Способ получения авиационного сконденсированного топлива (варианты)


 


Владельцы патента RU 2458101:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" (ОАО "НИПИгазпереработка") (RU)

Изобретение относится к процессам получения моторных топлив, преимущественно авиационных, используемых в газотурбинных двигателях, и предназначенных для использования в основном на местах добычи и переработки углеводородного сырья. Изобретение касается способа получения авиационного сконденсированного топлива, включающего выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов общей формулы CnH2n+2, содержащей в качестве парафиновых углеводородов парафиновую фракцию C38, при этом в качестве углеводородного сырья используют попутный нефтяной газ или природный газ, из которого выделяют смесь парафиновых углеводородов, дополнительно включающую фракцию C9-C12, при следующем содержании компонентов, % масс: C3H8 - 0,1-12,0; ΣC4H10 - 24,0-72,0; ΣC5H12 - 4,0-36,0; ΣC6H14 - 0,3-14,0; ΣC7H16 - 0,1-9,0; ΣC8H18 - 0,01-3,0; ΣC9H20-C12H26 - остальное до 100%, при этом суммарное содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0% масс., а давление насыщенных паров смеси составляет, МПа (кгс/см, абс.): при 20°С - не более 0,26 (2,6); при 45°С - не более 0,50 (5,0). Изобретение также касается варианта способа получения авиационного сконденсированного топлива. Технический результат - расширение ассортимента авиационного топлива, получаемого из углеводородного сырья, упрощение технологии производства авиационного сконденсированного топлива (АСКТ). 2 н.п. ф-лы, 9 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к процессам получения моторных топлив, преимущественно авиационных, используемых в газотурбинных двигателях, и предназначенных для использования в основном на местах добычи и переработки углеводородного сырья.

Известен способ получения авиационного сконденсированного топлива для газотурбинных двигателей на основе смеси парафиновых углеводородов общей формулы CnH2n+2-Н-деканов и Н-додеканов в количестве не менее 45 масс. ароматических углеводородов общей формулы CnH2n-6 в количестве 12-16 масс. олефиновых углеводородов общей формулы CnH2n остальное (Патент США №3985638, кл. 208-15, 1976).

Общими признаками являются:

- выделение смеси парафиновых углеводородов общей формулы CnH2n+2.

Недостатком известного способа является то, что получаемое топливо имеет высокую температуру застывания (от -29 до -45°С), затрудняющую его использование в районах Крайнего Севера, значительную склонность к дымлению, увеличивающему содержание токсичных веществ в отработавших продуктах сгорания, довольно сложная технология получения, а также ограниченные ресурсы для получения этого топлива.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу по обоим вариантам по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения авиационного сконденсированного топлива (АСКТ) для газотурбинных двигателей на основе смеси парафиновых углеводородов общей формулы CnH2n+2, содержащей в качестве парафиновых углеводородов парафиновую фракцию C38 при следующем соотношении компонентов, мас. пропан C3H8 - 6-10, н. бутан C4H10 - 13-22, изобутан C4H10 - 34-48, н. пентан C5H12 - 10-12, изопентан C5H12 - 10-15, гексаны C6H14 - 5-11, гептаны C7H16 - 0,8-5,0, октаны C8H18+высшие - 0,4-2,1. АСКТ получают по известному способу из углеводородного сырья - широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), производимому на газоперерабатывающем заводе, например, путем низкотемпературной ректификации под давлением 30-35 кгс/см2, при этом ШФЛУ подготавливают дросселированием до давления 17 кгс/см2 и при температуре 78-80°С, а затем фракционируют в ректификационной колонне. Верхний продукт из ректификационной колонны охлаждают до температуры 35°С и направляют в рефлюксную емкость, из которой часть продукта пропан-бутановую фракцию (ПБФ) подают на орошение колонны, а другую часть отбирают в качестве автомобильного топлива, бытового сжиженного газа или сырья для нефтехимии или закачивают в основную массу ШФЛУ, не подвергающуюся перегонке. Нижний продукт авиационное топливо охлаждают с 93°С до 35°С и подают в товарный парк как готовый продукт (АСКТ) (Патент РФ №2044032, МПК 6 C10L 1/04).

Общими признаками известного и предлагаемого способа по первому варианту являются:

- выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов;

- общая формула смеси парафиновых углеводородов CnH2n+2;

- в качестве парафиновых углеводородов смесь содержит парафиновую фракцию С38.

Общими признаками известного и предлагаемого способа по второму варианту являются:

- выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов;

- общая формула смеси парафиновых углеводородов CnH2n+2.

Известный способ по сравнению с предлагаемым способом по обоим вариантам имеет ряд недостатков:

- Узкий диапазон использования сырья для получения АСКТ, так как в известном способе АСКТ получают только из ШФЛУ, исключая возможность использования другого углеводородного сырья, применение безотходной технологии, что снижает технологичность и экономичность способа, сокращает ассортимент возможности по расширению продукции объектов подготовки и переработки углеводородного сырья.

- Ограничение содержания пропана 6-10% также не позволяет расширить диапазон используемого сырья и снижает технологичность получения АСКТ.

- Ограничение состава получаемого АСКТ фракцией углеводородов С38 не позволяет зачастую использовать для его получения и ШФЛУ, выделяемую в процессе переработки нефтяного и природного газа, а также при стабилизации нефти и продуктов вторичных процессов переработки нефти на НПЗ, так как используемое в известном способе сырье изначально имеет углеводороды до C12.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение ассортимента авиационного топлива, получаемого из углеводородного сырья, с расширением сырьевой базы и обеспечением возможности использования способа на различных объектах подготовки и переработки углеводородного сырья, а также упрощение технологии производства авиационного сконденсированного топлива.

