Гідроочищення нафтопродуктів

Каталітичне гідроочищення-це процес очищення нафтових фракцій від сірко-, азот- та кісень вміщуючих органічних сполук з метою підвищення їх чи підготовки до подальшої переробки.

Хімічні основи процесу

Реакція органічних сполук йде з розривом зв’язку С-гетероатомом і насищенням створюванних часток атомами Н.

З сірковміщуючих сполук при цьому виділяється сірководень. Меркоптани перетворюються до вуглеводнів та Н2S, а таким чином гідруються сульфіди та дісульфіди

RSH+H2 RH+H2S

RSR'+2H2 RH+ R'H + H2S

RSSR' + 3H2 RH + R'H + 2H2S

У циклічних сполуках спочатку розривається кільце, потім відщеплюється H2S і створюється молекула того чи іншого вуглеводню. Ненасичені сполуки спочатку гідруються. Наприклад, тіофен реагує таким чином:

C4H4S + 2H2 C4H8S + 2H2 C4H10 + H2S

Гідрогомоліз зв’язку C-N потребує більшої енергії, легше усього гідріруються аміни:

RNH2 + H2 RH + NH3

Реакції нафтових продуктів з атомами О у молекулі проходить досить легко з створюванням води:

RCOOH + 3H2 RCH2 + 2H2O

Смоли та асфальтени при цьому перетворюються у більш низькомолекулярні продукти.

Металоорганічні сполуки розпадаються і ввиділяють атоми металів.

З вуглеводнів, що входять до складу нафти реагують алкени, алкадієни та частково поліциклічні арени по реакціям гідрірування.

RCH=CH2 + H2 RCH2CH3

Якщо порівняти енергії зв‘язків, то легше усього розщеплюються і гідруються сполуки з -зв’язками С=С, потім C-S, C-N та C-O. Але на каталізаторах першим чином реагують молекули з гетероатомами внаслідок їх доброї хемосорбції за рахунок електронодонарної здібності атомів S, N, O.

Термодинаміка та кінетика процесу

Реакції у більшості є екзотермічними, але є і ендотермічні.

З підвищенням температури константа рівноваги меркаптанів, сульфідів та дісульфідів зростає, а тіофену і інших циклічних сполук падає. Тому глибоке очищення від сірки можливе тільки при відносно низьких температурах <425С та високому парціальному тиску водню 3МПа та вище.

Азот-, кисень-вміщуючи сполуки й алкени гідріруються практично повністю. Це відноситься і до металоорганічних сполук.