- •Глава 1. Современное состояние топливно-энергетического комплекса мира и России
- •Глава 2. Современные представления о происхождении горючих ископаемых
- •Глава 3. Основы химии нефти ..................................... ...... ................ 69
- •Глава 4. Классификация и товарная характеристика нефтепродуктов
- •Глава 5. Теоретические основы и технология процессов первичной переработки нефти и газов
- •Глава 6. Теоретические основы и технология производства
- •Глава 7. Теоретические основы и технология термических процессов переработки нефтяного сырья
- •Глава 8. Теоретические основы и технология каталитических
- •Глава 9. Теоретические основы и технология каталитических гемолитических процессов нефтепереработки
- •Глава 10. Теоретические основы и технология
- •Глава 1
- •1.1. Значение горючих ископаемых в мировой экономике
- •1.2. География месторождений и запасы горючих ископаемых в мире
- •1.2.2. Ресурсы и месторождения природного газа
- •1.2.3. Ресурсы и месторождения углей
- •1.2.4. Ресурсы горючих сланцев, тяжелых нефтей и битумов
- •1.3. Динамика и география добычи горючих ископаемых в мире
- •1.3.1. Добыча нефти
- •Добыча угля в мире в 1998 г. (млн т)
- •1.3.2. Добыча природного газа
- •1.3.3. Добыча угля
- •1.4. Топливно-энергетический баланс мира, развитых капиталистических стран и бывшего ссср
- •1.5. Краткие сведения о геологии, добыче и транспортировании нефти, газа и других горючих ископаемых
- •1.5.1. Геолого-поисковые работы на нефть, газ и твердые горючие ископаемые
- •1.5.2. Бурение нефтяных скважин
- •1.5.3. Методы разработки месторождений горючих ископаемых
- •1.5.4. Транспортирование нефти, газа и других горючих ископаемых
- •1.6. Краткий исторический обзор развития топливной промышленности
- •1.6.1. Развитие нефтяной и газовой промышленности
- •1.6.2. Развитие угольной промышленности
- •1.6.3. Развитие нефтеперерабатывающей промышленности
- •Вопросы
- •Глава 2
- •2.1. Основы геохимии
- •Геохронологическая шкала
- •2.2. Основы биогеохимии
- •2.3. Основные положения теорий органического происхождения твердых горючих ископаемых
- •2.4. Современные представления о происхождении нефти
- •2.5. Основные положения современной органической теории происхождения нефти
- •Вопросы
- •Глава 3
- •3.1. Элементный и фракционный состав нефти
- •3.2. Химический состав и распределение групповых углеводородных компонентов по фракциям нефти
- •3.2.2. Нафтеновые углеводороды
- •3.3. Гетероатомные соединения нефти
- •3.4. Смолисто-асфальтеновые вещества в нефтях и нефтяных остатках
- •3.5. Основные физические свойства нефтей и нефтяных фракций
- •5.5.7. Плотность
- •3.6. Классификация нефтей
- •3.6.2. Технологическая классификация
- •3.7. Производственно-проектная оценка и основные направления переработки нефтей и газоконденсатов
- •3.8. Классификация процессов переработки нефти, газовых конденсатов и газов
- •0 10 20 30 40 50 60 То Выход, %масс.