Этот результат достигается тем, что по первому варианту в способе получения авиационного сконденсированного топлива, включающем выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов общей формулы CnH2n+2, содержащей в качестве парафиновых углеводородов парафиновую фракцию C38, новым является то, что в качестве углеводородного сырья используют попутный нефтяной газ или природный газ, при этом выделяют смесь парафиновых углеводородов, дополнительно включающую фракцию C912, при следующем содержании компонентов, % масс.:

C3H8 - 0,1-12,0

ΣC4H10 - 24,0-72,0

ΣC5H12 - 4,0-36,0

ΣC6H14 - 0,3-14,0

ΣC7H16 - 0,1-9,0

ΣC8H18 - 0,01-3,0

ΣC9H20-C12H26 - остальное до 100%,

при этом суммарное содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0% масс., а давление насыщенных паров смеси составляет, МПа (кгс/см, абс.):

при 20°С - не более 0,26 (2,6);

при 45°С - не более 0,50 (5,0).

Технический прием, заключающийся в том, что заявляемый способ получения авиационного сконденсированного топлива (АСКТ) предлагаемого состава позволит получить новый вид высоколиквидной и высокорентабельной продукции за счет использования безотходного производства из имеющегося сырья - природного и нефтяного газа одним из известных способов, как с получением широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), так и минуя стадию получения ШФЛУ.

Известные технологии, которые могут быть использованы для получения предлагаемой смеси парафиновых углеводородов, реализуются на всех газоперерабатывающих заводах, установках комплексной переработки газа и малогабаритных промысловых установках подготовки газа, т.е. уже на этой стадии подготовки и переработки углеводородного газа возможно получение авиационного сконденсированного топлива. При необходимости дальнейшей переработки полученных углеводородов позволит нижним продуктом получать авиационное сконденсированное топливо предлагаемого состава.

При организации получения АСКТ на промысле технология выработки будет состоять из следующих основных известных технологических процессов: подготовки, включающей компримирование, охлаждение, сепарацию, осушку и далее переработку газа. Подготовка и переработка попутного нефтяного газа осуществляется методом низкотемпературной сепарации, низкотемпературной абсорбции или методом низкотемпературной конденсации с применением пропанового или внутреннего холодильного цикла. Таким образом, вышеназванные технологические приемы обеспечивают простоту и технологичность получения АСКТ.

Предлагаемый способ получения смеси парафиновых углеводородов, дополнительно включающий фракцию C912 при заявляемом соотношении компонентов, при суммарном содержании ароматических и нафтеновых углеводородов не более 6,0% масс. и при обеспечении давления насыщенных паров смеси при 20°С - не более 0,26 МПа ((2,6 кгс/см2, абс.), а при 45°С - не более 0,50 МПа (5.0 кгс/см2, абс.), позволяет использовать данное топливо во всем температурном диапазоне, в котором эксплуатируется авиационная газотурбинная техника, при этом расширяется ассортимент продукции, выпускаемой газоперерабатывающими заводами или промысловыми установками подготовки и переработки нефтяного и природного газа.

Тот же результат достигается также тем, что по второму варианту в способе получения авиационного сконденсированного топлива, включающем выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов общей формулы CnH2n+2, новым является то, что в качестве углеводородного сырья используют углеводородные потоки нефтеперерабатывающего или нефтехимического завода, в виде газов стабилизации нефти или газов стабилизации конденсата, газов стабилизации вторичных процессов переработки нефти, при этом выделяют смесь парафиновых и олефиновых углеводородов, включающую фракцию C312, при следующем соотношении компонентов, % масс.:

ΣC3H8-С3Н6 - 2,0-12,0

ΣC4H10-C4H8 - 24,0-72,0

ΣC5H12-C5H10 - 4,0-36,0

ΣC6H14-C6H12 - 0,3-14,0

ΣC7H16-C7H14 - 0,1-9,0

ΣC8H18-C8H16 - 0,01-3,0

ΣC9H20-C12H26 - остальное до 100%,

причем суммарное содержание олефиновых углеводородов CnH2n в смеси - не более 10% масс., а давление насыщенных паров смеси составляет, МПа (кгс/см2, абс.):

при 20°С - не более 0.26 (2,6);

при 45°С - не более 0,50 (5.0),

кроме того, содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0% масс.

Технический прием, заключающийся также в том, что в качестве углеводородного сырья в заявляемом способе получения АСКТ используют углеводородные потоки нефтеперерабатывающего завода, в виде газов стабилизации нефти или газов стабилизации конденсата, газов стабилизации вторичных процессов переработки нефти, например каталитического крекинга, риформинга с выделением смеси парафиновых и олефиновых углеводородов, включающей фракцию С312, причем суммарное содержание олефиновых углеводородов CnH2n в смеси ограничено и составляет не более 10% масс., кроме того, содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0% масс., при обеспечении давления насыщенных паров смеси при 20°С - не более 0,26 МПа ((2,6 кгс/см2, абс.), а при 45°С - не более 0,50 МПа (5.0 кгс/см2, абс.), позволяет данным способом получить авиационное топливо, которое может быть использовано во всем температурном диапазоне, в котором эксплуатируется авиационная газотурбинная техника, при этом расширяется ассортимент продукции, выпускаемой нефтеперерабатывающими заводами. Для получения из продуктов подготовки и переработки нефти смеси парафиновых и олефиновых углеводородов в качестве АСКТ могут быть использованы известные способы разделения углеводородных смесей и выделения из заводских газов смесей С3+выше.

