Розроблено основи технології одержання товарних реактивних палив шляхом селективної оксидаційної некаталітичної очистки прямогонних гасових фракцій нафти від сірчистих сполук при порівняно невисоких температурах, підвищених тисках та у присутності води. Процес оксидаційної очистки прямогонних гасових фракцій забезпечує достатньо повне окиснення наявних у паливі сірчистих сполук киснем повітря до сульфоксидів та сульфонів, які можна достатньо легко відділити від оксидату відомими методами. У процесі одержується очищене паливо і невеликі кількості побічних продуктів: кубового залишку, твердої фази, концентрату кислих сполук. Досліджено вплив температури на ступінь вилучення сірки. Показано, що швидкість окиснення сірчистих сполук різко зростає при температурах вище 433 К, а вище 463 К інтенсифікуються процеси окиснення вуглеводнів з утворенням кислот і продуктів ущільнення. Оптимальний інтервал температур оксидаційної очистки прямогонних гасових фракцій 453463 К. Встановлено, що присутність у реакційному середовищі води сприяє утворенню спиртів (зокрема, фенолів), які разом з продуктами окиснення сірчистих сполук гальмують процеси рідкофазного окиснення вуглеводнів, підвищуючи селективність процесу. Оптимальні співвідношення вода:сировина становлять 1:51:3. Вивчення впливу інтенсивності перемішування на глибину оксидаційної очистки прямогонних гасових фракцій показало, що при тривалостях контакту сировини з повітрям більших за 5 хв. перемішування реакційного середовища не впливає на ступінь вилучення сірки, а лише сприяє інтенсифікації процесів окиснення вуглеводнів.
Показано, що при витратах оксиданту, які забезпечують надлишок кисню від теоретично необхідного для повного окиснення всіх сірчистих сполук, ступінь вилучення сірки не залежить від об’ємної швидкості подачі оксиданту, а визначається лінійною швидкістю руху оксиданту. Встановлено, що збільшення лінійної швидкості руху оксиданту вище 0,00130,0016 м/с уже не впливає на ступінь вилучення сірки. Дослідження впливу тривалості окиснення на якість оксидаційної очистки прямогонних гасових фракцій показало, що основна маса сірчистих сполук достатньо повно окиснюється у перші 20 хв. Збільшення тривалості окиснення понад 30 хв. призводить до зменшення виходу очищеного палива і збільшення виходу побічних продуктів. Встановлено, що в ході оксидаційної очистки прямогонних гасових фракцій за рахунок часткового окиснення вуглеводнів утворюються розчинні у паливі кисневмісні сполуки кислого характеру, які не відділяються ректифікацією і підвищують кислотність дистилятів та погіршують їхню стабільність. Показано, що застосування адсорбційної доочистки дистиляту дозволяє одержувати товарні реактивні палива. Встановлено, що продукти окиснення сірчистих сполук (сульфоксиди та сульфони), завдяки своїй високій полярності можуть бути відділені від оксидату адсорбцією. Застосування адсорбційного розділення оксидату дозволяє одночасно вилучити з палива сполуки кислого характеру. Методом математичного планування експерименту знайдено оптимальні умови процесу оксидаційної некаталітичної очистки прямогонних гасових фракцій (температура – 461 К, лінійна швидкість руху оксиданту – 0,0014 м/с, тривалість процесу – 23,2 хв). Показано, що одержані в оптимальних умовах палива, незалежно від способу розділення оксидату, задовольняють усім вимогам до товарних реактивних палив, виявляючи кращі протизношувальні властивості, ніж палива, одержані гідроочищенням. Складено матеріальні баланси процесу оксидаційної очистки трьох різних за вмістом сірки і походженням прямогонних гасових фракцій. Показано, що всі побічні продукти мають реальні шляхи застосування. Запропоновано принципову технологічну схему установки оксидаційної некаталітичної очистки прямогонних гасових фракцій. Показано економічну доцільність реалізації процесу.
Основний зміст дисертації викладено у роботах: 1. Панів П.М., Гайванович В.І., Антонишин В.І. Усунення сірчистих сполук і смол із гасової фракції нафти // Вісник Державного університету “Львівська політехніка” – 1999. – № 374. – С. 93-95. 2. Гайванович В.І., Панів П.М., Антонишин В.І. Дослідження впливу температури процесу на ступінь знесірчення гасової фракції // Вісник Державного університету “Львівська політехніка” – 2000. – № 388. – С. 112-116. 3. Гайванович В.І., Панів П.М., Пиш’єв С.В., Антонишин В.І. Вплив температури на вихід та якість продуктів процесу знесірчення прямогонної гасової фракції // Нафтова і газова промисловість – 2001. – № 5. – С. 47-49. 4. Гайванович В.І., Панів П.М., Антонишин В.І. Дослідження можливості оксидаційного знесірчення дизельного палива // Нафтова і газова промисловість. – 2002. – № 4. – С. 52-54. 5. Пат. 37574 А України, МПК7 С10G27/04. Спосіб десульфуризації гасових фракцій нафти / В.І. Гайванович, В.І. Антонишин, П.М. Панів (Україна). – №99127094; Заявл. 27.12.99; Опубл. 15.05.01; Бюл. № 4. – 4 с. 6. Гайванович В.І., Панів П.М., Пиш’єв С.В., Антонишин В.І. Оксидаційна очистка – спосіб покращання експлуатаційних властивостей реактивних палив // Матеріали 3-ї Міжнародної науково-технічної конференції “АВІА-2001”. – Київ. – 2001. – Збір. наук. праць. Т.4, Секція 12, С. 89-92. 7. Гайванович В.І., Антонишин В.І., Панів П.М., Стецко Н., Стецко І. Дослідження можливості негідрогенізаційного одержання екологічно чистих дизельних палив // Тези ІІ-ої науково-технічній конференції “Поступ в нафтопереробній та нафтохімічній промисловості”. – Львів. – 1999 р. – С. 57. 8. Панів П.М., Гайванович В.І., Антонишин В.І. Пошук шляхів очистки гасових фракцій нафти від сірки // Там же, с. 58. 9. Гайванович В.І., Панів П.М., Антонишин В.І. Дослідження процесу оксидаційного знесірчення гасових фракцій // Матеріали 6-ої Міжнародної науково-практичної конференції “Нафта і газ України 2000”. – Ів.-Франківськ. – 2000 р. – С. 197-198. |