- •30 40 50 60 70 80 90100 Выход, %масс
- •Вопросы
- •Глава 4
- •4.2. Основы химмотологии моторных топлив и смазочных масел
- •4.3. Химмотологические требования и марки моторных топлив
- •4.4. Основные требования к качеству энергетических топлив и их марки
- •4.5. Основные химмотологические требования к нефтяным маслам
- •4.5.5. Присадки к маслам
- •4.6. Основные эксплуатационные требования к некоторым нетопливным нефтепродуктам
- •Вопросы
- •Глава 5
- •5.1. Научные основы и технология процессов подготовки нефти и горючих газов к переработке
- •5.2. Теоретические основы процессов перегонки нефти и газов
- •5.3. Современные промышленные установки перегонки нефти и газов
- •IX VIII
- •5.3.5. Особенности технологии вакуумной перегонки мазута по масляному варианту
- •5.3.8. Конденсационно-вакуумсоздающие системы вакуумных колонн
- •Вопросы
- •Глава 6
- •6.1. Основные понятия и определения экстракционных процессов
- •6.2. Теоретические основы экстракционных процессов очистки масел
- •6.2.3. Растворяющие и избирательные свойства растворителей
- •6.3. Технология процесса пропановой деасфальтизации гудрона
- •600 Всего
- •6.4. Технология процессов селективной очистки масляных фракций и деасфальтизатов
- •6.5. Технология процессов депарафинизации рафинатов кристаллизацией
- •Примерные показатели процесса депарафинизации рафинатов
- •6.6. Краткие сведения о прочих процессах депарафинизации
- •6.6.2. Карбамидная депарафинизация
- •6.7. Краткие сведения о прочих физико-химических процессах очистки масел
- •Глава 7
- •7.2. Теоретические основы термических процессов переработки нефтяного сырья
- •7.2.7. Основы химической термодинамики термических реакций углеводородов
- •2. Реакция
- •4. Последовательная реакция а,*»-». А,*-». А,
- •7.2.4. Неформальная кинетика цепных реакций термолиза (пиролиза) этана
- •7.3. Технология современных термических процессов переработки нефтяного сырья
- •7.3.3. Установки замедленного коксования
- •Требования к нефтяным пекам
- •Выход продуктов пиролиза нефтяных фракций при 820-850 °с и времени контакта, при котором достигается максимальный выход этилена (данные р.З. Магарила)
- •Вопросы
- •Глава 8
- •8.1. Общие сведения о катализе и катализаторах
- •8.2. Адсорбция и катализ
- •8.3. Энергетика и химическая природа катализа
- •Кислота протон основание
- •-Hj цнканэ. -jh,
- •8.4. Основы макро- и микрокинетики гетерогенных каталитических реакций
- •8.5. Технология процесса каталитического крекинга
- •8.5.2. Сырье каталитического крекинга
- •8.6. Основы управления процессом каталитического крекинга
- •8.6.1. Технологические параметры
- •8.7. Синтез высокооктановых компонентов бензинов из газов каталитического крекинга
- •Вопросы
- •Глава 9
- •9.2. Окислительная конверсия сероводорода в элементную серу (процесс Клауса)
- •9.3. Окислительная демеркаптанизация сжиженных газов и бензино-керосиновых фракций
- •9.4. Производство водорода парокислородной газификацией твердых нефтяных остатков
- •Глава 10
- •10.1. Классификация, назначение и значение гидрокаталитических процессов
- •10.2. Теоретические основы и технология процессов каталитического риформинга
- •Яеахции, идущие на кислотных центрах
- •Теоретические основы
- •193.2. Основные параметры процесса
- •10.4. Теоретические основы и технология каталитических гидрогенизационных процессов облагораживания нефтяного сырья
- •10.4.2. Химизм, термодинамика и кинетика
- •10.4.5. Промышленные процессы гидрооблагораживания дистиллятных фракций
- •0 Иа стабилизацию
- •10.5. Каталитические процессы гидрокрекинга нефтяного сырья
- •10.5.4. Процессы селективного гидрокрекинга
- •Вопросы
- •Глава 11
- •11.1. Краткая характеристика и классификация нпз
- •11.2. Основные принципы проектирования нпз
- •11.3. Основные принципы углубления переработки нефти и поточные схемы* нефтеперерабатывающих заводов топливного профиля
- •Isosso'c
- •11.4. Зачем и как перерабатывать нефтяные остатки в моторные топлива
- •11.5. Проблемы экологизации технологии в нефтепереработке
- •11.6. Основные тенденции и современные проблемы производства высококачественных моторных топлив
- •11.7. Современное состояние и тенденции развития нефтеперерабатывающей промышленности мира и России
- •Вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •450001, Г.Уфа, пр. Октября, 2
600 Всего
6.4. Технология процессов селективной очистки масляных фракций и деасфальтизатов
Назначение процессов селективной очистки - удаление смолистых веществ и полициклических ароматических углеводородов
284
из масел с целью повышения их индекса вязкости и снижения коксуемости (по признаку извлечения нежелательного компонента его можно назвать процессом деароматизации масел).
Сырьем процессов служат масляные дистилляты, получаемые при вакуумной перегонке мазутов, и деасфальтизаты гудронов (см. табл. 6.3 и 6.4).