Таким образом, предлагаемые варианты способа получения АСКТ позволяют расширить ассортимент авиационного топлива, получаемого из углеводородного сырья, расширить сырьевую базу, т.е. получать АСКТ из природного и попутного нефтяного газа, нестабильных нефтей и газового конденсата, продуктов вторичных процессов переработки нефти и конденсата, а следовательно, обеспечить возможность использования способа на различных объектах подготовки и переработки углеводородного сырья: газоперерабатывающих, нефте- и нефтехимперерабатывающих заводах, установках подготовки газа в удаленных районах, непосредственно в местах добычи нефти и газа, например в Западной Сибири.

Способ получения авиационного сконденсированного топлива осуществляется следующим образом.

По-первому варианту. Из углеводородного сырья, в качестве которого используют попутный нефтяной газ или природный газ, путем известных способов подготовки и фракционирования выделяют смеси парафиновых углеводородов общей формулы CnH2n+2, содержащей в качестве парафиновых углеводородов парафиновую фракцию C38, которая дополнительно включает фракцию C9-C12, при следующем содержании компонентов, % масс.:

С3Н8 - 0,1-12,0

ΣC4H10 - 24,0-72,0

ΣC5H12 - 4,0-36,0

ΣC6H14 - 0,3-14,0

ΣC7H16 - 0,1-9,0

ΣC8H18 - 0,01-3,0

ΣC9H20-C12H26 - остальное до 100%.

При этом суммарное содержание ароматических и нафтеновых углеводородов в получаемой смеси составляет не более 6,0% масс., а давление насыщенных паров смеси при 20°С - не более 0,26 МПа ((2,6 кгс/см2, абс.), а при 45°С - не более 0,50 МПа (5.0 кгс/см2, абс.).

В качестве известного способа подготовки и фракционирования может быть использован, например, способ, включающий компримирование углеводородного сырья до 35 кгс/см2 и охлаждение дросселированием, внешним или внутренним холодильным циклом до минус 10…30°С, выделение сконденсированных углеводородов. При этом в зависимости от условий компримирования и охлаждения (давления и температуры), а также отгонки ее легкой части С13 известными способами выделяют жидкую углеводородную смесь заданного состава, представляющую собой авиационное сконденсированное топливо.

Примеры осуществления способа по первому варианту (расчетное выполнение способа).

Пример 1. Из попутного нефтяного газа различного состава (таблицы 1 и 1.1) при давлении 25 кгс/см2 и температуре охлаждения минус 20°С выделяют нестабильный конденсат, а затем, отгоняя из него легкую часть (при давлении 4 кгс/см2 и температуре 42°С), получают авиационное сконденсированное топливо, включающее в зависимости от состава попутного нефтяного газа следы нафтеновых и ароматических углеводородов, приведенное в таблице 1, и включающее нафтеновые и ароматические углеводороды, суммарное содержание которых не более 6,0% масс., приведенное в таблице 1.1.

Таблица 1
Наименование показателя Значение
Сырье - попутный нефтяной газ
Содержание компонента % масс.
Двуокись углерода CO2 1,16
Метан CH4 29,50
Этан С2Н6 21,41
Пропан C3H8 35,09
и-Бутан i-C4H10 5,44
н-Бутан n-C4H10 5,42
и-Пентан i-C5H12 0,88
н-Пентан n-C5H12 0,38
Гексан C6H14 0,47
Гептан C7H16 0,16
Октан C8H18 0,064
Нонан C9H20 0,021
Декан + выше C10H22-C12H26 0,0072
в том числе
Нафтеновые углеводороды следы
ароматические углеводороды следы
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента % масс.
Пропан С3Н8 3,92
и-Бутан i-C4H10 25,77
н-Бутан n-С4Н10 32,60
и-Пентан i-C5H12 10,92
н-Пентан n-С5Н12 5,50
Гексан С6Н14 12,74
Гептан С7Н16 5,01
Октан C8H18 2,34
Нонан С9Н20 0,87
Декан + выше С10Н2212Н26 0,32
в том числе
нафтеновые углеводороды следы
ароматические углеводороды следы
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С 0,44
при 20°С 0,22
Теплотворная способность (низшая), кДж/кг 45519
Плотность, кг/м3
при 20°С 598
при минус 40°С 660
Таблица 1.1
Наименование показателя Значение
Сырье - попутный нефтяной газ
Содержание компонента % масс.
Азот N2 0,03
Двуокись углерода CO2 9,33
Метан СН4 56,87
Этан С2Н6 17,01
Пропан С3Н8 10,03
и-Бутан i-C4H10 3,01
н-Бутан n-С4Н10 2,01
и-Пентан i-C5H12 0,90
н-Пентан n-С5Н12 0,40
Гексан С6Н14 0,21
Гептан С7Н16 0,10
Октан С8Н18 0,03
Нонан С9Н20 0,01
Декан С10Н22 0,00
Метилциклопентан С6Н12 0,03
Метилциклогексан C7H14 0,01
Бензол С6Н6 0,02
Толуол С7Н8 0,01
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента % масс.
Азот N2 0,00
Двуокись углерода СО2 0,00
Метан СН4 0,00
Этан С2Н6 0,01
Пропан С3Н8 9,00
и-Бутан i-C4H10 17,50
н-Бутан n-С4Н10 18,03
и-Пентан i-C5H12 20,25
н-Пентан n-C5H12 11,66
Гексан С6Н14 10,95
Гептан C7H16 6,26
Октан C8H18 1,96
Нонан C9H20 0,79
Декан С10Н22 0,01
Метилциклопентан С6Н12 1,31
Метилциклогексан C7H14 0,61
Бензол С6Н6 1,04
Толуол C7H8 0,63
в том числе
нафтеновые углеводороды 1,92
ароматические углеводороды 1,67
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С 0,44
при 20°С 0,06
Теплотворная способность, кДж/кг 45381
Плотность, кг/м3
при 20°С 608
при минус 40°С 669

