Separarea unei gazoline de schele in componentii puri

CAPITOLUL I

STUDIU DE LITERATURA

Gaze naturale si gazolina

Gaze naturale

Gazele naturale (libere) sunt constituite in cele mai multe cazuri aproape numai din metan, cu mici proportii de alte hidrocarburi.

Intr-o lucrare [7], parte dintr-un studio mai vast, care va cuprinde cercetarea gazelor naturale de pe intre cuprinsul tarii, s-au examinat originea si compozitia chimica a gazelor naturale din depresiunea panonica (vestul Transilvaniei). S-au analizat astfel circa 100 de probe de gaze libere sau associate titeiului, luate de la adancimi cuprinse intre 359 si 3860 m. In probele luate s-au determinat: hidrogenul, oxigenul, azotul, dioxudul de carbon, metanul, etanul, propanul, izobutanul, butanul, izopentanul, pentanul, izohexanii, hexanul, izoheptanii, heptanul, metilciclopentanul si ciclohexanul, precum si argonul si heliul.

In hidrocarburi predomina, bineinteles metanul, concentratia sa ajungand si depasind de mai multe ori 90% atat in gazele libere cat si in cele associate titeiului. In unele cazuri, chiar si in gaze libere metanul ajunge numai pana la cateva procente. Cantitatea celorlalte hidrocarburi descreste in mod normal, pe masura ce creste masa lor moleculara. Este de semnalat raportul dintre concentratia izobutanului si a butanului care in majoritatea cazurilor este de aproape de 1 atunci cand in gazelle respective se afla si hidrocarburi mai grele in cantitate destul de mare. Raportul izopentan/pentan trece de 1 in practice toate probele analizate, depasind chiar 2 in cateva gaze.

Hidrogenul s-a gasit in majoritatea probelor analizate, proportia sa ajungand intr-un caz la 0,114% vol., in gazelle libere si pana la 0,6% vol, in gazelle associate titeiului.

Oxigenul este in proportii foarte mici. Fiind un element reactive, prezenta sa se explica numai prin impurificarea probelor cu aerul atmosferic.

Azotul s-a constatat in cantitati mai mari in formatiunile mai recente (pana la 10%), iar in cele vechi in cantitati reduse (pana la 1,5%).

Bioxidul de carbon se afla mai ales in formatiuni mai tinere si dispare practice din cele vechi. Concentratia sa variaya intre limite foarte largiS de la absenta totala pana la practice 90 - 99% in mai multe cazuri.

Heliul atunci cand este present, ajunge pana la 0,03% vol.

Argonul se afla in proportii asemanatoare (intr-un caz ajunge insa la 0,082% vol.).

Gazele associate provenite din zacamintele de titei din Romania contin de obicei mult metan, 95% in volum si chiar mai mult. Restul se compune in ordine descrescatoare din etan, propan si butani, precum si proportii mici de bioxid de carbon si azot.

Gazele associate din solutie au o compozitie foarte variata, in functie de compozitia titeiului si mai ales de presiunea si temperaturala care au fost separate din titei. In ordinea descrescatoare, aceste gaze contin metan (40 - 90% in volum), etan, propan, butani, pentane etc., pana la octani.

Gazolina

Din gazelle de sonda se extrag, in schelele petrolifere romanesti de obicei prin absorbtie cu carbune active, hidrocarburile mai grele care constituie gazolina.

Continutul de gazolina este foarte variabil si depinde de conditiile de separare a gazelor de titei la iesirea din zacamant. Deoarece in cazul schelelor noi separarea finala se face la presiuni mai mari, continutul de gazolina al gazelor respective este mai mic decat in schelele vechi. In general, continutul de gazolina in gazelle din sondele vechi in pompaj ajunge la 250 g/m³, iar in gayele de la rezervoarele de depozitare a titeiului pana la 1500 g/m³N. Gazele denumite bogate permit sa se extraga cel putin 30 - 50g gazolina la 1 m³N [8, 9]. Gazolina serveste pentru extractia propanului si a butanilor, sub forma de component pentru benzene.