Целевые продукты процессов - рафинаты (см. табл. 6.6) - направляются на депарафинизацию с целью улучшения низкотемпературных свойств масел. Побочные продукты селективной очистки - экстракты - используются как сырье для производства битумов, технического углерода, нефтяных коксов, пластификаторов каучуков в резиновой и шинной промышленности, как компонент котельного топлива.
В качестве растворителей на ранних этапах развития процессов селективной очистки масел использовались анилин, нитробензол, жидкий сернистый ангидрид, хлорекс ф, Р'-дихлорэтиловый эфир) и др. Основными промышленными растворителями в настоящее время являются фенол, фурфурол и находящий все большее применение N-метилпирролидон (NMI1), свойства которых были приведены в табл. 6.1.
6.4.1. Влияние оперативных параметров на эффективность процессов очистки масел селективными растворителями
Процесс экстракции углеводородов избирательными растворителями является многофакторным: на результаты очистки влияют химический состав и качество сырья, природа и количество растворителя, температурный режим и эффективность экстракционного аппарата.
Качество сырья. Поскольку целевым назначением процесса очистки масел избирательными растворителями является повышение индекса вязкости, то качество сырья следует рассматривать в первую очередь с точки зрения содержания в нем высокоиндексных компонентов.
Известно, что в масляных фракциях нефтей парафино-нафтено-вого основания содержится больше углеводородов, обеспечивающих высокий индекс вязкости, чем в соответствующих фракциях тяжелых высокоароматизированных нефтей. Поэтому, с точки зрения производства масел с хорошими вязкостно-температурными свой-
285
ствами, первые нефти являются более предпочтительным исходным сырьем, чем вторые. Наоборот, высокая концентрация в исходном сырье смолистых и гетероорганических соединений, а также полициклических ароматических углеводородов, характеризующихся отрицательным индексом вязкости и подлежащих удалению при очистке, делает нецелесообразным использование такого сырья.
Существенное влияние на качество базовых масел и на технико-экономические показатели процессов селективной очистки оказывает фракционный состав сырья. При очистке масляных фракций, выкипающих в широком интервале температур, вместе с низкоиндексными компонентами удаляются и приближающиеся к ним по растворимости низкокипящие ценные углеводороды сырья. В то же время часть полициклических углеводородов, имеющих высокие КТР, остается в рафинате (табл. 6.7).
Таблица 6.7
Влияние фракционного состава масляных дистиллятов из сернистых нефтей на эффективность очистки фенолом
Предел выкипания фракций, °С |
Интервал кипения,°С |
КТР,°С |
Выход рафината, % масс. |
Индекс вязкости |
350+500 |
150 |
69 |
64 |
82 |
420 +500 |
80 |
78 |
63 |
86 |
350+420 |
70 |
66 |
68 |
84 |
Чем уже температуры выкипания дистиллятньгх фракций, тем более эффективно проходит их очистка селективным растворителем.
При очистке деасфальтизатов важную роль играет глубина де-асфальтизации, оцениваемая коксуемостью. Очевидно, что легче «деароматизировать» деасфальтизат с низким содержанием полициклических ароматических углеводородов, то есть деасфальтизат с меньшей коксуемостью. Поэтому коксуемость деасфальтизатов не должна превышать 1,2 % масс, (предпочтительно около 1,0 % масс).
Природа растворителя. В настоящее время в мировой нефтепереработке для селективной очистки масел применяются в основном следующие три избирательных растворителя: фенол, фурфурол и N-метилпирролидон.
Фенол как избирательный растворитель для очистки масел известен давно. Еще в 1922 г. был взят патент на применение фенола
286
для очистки нефтепродуктов. В 1930 г. в Канаде была построена первая промышленная установка селективной очистки масел фенолом.
По растворяющей способности фенол значительно превосходит фурфурол, поэтому очистка масел фенолом производится при меньшем расходе растворителя и при более низких температурах.
При очистке масел фенолом достаточно полно извлекаются полициклические углеводороды с короткими боковыми цепями. В значительно меньшей степени извлекаются фенолом смолистые соединения. Практически совсем не растворимы в феноле асфальтены, поэтому остаточные продукты (гудроны, полугудроны) должны быть предварительно деасфальтированы.
При фенольной очистке масляные фракции одновременно обессериваются и деазотируются в результате их удаления в составе полициклических углеводородов и смол.