Пример 2. При тех же параметрах и того же состава попутного нефтяного газа, которые указаны в примере 1, газ при давлении компримирования - 25 кгс/см2 и температуре охлаждения минус 20°С подают на стадию выделения при давлении 2,4 МПа и температуре 4°С широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), (составы указаны в таблице 2, 2.1), а затем из полученной ШФЛУ способом отгонки легкой фракции С34 в ректификационной колонне получают авиационное сконденсированное топливо (при давлении с 11 до 17 кгс/см2 и температуре 70…80°С), включающее в зависимости от состава попутного нефтяного газа, а следовательно, выделяемого ШФЛУ, следы нафтеновых и ароматических углеводородов, приведенное в таблице 2, и включающее нафтеновые и ароматические углеводороды, суммарное содержание которых не более 6,0% масс., приведенное в таблице 2.1.

Таблица 2
Наименование показателя Значение
Состав ШФЛУ
Содержание компонента % масс.
Двуокись углерода СО2 0,04
Метан СН4 0,10
Этан С2Н6 2,62
Пропан С3Н8 45,03
и-Бутан i-C4H10 15,21
н-Бутан n-С4Н10 17,83
и-Пентан i-C5H12 5,87
н-Пентан n-C5H12 2,95
Гексан С6Н14 6,19
Гептан C7H16 2,44
Октан C8H18 1,14
Нонан С9Н20 0,43
Декан + выше С10Н22-C12H26 0,16
в том числе
нафтеновые углеводороды следы
ароматические углеводороды следы
Получаемый продукт
Содержание компонента % масс.
Propane C3H8 10,60
i-Butane i-C4H10 15,84
n-Butane n-C4H10 2,68
i-Pentane i-C5H12 14,94
n-Pentane n-C5H12 10,39
Гексан С6Н14 7,96
Гептан C7H16 6,98
Октан C8H18 3,24
Нонан C9H20 1,85
Декан + выше С10Н22-C12H26 0,51
в том числе
нафтеновые углеводороды следы
ароматические углеводороды следы
Давление насыщенных паров, МПа абс.
пои 45°С 0,49
при 20°С 0,25
Теплотворная способность (низшая), кДж/кг 45526
Плотность, кг/м3
при 20°С 600
при минус 40°С 662
Таблица 2.1
Наименование показателя Значение
Сырье - ШФЛУ
Содержание компонента % масс.
Азот N2 0,00
Двуокись углерода CO2 0,00
Метан CH4 0,00
Этан C2H6 2,50
Пропан С3Н8 30,70
и-Бутан i-C4H10 9,69
н-Бутан n-С4Н10 36,14
и-Пентан i-C5H12 7,44
н-Пентан n-C5H12 7,66
Гексан С6Н14 3,92
Гептан С7Н16 0,97
Октан C8H18 0,01
Нонан C9H20 0,01
Декан + выше С10Н22-C12H26 0,00
Метилциклопентан C6H12 0,41
Метилциклогексан C7H14 0,19
Бензол С6Н6 0,33
Толуол C7H8 0,03
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента % масс.
Азот N2 0,00
Двуокись углерода CO2 0,00
Метан CH4 0,00
Этан С2Н6 0,00
Пропан С3Н8 3,00
и-Бутан i-C4H10 12,84
н-Бутан n-С4Н10 52,94
и-Пентан i-C5H12 11,07
н-Пентан n-C5H12 11,40
Гексан С6Н14 5,83
Гептан C7H16 1,44
Октан C8H18 0,01
Нонан C9H20 0,02
Декан С10Н22 0,01
Метилциклопентан С6Н12 0,62
Метилциклогексан С7Н14 0,29
Бензол С6Н6 0,49
Толуол С7Н8 0,05
в том числе
нафтеновые углеводороды 0,91
ароматические углеводороды 0,53
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С 0,42
при 20°С 0,05
Теплотворная способность. кДж/кг 45568
Плотность, кг/м3
при 20°С 595
при минус 40°С 655

Пример 3. При переработке природного газа различного состава (таблицы 3, 3.1), как правило, на установке комплексной подготовки газа (УКПГ) используется способ низкотемпературной сепарации (НТС), при котором газ дросселируют до 57…60 кгс/см2, охлаждают за счет эффекта Джоуля-Томсона или с применением турбодетандерного агрегата до минус 15…40°С, подготовленный газ направляют в магистральный газопровод, а выделенную сконденсированную углеводородную фазу используют для получения авиационного сконденсированного топлива. Как и в предыдущих примерах, условиями процесса подготовки сырья для получения авиационного сконденсированного топлива можно варьировать: как через стадию выделения нестабильного конденсата, так и через стадию выделения ШФЛУ, а затем, отгоняя из конденсата или ШФЛУ легкую фракцию С34 методом ректификации (например, при давлении 2,5 МПа, температуре минус 7°С), получаем авиационное сконденсированное топливо, включающее в зависимости от состава природного газа следы нафтеновых и ароматических углеводородов, приведенное в таблице 3, и включающее нафтеновые и ароматические углеводороды, суммарное содержание которых не более 6,0% масс., приведенное в таблице 3.1.

