Способ получения топлива для реактивных двигателей

Способ получения топлива для реактивных двигателей

Реферат

Изобретение относится к способам переработки нефти, в частности к способам получения топлива для реактивных двигателей.

Известен способ демеркаптанизации керосиновых фракций путем нагрева до 150-250°С смеси, содержащей исходное сырье и углеводородный газ, содержащий 4-20% мас. водорода в соотношении 5:50 нм³/м³ сырья. Далее эту смесь контактируют при давлении 0,1-0,5 МПа с катализатором, содержащим оксиды металлов 6 и 8 групп Периодической системы элементов. Достигают степень очистки от меркаптанов 70-88% (Пат. РФ №2179573, 2002 г.).

Способ позволяет значительно снизить содержание меркаптановой серы, однако не дает возможности снизить общее содержание серы до требуемого уровня.

Также известен способ демеркаптанизации керосиновых дистиллятов, позволяющий превратить меркаптаны в дисульфиды (процесс «Мерокс»). (Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, 1980, стр.101).

Способ осуществляют промывкой углеводородного сырья щелочью с последующей экстракцией меркаптанов в присутствии щелочного раствора катализатора, отделением очищенного продукта от щелочи, после чего его выводят из системы. Щелочной раствор катализатора подвергают окислительной регенерации с выделением дисульфидов и возвращают в процесс экстракции.

Способ обеспечивает снижение содержания меркаптанов в керосиновой фракции от 100 г/т до их отсутствия, однако не дает возможности снизить общее содержание серы до требуемого уровня, которое нормируется для топлива ТС-1 - не более 0,25% мас., для топлива РТ - не более 0,1% мас., для топлива ДЖЕТ А-1 - не более 0,25% мас. При этом демеркаптанизация не улучшает антиокислительных свойств реактивных топлив.

Известен способ гидроочистки нефтяных дистиллятных фракций контактированием с водородом в присутствии катализатора при температуре 320-400°С и давлении водорода 2,7-4,5 МПа. Катализатор содержит 12-16% мас. оксида молибдена, 4-6% мас. оксида никеля, 1-6% мас. оксида вольфрама, 0,16-0,20% мас. оксида кремния. (Пат. РФ №2030444, 1995).

Недостатком способа является сложная система подготовки катализатора к процессу: активация в токе азота путем нагрева слоя катализатора до 350°С с последующим охлаждением и сульфидированием, а также применение дорогостоящего катализатора, состоящего из трех гидрирующих компонентов: никеля, молибдена и вольфрама с дополнительным введением оксида кремния.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения топлива для реактивных двигателей путем гидроочистки керосиновых дистиллятов.

(Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. - М.: Химия, 1973, стр.276).

Согласно этому способу гидроочистку осуществляют при температуре 360-380°С, давлении 2-4 МПа, объемной скорости подачи сырья 2,5-5 час^-1, циркуляции водородсодержащего газа (ВСГ) 300-600 нм³/м³ сырья.

В результате получают глубокоочищенный керосиновый дистиллят, содержащий минимальное количество сернистых соединений, и практическое отсутствие меркаптановой серы. Указанный продукт может использоваться как топливо «РТ» (после введения в него противоизносной и антиокислительной присадок).

К недостаткам этого способа следует отнести относительно жесткий температурный режим процесса (свыше 360°С), требующий значительных энергозатрат, а также «переочистку» целевого продукта, приводящую как к удалению нежелательных компонентов - меркаптанов, так и части «полезных» сернистых соединений. Последнее обуславливает невысокие смазывающие свойства получаемого продукта, что и вызывает необходимость введения в него противоизносной присадки.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения реактивных топлив, соответствующих современным требованиям к топливам марок ТС-1 и ДЖЕТ А-1, при котором достигается требуемая степень удаления меркаптанов при сохранении необходимого количества общей серы, что обеспечивает хорошие смазывающие свойства топлив без добавления противоизносной присадки.

Поставленная задача решается предлагаемым способом получения топлива для реактивных двигателей, включающим гидроочистку керосиновых дистиллятов при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора. Способ отличается тем, что предварительно из керосинового дистиллята путем ректификации выделяют легкую фракцию, выкипающую внутри интервала температур 120-180°С, которую подвергают демеркаптанизации экстракцией меркаптанов щелочным раствором в присутствии катализатора окисления, после чего от легкой фракции отделяют насыщенный меркаптанами щелочной экстрагент. Оставшуюся более тяжелую фракцию керосинового дистиллята подвергают гидроочистке, после чего облагороженные фракции смешивают в соотношении от 65%-35 до 40%-60% мас.