Сравнительно низкая плотность и высокая температура плавления, вязкость и поверхностное натяжение фенола при температурах очистки, относящиеся к его недостаткам, затрудняют массообмен и способствуют образованию эмульсии. В результате при очистке масел фенолом не могут быть использованы высокоэффективные экстракционные аппараты, в частности, роторно-дисковые контакторы, хорошо зарекомендовавшие себя при очистке фурфуролом.
фурфурол - гетероциклический альдегид фурано-
Ч JL.rHO вого ряда. Фурфурол относится к числу избиратель-
ных растворителей с высокой селективностью и сравнительно низкой растворяющей способностью. При фурфуроль-ной очистке масел достигается четкое экстрагирование низкоиндексных компонентов из сырья и, как следствие, высокие выходы рафи-ната, однако процесс требует повышенного расхода растворителя по сравнению с фенольной очисткой.
Как видно из табл. 6.1, фурфурол обладает более высокой плотностью, и в этой связи сепарация рафинатной и экстрактной фаз по высоте экстракционной колонны будет осуществляться более полно при очистке масел фурфуролом. Для улучшения разделения фаз при фенольной очистке масел приходится несколько снижать производительность установки по сырью.
Фурфурол имеет более низкую температуру плавления, а это в свою очередь обеспечивает более широкий диапазон рабочих температур в экстракционной колонне при фурфурольной очистке масел.
287
Температура низа эк(?гракционной колонны при фенольной очистке ограничена температурой плавления фенола.
Фурфурол имеет и более низкую температуру кипения, что снижает тепловые затраты при регенерации растворителей из фаз.
Из-за пониженной растворяющей способности фурфурол применяется при очистке преимущественно дистиллятных масляных фракций.
Основным недостатком фурфурола являются его низкие терми ческая и окислительная способности. По этой причине в технологи ческую схему фурфурольной очистки масел приходится ввести до полнительную стадию деаэрации сырья, где под вакуумом с подачей перегретого водяного пара из сырьевого потока удаляются воздух и влага. Кроме того, для предотвращения окисления фурфурола его вынуждены хранить под защитным слоем масла или инертного газа. || JL N-метилпирролидон имеет более высокую растворяю-
ij~"° щую способность по сравнению с фурфуролом и несколько
5 меньшую - по сравнению с фенолом. От фенола N-метилпирролидон (NMFI) отличается большей избирательностью по отношению к углеводородам ароматического ряда, нетоксичностью и более низкой температурой плавления. При экстракции масел ЫМП обеспечивает больший (на 5 - 7%) выход и лучшее качество рафината при в 1,5 раза меньшей кратности растворителя по сравнению с фенолом. Кроме того, NMn не образует азеотропа с водой, что практически исключает необходимость водного контура в блоке регенерации растворителя, при этом достигаются примерно на 25 - 30 % низкие энергозатраты.
В структуре мощностей селективной очистки масел за рубежом, особенно в США, преобладают процессы с использованием NNffl (-45 %) и фурфурола (-35 %), а в бывшем СССР - главным образом фенола (>70 %).
Кратность растворителя. Количество растворителя подбирается в зависимости от качества сырья и требуемого качества рафината. Чем выше содержание низкоиндексных компонентов в сырье, тем выше должна быть кратность растворителя к сырью. Аналогично ужесточение требований к качеству рафината требует увеличения расхода растворителя. При прочих равных условиях деароматиза-ция дистиллятного сырья широкого фракционного состава, по сравнению с сырьем более узкого фракционного состава, требует большей кратности растворителя. При селективной очистке деасфаль-
288
тизатов требуемая кратность растворителя симбатно возрастает с повышением их коксуемости:
Коксуемость деасфалыпизата, % масс.
1,25 1,52 1,90
Кратность фенола к сырью 2,8:1 3,2:1 4,5:1
Выход рафината, % масс. 67,7 55,1 50,0
Коксуемость рафината, % масс. 0,42 0,44 0,65
Увеличение кратности растворителя к сырью сопровождается дополнительным растворением компонентов сырья и переходом их в экстрактный раствор. Поэтому выход рафината с увеличением кратности растворителя монотонно снижается, а его индекс вязкости и стабильность против окисления повышаются (рис. 6.8,6). Однако улучшение качества масел наблюдается лишь до определенного момента, после которого как индекс вязкости, так и стабильность против окисления ухудшаются.
Снижение индекса вязкости происходит в результате ухудшения избирательности растворения в области предкритического растворения (то есть вблизи КТР), а ухудшение стабильности против окисления связано с эффектом переочистки, то есть чрезмерным удалением из масел полициклических ароматических углеводородов и смол, являющихся естественными ингибиторами окисления. Поэтому в тех случаях, когда к индексу вязкости предъявляются ординарные требования, процесс очистки следует проводить с получением рафината с наиболее высокой стабильностью против окисления. Установлено, что расход фенола в этом случае составляет 150 - 200% для дистиллятного и 300 - 400 % для остаточного сырья. В тех же случаях, когда к индексу вязкости предъявляются повышенные требования, рафинат следует переочищать, а стабильность против окисления повысить введением антиокислительных присадок.
Температурный режим экстракции подбирается в зависимости от КТР сырья и требуемого качества рафината.
Чем выше температура кипения сырья, тем выше величина его КТР и тем при более высокой температуре можно его очищать. Повышенное содержание асфальто-смолистых веществ и полициклических ароматических углеводородов понижает КТР и требует более низкой температуры экстракции. Практически температура очистки поддерживается на 10 - 25 °С ниже КТР сырья в зависимости от требуемого
10 — 1908
289
1 2
1 2
i |
1 1 |
1 " 1 |
ч А б |
||
|
в |
X. |
|
а |
. |
а |
5 |
X t |
а |
S |
\ |
I |
а % |
\ ^к |
§ |
Z |
\ 2 |
i |
a |
\/^\ |
X |
э |
^L -^1 '"' 1ь |
4 |
g |
X \ • |
1 |
6 |
N. уг |
& |
о |
/\ *' |
& |
зко |
\^ |
s |
§ |
/ \ i |
* |
|
/ >^ |
3 |
г |
/ V |
1 |
|
/ ^Чч^ |
со |
<ч |
О) |
4) |
|
|
|
Инд |
/ \ i |
|
Инд |
|
|
КТР |
|
Кратность |
||
|
|
Температура процесса |
|
|
растворитель : сырье |
Рис. 6.8. Зависисмость качества и выхода рафината от: а) температуры процесса, б) кратности растворителя к сырью
качества рафи-ната и составляет 55-70 °С для дистиллятного сырья, 75 - 95 °С для деасфальти-затов при очистке фенолом, 60-90 и 95-115 °С соответственно при использовании фурфурола. Повышение температуры очистки приводит к улучшению качества рафината и снижению его выхода вследствие увеличения растворяющей способности растворителя и соответственно более полного извлечения низкоиндексных компонентов сырья (см. рис. 6.8,а). Однако избирательность разделения при этом ухудшается, особенно в области предкритических температур. Поэтому на практике целесообразно избегать применения температур, близких к КТР, а регулирование качества осуществлять путем увеличения кратности растворителя, подбором оптимального температурного градиента экстракции, методом возбуждения рисайкла и другими приемами.
Как и в процессе деасфальтизации, для улучшения четкости разделения процесс селективной очистки масел целесообразно вести при высоком температурном градиенте. На установках фурфурольной очистки масел градиент экстракции поддерживают на уровне 30-40 "С, а на фенольной - всего 10-20 °С.
Различие в температурных условиях экстракции предопределяется плотностью применяемости растворителя. При фенольной очистке из-за низкой разности плотностей растворителя и исходного сырья градиент экстракции снижают до минимума, так как при смешении вторичных потоков с близкими удельными массами сепарация фаз происходит гораздо медленнее и даже при сравнительно невысоких скоростях в экстракционных колоннах приходится принимать конкретные меры к снижению степени внутренней циркуляции промежуточных масляных фракций. Повышение градиента эк-
290
стракции приводит к заметному повышению относительных скоростей контактирующихся фаз, в результате на отдельных участках по высоте экстракционной колонны не достигается фазового равновесия. Кроме того, эмульгируемость системы фенол - углеводороды еще более ухудшает фазовое равновесие в потоках. Более высокая плотность фурфурола позволяет вести процесс очистки с высоким градиентом экстракции.
Если температура верха экстракционной колонны ограничивается критической температурой растворения, то температура низа -вязкостными свойствами экстрактного раствора.
Ниже, в табл. 6.8 и 6.9, приведены результаты исследований, проведенных на промышленных установках фенольной очистки, соответственно деасфальтизатов и дистиллятных фракций по влиянию температур верха и низа экстракционных колонн на выход и качество рафинатов.
Таблица 6.8
Влияние температуры верха на выход и качество
рафинатов фенольной очистки деасфальтизата
(при кратности растворителя 2:1)
Показатель |
Температура верха, °С |
||||
70 |
75 |
80 |
85 |
95 |
|
Выход рафината, % масс. Качество рафината: го SO Вязкость при 100°С, сСт Коксуемость, % масс. Содержание серы, % масс. |
72,3 0,885 1,4872 18,9 0,47 1,26 |
70,2 0,8845 1,4868 18,73 0,44 1,23 |
61,2 0,8839 1,4842 18,28 0,39 1,09 |
53,9 0,8742 1,4812 17,64 0,33 0,93 |
39,5 0,866 1,4765 16,7 0,29 0,65 |
Влияние рециркуляции. Одним из эффективных способов повышения четкости разделения масляных компонентов является возбуждение или ввод рециркулята в экстракционную колонну. В результате нарушения при этом межфазного равновесия усиливаются мас-сообменные переходы из одной фазы в другую: из экстрактного раствора выделяются высокоиндексные компоненты как наименее растворимые в данном растворителе, увеличивая выход рафината; из рафинатного раствора переходят в экстрактный компоненты с более низким индексом вязкости, что приводит к повышению качества
10*
291
рафината. Расход рециркулята увеличивается и при повышении температурного градиента экстракции. Однако слишком большой градиент может привести к снижению эффективности про-
Таблица 6.9
Влияние температуры низа экстракционной колонны на
выход и качество рафинатов фенольной очистки масляного
дистиллята (при кратности растворителя 2:1 и
температуре верха 63 °С)
Показатель |
Температура низа,°С |
||
35 |
40 |
50 |
|
Выход рафината, % масс. Качество рафината: п20 so Вязкость при 50 "С, сСт Содержание серы, % масс. |
61 1,455 6,67 0,43 |
58 0,8353 1,4545 6,57 0,43 |
52 0,8344 1,4538 6,5 0,4 |
цесса. При очистке фенолом возбуждение рециркулята достигается добавлением фенольной воды в отстойную зону колонны или прямо в экстрактную фазу в количестве до 7 %, в результате понижается растворяющая способность, но повышается избирательность растворителя.
На установках очистки масел фурфуролом возбуждение рециркулята осуществляется путем рециркуляции экстракта в нижнюю часть экстракционной колонны. Количество рециркулируемого экстракта зависит от природы сырья и составляет от 30 до 70 % масс. на исходном сырье. Использование антирастворителей типа воды в данном случае оказалось не эффективным из-за низкой растворяющей способности фурфурола.
В тех случаях, когда растворяющая способность растворителя достаточно высока, для создания рециркулята можно использовать дополнительный растворитель, не смешивающийся с основным полярным растворителем, обладающий хорошей растворяющей способностью по отношению к высокоиндексным компонентам масляного сырья. Например, в комбинированном процессе деасфальти-зации и селективной очистки гудронов, получившем название дуо-сол-процесса, используются смешанные растворители пропан и фенол (с добавкой крезола). Пропан в этом процессе выполняет роль растворителя рафината и осадителя асфальтосмолистых веществ, а смесь фенола с крезолом - растворителя низкоиндексных компонентов.
292
6.4.2. Принципиальные технологические схемы селективной очистки масел
Установка (рис. 6.9) состоит из следующих основных секций: абсорбции сырьем фенола из паров азеотропнои смеси фенола и воды; экстракции; регенерации фенола из рафинатного и экстрактного растворов и «водного контура».
Дистиллятное или остаточное сырье (деасфальтизат), нагретое в теплообменнике и паровом подогревателе, подается на верхнюю тарелку абсорбера К-7 (где 16 тарелок). Под нижнюю тарелку К-7 выводятся пары азеотропнои смеси. Пары воды по выходу из К-7 направляются в систему «водного контура» для производства водяного пара (на схеме не показан).