Таблица 3
Наименование показателя Значение
Сырье - природный газ
Содержание компонента % масс.
Азот N2 0,313
Двуокись углерода CO2 1,572
Метан CH4 83,129
Этан C2H6 5,303
Пропан С3Н8 4,504
и-Бутан i-C4H10 1,136
н-Бутан n-С4Н10 1,914
и-Пентан i-C5H12 0,765
н-Пентан n-C5H12 0,684
Гексан С6Н14 0,404
Гептан С7Н16 0,162
Октан C8H18 0,077
Нонан C9H20 0,029
Декан + выше С10Н22-C12H26 0,008
в том числе
нафтеновые углеводороды следы
ароматические углеводороды следы
Получаемый продукт
Содержание компонента % масс.
Этан C2H6 0,003
Пропан С3Н8 3,500
и-Бутан i-C4H10 14,867
н-Бутан n-С4Н10 31,978
и-Пентан i-C5H12 16,551
н-Пентан n-C5H12 15,615
Гексан С6Н14 10,215
Гептан С7Н16 4,256
Октан C8H18 2,037
Нонан C9H20 0,766
Декан + выше С10Н22-C12H26 0,213
в том числе
нафтеновые углеводороды следы
ароматические углеводороды следы
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С 0,38
при 20°С 0,19
Теплотворная способность (низшая), кДж/кг 45490
Плотность, кг/м3
при 20°С 604
при минус 40°С 665
Таблица 3.1
Наименование показателя Значение
Сырье - природный газ
Содержание компонента % масс.
Двуокись углерода N2 0,302
Азот CO2 0,862
Метан CH4 85,092
Этан C2H6 4,345
Пропан С3Н8 5,063
и-Бутан i-C4H10 1,912
н-Бутан n-С4Н10 1,844
и-Пентан i-C5H12 0,350
н-Пентан n-C5H12 0,200
Гексан С6Н14 0,022
Гептан С7Н16 0,003
Октан C8H18 0,000
Нонан C9H20 0,000
Декан + выше С10Н22 0,000
Метилциклопентан C6H12 0,001
Метилциклогексан C7H14 0,000
Бензол С6Н6 0,004
Толуол C7H8 0,001
Получаемый продукт
Содержание компонента % масс.
Этан C2H6 0,100
Пропан С3Н8 8,413
и-Бутан i-C4H10 19,328
н-Бутан n-С4Н10 31,520
и-Пентан i-C5H12 17,365
н-Пентан n-C5H12 14,438
Гексан С6Н14 5,381
Гептан С7Н16 1,739
Октан C8H18 0,000
Нонан C9H20 0,000
Декан + выше С10Н22 0,000
Метилциклопентан C6H12 0,123
Метилциклогексан C7H14 0,059
Бензол С6Н6 0,894
Толуол C7H8 0,642
в том числе
нафтеновые углеводороды 0,182
ароматические углеводороды 1,535
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С 0,48
при 20°С 0,06
Теплотворная способность (низшая), кДж/кг 45542
Плотность, кг/м3
при 20°С 591
при минус 40°С 654

Из приведенных примеров 1-3 осуществления способа по варианту 1 следует, что во всех случаях давление насыщенных паров у полученного авиационного сконденсированного топлива не превышает 0,26 МПа (2,6 кгс/см2, абс.) при 20°С и 0,50 МПа (5,0 кгс/см2, абс.) при 45°С. Содержание пропана при этом может быть менее 6% и более 10% масс., что полностью зависит от состава исходного сырья (нефтяного или природного газа). Теплотворная способность полученного топлива во всех случаях выше, чем у авиационного керосина (45519 против 42900 кДж/кг).

Из вышеизложенного следует, что приведенные составы и свойства получаемого авиационного сконденсированного топлива являются обоснованными и приемлемыми для использования.

Увеличение содержания пропана более 12% масс. приводит к резкому увеличению давления насыщенных паров, например, при содержании пропана 13% масс. давление насыщенных паров при 45°С составляет 0,54 МПа (5,4 кгс/см2 абс.), что требует конструктивных изменений в системе подачи топлива, а снижение содержания пропана ниже 0,1% масс. приводит к снижению теплоты сгорания и тем самым к увеличению расхода топлива. Таким образом, предлагаемый состав АСКТ является оптимальным.

По второму варианту способ осуществляется следующим образом: из углеводородного сырья, в качестве которого используют углеводородные потоки нефтеперерабатывающего или нефтехимического заводов, в виде газов стабилизации нефти или газов стабилизации конденсата, газов стабилизации вторичных процессов переработки нефти, полученных, например, каталитическим крекингом, риформингом, путем известных способов подготовки и фракционирования выделяют смесь парафиновых и олефиновых углеводородов общей формулы CnH2n+2, которая включает фракцию C312. В получаемой смеси суммарное содержание олефиновых углеводородов CnH2n ограничено и составляет не более 10% масс., а давления насыщенных паров смеси при 20°С - не более 0,26 МПа (2,6 кгс/см2, абс.), а при 45°С - не более 0,50 МПа (5,0 кгс/см2, абс.). В смеси ограничено содержание ароматических и нафтеновых углеводородов, которое составляет не более 6,0% масс., при этом смесь парафиновых и олефиновых углеводородов выделяют при следующем соотношении компонентов, % масс.:

ΣC3H83Н6 - 2,0-12,0

ΣC4H104Н8 - 24,0-72,0

ΣC5H125Н10 - 4,0-36,0

ΣC6H14-C6H12 - 0,3-14,0

ΣC7H167Н14 - 0,1-9,0

ΣC8H188Н16 - 0,01-3,0

ΣC9H20-C12H26 - остальное до 100%.

