Окислительное обессеривание углеводородного сырья пероксидом водорода в присутствии солей переходных металлов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГООБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙУНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА»Химический факультетНа правах рукописиАкопян Аргам ВиликовичОкислительное обессеривание углеводородного сырья пероксидомводорода в присутствии солей переходных металлов02.00.13 – нефтехимияДиссертация на соискание ученой степени кандидата химических наукНаучный руководитель:доктор химических наук, профессор Анисимов А.В.МОСКВА2015СодержаниеСодержание ...................................................................................................................... 2Введение ...........................................................................................................................

51 Обзор литературы ......................................................................................................... 91.1 Общая характеристика сернистых соединений нефти и нефтяныхдистиллятов .................................................................................................................. 91.2 Безводородные способы обессеривания углеводородного сырья.................. 141.2.1 Экстракционные методы ............................................................................. 141.2.2 Адсорбционные методы .............................................................................. 201.2.3 Окислительные методы обессеривания .....................................................

271.2.3.1 Обессеривание с использованием алкилпероксидов ............................... 291.2.3.2 Обессеривание с использованием пероксида водорода ......................... 301.2.3.3 Обессеривание с использованием кислорода .......................................... 361.2.3.4 Обессеривание с использованием озона .................................................. 421.3 Использование пероксокомплексов переходных металлов для окисленияорганических субстратов ..........................................................................................

541.4 Выводы ................................................................................................................. 562 Обсуждение результатов ........................................................................................... 592.1 Окисление модельных смесей, содержащих индивидуальные сернистыесоединения ................................................................................................................. 592.2 Стереоселективное окисление метилфенилсульфида в присутствиихиральных ионных жидкостей ................................................................................. 632.2.1 Синтез ионных жидкостей с хиральным центром в анионе ..................

662.2.2 Окисление метилфенилсульфида в присутствии хиральных ионныхжидкостей ............................................................................................................. 702.3 Окислительное обессеривание прямогонной бензиновой фракции .............. 742.4 Окислительное обессеривание бензина каталитического крекинга .............. 892.5 Обессеривание прямогонной дизельной фракции ...........................................

972.6 Окислительное обессеривание нефти и газового конденсата ...................... 10422.7 Окислительное обессеривание жидких продуктов, получаемых термическойэкстракцией горючего сланца ................................................................................ 1172.8 Использование озона для окислительного обессеривания светлых нефтяныхфракций .................................................................................................................... 1182.8.1 Каталитический озонолиз с использованием солей переходных металлов............................................................................................................................... 1202.8.2 Использование перманганата калия для окислительного обессеривания...............................................................................................................................

1282.9 Исследование протекания побочных реакций в углеводородной среде припроведении окисления ............................................................................................ 1393 Экспериментальная часть ........................................................................................ 1433.1 Реактивы и углеводородное сырье .................................................................. 1433.2 Аналитическое оборудование ..........................................................................

1443.3 Методики окисления модельных смесей и обессеривания углеводородныхфракций .................................................................................................................... 1463.3.1 Приготовление и окисление модельных смесей индивидуальныхсернистых соединений ........................................................................................ 1463.3.2 Стереоселективное окисление метилфенилсульфида ........................... 1473.3.3 Обессеривание углеводородных фракций, нефти и газового конденсатапероксидом водорода .......................................................................................... 1483.3.4 Обессеривание прямогонных бензиновой и дизельной фракций сиспользованием озона..........................................................................................

1493.3.5 Обессеривание прямогонных бензиновой и дизельной фракцийперманганатом калия ......................................................................................... 1503.3.6 Окисление модельных смесей индивидуальных алкилароматическихсоединений ............................................................................................................

1513.4 Синтез хиральных ионных жидкостей ............................................................ 1513.4.1 Получение 1-бутил-3-метилимидазолий хлорида [BMIM]Cl [119] ...... 1513.4.2 Получение 1-бутил-3-метилимидазолий лактата [104] ....................... 1523.4.3 Получение 1-бутил-3-метилимидазолий 2-амино-3-гидроксипропионата([BMIM]Ser) [105] ............................................................................................... 1523.4.4 Получение 1-бутил-3-метилимидазолий бромида [BMIM]Br [120] ..... 1533.4.5 Получение 1-бутил-3-метилимидазолий (R,R)-тартрата [104] .......... 15334 Выводы ...................................................................................................................... 1555 Список литературы...................................................................................................

1566 Приложение .............................................................................................................. 168Приложение 1 .......................................................................................................... 168Приложение 2 .......................................................................................................... 180Приложение 3 .......................................................................................................... 185Приложение 4 .......................................................................................................... 196Приложение 5 ..........................................................................................................

207Приложение 6 .......................................................................................................... 2094ВведениеАктуальность темы исследования и степень ее разработанности.Значительный объем сернистых и высокосернистых нефтей в российских запасахуглеводородного сырья и постоянный рост потребления продуктов ихпереработки, в которых содержание серы строго регламентировано, делаетактуальной задачу поиска новых экономически эффективных технологийснижения содержания общей серы в продуктах первичной и вторичнойпереработки нефти, а также на стадии ее подготовки к переработке [1].Необходимость снижения содержания общей серы в нефти, газовом конденсате, атакже синтетической нефти, получаемой при переработке горючих сланцев, и впродуктах их переработки связана с тем, что широкое применение различныхвидов топлива на судовом, автомобильном и авиационном транспорте и вэлектроэнергетике приводит к загрязнению атмосферы продуктами горениясернистыхсоединений,впервуюочередьсернистымангидридом[2].Серосодержащие соединения отрицательно влияют на многие эксплуатационныесвойства нефтепродуктов: у автомобильных бензинов снижается стабильность,восприимчивость к присадкам, увеличиваются способность к нагарообразованиюи коррозионная агрессивность.

Серосодержащие соединения также являютсяактивными каталитическими ядами для многих процессов нефтепереработки, приих длительном воздействии отравление катализаторов носит необратимыйхарактер [3].Для удаления сернистых соединений из углеводородных фракций широкоиспользуется процесс гидроочистки, в ходе которого происходит разрушениесероорганических соединений с образованием углеводородов и сероводорода[4,5]. Улучшением катализаторов и аппаратуры, оптимизацией условий процессагидроочистки можно получить моторное топливо, удовлетворяющее самымстрогим стандартам [6,7], но возможности гидрооблагораживания практическидостигли предела и довести содержание серы в нефтепродуктах до 0,001 масc. %и ниже с помощью этого метода экономически не выгодно [8].