Рис.
6.9. Принципиальная технологическая
схема установки
селективной очистки
масел фенолом
293
мерного распределения потоков по сечению колонны все жидкости в нее вводятся через горизонтальные трубчатые распределители. В колонне К-1 образуются два слоя: рафинатный и экстрактный. Уровень раздела фаз поддерживается в К-1 при помощи межфазового регулятора, установленного немного выше ввода сырья в колонну.
Регенерация рафинатного раствора осуществляется в две ступени: сначала в испарительной колонне К-2, куда раствор поступает после нагрева в теплообменнике и печи П-1, затем в отпарной колонне К-3. Уходящие с верха К-2 пары фенола конденсируются и охлаждаются в теплообменнике и холодильнике и поступают в емкость сухого фенола Е-1. Пары фенола и воды с верха К-3 после конденсации и охлаждения поступают в емкость фенольной воды Е-2. Рафинат через теплообменник и холодильник откачивается с установки.
Регенерация экстрактного раствора осуществляется в три ступени. Откачиваемый с низа К-1 экстрактный раствор после нагрева в теплообменнике поступает в сушильную колонну К-5. Колонна разделена полуглухой тарелкой на две части: верхнюю, снабженную 12 тарелками, и нижнюю - кубовую. В К-5 одновременно обезвоживается и фенольная вода, подаваемая из Е-2. Часть паров азеотроп-ной смеси (около 91 % воды и 9 % фенола) подается в абсорбер К-7, а остальное количество после конденсации в аппаратах воздушного охлаждения подается в низ экстракционной колонны К-1.
Экстрактный раствор, собирающийся на полуглухой тарелке К-5, перетекает в кипятильник (обогреваемый парами фенола из К-4), где происходит дополнительное отпаривание азеотропной смеси фенола и воды. Пары азеотропной смеси из кипятильника возвращаются под полуглухую тарелку.
Обезвоженный экстрактный раствор, откачиваемый с низа сушильной колонны К-5, после нагрева в печи П-2 поступает в испарительную колонку К-4. Для поддержания заданной температуры низа К-4 предусмотрена подача горячей струи через печь П-3. Пары фенола, уходящие с верха К-4, конденсируются и охлаждаются в теплообменниках и холодильниках и поступают в емкость сухого фенола Е-1.
С низа К-4 экстракт с небольшим содержанием фенола перетекает в отпарную колонну К-6. Отходящие с верха К-6 пары фенола и воды после конденсации и охлаждения поступают в емкость фенольной воды Е-2.
294
Экстракт с низа К-6 откачивается через теплообменники и холодильники в товарный парк.
Для снижения температуры паров растворителя до температуры их конденсации при заданном давлении в колоннах и уменьшения содержания масла в феноле в колонны регенерации растворителя предусмотрена подача орошения: сухой фенол - в К-2 и К-4, фенольная вода - в К-3, К-5 и К-6.
Примерный технологический режим в колоннах регенерации и абсорбции приведен ниже.
Колонны Давление, МПа Температура, 'С
|
|
верха |
низа |
К-2 |
0,20-0,23 |
190 |
270-280 |
К-3 |
0,12-0,13 |
190 |
260-270 |
К-5 |
0,12-0,14 |
112 |
200-230 |
К-4 |
0,25-0,27 |
230 |
280-290 |
К-6 |
0,12-0,13 |
230 |
260-275 |
К-7 |
0,13 |
112 |
113-115 |
Примерный технологический режим экстракции и результаты селективной очистки фенолом масляных дистиллятов и деасфаль-тизатов различных нефтей приведены в табл. 6.10.
Материальный баланс установки селективной очистки фенолом масляного дистиллята и деасфальтизата западно-сибирских нефтей следующий:
Вязкий дистиллят Деасфальтизат
Поступило, % масс. |
|
Сырье |
100 |
Фенол |
200 |
Всего |
300 |
Получено, % масс. |
|
Рафипатный раствор |
64 |
в т.ч.рафипат |
56 |
фенол |
8 |
Экстрактный раствор |
236 |
в т.ч.экстракт |
44 |
фенол |
192 |
Всего |
300 |
100 260 360
71 60 И
289 40 249 360
295
Таблица 6.10
Режим экстракции и результаты селективной очистки масел фенолом
Показатель |
|
Нефть |
|
|
|
|||
|
туймазинская |
волгоградская |
ромаш-кинская |
самотлор-ская |
||||
МВДТ |
СВДТ |
ВДТ |
ДАТ |
МВДТ |
ДАТ |
ДАТ |
ДАТ |
|
|
|
Качество сырья |
|
|
|
|
||
Плотность при 20°С, кг/м 3 |
885 |
912 |
924 |
911 |
886 |
901 |
907 |
926 |
Вязкость при 100°С, сСт |
|
5,9 |
9Д |
20,6 |
6,5 |
21,5 |
20,8 |
21,4 |
Коксуемость, % масс. |
- |
~ |
" |
0,9 |
- |
0,9 |
1,1 |
1,1 |
|
|
Параметры экстракции |
|
|
|
|
||
Кратность фенола к сырью,% масс. |
350 |
200 |
400 |
550 |
150 |
280 |
300 |
250 |
Расход фенольной воды, % масс. от фенола |
- |
- |
- |
- |
2 |
4 |
4,5 |
5 |
Температура, °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
верха |
45 |
60 |
65 |
88 |
78+80 |
95+100 |
70 |
65 |
низа |
32 |
40 |
45 |
68 |
60+65 |
80+85 |
62 |
48 |
|
|
Качество рафината |
|
|
|
|
||
Плотность при 20 °С, кг/м3 |
838 |
855 |
867 |
876 |
870 |
880 |
881 |
870 |
Вязкость яри 100 °С, сСт |
|
4,9 |
6,8 |
15,4 |
5,9 |
20,1 |
16 |
14,8 |
Коксуемость, % масс. |
- |
- |
- |
од |
- |
031 |
0,28 |
0Д9 |
Выход рафината, % масс. |
51 |
55 |
65 |
50 |
80 |
65 |
60 |
55 |
*МВДТ, СВДТ, ВДТ -соответственно маловязкий, средневязкий и вязкий дистилляты; ДАТ - деасфальтизат
6.4.3. Отличительные особенности установки селективной очистки масел N-метилпирролидоном
На Ново-Уфимском НПЗ проведена реконструкция установки селективной очистки масел с заменой токсичного растворителя фенола на малотоксичный растворитель N-метилпирролидон. Это первая установка N-метилпирролидоновой (NMI1) очистки масел в нефтепереработке России. Реконструкция установки проведена без больших капитальных затрат, поскольку схемы экстракции и регенерации растворителей из рафинатных и экстрактных растворов практически остались прежними.
Основные технические решения, принятые при переводе установки с фенола на NMI1, следующие:
1. Смонтирована ваку-
баром. конденсатор
nR^
nU
из К-2.
.изК-4
к-з
К-6
%
И<
]/Ы
4-
- экстракт -рафинат
-&
Рис. 6.10. Принципиальная схема работы от-парныхколонн установки N-метилпирролидоновой очистки масел
умсоздающая система, состоящая из конденсатора смешения (барометрического конденсатора), емкости, насоса и холодильника воздушного охлаждения. Под вакуум с остаточным давлением 150 мм рт.ст. переведены отпарные колонны рафината (К-З) и экстракта (К-6) по схеме, показанной на рис. 6.10.
2. Для обеспечения
подбора жидкости на приеме центробежных насосов отпарные колонны К-З и К-6 подняты (на 3,5 м) выше прежней отметки.
3. Печь П-2 увеличена по тепловой мощности и переведена на двухпоточную схему.
В результате перевода установки на NMn достигнуты следующие результаты:
- исключен выброс фенола в окружающую среду на десятки тонн в год. Поскольку NMn обладает значительно меньшей токсичностью, существенно повысилась экологическая безопасность на установке;
297
облегчились эксплуатация установки и ремонтные работы, поскольку из-за низкой температуры застывания NNffl (минус 24 °С вместо 41 °С у фенола) отпала необходимость в пароспутниках на трубопроводах;
повысился из-за лучшей избирательности NMH отбор рафина-та на 5 - 10% при увеличении производительности установки на 10-15%;
удельные энергозатраты снижены на 5-10 %.
Масла, вырабатываемые с применением N-метилпирролидоно-вой очистки,по качеству не уступают маслам фенольной очистки.
