СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ФОТООКИСЛЕНИЯ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2019 года по МПК C10G32/00 C10G27/04 C10G29/16 

Описание патента на изобретение RU2680145C1

Изобретение относится к способу фотоокисления органических соединений серы (ОСС), содержащихся в дизельной фракции нефти и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Существуют ряд методов обессеривания нефтяного сырья, используемых для удаления (ОСС) из жидких топлив: демеркаптанизация, биодесульфуризация, гидроочистка, экстракционные и адсорбционные методы, окислительное обессеривание. Способы удаления серы из нефтяного сырья делятся на:

- связанные с разрушением сернистых соединений и удалением их из сырья (гидроочистка, биодесульфуризация);

- способы, связанные с выделением ОСС и одновременной очисткой сырья (экстракция, окислительное обессеривание).

Наиболее надежными и доступными способами выделения ОСС являются окисление различными окислителями, адсорбция на силикагеле и оксиде алюминия, сернокислотная и щелочная экстракция, а также каталитические методы: гидроочистка и биодесульфуризация (Сираева И.Н. Особенности переработки сернистых нефтей // Нефтегазовое дело. – 2011. – №5. – С. 318–322). Существенными недостатками почти всех этих способов являются низкий коэффициент использования сырья, малая производительность устройств и нерентабельность при реализации их для крупномасштабных производств.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ, основанный на проведении процессов гетерогенного фотокатализа при очистке питьевой воды и вообще водной среды от органических соединений. При проведении фотокатализа воду обрабатывают с помощью источника УФ-света с длиной волны 330-380 нм в присутствии катализатора - диоксида титана, использующегося в виде микросфер с диаметром 0,15 мм, причем микросферы непрерывно перемешивают барботированием окислительного газа, в качестве которого используют кислород или воздух (Патент РФ № 2033970, МПК С02F1/32, опубл. 30.04.1995). Описанный способ принят за прототип изобретения.

Недостатком прототипа является то, что рассматривается обработка фотокатализом только водной среды, сточных вод. При этом не уточняется природа примесей, которые претерпевают изменения.

Изобретение относится к способу фотоокисления ОСС, содержащихся в дизельной фракции нефти, при ее обработки УФ-светом с длиной волны из диапазона 320-385 нм в присутствии катализатора и воздуха. В качестве катализатора используют диоксид титана, реакцию проводят при температуре 20°С. Изобретение позволяет упростить, и удешевить процесс окисления ОСС дизельной фракции до сульфоксидов (сульфонов) за счет снижения затрат на реагенты, реакционных объемов, и осуществлять процесс в промышленных масштабах.

В основу предлагаемого изобретения положен принцип гетерогенного фотокаталитического окисления ОСС, содержащихся в дизельной фракции нефти, при ее обработке УФ-светом в присутствии воздуха (кислорода).

Целью изобретения является окисление ОСС до сульфоксидов (сульфонов) для очистки дизельной фракции нефти.

Поставленная задача решается способом каталитического фотоокисления ОСС, входящих в состав углеводородного сырья, включающим их окисление при воздействии УФ-света в присутствии катализатора и воздуха, разделение смеси, полученной в результате фотоокисления, с получением очищенного углеводородного сырья и экстракта окисленых ОСС. В настоящем изобретении используют реактор, который представляет собой полую трубку из стекла, в верхней части расположен светодиодный чип «Epistar» мощностью 10 ватт, который излучает свет с заданной длиной волны из диапазона 320-385 нм. В нижнюю часть реактора от компрессора подается воздух со скоростью 100-150 мл/мин. Реактор имеет диаметр 5 см и высоту 100 см. По существу он состоит из оболочки, внутри которой течет реакционная смесь. По внутренней стенке реактора установлена спираль, которая образуют принудительную траекторию для реакционной смеси, увеличивая время нахождения ее во внутренней части реактора с тем, чтобы содействовать взаимодействию реакционной смеси (дизельной фракции) с излучением, генерированным лампой. Реакционная смесь – дизельная фракция, содержащая ОСС, в присутствии двуокиси титана в качестве катализатора, подвергалась постоянной циркуляции внутри полого пространства реактора, которое продувалось воздухом. Обработку в условиях реакции фотокаталитического окисления продолжают необходимое количество времени для окисления ОСС. Это достигается путем соединения реактора с соответствующим резервуаром и обеспечения циркуляции реакционной смеси через реактор и резервуар посредством насоса. Значительным преимуществом настоящего изобретения является использование обработки УФ-светом в присутствии катализатора - диоксида титана, которое позволяет легче и удобнее окислять ОСС дизельной фракции, с последующим удалением образующихся продуктов окисления (сульфоксидов, сульфонов) экстракцией ацетонитрил-вода. Процесс фотоокисления ведут при температуре 20оС, с продувкой воздухом. Тем самым увеличивая безопасность самого процесса окисления. Кроме того, процесс фотоокисления можно проводить непрерывно и перерабатывать большие объемы сырья.

