К анализу возможностей получения реактивного топлива джет А-1 на базе нефти Юрубченского месторождения

Эвенкийские нефти исследовались на разных стадиях разработки месторождений. По имеющимся данным нефть Юрубченского месторождения Байкитской антек-лизы является малосернистой (серы общей 0,18–0,24 %), малосмолистой (смол силикогелевых 2,50–4,76 %, асфальтенов до 0,10 %), парафинистой (парафинов 2,03–3,26 %). Потенциальное содержание фракций, выкипающих до 200 °С составляет 27,00–32,50 %, до 350 °С – 54,60–67,00 %. По данным группового углеводородного состава по мере утяжеления фракций содержание ароматических углеводородов возрастает от 0 до 15 %, парафиновые углеводороды преобладают во всех фракциях.

Нефть Юрубченского месторождения является легкой, малосернистой, малопарафинистой. Она богата светлыми фракциями, относится к нафтеново-метановому типу. Следовательно, среднедистиллятные фракции этой нефти по содержанию серы могут удовлетворять требованиям ГОСТ Р 52050–2006 «Топливо авиационное для газотурбинных двигателей Джет А-1 (Jet A-1). Технические условия». Проведены предварительные исследования среднедистиллятных фракций, полученных по ГОСТ 2177–99 (способ Б). При небольшом содержании серы общая среднедистиллятная фракция юрубченской нефти содержала элементарную серу и следовые количества меркаптанов.

Изучены возможности получения реактивного топлива, соответствующего требованиям ГОСТ Р 52050–2006, на базе среднедистиллятных фракций атмосферной перегонки эвенкийской нефти.

Были решены следующие конкретные задачи:

– отобраны представительные пробы нефти;

– определены показатели качества среднедистиллятных фракций эвенкийской нефти (температура выкипания 180–300 °С), полученных при разгонке по ГОСТ 2177–99 (способ Б). Для сравнения исследовалась фракция нафты (температура выкипания 40–204 °С);

– проведен анализ коррозионной активности этих фракций (испытание на медной пластинке, содержание сероводорода, метил- и этилмеркаптанов, общей серы) стандартными методами.

Одним из коррозионных агентов почти на всех стадиях первичной переработки нефти является сероводород. По нашим данным исходная юрубченская нефть не содержит существенных количеств сероводорода (ГОСТ 50802–95 «Нефть. Метод определения сероводорода, метил- и этилмеркаптанов»).

Определение фракционного состава нефти заключалось в ее разгонке в аппарате АРНС-Э, с получением дистиллятов: нафты, среднедистиллятной фракции и мазута. Температуры кипения нафты от 40 до 205 °С; среднедистиллятной фракции от 180 до 300 °С.

В процессе перегонки нефти наблюдалось выделение сероводорода с температуры 100–120 °С до конца перегонки 300 °С. Элементарная сера была обнаружена при получении нафты и среднедистиллятной фракции.

Определение коррозионной активности проводилось согласно ГОСТ 6321 «Топливо для двигателей. Метод испытания на медной пластинке» (табл. 1).

По результатам испытаний наибольшее коррозионное воздействие на медь оказала нафта, полученная из нефти Юрубченского месторождения (класс 3а). Нефть выдерживала испытание на медной пластинке.

Далее были проведены исследования фракций нефти Юрубченского месторождения, полученных на нефтеперерабатывающем заводе, на содержание общей серы (ГОСТ Р 50442 «Нефть и нефтепродукты. Рентге- нофлуоресцентный метод определения серы») и сероводорода и меркаптанов (ГОСТ Р 50802 «Нефть. Метод определения сероводорода, метил- и этилмеркаптана») (табл. 2.)

Исследования показали наличие в среднедистиллятных фракциях серы S _общ = 485 мг/кг (ниже максимально возможного по ГОСТ Р 52050–2006). Кроме того, обнаружено присутствие в среднедистиллятной фракции метил- (0,237 мг/кг) и этилмеркаптанов (0,167 мг/кг). Остальное из 0,0485 % общей серы среднедистиллятной фракции приходится на элементарную и остаточную серу.

