Карбамидная депарафинизация

Это промышленный процесс, применяемый при производстве низ-козастывающих топлив, маловязких масел и жидких парафинов. Пос­ледние используются как сырье при производстве синтетических жир­ных кислот и спиртов, а-олефинов, моющих средств, поверхностно-активных веществ и др. Карбамидная депарафинизация отличается от депарафинизации избирательными растворителями возможностью проведения процесса при положительных температурах.

Процесс основан на способности карбамида образовывать крис­таллические комплексы с парафиновыми углеводородами нормаль­ного строения с числом углеродных атомов не менее шести.

Рентгеноструктурными исследованиями установлено, что чистый карбамид (мочевина) имеет тетрагональную структуру. В процессе комплексообразования происходит перестройка его кристалличес­кой структуры в гексагональную, состоящую из шести молекул кар­бамида, расположенных по спирали. Внутри спирали образуется ка­нал (туннель) гексагональной формы эффективным диаметром 5,25 А. Поперечное сечение молекул н-алканов составляет около 4,2А, по­этому они хорошо вписываются в канал и удерживаются в нем за счет сил Ван-дер-Ваальса.

Комплекс с карбамидом могут образовывать и длинноцепные углеводороды с циклическими структурами. Так, при наличии од­ной метильной боковой группы для образования комплекса требует­ся не менее 10, а в случае этильной - не менее 24 атомов углерода в нормальной цепи. Алкилзамещенные циклические углеводороды способны образовывать комплекс с карбамидом при наличии в них

и*

алкильной цепи из 20 - 25 и более атомов углерода. Следовательно, для образования комплекса важны не химическая природа, а конфи­гурация и размеры молекул углеводородов.

Процесс комплексообразования обратим: образующийся ком -плекспри нагревании распадается:

m Карбамид + н-алкан т* комплекс,

где m - отношение числа молей карбамида и н-алкана (обычно m = 0,7 п, где п - число углеродных атомов н-алкана).

Комплексообразование целесообразнее по условиям равновесия проводить при высокой концентрации карбамида и относительно низ­кой температуре (20 - 45 °С), что является важным достоинством процесса. Другим существенным преимуществом карбамидной де-парафинизации является значительно более высокая селективность по отношению к нормальным парафиновым углеводородам, что оп­ределяет большой выход денормализата (75 - 90 % масс). Однако селективность карбамида снижается с повышением температуры кипения сырья депарафинизации. Поэтому карбамидная депарафи-низация применяется преимущественно для получения низкозасты-вающих дизельных топлив и маловязких масел.

Образование комплексных соединений карбамида является эк­зотермическим процессом, тепловой эффект которого в расчете на один атом углерода (п) в молекуле н-алкана составляет = 6,7 кДж.

Необходимым условием процесса комплексообразования явля­ется наличие в системе активатора - облегчающего и ускоряющего образование комплекса. В качестве активаторов процесса наиболь­шее распространение получили вода, спирты (метиловый, этиловый, изопропиловый) и кетоны (ацетон, МЭК). Активатор, являясь поляр­ным веществом, способствует гомогенности среды, ослабляет связи парафиновых углеводородов с другими компонентами сырья, спо­собствует перестройке кристаллической структуры карбамида из тетрагональной в гексагональную, повышая тем самым его актив­ность. Для понижения вязкости масляного сырья в процессе приме­няют растворители (бензол, бензин, дихлорэтан). Часто функцию растворителя выполняют вещества, являющиеся одновременно ак­тиватором процесса - высшие кетоны и спирты.

Процесс комплексообразования проводят при интенсивном пе­ремешивании, которое способствует более тесному контакту компо­нентов реагирующей смеси и тем самым интенсифицирует процесс. Время контакта зависит от качества сырья и обычно составляет 30 -60 минут.

Разработаны и внедрены различные варианты карбамидной де-парафинизации, различающиеся по агрегатному состоянию приме­няемого карбамида, природе растворителя и активатора, оформле­нию реакторного блока, способу отделения и разложения комплек­са, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

В процессе депарафинизации раствором карбамида в обводнен­ном изопропиловом спирте получены следующие результаты:

Дизельное Маловязкое
топливо масло

Выход, % масс, на сырье

денормализата 82—83 85—86

парафина 10-12 6—10

Температура, 'С

застывания денормализата —45 —45

плавления парафина 18—22 28—31

Содержание в парафине ароматических

углеводородов, не более 2 3

6.6.3. Процессы микробиологической депарафинизации

Эти процессы основаны на способности некоторых видов микро­бов избирательно окислять парафиновые углеводороды, преимуще-^ ственно нормального строения в качестве источника энергии, необхо­димой для их жизнедеятельности. Биомасса, накопленная микроорга­низмами в результате процесса окисления алканов, является побоч­ным продуктом процесса и после выделения в чистом виде использу­ется в качестве основы для получения кормового белка. Депарафини- зат используют как компонент зимнего дизельного топлива.

Депарафинизация нефтяных фракций проводится в водной сре­де с добавками питательных солей (при температуре 28 - 30 °С) в депарафинизаторе, где при соблюдении требуемых условий культи­вирования (рН, температура, аэрирование и др.) происходит окис­ление непрерывно поступающей нефтяной фракции. Выделение де-парафинизата из стойкой эмульсионной смеси с микробной массой и водой проводится при помощи добавления «комплекса», представ­ляющего собой 10 %-ный раствор кальцинированной соды (2%) и ам­миака (8 %), и отстаивания.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: