53. Влияние вязкости раствора на процесс кристаллизации твердых углеводородов. Влияние состава растворителя на выход депарафинированного масла.

Природа и состав растворителя. Неполярные растворители не применяются на практике для депарафинизации нефтяного сырья, так как имеют ряд существенных недостатков: низкая избирательность, высокий температурный эффект депарафинизации (ТЭД), высокое содержание масла в гаче или петролатуме, необходимость медленного охлаждения, в случае пропана – необходимость повышенного давления в аппаратах установки.

В полярных растворителях (ацетон, метилэтилкетон – МЭК) твердые углеводороды растворяются только при повышенных температурах. При низких температурах такие растворители не растворяют твердые углеводороды, но плохо растворяют и жидкие компоненты сырья, поэтому в гаче или петролатуме остается большое количество масла. Выход депарафинированного масла снижается, и затрудняется получение парафинов и церезинов. Для повышения растворяющей способности кетонов к ним добавляют толуол. В смеси растворителей кетон является осадителем твердых углеводородов, а толуол – растворителем масляной части сырья.

Добавление к ацетону или МЭК ароматического компонента приводит к увеличению растворимости в нем углеводородов парафина. Однако при повышении содержания ароматического растворителя в смеси с кетоном наряду с ростом выхода депарафинированного масла увеличиваются продолжительность фильтрования, ТЭД и температура застывания полученного масла (табл).

Влияние состава растворителя на результаты депарафинизации.

Растворитель (температура фильтрования)	Продолжи- тельность фильтро- вания,с	Выход депарафини- рованного масла, % мас.	Температура застывания депарафини- рованного масла, оС	ТЭД, оС	Содержа- ние масла в гаче, % мас.
Дистиллятный рафинат (350 – 420оС)
Ацетон : толуол 15:85 25:75 35:65 45:55	442 310 160 152	76 74 63 68	-2 -5 -8 -11	16 13 10 7	19 17 16 17
МЭК : толуол 40:60 50:50 60:40 80:20	170 160 130 100	75 72 72 68	-7 -13 -14 -15	13 7 6 5	17 16 18 19
Остаточный рафинат (выше 500оС)
МЭК : толуол 40:60 60:40	64 50	74 69	-14 -15	6 5	26 35

Как видно из данных, приведенных в табл, при одном и том же выходе депарафинированного масла продолжительность фильтрования, ТЭД и температура застывания масла ниже в случае использования МЭК, чем в случае использования ацетона. При этом ниже также расход толуола.

При прочих равных условиях выход депарафинизата с применением МЭК в качестве осадителя больше, чем с ацетоном, а ТЭД и содержание масла в твердой фазе меньше.

Содержание кетона в растворителе выбирают, исходя из опытных данных. Для выбора оптимальной доли кетона в растворителе строят кривую зависимости содержания масла в растворе фильтрата от содержания кетона в растворителе.

При содержании кетона выше 73 % растворяющая способность растворителя резко снижается. Из раствора в гач (петролатум) переходит масляная фаза. Перегиб кривой свидетельствует о критической концентрации кетона в растворителе. Концентрация кетона в растворителе должна быть несколько ниже предельной.

На зарубежных НПЗ в последние годы широко применяют в качестве растворителей кетоны большей молекулярной массы: метилизобутилкетон, метилпропилкетон, метилизопропилкетон и др. Эти кетоны обладают повышенной растворяющей способностью при лучшей избирательности и применяются без добавления ароматического соединения. Важным их достоинством является низкий (практически нулевой) ТЭД, большая относительная скорость фильтрования и большой выход депарафинизата (табл). Кетоны с числом атомов углерода 7 и более не используются из-за высокой вязкости при низких температурах и высоких температур кипения.

В качестве растворителей применяют также смесь дихлорэтана с метиленхлоридом (процесс Di – Me). Дихлорэтан (50 – 70 %) является осадителем твердых углеводородов, метиленхлорид (50-30 %) – растворитель масляной части сырья. ТЭД близок к нулю. Одно из достоинств процесса – высокая скорость фильтрования суспензии. Растворители не образуют взрывчатых смесей и негорючи, поэтому на установках отсутствует система инертного газа. Недостаток процесса – термическая нестабильность растворителя. Продукты разложения коррозионно-агрессивны. Процесс Di – Me проводится на том же оборудовании, что и процесс депарафинизации кетон-ароматическими растворителями.

Разбавление сырья депарафинизации маловязким растворите­лем не только вызывает снижение вязкости кристаллизуемого ра­створа, но и положительно влияет на микроструктуру выделяюще­гося парафина. Кристаллические образования, возникающие из ма­ловязкого раствора, имеют более крупные и четкие формы.

При малой кратности растворителя к сырью вязкость раствора снижается недостаточно, что ведет к образованию дополнительных центров кристаллизации и. следовательно, образованию мелких труднофильтруемых кристаллов. С другой стороны, чрезмерное разбав­ление сырья растворителем снижает концентрацию твердых угле­водородов в растворе. В результате этого средняя длина диффузион­ного пути кристаллизующихся молекул увеличивается настолько, что даже при медленном охлаждении они не успевают достигнуть поверхности первичных зародышей, что вызывает возникновение большого количества мелкодисперсных кристаллов парафинов.

Оптимальная величина кратности растворителя зависит от фрикционного и химического состава сырья, его вязкости, химической приро­ды растворителя и требований к качеству депарафинизатов При этом следует учесть то обстоятельство, что с увеличением кратности ра­створителя попытаются эксплуатационные затраты. Очевидно, что с повышением вязкости сырья и глубины депарафинизации требуе­мая кратность растворителя будет возрастать.

Качество сырья: По влиянию качества сырья на эффективность про­цессов депарафинизации установлены следующие закономерности:

Чем выше температура кипения и вязкость сырья, тем меньше полнота выделения твердых парафинов, ниже скорость фильтрации и выше температура застывания депарафинизата. Поэтому процесс депарафинизации остаточных рафинатов характеризуется меньши­ми скоростями фильтрации и более низкой производительностью установок.

Чем выше вязкость сырья и содержание в нем кристаллизую­щихся компонентов, тем требуется большая кратность растворителя.

Чем уже фракционный состав сырья, тем выше скорость филь­трации. выход депарафинизата и меньше содержание масла в гаче.