Среднедистиллятная фракция юрубченской нефти содержала также незначительное количество 1-октадекантиола (октадецилмеркаптана). Он был обнаружен при анализе газовой хромато-масс-спектрометрией (ГХМС) сернокислотного экстракта этой фракции (H2SO4, 93 %; экстракция дизельной фракции, разбавление экстракта водой, реэкстракция диэтиловым эфиром). Органические сульфиды в экстракте не присутствовали.

Коррозионная активность легких фракций юрубченс-кой нефти является результатом содержания в них сероводорода, меркаптанов и элементарной серы.

Первоначальное присутствие тиолов (меркаптанов) в нефти обычно невелико. В юрубченской нефти был обнаружен лишь этилмеркаптан в концентрации 0,136 мг/кг (ГОСТ 50802 «Нефть. Метод определения сероводорода, метил- и этилмеркаптанов»).

Отличительным признаком тиолсодержащих нефтей является высокое содержание тиольной и общей серы в головных бензиновых фракциях при относительно невысоком содержании общей серы в исходной нефти. Для юрубченской нефти наблюдается следующее соотношение: S _{общ нефти} = 0,196 %; S _{общ нафты} = 0,034 5 % (ГОСТ Р 51947–2002 «Нефть и нефтепродукты. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии»).

Сероводород, меркаптаны и элементарная сера образуются в среднедистиллятной фракции юрубченской нефти как вторичные продукты разложения сероорганических соединений при термическом воздействии в процессе перегонки.

Таблица 1

Определение коррозионной активности фракций нефтей по ГОСТ 6321

Фракция, наименование образца нефти	Описание цвета пластинок после испытания	Степень коррозии, классификация
Юрубченская нафта	Пурпурно-красный, нанесенный на пластинку латунно-желтого цвета	Сильное потускнение, 3а
Юрубченская среднедистиллятная фракция	Темно-оранжевый	Незначительное потускнение, 1б

Таблица 2

Содержание в нафте и среднедистиллятной фракции меркаптанов, сероводорода и общей серы

Проба нефтепродукта	Содержание в пробе меркаптанов и общей серы
	Метилмеркаптан, мг/кг (% мас )	Этилмеркаптан, мг/кг (% мас )	Сероводород, мг/кг (% мас )	Сера общая, мг/кг (% мас )
Нафта	2,06 (2,06 ∙ 10–4)	18,5 (18,5 ∙ 10–4)	0,111 (0,111 ∙ 10–4)	345 (345 ∙ 10–4)
Среднедистиллятная фракция	0,237 (0,237 ∙ 10–4)	0,167 (0,167 ∙ 10–4)	не обнаружено	485 (485 ∙ 10–4)

Сероводород выделяется при нагревании нефти до 120 °С и более, причем количество сероводорода может возрастать при наличии элементарной серы, например, в соответствии с реакциями

RH + S → RSH

2RSH → RSR + H₂S

Таким образом, на основании полученных данных сделан вывод о возможности проведения дополнительных способов обработки (удаление элементарной серы, демеркаптанизация, щелочная экстракция сероводорода) для доведения показателей качества исследуемых фракций до требований ГОСТ Р 52050–2006.

Ju. N. Bezborodov, I. V. Nadeykin, N. F. Orlovskaya, D. A. Shupranov

OIL OF THE JURUBCHENSKY DEPOSIT-POTENTIAL RAW MATERIALFOR PRODUCTION JET А-1 AVIATION FUEL

The development of oil deposits in the Evenki Autonomous Area is connected with study of the properties and quality index of extracted crude oil and oil fuels.

The ecological requirements to oil products growth are more stringent today. Also measures to low oil extraction costs, oil processing and equipment exploitation are to be met. Therefore, the crude oil and oil fuel properties study is very important.