КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ И ДЕСТРУКЦИИ ПРОИЗВОДНЫХ ТИОФЕНА ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ ВЫСОКОСЕРНИСТОГО ВАКУУМНОГО ГАЗОЙЛЯ
Аннотация
Представлены результаты исследования состава продуктов крекинга высокосернистого вакуумного газойля Новокуйбышевского НПЗ в различных условиях. Установлено количественное содержание серы в жидких продуктах крекинга вакуумного газойля, а также в жидких продуктах крекинга окисленного газойля, его не полярной и полярной части после разделения методом жидкостно-адсорбционной хроматографии. Показано, что в процессе термического крекинга высокосернистого вакуумного газойля сера практически не удаляется из состава жидких продуктов. Интенсивно образуются и накапливаются производные тиофена, бензо- и дибензотиофена, что ухудшает качество получаемых дистиллятных фракций. Предварительное окисление позволяет снизить термическую стабильность высокомолекулярных серосодержащих компонентов, устойчивых при обычной термообработке. Предварительное окисление значительно замедляет накопление низкомолекулярных сероароматических соединений в составе жидких продуктов крекинга. В результате серосодержащие компоненты претерпевают как реакции конденсации в кокс, так и крекируются с образованием газообразных сернистых соединений (сероводород и низшие меркаптаны), что способствует увеличению степени удаления серы. Хроматографический анализ жидких продуктов крекинга окисленного вакуумного газойля показал, что в таких условиях не наблюдается процессов деструкции новообразованных производных тиофена. Раздельная термообработка неполярных и полярных продуктов окисления вакуумного газойля позволяет минимизировать протекание реакций газообразования за счет исключения побочных взаимодействий между компонентами. Показано, что при крекинге неполярных продуктов происходит образование и накопление ароматических сернистых соединений (производных тиофена) в полученных дистиллятах, при этом содержание серы в составе жидких продуктов практически не снижается. Крекинг полярных продуктов приводит к интенсивному газо- и коксообразованию, содержание серы в составе жидких продуктов снижается в 3 раза, в продуктах преобладают гомологи тиофена и бензотиофена.
Для цитирования:
Кривцов Е.Б., Гончаров А.В., Свириденко Ю.А., Мержигот М.И. Кинетические закономерности образования и деструкции производных тиофена при термообработке продуктов окисления высокосернистого вакуумного газойля. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 11. С. 32-41. DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.15t.
Литература
Srinivas B.K., Pant K.K., Santosh K.G., Saraf D.N., Choudhury I.R., Sau M. A carbon-number lump based model for simulation of industrial hydrotreaters: Vacuum gas oil (VGO). Chem. Eng. J. 2019. V. 358. P. 504–519. DOI: 10.1016/j.cej.2018.10.019.
Becker P.J., Celse B., Guillaume D., Dulot H., Costa V. Hydrotreatment modeling for a variety of VGO feed-stocks: A continuous lumping approach. Fuel. 2015. V. 139. P. 133–143. DOI: 10.1016/j.fuel.2014.08.032.
Nadeina K.A., Potapenko O.V., Kazakov M.O., Doronin V.P., Saiko A.V., Sorokina T.P., Kleimenov A.V., Klimov O.V., Noskov A.S. Influence of hydrotreatment depth on product composition of fluid catalytic cracking process for light olefins production. Catal. Today. 2021. V. 378. P. 2–9. DOI: 10.1016/j.cattod.2021.04.014.
Farberova EA., Pershin E.A., Maksimov A.S., Khodyashev N.B., Smirnov S.A., Kuzminykh K.G. Research of the petroleum coke thermal properties in activated carbon production process. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 6. P. 102-110 (in Russian). DOI 10.6060/ivkkt.20236606.6776.
Kaminski T., Husein M.M. Thermal cracking of atmospheric residue versus vacuum residue. Fuel Proc. Tech-nol. 2018. V. 181. P. 331–339. DOI: 10.1016/j.fuproc.2018.10.014.
Sahu R., Song B.J., Im J.S., Jeon Y., Lee Ch W. A Review of recent advances in catalytic hydrocracking of heavy residues. J. Ind. Eng. Chem. 2015. V. 27. P. 12–24. DOI: 10.1016/j.jiec.2015.01.011.
Kohli K., Prajapati R., Maity S.K., Sau M., Garg M.O. Deactivation of hydrotreating catalyst by metals in resin and asphaltene parts of heavy oil and residues. Fuel. 2016. V. 175. P. 264–273. DOI: 10.1016/j. fuel.2016.02.036.
Vutolkina A.V., Baygildin I.G., Glotov A.P., Cherednichenko K.A., Maksimov A.L., Karakhanov E.A. Dispersed Ni-Mo sulfide catalysts from water-soluble precursors for HDS of BT and DBT via in situ produced H2 under Water gas shift conditions. Appl. Catal. B: Environ. 2021. V. 282. P. 119616. DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.119616.
Okhlobystin A.O., Kamyshnikova A.S., Oleinikova K.V., Storozhenko V.N., Pashchenko K.P., Berberova N.T. Theoretical and experimental study of the adsorption capacity of transition metal acetates in the process of desulfurization of a model hydrocarbon fuel. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 12. P. 98-104 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216411.6518.
Ibrahim M.H., Hayyan M., Hashim M.A., Hayyan A. The role of ionic liquids in desulfurization of fuels: A re-view. Renew. Sustain. En. Rev. 2017. V. 76. P. 1534–1549. DOI: 10.1016/j.rser.2016.11.194.
