 |
Разработка комплексной технологии переработки отработанной серной кислоты процесса алкилирования изоалканов алкенами
|
|
|
|
Содержание
Введение
Введение
Предприятия нефтеперерабатывающей инефтехимической промышленности являются источниками образования крупнотоннажных отходов, большую долю среди которых составляют серосодержащие отходы. Наибольшего внимания заслуживают отработанная серная кислота процесса алкилирования изоалканов алкенами, сульфидно-щелочные стоки, а также сера элементарная. Уменьшение запасов малосернистых нефтей в традиционных районах нефтедобычи и соответственно увеличение доли тяжелых нефтей с повышенным содержанием серы, а также рост выработки высокооктановых бензинов, в том числе и усовершенствование процесса алкилирования изоалканов алкенами приводят к постоянному накоплению этих отходов.
Способы регенерации и переработки серосодержащих отходов термическими, физико-химическими, химическими методами связаны со сложностью технологического оформления, образованием побочных продуктов и дополнительных отходов, большими экономическими затратами. Переработка даже некоторой доли этих отходов позволит расширить сырьевую базу нефтепереработки и нефтехимии, обеспечит дополнительное получение товарных продуктов в ощутимых объемах, а также снизит экологическую нагрузку.
В этой связи разработка новых и оптимизация существующих способов переработки и обезвреживания серосодержащих отходов нефтепереработки и вовлечение их в виде сырья в процессы получения товарных продуктов является на сегодняшний день актуальной задачей.
Разработка комплексной технологии переработки отработанной серной кислоты процесса алкилирования изоалканов алкенами
Представлены технологии переработки отработанной серной кислоты процесса алкилирования изоалканов алкенами, позволяющий использовать моногидрат серной кислоты в составе отхода для получения сульфатов натрия и аммония, а также выделить органическую составляющую с последующим ее использованием для получения товарных продуктов. Состав отработанной серной кислоты показан в таблице 1.
|
|
|
Процесс получения сульфата аммония осуществлялся по схеме (рисунок 2), аналогично получали и сульфат натрия.
Таблица 1 - Состав отработанной серной кислоты процесса алкилирования изоалканов алкенами
| Состав | Содержание, % масс. |
| Моногидрат H2SO4 | 68,0-70,0 |
| Вода | 6,0-8,0 |
| Органическая часть: | |
| - сульфокислоты | 8,0-8,4 |
| - сульфоэфиры | 1,5-1,8 |
| - фракция (115-1600 С) | 8,0-8,8 |
| - сухой остаток | 3,0-3,3 |
Для экстракции органической составляющей из отработанной серной кислоты в процессе получения сульфатов натрия и аммония применялись некоторые органические растворители при варьировании соотношения «H2SO4отр: NaOH» и «H2SO4отр: NH4OH», температуры и pH реакционной смеси. В зависимости от типа растворителя и его количества, введенного в
реакционную зону, полученная смесь самопроизвольно разделялась на два слоя: нижний – насыщенный водный раствор соли (насыщенный водный раствор соли с выпадающим осадком кристаллической соли) и верхний – смесь органической составляющей отработанной серной кислоты и экстрагента. Экстрагент из верхнего слоя отгонялся при определенной температуре. Из насыщенного нижнего водного раствора осадок соли отделялся и высушивался. Установлено, что количественный выход соли, а также ее форма (кристаллы или насыщенный водный раствор) зависят от растворителя и его массовой доли в реакционной смеси.
Максимальный выход сульфатов натрия и аммония при самопроизвольном разделении реакционной смеси достигнут экстрагированием органической составляющей смесью растворителей «этиловый спирт: ацетон» - «1: 1» и этиловым техническим спиртом при массовом соотношении «Н2SO4отр.: экстрагент» - «1: 1».
|
|
|
По результатам проведенных исследований предложена технологи-ческая схема получения сульфата аммония (сульфата натрия) из отработанной серной кислоты с предварительным смешением ее с экстрагентом (рисунок 3) и рассчитаны материальные балансы (таблицы 2 и 3).