Сущность изобретения заключается в обработке дизельной фракции нефти с помощью источника УФ-света с длиной волны, выбранной из диапазона 320-385 нм, в присутствии воздуха и катализатора - диоксида титана.

Пример. К дизельной фракции объемом 100 мл добавляли 0,8 г (1%мас.) порошка диоксида титана, все тщательно перемешивается на магнитной мешалке. При помощи насоса приготовленная суспензия подается сверху в реактор со светодиодной лампой, устройство которого описано выше. Внутрь реактора подается воздух. Полученная суспензия медленно по спирали спускается вниз реактора, при этом происходит воздействие УФ-света заданной длиной волны. На выходе из реактора суспензия собирается в другой резервуар. Затем снова подается в реактор. Циркуляцию реакционной смеси между реактором и резервуаром посредством насоса проводят 4 раза.

В качестве катализатора в способе согласно настоящему изобретению использовалась порошкообразная двуокись титана TiO2, которая после введения в дизельную фракцию и тщательного перемешивания образует коллоидную суспензию. Катализатор отделялся в конце процесса путем центрифугирования.

Окисленные ОСС (сульфоксиды, сульфоны) из дизельной фракции извлекали однократной экстракцией раствором ацетонитрил-вода (вода 5%об.), в объемном соотношении дизельная фракция : ацетонитрил-вода 1:2. Содержание серы в исходной и очищенной дизельных фракциях определялось методом сжигания в лампе по ГОСТ 19121-73.

Результаты очистки дизельной фракции с использованием метода каталитического фотоокисления приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты очистки дизельной фракции с использованием метода каталитического фотоокисления

Температура процесса 20±2оС; катализатор: порошок диоксид титан, объем сырья 100мл, содержание катализатора 1%мас.

Как видно из анализа представленных в таблице данных, содержание серы в дизельной фракции снизилось с 0,22 до 0,09 % мас. при обработке УФ-светом с длиной волны 380-385 нм.

Таким образом, предложенный способ каталитического фотоокисления органических веществ позволяет эффективно и просто произвести окисление серосодержащих соединений, входящих в состав нефтепродуктов, и произвести тем самым очистку нефтепродуктов от нежелательных компонентов. Предложенный способ обладает высокой эффективностью и является менее энергозатратным.