Eseva E.A., Akopyan A.V., Anisimov A.V., Maksimov A.L. Oxidative desulfurization of hydrocarbon feedstock using oxygen as oxidizing agent (a review). Petrol. Chem. 2020. V. 60. N 9. P. 979-990. DOI: 10.1134/S0965544120090091.
Akopyan A.V., Plotnikov D.A., Polikarpova P.D., Kedalo A.A., Egazar’yants S.V., Anisimov A.V., Karakhanov E.A. Deep purification of vacuum gas oil by the method of oxidative desulfurization. Petrol. Chem. 2019. V. 59. N 9. P. 975-978. DOI: 10.1134/S0965544119090019.
Yashnik S.A., Salnikov A.V., Kerzhentsev M.A, Saraev A.A., Kaichev V.V., Ismagilov Z.R., Khitsova L.M., Yamin J., Koseoglu O.R. Effect of the nature of sulfur compounds on their reactivity in the oxidative desulfurization of hydrocarbon fuels with oxygen over a modified CuZnAlO catalyst. Kinet. Catal. 2017. V. 58. N 1. P. 58–72. DOI: 10.1134/S0023158417010128.
Rakhmanov E.V., Domashkin A.A., Shigapova A.A., Akopyan A.V., Anisivov A.V., Myltykbaeva Z.K., Kairbekov Z. Peroxide oxidative desulfurization of a mixture of nonhydrotreated vacuum gas oil and diesel fraction. Petrol. Chem. 2016. V. 56. N 8. P. 742–744. DOI: 10.1134/S0965544116080156.
Bhutto A.W., Abro R., Gao S., Yu G. Oxidative desulfu-rization of fuel oils using ionic liquids: a review. J. Tai-wan Chem. eng. 2016. V. 62. P. 1–14. DOI: 10.1016/j.jtice.2016.01.014.
Akopyan A.V., Fedorov R.A., Tarakanova A.V., Anisimov A.V., Karakhanov E.A., Andreev B.V. Oxidative desulfurization of hydrocarbon feedstock. Russ. J. Appl. Chem. 2018. V. 91. N 4. P. 529–542. DOI: 10.1134/S1070427218040018.
Zhao H., Baker G.A., Zhang Q. Design rules of ionic liquids tasked for highly efficient fuel desulfurization by mild oxidative extraction. Fuel. 2017. N 189. P. 334–339. DOI: 10.1016/j.fuel.2016.10.109.
Sy Choi A.E., Roces S., Dugos N., Wan M.W. Oxidation by H2O2 of benzothiophene and dibenzothiophene over different polyoxometalate catalysts in the frame of ultra-sound and mixing assisted oxidative desulfurization. Fuel. 2016. N 180. P. 127–136. DOI: 10.1016/j.fuel.2016.04.014.
Palomeque-Santiago J.F., Lopez-Medina R., Oviedo Roa R., Navarrete-Bolanos J., Mora-Vallejo R., Mon-toya de la Fuente J.A., Martınez-Magadan J.M. Deep oxidative desulfurization with simultaneous oxidative de-nitrogenation of diesel fuel and straight run gas oil. Appl. Catal. B: Environ. 2018. V. 236. P. 326–337. DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.04.079.
Choi A.E.S., Roces S., Dugos N., Wan M.-W. Adsorption of benzothiophene sulfone over clay mineral adsor-bents in the frame of oxidative desulfurization. Fuel. 2017. N 205. P. 153–160. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.05.070.
Safa M.A., Al-Majren R., Al-Shamary T., Park J.-I., Ma X. Removal of sulfone compounds formed in oxida-tive desulfurization of middle distillate. Fuel. 2017. N 194. P. 123–128. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.01.003.
Weh R., Klerk A. Thermochemistry of Sulfones Relevant to Oxidative Desulfurization. En. Fuel. 2017. V. 31. N 6. P. 6607–6614. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.7b00585.
Iovik Y.A., Krivtsov E.B. Thermal transformations of sulfur-containing components of oxidized vacuum gas oil. Petrol. Chem. 2020. V. 60. N 3. P. 341-347. DOI: 10.1134/S0965544120030081.
Iovik Y.A., Krivtsov E.B., Golovko A.K. Characteristics of oxidative desulfurization of vacuum gas oil. Izv. Tomsk. Politekh. Univ. Inzhiniring Georesursopv. 2018. V. 329. N 11. P. 52-60 (in Russian). DOI: 10.18799/24131830/2018/11/209.
Chen X., Li H., Zhang L., Shi Q., Zhao S., Xu C. Direct sulfur-containing compounds analysis in petroleum via (+)ESI FT-ICR MS using HBF4 as ionization promoter. Fuel. 2020. V. 278. Art. 118334. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.118334.
Lorentz C., Laurenti D., Zotin J.L., Geantet C. Comprehensive GC×GC chromatography for the characteriza-tion of sulfur compound in fuels: A review. Catal. Today. 2017. V. 292. P. 26–37. DOI: 10.1016/j.cattod.2017.04.052.
Goncharov A.V., Krivtsov E.B. Calculation of the kinetic parameters of the formation and destruction of thio-phene derivatives in high-sulphur vacuum residue cracking. Chem. Sustain. Dev. 2021. V. 29. N 6. P. 699–706. DOI:10.15372/CSD2021351.
Krivtsov E.B., Sviridenko N.N. Calculation of the kinetic parameters for the reactions of formation and decomposition of thiophene derivatives in the process of high-suifur natural bitumens cracking. Petrol. Chem. 2021. V. 61. N 11. P. 1319-1325. DOI: 10.1134/S0965544121110049.