Для получения АСКТ предлагаемого состава, например, из газов стабилизации нефти или газов стабилизации конденсата, газов стабилизации вторичных процессов переработки нефти - используют известный способ (как описано по первому варианту), включающий компримирование газа, его охлаждение дросселированием, внешним или внутренним холодильным циклом до минус 30°С, выделение сконденсированных углеводородов.

В зависимости от условий компримирования и охлаждения, а также отгонки ее легкой части С13 известными способами выделенная жидкая углеводородная смесь представляет собой авиационное сконденсированное топливо.

Примеры осуществления способа по второму варианту.

Пример 4. Исходное сырье - газ стабилизации катализата - продукт вторичной переработки нефти, а именно риформинга (состав которого приведен в таблице 4), после его компримирования до давления 25 кгс/см2, охлаждают дросселированием, внешним или внутренним холодильным циклом до минус 20°С, а затем выделяют путем ректификации жидкую углеводородную смесь заданного состава, представляющую собой авиационное сконденсированное топливо, представленное в таблице 4.

Таблица 4
Наименование показателя Значение
Сырье - газ стабилизации катализата риформинга
Содержание компонента % масс.
Метан СН4 4,455
Этилен С2Н4 2,091
Этан С2Н6 6,361
Пропен С3Н6 2,768
Пропан С3Н8 52,627
и-Бутан i-С4Н10 10,588
Бутен С4Н8 1,580
н-Бутан n-С4Н10 11,219
и-Пентан i-C5H12 2,942
Пентен С5Н10 0,099
н-Пентан n-С5Н12 1,988
2,2-Диметилбутан и-С6Н14 0,368
2-Метилпентан и-С6Н14 0,692
Гексен С6Н12 0,063
н-Гексан С6Н14 0,298
Метилциклопентан С6Н12 0,206
Бензол C6H6 0,151
Циклогексан С6Н12 0,064
2,2-Диметилпентан С7Н16 0,193
1,1-Диметилциклопентан С7Н14 0,123
Метилциклогексан С7Н14 0,244
Толуол С7Н8 0,279
2,2-Диметилгексан C8H18 0,065
1-транс-2-цис-3-Триметилциклопентан C8H16 0,230
н-Октан C8H18 0,007
Этилбензол C8H10 0,028
м-Ксилол С8Н10 0,145
2,4-Диметилгептан С9Н20 0,048
н-Нонан С9Н20 0,003
1-Метил-3-Этилбензол С9Н12 0,046
Циклодекан С10Н20 0,0008
2,7-Диметилоктан С10Н22 0,008
Н-Декан С10Н22 0,0006
м-Кумол С10Н14 0,012
н-Ундекан С11Н24 0,0002
Ундекен С11Н22 0,003
Додекан С12Н26 0,004
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента % масс.
Этан С2Н6 0,000
Пропен С3Н6 0,093
Пропан С3Н8 5,010
и-Бутан i-С4Н10 27,617
Бутен С4Н8 4,003
н-Бутан n-С4Н10 34,448
и-Пентан i-C5H12 9,526
Пентен С5Н10 0,322
н-Пентан n-С5Н12 6,474
2,2-Диметилбутан и-С6Н14 1,206
2-Метилпентан и-С6Н14 2,271
Гексен С6Н12 0,208
н-Гексан С6Н14 0,981
Метилциклопентан С6Н12 0,676
Бензол C6H6 0,496
Циклогексан С6Н12 0,209
2,2-Диметилпентан С7Н16 0,636
1,1-Диметилциклопентан С7Н14 0,404
Метилциклогексан С7Н14 0,684
Толуол С7Н8 0,921
2,2-Диметилгексан C8H18 0,214
1-транс-2-цис-3-Триметилциклопентан C8H16 0,758
н-Октан C8H18 0,023
Этилбензол C8H10 0,091
м-Ксилол С8Н10 0,479
2,4-Диметилгептан С9Н20 0,156
н-Нонан С9Н20 0,008
1-Метил-3-Этилбензол С9Н12 0,150
Циклодекан С10Н20 0,003
2,7-Диметилоктан С10Н22 0,027
Н-Декан С10Н22 0,002
м-Кумол С10Н14 0,039
н-Ундекан С11Н24 0,0007
Ундекен С11Н22 0,003
Додекан С12Н26 0,009
в том числе
олефиновые углеводороды 4,50
нафтеновые углеводороды 2,73
ароматические углеводороды 2,18
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С 0,49
при 20°С 0,24
Теплотворная способность (низшая), кДж/кг 44752
Плотность, кг/м3
при 20°С 592
при минус 40°С 656

Пример 5. Исходное сырье - газ стабилизации нефти - углеводородный поток нефтеперерабатывающего завода (состав которого приведен в таблице 5) после его компримирования до давления 25 кгс/см2 охлаждают дросселированием, внешним или внутренним холодильным циклом до минус 20°С, а затем выделяют путем ректификации жидкую углеводородную смесь заданного состава, представляющую собой авиационное сконденсированное топливо, представленное в таблице 5.

Таблица 5
Наименование показателя Значение
Сырье - газ стабилизации нефти
Содержание компонента % масс.
Азот N2 1,773
Метан CH4 34,125
Двуокись углерода CO2 0,551
Этан C2H6 3,520
Пропан С3Н8 19,087
изобутан i-C4H10 15,119
н-бутан n-С4Н10 22,993
изопентан i-C5H12 1,691
н-пентан n-C5H12 0,980
метилпентан и-С6Н14 0,108
гексан С6Н14 0,029
метилциклопентан C6H12 0,014
бензол C6H6 0,003
гептан С7Н16 0,005
метилциклогексан C7H14 0,002
толуол C7H8 0,000
октан C8H18 0,000
нонан С9Н20 0,000
декан + выше С10Н22 0,000
в том числе
олефиновые углеводороды следы
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента % масс.
пропан С3Н8 0,487
изобутан i-C4H10 36,614
н-бутан n-С4Н10 55,682
изопентан i-C5H12 4,311
н-пентан n-C5H12 2,499
метилпентан и-С6Н14 0,274
гексан С6Н14 0,074
бензол C6H12 0,036
гептан C6H6 0,007
метилциклогексан С7Н16 0,012
толуол C7H14 0,004
октан C8H18 0,000
нонан C9H20 0,000
декан + выше С10Н22 0,000
в том числе
олефиновые углеводороды следы
нафтеновые углеводороды 0,040
ароматические углеводороды 0,007
Давление насыщенных паров, МПа абс.
При 45°С 0,48
при 20°С 0,06
Теплотворная способность, кДж/кг 45682
Плотность, кг/м3
при 20°С 573
при минус 40°С 639

Пример 6. Исходное сырье - газ стабилизации конденсата - углеводородный поток нефтеперерабатывающего завода (состав которого приведен в таблице 6) после его компримирования до давления 25 кгс/см2 охлаждают дросселированием, внешним или внутренним холодильным циклом до минус 20°С, а затем выделяют путем ректификации жидкую углеводородную смесь заданного состава, представляющую собой авиационное сконденсированное топливо, представленное в таблице 6.

Таблица 6
Наименование показателя Значение
Сырье - газ стабилизации конденсата
Содержание компонента % масс.
Азот N2 0,025
Двуокись углерода CO2 26,074
Метан CH4 40,493
Этан C2H6 13,274
Пропан С3Н8 12,480
и-Бутан i-C4H10 3,239
н-Бутан n-С4Н10 3,042
Бутен n-C4H8 0,120
и-Пентан i-C5H12 0,757
н-Пентан n-С5Н12 0,237
Гексан С6Н14 0,090
Гексен C6H12 0,010
Гептан C7H16 0,068
Октан C8H18 0,005
Нонан C9H20 0,001
Декан С10Н22 0,001
Бензол C6H6 0,013
Толуол С7Н8 0,004
Метилциклопентан С6Н12 0,048
Метилциклогексан С7Н14 0,019
n-С11 С11Н24 0,00020
Получаемый продукт - авиационное сконденсированное топливо
Содержание компонента % масс.
Азот N2 0,000
Двуокись углерода CO2 0,000
Метан CH4 0,000
Этан C2H6 0,000
Пропан С3Н8 4,997
и-Бутан i-C4H10 26,213
н-Бутан n-С4Н10 34,514
Бутен C4H8 1,200
и-Пентан i-C5H12 17,295
н-Пентан n-С5Н12 6,310
Гексан С6Н14 3,208
Гексен C6H12 0,350
Гептан C7H16 2,610
Октан C8H18 0,196
Нонан C9H20 0,039
Декан С10Н22 0,032
Бензол C6H6 0,462
Толуол С7Н8 0,135
Метилциклопентан С6Н12 1,711
Метилциклогексан С7Н14 0,721
n-С11 С11Н24 0,008
в том числе
олефиновые углеводороды 1,550
нафтеновые углеводороды 2,433
ароматические углеводороды 0,596
Давление насыщенных паров, МПа абс.
при 45°С 0,46
при 20°С 0,23
Теплотворная способность, кДж/кг 45527
Плотность, кг/м3
при 20°С 590
при минус 40°С 654

Из приведенных примеров 4, 5, 6 осуществления способа по второму варианту следует, что в данном случае давление насыщенных паров у полученного авиационного сконденсированного топлива не превышает 0,26 МПа (2,6 кгс/см2, абс.) при 20°С и 0,50 МПа (5,0 кгс/см2, абс.) при 45°С. Содержание олефиновых углеводородов не более 10% масс., ароматических и нафтеновых углеводородов не более 6,0% масс. Содержание этих углеводородов в авиационном сконденсированном топливе зависит от наличия их в сырье, и какому процессу переработки подвергалось углеводородное сырье нефтеперерабатывающего или нефтехимического заводов (например, каталитический крекинг, риформинг и т.д.). Теплотворная способность полученного топлива выше, чем у авиационного керосина (44752 против 42900 кДж/кг).

Из вышеизложенного следует, что приведенный состав и свойства предлагаемого авиационного сконденсированного топлива являются обоснованными и приемлемыми для использования.

Увеличение содержания ароматических углеводородов более 6,0% масс. приводит к увеличению загрязнения выхлопов, и тем самым ухудшает экологическую обстановку, а повышение содержания олефиновых углеводородов более 10% масс. приводит к снижению стабильности топлива. Таким образом, предлагаемый состав авиационного сконденсированного топлива является оптимальным.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать авиационное сконденсированное топливо в широком диапазоне его компонентного состава из различного углеводородного сырья на различных объектах подготовки и переработки углеводородного сырья топливно-энергетического комплекса: промысловых объектах сбора и подготовки нефти и газа нефтяных и газовых компаний, трассах продуктопроводов, транспортирующих ШФЛУ или нестабильный конденсат, газоперерабатывающих заводах, нефтеперерабатывающих заводах. Производство наиболее эффективно при организации на оборудованных площадках, имеющих определенную инфраструктуру (наличие электроэнергии, тепла, подъездных дорог и т.д.). Используя упрощенную технологию производства, способ позволяет решить проблемы производства авиационного топлива для газотурбинных самолетов (вертолетов) в непосредственной близости к местам потребления из доступного и часто неиспользуемого сырья. Способ получения авиационного сконденсированного топлива одновременно позволит получить новый вид высоколиквидной и высокорентабельной продукции за счет внедрения безотходного производства из имеющегося сырья - природного и попутного нефтяного газа.

