Экстракционно-хроматографическое определение состава дизельной фракции пиролизата автомобильных шин, гидрированной на различных катализаторах

Abstract

The hydrocarbon composition of the diesel fraction (boiling point range of 180–315 °C) of tire pyrolysate was determined before and after its hydrogenation on aluminoplatinum and aluminum-nickel-molybdenum catalysts using preliminary extraction sample preparation and subsequent GC-MS analysis, as well as standard physicochemical methods for analyzing petroleum products. Pyrolysis was carried out at 500 °C in nitrogen atmosphere. Hydrogenation was performed in an autoclave using hydrogen under pressure of 6.5–6.8 bar and temperature of 350–360 °C. The sample preparation technique included extraction of samples before and after hydrotreating using n-hexane, as well as extraction of water-soluble components using alkaline and acidic solutions. Using the extraction-chromatographic method it was found that the original diesel fraction contained small amounts of water-soluble components. Treatment of the fraction with oleum allowed to selectively determine the content of saturated hydrocarbons in the pyrolysate since alkenes and arenes are destroyed by oleum. Based on the results obtained it was concluded that the studied fraction of the pyrolysate could not be used as a component of motor fuels due to the high content of sulfur and alkenes. Hydrogenation on a platinum catalyst noticeably reduces sulfur and alkenes content but it remains quite high. The use of an alumina-nickel-molybdenum catalyst in hydrotreating allows for a sharp reduction in the content of the above components but at the same time the content of aromatic hydrocarbons increases significantly. The pyrolysate obtained during hydrogenation on this catalyst can be considered as a potential additive to commercial petroleum products since it contains virtually no sulfur or olefins.Keywords: rubber, pyrolysis, pyrolyzate, diesel fraction, extraction sample preparation, GC-MS analysis, catalyst, hydrogenation, alkenes, aromatic hydrocarbons, sulfur.С применением предварительной экстракционной пробоподготовки и последующего ГХ-МС анализа, а также стандартных физико-химических методов анализа нефтепродуктов определен углеводородный состав дизельной фракции (температурный интервал выкипания 180–315 °С) пиролизата автомобильных шин до и после ее гидрированния на алюмоплатиновом и алюмоникельмолибденовом катализаторах. Пиролиз осуществлялся при температуре 500 °C в атмосфере азота. Гидрирование проводилось в автоклаве с использованием водорода под давлением 6.5-6.8 МПа при температуре 350-360 °C. Методика пробоподготовки включала экстракцию образцов до и после гидроочистки с использованием н-гексана, а также извлечение водорастворимых компонентов с помощью щелочных и кислотных растворов. С применением экстракционно-хроматографического метода установлено, что исходная дизельная фракция содержит небольшие количества водорастворимых компонентов. Обработка фракции олеумом позволила селективно определить содержание насыщенных углеводородов в пиролизате, поскольку алкены и арены разрушаются олеумом. На основании полученных результатов сделан вывод, что данная фракция пиролизата в силу высокого содержания серы и алкенов не может быть использована в качестве компонента моторных топлив. Гидрирование на платиновом катализаторе заметно уменьшает содержание серы и алкенов, однако оно остается достаточно высоким. Использование при гидроочистке алюмоникельмолибденового катализатора позволяет резко снизить содержание указанных компонентов, но при этом значительно возрастает содержание ароматических углеводородов. Полученный при гидрировании на данном катализаторе пиролизат может рассматриваться в качестве потенциальных добавок к товарным нефтепродуктам, поскольку он практически не содержит серы и олефинов.Ключевые слова: резина; пиролиз; пиролизат; дизельная фракция; экстракционная пробоподготовка; ГХ-МС анализ; катализатор; гидрирование; алкены; ароматические углеводороды; сера