БТПп4 / 8 семест / ФАСХУД / ЭКЗ ФАСХУД / фасхуд 8семестр / 11_12

11 Влияние температуры и соотношения растворитель:сырье на выход и качество рафината

Определяющими технологическими факторами являются состав растворителя и его кратность по отношению к сырью, температура и ее изменение по высоте колонны и скорость ведения экстракционного процесса.

11.1 Температура

Очистку масляного сырья проводят при оптимальной температуре с учетом величины КТР (критическая температура растворителя), которая всегда на 12-15 °С выше температуры верха экстракционной колонны. С повышением температуры избирательность растворителя снижается и возрастает растворяющая способность. На выбор температурного градиента и максимальной температуры экстракции влияют вязкостные свойства смеси сырья и растворителя и склонность растворителя к эмульгированию в очищаемом сырье.

Как видно из рисунка 11.1, общей закономерностью является понижение с ростом температуры выхода рафината при одновременном возрастании индекса вязкости до определенной величины [Капустин стр. 161].

Рисунок 11.1 – Влияние температуры экстракции на выход и свойства рафината

Стабилизация или понижение индекса вязкости определяет выбор максимальной температуры, выше которой резко снижается избирательность растворителя по отношению к нежелательным компонентам (рисунок 11.2). Это и приводит к ухудшению качества получаемого рафината, в том числе и к увеличению его коксуемости. Изменение температуры влияет на все уровни межмолекулярным взаимодействий в системе, перераспределяя растворимость полярных и неполярных компонентов сырья в полярном растворителе. Причем за счет этого часть ценных масляных компонентов уходит в экстрактный раствор.

Рисунок 11.3 — Зависимость качества (1) и выхода (2) рафината от:

а) температуры процесса; б) кратности растворителя к сырью

11.2 Кратность растворителя к сырью

Увеличение кратности растворителя к сырью влияет на выход рафината и изменяет его свойства аналогично действию температуры (по конечным результатам). Для одного и того же состава сырья и при неизменной температуре очистки с увеличением кратности растворителя (расход, его загрузки в системе установки) снижаются выход рафината и его коксуемость, индекс вязкости повышается на несколько пунктов.

В таблице 11.1 представлены выход и качество рафинатов в зависимости от типа растворителя и соотношения растворитель:сырье.

Таблица 11.1 – Выход и качество рафината в зависимости от отношения растворитель:сырье (масляная фракция 350-420 °С)

Соотношение	Выход рафината, % мас.	Индекс вязкости	Коксуемость, % мас.
Дистиллят	100	68	2,6
Фенол
2:1	68-72	91-95	0,7
5:1	56-60	95-100	0,6
Фурфурол
2:1	76-83	86-90	1,0
5:1	65-68	89-95	0,8
N-метилпирролидон
2:1	80-85	110-115	0,7
5:1	68-75	127-132	0,5

Для получения одинакового выхода при очистке одного и того же сырья выше расход того растворителя, у которого меньше растворяющая способность. Кратность растворителя к сырью выше оптимального значения приводит наряду с уменьшением выхода рафината и к снижению производительности установки по сырью, и к большим энергозатратам [Капустин стр. 162].

Для получения рафината более высокого качества очистку необходимо проводить при более высоком расходе растворителя (рисунок 11.3). Однако улучшение качества масел наблюдается лишь до определенного момента, после которого как индекс вязкости, так и стабильность против окисления ухудшаются (рисунок 11.2).

1 – индекс вязкости; 2 – содержание серы

Рисунок 11.3 – Зависимость качества рафината очистки вязкого дистиллята туймазинской нефти от расхода фенола

Дистилляты одной и той же нефти с повышенными температурными пределами выкипания необходимо очищать при более высоких температурах и кратности растворителя к сырью.

12 Методы создания рисайкла экстракционной колонне [Ахметов стр. 291].

1. Одним из эффективных способов повышения четкости разделения масляных компонентов является возбуждение или ввод рециркулята в экстракционную колонну. В результате усиливаются массообменные 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 компонент с более низким индексом вязкости, что приводит к повышению качества paфината. Расход рециркулята увеличивается и при повышении температурного градиента экстракции. Однако слишком большой градиент может привести к снижению эффективности процесса.

2. 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.

3. 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 % мас. на исходном сырье. Использование антирастворителей типа воды в данном случае оказалось не эффективным из-за низкой растворяющей способности фурфурола.

4. 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 процессе дуосол 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