Ученые создали автомобильное топливо из гудрона

9 февраля

Ученые из Пермского политеха разработали технологию, позволяющую заменить традиционное сырье в производстве автомобильного топлива на тяжелые продукты переработки нефти. Об этом сообщила пресс-служба вуза. Результаты исследования опубликованы в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология».

Запасы легкой нефти сокращаются, и поэтому сейчас крайне актуальна переработка тяжелых нефтепродуктов. Чтобы удовлетворить мировой спрос на энергию, необходимо более эффективно перерабатывать нефть, однако у тяжелых фракций углеводородов есть ряд недостатков. Среди них в т.ч. высокое содержание металлов, смол и высокомолекулярных компонентов. 

Сырье нужно подготавливать. Для получения топлива используют каталитический крекинг. Обычно для этого в кипящем слое используют вакуумный газойль – продукт перегонки нефти и ее тяжелых производных под вакуумом. Но для таких целей можно применять и предварительно подготовленные более тяжелые фракции.

Без обработки такие вещества могут плохо влиять на работу применяемых при переработке катализаторов. По этой причине сырье «облагораживают», т.е. удаляют нежелательные компоненты с помощью легких растворителей (пропана, бутана или пентана). Тяжелая фракция выпадает в осадок, получается очищенная смесь. Это позволяет улучшить качество сырья – потом его будет легче перерабатывать. 

Сегодня в промышленности с помощью обработки гудрона пропаном получают компоненты базовых масел. Используя более тяжелые растворители – пентан или бензин, – можно получить продукт, который можно использовать для получения бензина и других ценных продуктов. Это позволяет увеличить количество сырья.

Ученые из Пермского Политеха обработали гудрон с помощью н-пентана и изучили «превращения» смеси газойля и очищенных углеводородов в процессе каталитического крекинга. На качество и количество продукта влияют не только состав сырья и параметры обработки, но и тип и структура растворителя. 

Исследователи описали характеристики веществ, полученных при различных соотношениях растворителя и сырья. Для этого провели эксперименты на базе Научно-образовательного центра FCC и Центра коллективного пользования «Центр наукоемких химических технологий и физико-химических исследований» Пермского политеха. 

Исследователи использовали гудрон с установок ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез. Он состоял из смеси 80%-й западносибирской и 20%-й каменноложской нефти. В качестве растворителя ученые взяли н-пентан со средней растворимостью. Соотношение растворителя и гудрона составило 6:25. 

Исследователи загрузили гудрон и н-пентан в реактор специальной установки, а затем нагревали их до 50 °С в течение часа, постоянно перемешивая. Давление составило 1,3 атм. Далее в течение еще одного часа реактор выдерживали при 50 °С без перемешивания. Через 12–20 ч смолисто-асфальтеновая часть остывала до комнатной температуры, отстаивалась и выпадала в осадок, а затем ее отфильтровали. 

Затем ученые удалили из полученного продукта остатки растворителя. Они определили его плотность, вязкость, коксуемость, зольность и содержание азота. Далее исследователи провели каталитический крекинг вакуумного газойля и его смеси с полученным продуктом на специальной лабораторной установке при температуре 527 °С. Свойства продуктов реакций определили с помощью метода газовой хроматографии. В результате удалось выяснить, что наиболее качественными стали составы, полученные при соотношении гудрона и н-пентана 14:1 и 16:1 при температуре 50 °С и давлении 1,3 атм.

Добавление продуктов «очищения» гудрона к вакуумному газойлю до 10 % не снижает эффективность процесса и получения продуктов. Технологию можно будет использовать для получения высокооктановых бензинов и непредельных газов.

Illustrative photo from open sources