In tabelul 1.2.1. sunt expuse datele privitoare la compozitia amestecurilor de gazoline obtinute in schele diferite, asa cum se popmpeaza la rafinarie pentru prelucrare.

Tabelul 1.2.1. Compozitia unor gazoline, %greutate

Prin continutul ei ridicat de metal - ciclopentan si de ciclohexan, cum si de hexan normal, gazolina stabilizata provenita din amestecul total constituie cea mai buna materie prima pentru aromatiyare in vederea obtinerii benzenului, in comparatie cu amestecul benzinelor de la distilarea atmosferica a titeiurilor si cu benzina din titei neparafinos A₁, dupa cum se vede mai jos (%greutate):

Proportia relativa medie a etilbenzenului si a celor trei xileni, rezulta numai din patru gazoline in care s-au determinat hidrocarburi (inclusiv in gazolina amestec din rafinarie), este urmatoarea:

o - xilen 20,6%

m - xilen 40,6%

p - xilen 20,6%

etilbenzen 18.6%

Continutul relative al acestor patru hidrocarburi este apropiat de acela gasit in diferite titeiuri romanesti si straine.

Chimizarea hidrocarburilor din gazelle de sonda

2.1. Compozitia gazelor de sonda

Gazele de sonda contin, la separarea lor de titei in schela de productie (tabelul 2.1.1. si 2.1.2.), alcani si izoalcani (C₁ - C₇ ) precum si, intr-o foarte mica masura, ciclani si hidrocarburi aromatice monociclice. Fractionarea ulterioara in gaz uscat si gazolina care are loc in instalatiile de dezbenzinare nu separa net componentele. Astfel, gazul uscat, care ar trebui sa fie format numai din hidrocarburi necondensabile la presiunea atmosferica si la temperature de 0^oC ( adica C₁ - C₃), contine si omologi superiori C₄, C₅ si chiar C₆. Gazolina, care ar trebui sa contina numai omologi incepand cu C₄, contine si propan si chiar etan.

Tabelul 2.1.1. Compozitia unui gaz de sonda separat la presiune joasa (1.5 at.)

Compozitia celor doua fractiuni de gaze de sonda este influentata de presiunea la care are loc separarea gazelor, de conditiile in care se efectueaza dezbenzinarea si de conditiile de depozitare a gazolinei. De aceea, fractionarea in component pure a acestor doua produse de exploatare (gaze, gazolina) necesita instalatii de adsotptie si de stabilizare, cu dispositive care permit separarea componentelor condensabile, in cazul gazolinei.

Tabelul 2.1.2. Compozitia unui gaz de sonda si a fractiunilor separate prin adsopbtie pe carbune active, % vol.

2.1.1. Fractionarea gazelor de sonda in componente

In fig. 1 este reprezentata schematic o baterie de coloane de fractionare, legate astfel incat componentele sa fie supuse unei duble distilari, ca produs de fund si ca produs de varf.

Din cauza inaltimilor prea mari, unele coloane sunt impartite in doua coloane mai mici, legate intre ele, astfel incat produsul din varf din prima coloana intra la baza coloanei a doua.

Fractiunile obtinute au o puritate care depaseste 90% n-alcani.

Fig. 1 Schema legaturilor dintr-o baterie de coloane pentru separarea alcanilor din gazolina stabilizata.

2.1.2. Prelucrarea componentelor gazelor de sonda

2.1.2.1. Prelucrarea propanului

2.1.2.1.1. Oxidarea propanului

Consideratii teoretice.

Oxidarea partiala cu aer a hidrocarburilor este calea cea mai direct pentru obtinerea produselor alifatice oxygenate, materia prima este ieftina si procedeul este simplu.

La o oxidare partiala a unei hidrocarburi se pot produca concomitant toti compusii oxigenati posibili, avand fie acelasi numar, fie un numar mai mic de atomi de carbon decat hidrocarbura supusa oxidarii.

Reactiile de sinteza a compusilor oxigenati ai propanului, care sunt reactii in lant, se initiaza in modul urmator: