмі в атмосфері ацетилацетонату міді, де на поверхні цеоліту утворюється покриття з нанорозмірних частинок міді. Таким чином, запропоноване технічне рішення відповідає критерію "новизна". Заявлений спосіб здійснюється таким чином. Адсорбент розміщувався у кварцовому реакторі з зовнішніми електродами і створювався низькотемпературний газовий розряд на частоті 13,56 Мгц. Для виявлення найкращих функціональних характеристик замовленого способу десульфування моторних палив були проведені досліди. З метою підвищення сорбційних властивостей природного алюмосилікатного матеріалу, а саме, цеоліту, в роботі була використана плазмохімічна методика модифікування поверхневих властивостей природних сорбентів у низькотемпературному газовому розряді. Модифікацію поверхні сорбентів проводили за розробленим методом у високочастотному безелектродному плазмовому розряді в атмосфері ацетилацетонату міді (2+). Ця хелатна сполуки при температурах 70-105 °C сублімує, що дає можливість легко вводити її в зону газового розряду і має з формулу: 1 UA 91019 U CH3 H3C2O C O O HC CH Cu C O O 10 C OC2H5 H3C 5 C . При модифікуванні поверхні сорбентів наночастинками міді слід очікувати появи специфічної реакційної здатності модифікованих сорбентів. Мідь є хорошим десульфуючим агентом і традиційно використовується в якості промотуючої добавки до каталізаторів процесів нафтопереробки. Визначення параметрів поруватої структури сорбентів було проведено за допомогою низькотемпературних ізотерм адсорбції/десорбції азоту (-196 °C). Визначення проводились на апараті ASAP 2010 v.2.00 (Micromeritics, Norcross GA, USA). Перед замірами зразки були дегазовані при температурі 150 °C до тиску 0,133 Па. З отриманих даних для кожного сорбенту було визначено параметри їхньої поруватої структур (табл. 1). Таблиця 1 Параметри поруватої структури зразків сорбенту і до і після модифікування Зразок Питома поверхня 2 3 SBET (м /г) 86,57 86,57 79,81 80,25 К0 К1 К2 К3 15 Об'єм пор Vр (см /г) 0,097 0,097 0,084 0,089 Об'єм мікропор 3 Vmik (см /г) 0,0074 0,0074 0,0109 0,0098 Середній діаметр пор Dcp (A) 45 45 44 44 Отримані дані показують, що процес модифікування наночастинками міді впливає на порувату структуру сорбенту, але не у значній мірі. Для проведення порівняльних досліджень в роботі було проведено сорбцію сполук сірки з модельних розчинів, аналогічних вихідним фракціям дизельного палива (табл. 2). З цією метою було приготовано два модельних розчини: - розчин C4H4S в С7Н14 з вмістом сірки 1500 ppm; - розчин C4H10S в С16Н34 з вмістом сірки 2500 ppm. 20 Таблиця 2 Вплив модифікації на сорбційні властивості адсорбенту по відношенню до сполук сірки в модельних розчинах зразок К0 К1 К2 К3 25 Час модифікації, хв. 0 5 10 15 Загальна кількість адсорбованої сірки (мг/г) Модельне середовище 1500 Модельне середовище 2500 ppm ppm 0,75 0,1 2,0 3,25 3,75 4,25 3,80 4,30 Отримані результати дозволяють стверджувати, що плазмохімічна модифікація адсорбенту наночастинками міді призводить до різкого покращення сорбційних властивостей сорбенту по відношенню до сірковмісних сполук. Наведені дані підтверджуються достатнім для статистично обґрунтованого висновку кількістю досліджень зразків адсорбентів. Таким чином, використовування винаходу дозволить підвищити надійність і ефективність способу очищення від органічних сполук сірки моторних палив, а також не впливає на якість палив після його очищення. 2 UA 91019 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб десульфування моторних палив, сутність якого полягає в очищенні палива сорбентом, який відрізняється тим, що поверхня сорбенту модифікована нанорозмірними частинками міді, нанесеними в газорозрядній низькотемпературній плазмі в атмосфері ацетилацетонату міді. Комп’ютерна верстка С. Чулій 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