Причем насыщенный меркаптанами щелочной экстрагент подвергают окислительной регенерации с выделением дисульфидов и возвращают в процесс экстракции.

Гидроочистку оставшейся более тяжелой фракции керосинового дистиллята проводят при температуре 300-360°С, давлении 2-5 МПа, объемной скорости подачи сырья 2-8 час^-1, соотношении водородсодержащий газ/сырье 200-500 нм³/м³.

В качестве катализатора гидроочистки используют алюмо-кобальт-молибденовый (АКМ) или алюмо-никель-молибденовый (АНМ) катализаторы.

Пример 1.

Из керосинового дистиллята высокосернистой нефти выделяют две фракции: легкую - 120-180°С и более тяжелую - 180-240°С. Фракция 120-180°С содержит 0,22% мас. общей серы, в том числе 0,008% мас. меркаптановой серы. Фракция 180-240°С содержит 0,50% мас. общей серы, в том числе 0,007% мас. меркаптановой серы. Проводят раздельное облагораживание (демеркаптанизацией и гидроочисткой) соответственно легкой и более тяжелой фракций керосинового дистиллята.

Фракцию 180-240°С подвергают демеркаптанизации с переводом меркаптанов в дисульфиды. Для этого она промывается щелочью и подается в экстрактор, где контактирует с щелочным раствором при температуре 40°С и давлении 1,8 МПа в присутствии катализатора окисления (органические соли кобальта). Затем очищенная легкая фракция отделяется от насыщенного меркаптанами щелочного экстрагента. После демеркаптанизации легкая керосиновая фракция содержит 0,0001% мас. меркаптановой серы (при этом общее содержание серы остается на уровне 0,22% мас.).

Насыщенный меркаптанами щелочной экстрагент направляют в регенератор, где подвергают окислительной регенерации, в результате которой при контакте с воздухом извлеченные катализаторным комплексом меркаптаны окисляются в дисульфиды. После отделения дисульфидов от катализаторного комплекса последний возвращается в экстрактор.

Фракция 180-240°С поступает в секцию гидроочистки, где после нагрева и смешения с водородсодержащим газом газосырьевая смесь подается в реактор, загруженный АКМ катализатором. Процесс гидроочистки осуществляют при давлении 4 МПа, температуре 300°С, объемной скорости подачи сырья 2 час^-1, соотношении ВСГ/сырье 200 нм³/м³. Гидроочищенный продукт содержит 0,0001% мас. меркаптановой серы (при этом общее содержание серы понижается до уровня 0,1% мас.).

После облагораживания легкой и более тяжелой керосиновых фракций последние смешивают в соотношении 50%-50% мас., получая продукт, содержащий менее 0,0001% мас. меркаптановой серы и 0,16% мас. общей серы (при норме ГОСТ 10227-86 на топливоТС-1: меркаптановой серы - не более 0,005% мас., общей серы - не более 0,25% мас.). Диаметр пятна износа при испытании полученного топлива не превышает 3,5 мм, что соответствует ГМК №23/1-150 (испытание по комплексу методов квалификационной оценки топлив для авиационных газотурбинных двигателей от 18 октября 1996 г.), что дает возможность использовать топливо без добавления противоизносной присадки. По другим константам полученный продукт также соответствует требованиям ГОСТ 10227-86 на топливо ТС-1.

Пример 2.

Из керосинового дистиллята высокосернистой нефти выделяют две фракции: легкую - 140-170°С и более тяжелую - 170-250°С. Фракция 140-170°С содержит 0,14% мас. общей серы, в том числе 0,007% мас. меркаптановой серы. Фракция 170-250°С содержит 0,36% мас. общей серы, в том числе 0,006% мас. меркаптановой серы. Проводят раздельное облагораживание (демеркаптанизацией и гидроочисткой) соответственно легкой и более тяжелой фракций керосинового дистиллята.

Фракцию 140-170°С подвергают демеркаптанизации аналогично описанному в примере 1. Очищенная фракция содержит 0,0003% мас. меркаптановой серы (при этом общее содержание серы остается на уровне 0,14% мас.).

