ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ НА СТАБИЛЬНОСТЬ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВЫСОКОСЕРНИСТОГО ВАКУУМНОГО ГАЗОЙЛЯ В ТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
Аннотация
В работе показаны характерные особенности влияния предварительного окисления и последующей термической обработки на изменения вещественного и фракционного состава продуктов крекинга вакуумного газойля. Установлено количественное содержание серы в жидких продуктах крекинга исходного и предварительно окисленного газойля. Выявлены закономерности изменения компонентного состава продуктов крекинга, углеводородный состав газообразных продуктов, вещественный и фракционный состав жидких продуктов крекинга. Показано, что окисление с последующей термической обработкой является эффективным методом обессеривания вакуумного газойля. Описаны закономерности изменения количественного содержания соединений тиофенового ряда в жидких продуктах крекинга вакуумного газойля и жидких продуктах крекинга предварительно окисленного вакуумного газойля. В качестве окислительной системы использована смесь пероксида водорода и муравьиной кислоты (мольное соотношение 3:4). Предварительное окисление позволяет снизить термическую стабильность высокомолекулярных серосодержащих компонентов, устойчивых при обычной термообработке. Крекинг исходного вакуумного газойля приводит к образованию тиофена и бензотиофена, а также их гомологов. Предварительное окисление препятствует накоплению данных соединений в составе жидких продуктов крекинга, что способствует увеличению степени удаления серы. Предположительно, основным путем образования рассматриваемых соединений является термическое разложение смол, а также высокомолекулярных серосодержащих компонентов масел. Методами ИК- и ПМР-спектроскопии, элементного анализа, определения молекулярной массы криоскопией в нафталине охарактеризованы смолы и асфальтены исходного газойля и продуктов крекинга. Результаты анализа состава смол и асфальтенов, выделенных из жидких продуктов крекинга вакуумного газойля, демонстрируют характер изменения их структуры вследствие окисления и последующей термической обработки.
Для цитирования:
Кривцов Е.Б., Мержигот М.И., Свириденко Ю.А. Влияние предварительного окисления на стабильность сернистых соединений высокосернистого вакуумного газойля в термических процессах. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 8. С. 101-111. DOI: 10.6060/ivkkt.20256808.6t.
Литература
Glagoleva O.F., Kapustin V.M. Improving the Efficiency of Oil Treating and Refining Processes (Review). Pet-rol. Chem. 2020. V. 60. N 11. P. 1207-1215. DOI: 10.1134/S0965544120110092.
Nour Shafik El-Gendy. Handbook of refinery desulfurization. CRC Press. 2016. P. 476. DOI: 10.1201/b19102.
Kim D.–W., Lee C.–H. Efficient conversion of extra-heavy oil into distillates using tetralin/activated carbon in a continuous reactor at elevated temperatures. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2019. N 140. P. 245–254. DOI: 10.1016/j.jaap.2019.04.001
Caumette G., Lienemann C.-P., Merdrignac I., Bouyssiere B., Lobinski R. Element speciation analysis of pe-troleum and related materials. J. Anal. At. Spectrom. 2009. V. 24. N 3. P. 263–276. DOI: 10.1039/b817888g.
Pedram-Rad T., Es’haghi Z., Ahmadpour A. Adsorptive desulfurization of model gasoline by using modified bentonite. J. Sulfur Chem. 2019. V. 40. N 2. P. 149–165. DOI: 10.1080/17415993.2018.1548620.
Sviridenko N.N., Urazov Kh.Kh., Sergeyev N.S. The effect of asphaltenes quantity on thermal and catalytic cracking product yield of heavy oil from Karmalskoye field. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 8. P. 76-84. DOI: 10.6060/ivkkt.20246708.6t.
Goncharov A.V., Krivtsov E.B. Changes in the Structure of the High-Molecular-Weight Components of a High-Sulfur Vacuum Residue in the Initiated Cracking Process. Petrol. Chem. 2021. V. 61. N 9. P. 1071–1078. DOI: 10.1134/S0965544121090061.
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.
Chehadeh D., Ma X., Al Bazzaz H. Recent progress in hydrotreating kinetics and modeling of heavy oil and residue: A review. Fuel. 2023. V. 331. N 1. P. 126404. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.126404.
Sabo Bello S., Wang C., Zhang M., Gao H., Han Z., Shi L., Su F., Xu G. A Review on the Reaction Mechanism of Hydrodesulfurization and Hydrodenitrogenation in Heavy Oil Upgrading. Energy Fuel. 2021. V. 35. N 14. P. 10998–11016. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.1c01015.
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.
Hossain M.N., Park H.Ch., Choi H.S. A Comprehensive Review on Catalytic Oxidative Desulfurization of Liquid Fuel Oil. Catalysts. 2019. N 9. P. 229. DOI: 10.3390/catal9030229.
Ibrahim M.H., Hayyan M., Hashim M.A., Hayyan A. The role of ionic liquids in desulfurization of fuels: A re-view. Renew. Sustain. Energy 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.
Bhutto A.W., Abro R., Gao S., Yu G. Oxidative desulfu-rization of fuel oils using ionic liquids: a review. J. Tai-wan Inst. Chem. Eng. 2016. V. 62. P. 1–14. DOI: 10.1016/ j.jtice.2016.01.014.
Boshagh F., Rahmani M., Rostami Kh., Yousefifar M. Key factors affecting the development of oxidative desulfurization of liquid fuels: A critical review. Energy Fuels. 2022. V. 36. P. 98–132. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.1c03396.
Rajendra A., Cui T.Y., Fan H.X., Yang Zh.F., Feng J., Li W. A comprehensive review on oxidative desulfuriza-tion catalysts targeting clean energy and environment. J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. P. 2246–2285. DOI: 10.1039/c9ta12555h.
Dartiguelongue C., Behar F., Budzinski H., Scacchi G., Marquaire P.M. Thermal stability of dibenzothiophene in closed system pyrolysis: Experimental study and kinetic modelling. Org. Geochem. 2006. V. 37. P. 98–116. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2005.08.019.
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.
Weh R., Klerk A. Thermochemistry of Sulfones Relevant to Oxidative Desulfurization. Energy Fuel. 2017. V. 31. N 6. P. 6607–6614. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.7b00585.
Krivtsov E.B., Goncharov A.V., Sviridenko Yu.A., Merzhigot M.I. Kinetic regularities of formation and de-struction of thiophene derivatives during heat treatment of high-sulfur vacuum gas oil oxidation products. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 32-41. DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.15t.
Iovik Yu.A., Krivtsov E.B., Golovko A.K. Characteristics of oxidative desulfurization of vacuum gas oil. Izv. Tomsk Polytekh. Univ. Inzh. Geores. 2018. V.329. P. 52–60 (in Russian). DOI: 10.18799/24131830/2018/11/209.
Yang Ch., Faragher R., Yang Z., Hollebone B., Field-house B., Lambert P., Beaulac V. Characterization of chemical fingerprints of ultralow sulfur fuel oils using gas chromatography-quadrupole time-of-flight mass spec-trometry. Fuel. 2023. V. 343. P. 127948. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.127948.
Miki Y., Toba M., Yoshimura Y. Analysis of sulfur compounds in straightrun naphtha and FCC gasoline. J. Jpn. Petrol. Inst. 2008. V. 51. P. 255-233. DOI: 10.1627/jpi.51.225.