| Таблица 2 – | Материальный баланс получения сульфата аммония | |||||||||||||
| Вход | m, | % | Выход | m, | % | |||||||||
| кг | масс. | кг | масс. | |||||||||||
| H2SO4(отр.) | 1,00 | 25,0 | С2Н5ОН | 0,94 | 23,50 | |||||||||
| (70%масс.) | ||||||||||||||
| NH4OН | 2,00 | 50,0 | Органич.составляющ.: | 0,41 | 10,25 | |||||||||
| (25%масс.) | -органическая часть | 0,39 | 9,75 | |||||||||||
| -твердая органика | 0,02 | 0,50 | ||||||||||||
| С2Н5ОН | 1,00 | 25,0 | (NH4)2SO4 крист. | 0,90 | 22,50 | |||||||||
| Вода | 1,73 | 43,25 | ||||||||||||
| Потери | 0,02 | 0,50 | ||||||||||||
| Всего | 4,00 | 100,0 | Всего | 4,00 | 100,00 | |||||||||
| Таблица 3 – | Материальный баланс получения сульфата натрия | |||||||||||||
| Вход | m, | % | Выход | m, | % | |||||||||
| кг | масс. | кг | масс. | |||||||||||
| H2SO4 (отр.) | 1,00 | 25,00 | С2Н5ОН | 0,47 | 11,75 | |||||||||
| (70%масс.) | Ацетон | 0,47 | 11,75 | |||||||||||
| NaOН | 2,00 | 50,00 | Органич.составляющ.: | 0,41 | 10,25 | |||||||||
| (10%масс.) | -органическая часть | 0,37 | 9,25 | |||||||||||
| -твердая органика | 0,04 | 1,00 | ||||||||||||
| С2Н5ОН | 0,50 | 12,50 | Na2SO4 | 0,90 | 22,50 | |||||||||
| (СН3) 2СО | 0,50 | 12,50 | Вода | 1,73 | 43,25 | |||||||||
| Потери | 0,02 | 0,50 | ||||||||||||
| Всего | 4,00 | 100,00 | Всего | 4,00 | 100,00 | |||||||||
В процессе выделялась органическая составляющая отработанной серной кислоты (таблица 4).
Таблица 4 – Состав органической составляющей
| Состав | % масс. |
| Органическая часть: | |
| - сульфокислоты | 35,0-37,1 |
| - сульфоэфиры | 7,5-8,4 |
| - парафино-нафтеновые углеводороды | 21,7-22,6 |
| - ароматические углеводороды: | |
| - моноциклические | 5,8-6,5 |
| - бициклические | отс. |
| - полициклические | 7,6-8,9 |
| - смолы | 5,0-5,5 |
| - асфальтены | 10,0-11,0 |
Так как в состав органической составляющей входит до 37 % масс. сульфокислот, обладающих поверхностно-активными свойствами, исследовалась возможность применения органической составляющей в качестве поверхностно-активного компонентов в составах для нефтевытеснения, технических моющих средств для очистки сырьевых емкостей от асфальтосмолистых парафиновых отложений и в качестве присадок, повышающих агрегативную устойчивость сырьевых смесей в производстве технического углерода.
|
|
|
Качественные характеристики составов для нефтевытеснения с использованием органической составляющей приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Характеристики составов для нефтевытеснения
| № | Состав для нефтевытесне- | Поверхностное | Коэффициент | |
| образца | ния, % масс. | натяжение на | нефтевытеснения, | |
| органическая | вода | границе «нефть- | % | |
| составляющая | состав» *, мН/м | |||
| 0,5 | 99,5 | 15,7 | 70,5 | |
| 11,6 | 90,5 | |||
| 9,6 | 90,8 | |||
| 8,4 | 91,9 | |||
| 7,5 | 92,1 | |||
| 6,0 | 92,5 | |||
| 4,5 | 93,0 |
* - поверхностное натяжение без использования добавки органической составляющей составило 28,0 мН/м
Использование органической составляющей в составах для нефтевытеснения позволит уменьшить поверхностное натяжение на границе «нефть-состав» до 4,5 мН/м и увеличить коэффициент нефтевытеснения на 22,5 %.
Также экспериментально изучалась возможность приготовления моющей композиции с использованием органической составляющей отработанной серной кислоты.
|
|
|
12 |