Похожие патенты RU2680145C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ОТ СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ 2015
  • Пойманов Александр Иванович
  • Смирнов Василий Павлович
  • Тайлаков Сергей Николаевич
RU2584697C1
СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ФОТООКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ВОДЕ 1990
  • Фаусто Миано[It]
  • Энрико Боргарелло[It]
RU2033970C1
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СЕРЫ И/ИЛИ АЗОТА В ДИСТИЛЛЯТНОМ СЫРЬЕ 2004
  • Кетли Грэхем У.
  • Единак Дженет Л.
  • Ходжес Майкл
  • Хафф Джордж А.
RU2341549C2
СПОСОБ ОБЕССЕРИВАНИЯ ТЯЖЕЛОГО НЕФТЕПРОДУКТА С ПРИМЕНЕНИЕМ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2019
  • Андриенко Олег Семенович
  • Коботаева Наталья Станиславовна
  • Маракина Елена Ивановна
  • Сачков Виктор Иванович
  • Скороходова Татьяна Сергеевна
  • Обходская Елена Владимировна
RU2708629C1
ПЕРЕРАБОТКА ФРАКЦИЙ СЫРОЙ НЕФТИ, ИСКОПАЕМЫХ ТОПЛИВ И ИХ ПРОДУКТОВ 2004
  • Каллен Марк
RU2366687C2
СПОСОБ ОБЕССЕРИВАНИЯ СЫРОЙ НЕФТИ ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА С ВЫДЕЛЕНИЕМ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ 2017
  • Акопян Аргам Виликович
  • Поликарпова Полина Димитровна
  • Федоров Роман Александрович
  • Тараканова Алла Васильевна
  • Анисимов Александр Владимирович
  • Максимов Антон Львович
  • Караханов Эдуард Аветисович
RU2677462C1
ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАТАЛИЗАТОРА НА ОСНОВЕ ТИТАНА (IV) И ОРГАНОГИДРОПЕРОКСИДОВ 2011
  • Литц Кайл Е.
  • Вриланд Дженнифер Л.
RU2581473C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФОКСИДОВ 2002
  • Саматов Р.Р.
  • Шарипов А.Х.
RU2234498C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ ОТ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2011
  • Фоканов Валерий Петрович
  • Шалларь Александр Владимирович
  • Павлов Александр Борисович
RU2494794C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ОТ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ 2018
  • Андриенко Олег Семенович
  • Коботаева Наталья Станиславовна
  • Маракина Елена Ивановна
  • Сачков Виктор Иванович
  • Скороходова Татьяна Сергеевна
RU2673539C1

Реферат патента 2019 года СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ФОТООКИСЛЕНИЯ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к способу фотоокисления органических серосодержащих соединений в дизельной фракции нефти и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Способ каталитического фотоокисления включает перемешивание дизельной фракции с порошком диоксида титана; подачу полученной суспензии в реактор, куда подается воздух; воздействие УФ-света с длиной волны 320-385 нм на суспензию с последующей циркуляцией реакционной смеси между реактором и резервуаром; а также экстракцию раствором ацетонитрил-вода, причем серосодержащие вещества содержатся в дизельной фракции нефти. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 680 145 C1

1. Способ каталитического фотоокисления серосодержащих соединений, включающий перемешивание дизельной фракции с порошком диоксида титана; подачу полученной суспензии в реактор, куда подается воздух; воздействие УФ-света с длиной волны 320-385 нм на суспензию с последующей циркуляцией реакционной смеси между реактором и резервуаром; а также экстракцию раствором ацетонитрил-вода, причем серосодержащие вещества содержатся в дизельной фракции нефти.

2. Способ по п. 1, отличается тем, что используют мелкодисперсный порошок диоксида титана с содержанием фазы рутил 98,5%.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2680145C1

D
Zhao et al
"Photocatalytic Oxidation Desulfurization of Diesel Oil Using Ti-containing Zeolite", Petroleum Science and Technology, 2009, 27, P
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Kamran Keynejad et al
"Diesel desulfurization using a UV-photocatalytic process", Petroleum Science and Technology, 2017, Vol.35, No.9, P
Плитки для тротуаров, мостовых и облицовок и на приспособление для их изготовления 1923
  • Денвер А.А.
SU813A1
СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ФОТООКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ВОДЕ 1990
  • Фаусто Миано[It]
  • Энрико Боргарелло[It]
RU2033970C1
Sadao Matsuzawa et al
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Переносная мусоросжигательная печь-снеготаялка 1920
  • Николаев Г.Н.
SU183A1
Molood Barmala "Modeling and Optimization of BT and DBT Photooxidation over Multiwall Carbon Nanotube-Titania Composite by Response Surface Methodology", International Journal of Photoenergy, 2018, Vol
Способ получения цианистых соединений 1924
  • Климов Б.К.
SU2018A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 680 145 C1

Авторы

Андриенко Олег Семенович

Коботаева Наталья Станиславовна

Маракина Елена Ивановна

Сачков Виктор Иванович

Скороходова Татьяна Сергеевна

Обходская Елена Владимировна

Даты

2019-02-18Публикация

2018-06-15Подача