N-МЕТИЛПИРРОЛИДОН – СЕЛЕКТИВНЫЙ РАСТВОРИТЕЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕРООЧИСТКИ ЛЕГКИХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ

  • Daria A. Burmistrova Астраханский государственный технический университет
  • Vladimir V. Kuzmin Астраханский государственный технический университет
  • Nadezhda T. Berberova Астраханский государственный технический университет
  • Ivan V. Smolyaninov Астраханский государственный технический университет
Ключевые слова: тиолы, дисульфиды, окислительная экстракция, N-метилпирролидон, тиолы о-бензохиноны

Аннотация

В работе изучена экстракция различных серосодержащих соединений, встречающихся в нефтяном и конденсатном сырье, с использованием растворов на основе N-метилпирролидона. Полученные экстракты в дальнейшем можно будет использовать в органическом/электрохимическом синтезе ценных сераорганических соединений. На примере модельной смеси показана селективность растворителя по отношению к различным классам органических соединений серы: тиолам, моно-, ди- и трисульфидам. Установлено, что наибольшее сродство растворитель проявляет по отношению к ароматическим сернистым соединениям. Степень извлечения увеличивается при переходе от моно- к ди- и трисульфидам. В случае алифатических тиолов наблюдается уменьшение степени извлечения при увеличении длины углеводородной группы. Для легких бензиновых фракций НК-90 °C и НК-120 °C установлены оптимальные параметры проведения экстракции смесями на основе N-метилпирролидона: температура – 35 °С, кратность растворитель – сырье 1 : 1. В ряду рассмотренных сочетаний растворителей наибольшую эффективность по отношению к сернистым соединениям показала смесь, содержащая 5% масс. диметилкарбоната. В то же время наибольший выход рафината при умеренном содержании общей серы наблюдается для обводненного растворителя (5% масс.). Проведение многоступенчатой экстракции сернистых компонентов из бензиновых фракций с использованием обводненного селективного растворителя позволило снизить содержание органических соединений серы в 7-10 раз. В работе предложен комбинированный процесс, основанный на экстракции тиолов из модельных смесей и их окислении о-бензохинонами. В отличие от более агрессивных окислителей о-бензохиноны в зависимости от строения обеспечивают утилизацию тиолов до тиоэфиров или дисульфидов.

Литература

Nabgan W., Rashidzadeh M., Nabgan B. The catalytic naphtha reforming process: hydrodesulfurization, catalysts and zeoforming. Environmen. Chem. Lett. 2018. V.16 (2). P. 507–522. DOI: 10.1007/s10311-018-0707-x.

Saleh T.A., Abdullahi, I.M. Nanotechnology in Oil and Gas Industries: Principles and Applications (Topics in Mining, Metallurgy and Materials Engineering). Springer. 2018. P. 338. DOI: 10.1007/978-3-319-60630-9_3.

Ullaha L., Zhao G., Hedina N., Ding X., Zhang S., Yao X., Nie Y., Zhang Y. Highly efficient adsorption of ben-zothiophene from model fuel on a metalorganic framework modified with dodecatungstophosphoric acid. Chem. Engineering J. 2019. V. 362. P. 30–40. DOI: 10.1016/j.cej.2018.12.141.

Misra P., Badoga S., Dalai A.K., Adjaye J. Enhancement of sulfur and nitrogen removal from heavy gas oil by using polymeric adsorbent followed by hydrotreatment. Fuel. 2018. V. 226. P. 127–136. DOI: 10.1016/j.fuel.2018.04.014.

Javaldi R., de Klerk A. Desulfurization of heavy oil. Appl. Petrochem. Res. 2012. V. 1. P. 3–19. DOI 10.1007/s13203-012-0006-6.

Betiha M.A., Rabie A.M., Ahmed H.S., Abdelrahman A.A., El-Shahat M.F. Oxidative desulfurization using gra-phene and its composites for fuel containing thiophene and its derivatives: An update review. Egypt. J. Petrol. 2018. V. 27. P. 715–730. DOI: 10.1016/j.ejpe.2017.10.006.

Chandran D., Khalida M., Walvekar R., Mubarak N.M., Dharaskar S., Wong W.Y., Sekhara Manikyam Gupta T.S. Deep eutectic solvents for extraction-desulphurization: A review. J. Mol. Liq. 2019. V. 275. P. 312–322. DOI: 10.1016/j.molliq.2018.11.051.

Elwan H.A., Zaky M.T., Farag A.S., Soliman F.S., Dean Hassan M.E. A coupled extractive-oxidative process for desulfurization of gasoline and diesel fuels using a bifunctional ionic liquid. J. Mol. Liq. 2017. V. 248. P. 549–555. DOI: 10.1016/j.molliq.2017.10.077.

Okhlobystina A.V., Okhlobystin A.O., Letichevskaya N.N., Abdulaeva V.F., Berberova N.T., Movchan N.O. An alternative method for the desulfurization of hydrocarbon fuels. Mend. Comm. 2017. V. 27 (1). P. 104-105. DOI: 10.1016/j.mencom.2017.01.035.

Muzic M., Sertic-Bionda K. Alternative Processes for Re-moving Organic Sulfur Compounds from Petroleum Frac-tions. Chem. Biochem. Eng. Q. 2013. V. 27 (1). P. 101–108.