1. Способ получения авиационного сконденсированного топлива, включающий выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов общей формулы CnH2n+2, содержащей в качестве парафиновых углеводородов парафиновую фракцию C38, отличающийся тем, что в качестве углеводородного сырья используют попутный нефтяной газ или природный газ, при этом выделяют смесь парафиновых углеводородов, дополнительно включающую фракцию C9-C12, при следующем содержании компонентов, мас.%:
C3H8 0,1-12,0
ΣC4H10 24,0-72,0
ΣC5H12 4,0-36,0
ΣC6H14 0,3-14,0
ΣC7H16 0,1-9,0
ΣC8H18 0,01-3,0
ΣC9H20-C12H26 остальное до 100%,
при этом суммарное содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0 мас.%, а давление насыщенных паров смеси составляет, МПа (кгс/см2, абс.):
при 20°С не более 0,26 (2,6);
при 45°С не более 0,50 (5,0).

2. Способ получения авиационного сконденсированного топлива, включающий выделение из углеводородного сырья путем подготовки и фракционирования смеси парафиновых углеводородов общей формулы CnH2n+2, отличающийся тем, что в качестве углеводородного сырья используют углеводородные потоки нефтеперерабатывающего или нефтехимического завода, в виде газов стабилизации нефти или газов стабилизации конденсата, газов стабилизации вторичных процессов переработки нефти, при этом выделяют смесь парафиновых и олефиновых углеводородов, включающую фракцию C312, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ΣC3H8-C3H6 2,0-12,0
ΣC4H10-C4H8 24,0-72,0
ΣC5H12-C5H10 4,0-36,0
ΣC6H14-C6H12 0,3-14,0
ΣC7H16-C7H14 0,1-9,0
ΣC8H18-C8H16 0,01-3,0
ΣC9H20-C12H26 остальное до 100%,
причем суммарное содержание олефиновых углеводородов CnH2n в смеси не более 10 мас.%, а давление насыщенных паров смеси составляет, МПа (кгс/см2, абс.):
при 20°С не более 0,26 (2,6);
при 45°С не более 0,50 (5,0),
кроме того, содержание ароматических и нафтеновых углеводородов составляет не более 6,0 мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам топливоподготовки и может быть использовано при определении совместимости компонентов смеси топлив. .
Горючее // 2424279
Изобретение относится к горючему для воздушно-реактивных двигателей и для жидкостных ракетных двигателей. .

Изобретение относится к системе синтеза жидкого топлива, включающей: реформинг-аппарат, который преобразует углеводородный сырьевой материал для получения синтез-газа, содержащего газообразный монооксид углерода и газообразный водород в качестве основных компонентов; реактор, который синтезирует жидкие углеводороды из газообразного монооксида углерода и газообразного водорода, содержащихся в синтез-газе с помощью реакции синтеза Фишера-Тропша; устройство для повышающей качество обработки, которое осуществляет заданную повышающую качество обработку жидких углеводородов, синтезированных в реакторе; и нагревательное устройство, которое нагревает жидкие углеводороды, вводимые в устройство для повышающей качество обработки, с использованием отработанного газа, полученного сжиганием газообразного топлива в горелке реформинг-аппарата и выводимого из реформинг-аппарата, в качестве теплоносителя, причем отработанный газ непосредственно подается в устройство для повышающей качество обработки, и причем устройство для повышающей качество обработки представляет собой ректификационную колонну, которая производит фракционную разгонку жидких углеводородов на множество видов жидких топлив, имеющих различные температуры кипения, и/или реактор для гидрирования, который производит гидрирование жидких углеводородов.
Изобретение относится к композициям дизельного топлива, к их получению и применению. .
Изобретение относится к топливной промышленности, а именно к углеводородным топливом. .
Изобретение относится к нефтепереработке и может быть использовано для регулирования-улучшения температуры застывания топочных мазутов при их транспортировке и хранении.

Изобретение относится к способу переработки тяжелого нефтяного сырья и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при переработке нефти. .

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при переработке нефти. .

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано в нефтепереработке для удаления сероводорода из высококипящих нефтепродуктов.

Изобретение относится к использованию в качестве энергоносителей исходных материалов, содержащих диоксид кремния. .

Изобретение относится к удалению ртути из потока газообразного углеводорода. .

Изобретение относится к способу выделения и очистки 1,3-бутадиена из смеси преимущественно С4-углеводородов, содержащей 1,3-бутадиен и С4-углеводороды, отличающиеся от него по числу ненасыщенных связей и/или -ацетиленовых протонов, включающему как минимум зону(ы) экстрактивной ректификации с полярным экстрагентом, десорбции и обычной ректификации, характеризующемуся тем, что в качестве указанного экстрагента используют как минимум полярный органический растворитель с температурой кипения выше 120°С, проводят отгонку С4-углеводородов от указанного экстрагента из зон экстрактивной ректификации и десорбции при высоком давлении от 3,5 до 6,5 ата, как минимум в нижнюю часть и/или в кипятильник(и) зоны(зон) экстрактивной ректификации вводят углеводородный промежуточный десорбент с температурой кипения от 27 до 85°С в количестве, обеспечивающем его содержание в кубе(ах) зоны(зон) десорбции высокого давления от 3 до 30% мас.
Изобретение относится к нефтегазоперерабатывающей промышленности, в частности к способам стабилизации гидрогенизата обессеривания углеводородного сырья. .

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к способам ректификации нефти. .
Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности для очистки нефти от твердых парафинов. .
Наверх