Фракция 170-250°С поступает в секцию гидроочистки. Процесс гидроочистки осуществляют при давлении 2 МПа, температуре 360°С, объемной скорости подачи сырья 8 час^-1, соотношении ВСГ/сырье 400 нм³/м³ в присутствии АНМ катализатора. Гидроочищенный продукт содержит 0,0005% мас. меркаптановой серы (при этом общее содержание серы понижается до уровня 0,12% мас.).

После облагораживания легкой и более тяжелой керосиновых фракций последние смешивают в соотношении 65%-35% мас., получая продукт, содержащий 0,0004% мас. меркаптановой серы и 0,13% мас. общей серы (при норме ГОСТ 10227-86 на топливо ТС-1: меркаптановой серы - не более 0,005% мас., общей серы - не более 0,25% мас.). Диаметр пятна износа при испытании полученного топлива не превышает 3,5 мм, что соответствует ГМК №23/1-150 (испытание по комплексу методов квалификационной оценки топлив для авиационных газотурбинных двигателей от 18 октября 1996 г.), что дает возможность использовать топливо без добавления противоизносной присадки. По другим константам полученный продукт также соответствует требованиям ГОСТ 10227-86 на топливо ТС-1.

Пример 3.

Из керосинового дистиллята высокосернистой нефти выделяют две фракции: легкую - 150-180°С и более тяжелую - 180-260°С. Фракция 150-180°С содержит 0,26% мас. общей серы, в том числе 0,009% мас. меркаптановой серы. Фракция 180-260°С содержит 0,58% мас. общей серы, в том числе 0,007% мас. меркаптановой серы. Проводят раздельное облагораживание (демеркаптанизацией и гидроочисткой) соответственно легкой и более тяжелой фракций керосинового дистиллята.

Фракцию 150-180°С подвергают демеркаптанизации аналогично описанному в примере 1. Очищенная фракция содержит 0,0002% мас. меркаптановой серы (при этом общее содержание серы остается на уровне 0,26% мас.).

Фракция 180-260°С поступает в секцию гидроочистки. Процесс гидроочистки осуществляют при давлении 5 МПа, температуре 310°С, объемной скорости подачи сырья 6 час^-1, соотношении ВСГ/сырье - 500 нм³/м³ в присутствии АКМ катализатора. Гидроочищенный продукт содержит 0,0003% мас. меркаптановой серы (при этом общее содержание серы понижается до уровня 0,14% мас.).

После облагораживания легкой и более тяжелой керосиновых фракций последние смешивают в соотношении 40%-60% мас., получая продукт, содержащий менее 0,0003% мас. меркаптановой серы и 0,20% мас. общей серы (при норме ГОСТ Р 52050-2006 на топливо ДЖЕТ А-1: меркаптановой серы - не более 0,003% мас., общей серы - не более 0,25% мас.). Диаметр пятна износа при испытании полученного топлива не превышает 0,85 мм, что соответствует требованиям АСТМ Д 2624-02, и дает возможность использовать топливо без добавления противоизносной присадки. По другим константам полученный продукт также соответствует требованиям ГОСТ Р 52050-2006 на топливо ДЖЕТ А-1.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать реактивные топлива, которые соответствует современным требованиям к топливам марок ТС-1 и ДЖЕТ А-1. При этом достигается требуемая степень удаления меркаптанов при сохранении необходимого количества общей серы, что обеспечивает хорошие смазывающие свойства топлив без добавления противоизносной присадки.

1. Способ получения топлива для реактивных двигателей, включающий гидроочистку керосиновых дистиллатов при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора, отличающийся тем, что предварительно из керосинового дистиллята путем ректификации выделяют легкую фракцию, выкипающую внутри интервала температур 120-180°С, которую подвергают демеркаптанизации экстракцией меркаптанов щелочным раствором в присутствии катализатора окисления, с последующим отделением от легкой фракции насыщенного меркаптанами щелочного экстрагента, а оставшуюся более тяжелую фракцию керосинового дистиллята подвергают гидроочистке, после чего облагороженные фракции смешивают в соотношении от 65-35 мас.% до 40-60 мас.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что насыщенный меркаптанами щелочной экстрагент подвергают окислительной регенерации с выделением дисульфидов и возвращают в процесс экстракции.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроочистку оставшейся более тяжелой фракции керосинового дистиллята проводят при температуре 300-360°С, давлении 2-5 МПа, объемной скорости подачи сырья 2-8 ч^-1, соотношении водородсодержащий газ/сырье 200-500 нм³/м³.