Gaile A.A., Saifidinov B.M., Kolesov V.V., Koldobskaya L.L. Extractive Refining of High-Sulfur Diesel Fraction to Remove Organic Sulfur Compounds and Aromatic Hydrocarbons. Russ. J. App. Chem. 2010. V. 83 (3). P. 464–472. DOI: 10.1134/S1070427210030171.

Gaile A.A., Kostenko A.V., Semenov L.V., Koldobskaya L.L. Extraction of 1-methylnaphthalene, benzothiophene, and indole with n-methylpyrrolidone from their mixtures with alkanes. Zhurn.Prikl. Khim. 2005. V. 78 (9). P. 1428-1432 (in Russian). DOI: 10.1007/s11167-005-0526-2.

Gaile A.A., Somov V.E., Zalishchevskii G.D., Kaiyfadzhyan E.A., Koldobskaya L.L. Extractive refining of atmospheric gas oil with n-methylpyrrolidone. Zhurn.Prikl. Khim. 2006. V. 79 (4). P. 590-595 (in Russian). DOI: 10.1134/S1070427206040161.

Shinkar’ E.V., Kudryavtsev D.A., Pashchenko K.P., Berberova N.T., Okhlobystina A.V. Thiolation of cycloal-kenes C5, C6 by redox-activation of hydrogen sulfide. Mend. Comm. 2017. V. 27 (2). P. 180-182. DOI: 10.1016/j.mencom.2017.03.025.

Shinkar E.V., Okhlobystina A.V., Koldaeva Yu.Yu., Vasileva E.A., Petrova N.V., Smolyaninov I.V., Berberova N.T. “Green chemistry” methods in utilization of sulfur compounds from hydrocarbon stock. Zasch. Okr. Sredy Neftegaz. Komplekse. 2011. N 10. P. 67-71 (in Russian).

Yang J., Martien A. Cohen Stuart, Kamperman M. Jack of all trades: versatile catechol crosslinking mechanisms. Chem. Soc. Rev. 2014. V. 43. P. 8271-8298. DOI: 10.1039/C4CS00185K.

Vandavasi J.K., Hu W.P., Chen C.Y., Wang J.J. Effi-cient synthesis of unsymmetrical disulfides. Tetrahedron. 2011. V. 67. P. 8895-8901. DOI: 10.1016/j.tet.2011.09.071.

Huang Z., Zhang D., Qi X., Yan Z., Wang M., Yan H., Lei A. Radical−Radical Cross-Coupling for C−S Bond For-mation. Org. Lett. 2016. V. 18 (10). P. 2351–2354. DOI: 10.1021/acs.orglett.6b00764.

Kuzmin V.V., Dzhuvalyakova N.S., Smolyaninov I.V. Extraction of organic sulfur compounds from the model hy-drocarbon mixture by using N-methylpyrrolidone. Geologia, Geograf. Glob. Energ. 2014. N 3 (54). P. 126-129 (in Russian).

Vineyard B.D. Mercaptansulfur reaction. Alkyl trisulfides. J. Org. Chem. 1966. V. 31 (2). P. 601. DOI: 10.1021/jo01340a511.

Gordon A.J., Ford R.A. The chemist’s companion. New York-London-Sidney-Toronto: Wiley Intersci. 1976. 437 p.

Oil and petroleum products. Determination of sulfur by energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry: GOST R 51947-2002. Vved. 2003-07-01. М.: Izd. standartov. 2002. 7 p. (in Russian).

Gasolines for cars. Determination of individual and group hydrocarbon composition by capillary gas chromatography: GOST R 52714-2007. Vved. 2008-01-01. М.: Izd. standartov. 2007. 24 p. (in Russian).

Ariko F., Tundo P. Dimethyl carbonate - a modern "green" reagent and solvent. Usp. Khim. 2010. N 79 (6). P. 532-543 (in Russian).

Gaile A.A., Zalishchevskii G.D., Erzhenkov A.S., Kol-dobskaya L.L. Benzene separation from the benzene fraction of reformer naphtha by extractive rectification with n-methylpyrrolidone–sulfolane mixtures. Russ. J. App. Chem. 2008. V. 81 (8). P. 1375–1381. DOI: 10.1134/S1070427208080119.

Berberova N.T., Smolyaninov I.V., Shinkar E.V., Kuzmin V.V., Sediki D.B., Shvetsova A.V. Electrosynthesis of biologically active dicycloalkyl di- and trisulfides involving an H2S-S8 redox system. Russ. Chem. Bull. 2018. V. 67 (1). P. 108. DOI: 10.1007/s11172-018-2044-4.

Smolyaninov I., Pitikova O., Korchagina E., Berberova N., Poddel'sky A., Luzhnova S. Electrochemical behavior and anti/prooxidant activity of thioethers with redox-active catechol moiety. Monatshefte für Chemie. 2018. V. 149 (10). P. 1813-1826. DOI: 10.1007/s00706-018-2264-1.

Smolyaninov I., Pitikova O., Poddel'sky A., Berberova N. Electrochemical transformations and antiradical activity of asymmetric RS-substituted pyrocatechols. Izv. AN. Ser. Khim. 2018. N 10. P. 1857-1867 (in Russian).

Опубликован
2019-12-07
Как цитировать
Burmistrova, D. A., Kuzmin, V. V., Berberova, N. T., & Smolyaninov, I. V. (2019). N-МЕТИЛПИРРОЛИДОН – СЕЛЕКТИВНЫЙ РАСТВОРИТЕЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕРООЧИСТКИ ЛЕГКИХ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 62(12), 57-64. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20196212.6027
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы