Приложения Приложение 1 Технологии получения масел

Холодильные масла получают путем смешения базовых масел с присадками. Процесс осуществляют в аппаратах с перемеши­ваю-щими устройствами или в емкостных аппаратах с циркуляционными насо­сами. Смешение проводят при температуре до 100 °С; присадки в аппараты подают в чистом виде или в виде концентратов, приготовленных заранее. По завершении этого процесса масло откачивают через фильтры в емкости, паспортизуют, затаривают в соответствии с техниче­скими условиями.

Согласно общепринятому предложению Американско­го нефтяного института (API), базовые мас­ла подразделяют на 5 групп:

1) нефтяные масла с содержанием серы более 0,03 мас. %; на­сыщенных соединений – менее 90 мас. %; с индексом вязкости более 80, но менее 120;

2) нефтяные масла с содержанием серы менее 0,03 мас. %; насы­щенных соединений – более 90 мас. %; с индексом вязкости более 80, но менее 120;

3) нефтяные масла с содержанием серы менее 0,03 мас. %; насы­щенных соединений – более 90 мас. %; с индексом вязкости более 120;

4) синтетические поли-α-олефиновые масла;

5) остальные масла, не вошедшие в первые четыре группы.

1. Нефтяные масла

Нефтяные масла получают из нефти. Нефть подвергают атмосферной перегонке до температуры 350 °С, затем – вакуумной ректификации с выделением вакуум­ных дистиллятов и остатка, выкипающего при температуре выше 520 °С,  гудрона. Из вакуум­ных дистиллятов получают дистиллятные масла, из гудрона  остаточные масла.

Из вакуумных дистиллятов вырабатывают холодильные масла, состоящие из парафиновых, изопарафиновых, нафтено-парафиновых, алкилароматических и нафтено-ароматических углеводородов, а также гетероорганических соединений, содержащих кислород, серу и азот. Среди сернистых гетероорганических соединений преобладают сульфи­ды, дисульфиды, а также гомологи тиофана, тиофена, ди- и полициклические системы. Азотсодержащие соединения представлены в основном производ­ными пиридина, хинолина, акридина, индола, карбазола, бензкарбазола. Из кислородосодержащих соединений в наибольших концентрациях встречаются производные фенолов, нефтяных кислот и смолистые вещества  в основном гетероатомные соединения.

Углеводороды с полициклическими фрагментами (ароматиче­скими или нафтеновыми) и гетероорганические соединения являются нежелательными компонентами масел, поскольку ухудшают вязкост-но-температурные свойства и стабильность. В технологиях производства нефтяных масел применяют процессы, позволяющие в той или иной мере освободиться от этих углеводородов и соединений. Для производства холодильных масел стараются использовать малосернистую венесуэльскую, североамериканскую или ближневосточную нефть с высоким содержанием нафтено-парафиновых углеводородов. В России используют малосернистую западно-сибирскую или северо-кавказскую нефть.

Для очистки вакуумных дистиллятов от полициклических и гетероорганических соединений применяют экстракционные селективные процессы, называемые селективной очисткой. В основе этих процессов лежит сущест­венное различие в растворимости компонентов вакуумных дистиллятов в та­ких полярных растворителях, как фенол, фурфурол и N-метилпирролидон. Полициклические и гетероорганические соединения лучше взаимодействуют с этими растворителями, а сами растворители при определенных условиях довольно легко расслаи­ваются с остальной частью вакуумного дистиллята. Селективную очистку вакуумных дистиллятов осуществляют в вертикальных насадочных экстрак­ционных колоннах. Растворитель подбирают соответственно условиям экстракции. Среди указанных растворителей N-метилпирролидон является наиболее приемлемым как с точки зрения эффектив­ности селективной очистки, так и экологичности: он значительно менее токсичен, чем фенол.

При получении холодильных масел стремятся к минимальному содержанию серы в рафинате. В режимах селективной очистки соблюдается более высокое соотношение растворитель–сырье, чем это имеет место при выработке базовых масел для получения моторных или индустриальных масел. Рафинат, выходящий из экстракционной колонны, подвергается тепловой обработке для удаления растворителя и направляется на депарафинизацию. Процесс депарафинизации заключается в избирательной кристаллизации нормальных парафинов и частично изопарафинов и парафинонефтенов с длинными парафиновыми цепями из растворов рафината в смеси толуола с метилэтилкетоном при низкой температуре. Температура кристаллизации поддерживается примерно на 5 °С ниже температуры за­стывания основы масла. Из кристаллизатора суспензия направляется на бара­банный фильтр. Здесь происходит отделение парафинообразного продукта, на­зываемого гачем, от раствора масла. После упаривания растворителя депарафинированное масло подвергается финишной обработке, которая заключает­ся в каталитической гидродоочистке и стабилизации. Гидродоочистка масел проводится в вертикальных реакторах под парциальным давлением водорода до 5 МПа на алюмокобальтмолибденовых катализаторах. В процес­се гидродоочистки происходят дополнительная очистка масла от сернистых со­единений и смол, насыщение непредельных углеводородов; улучшается цвет масла. Гидрогенизат поступает на стабилизацию в колонну, где осу­ществля-ется отгонка легких нефтепродуктов; далее масло проходит фильтрование. Гидродоочистке могут подвергаться также рафинаты селективной очистки, после чего они направляются на депарафинизацию. По таким схемам получают основы холодильных масел I группы по классификации АРI.

Для получения масел с минимальным содержанием серы применяют гидрокаталитические процессы переработки вакуумных дистиллятов. Для получения основ холодильных масел II группы по классификации API рафинаты селективной очистки подвергают гидроконверсии в присутствии алюмоникельмолибденовых катализаторов под давлением водорода до 10 МПа. Наибо­лее глубокое воздействие на химический состав масляных фракций оказывает процесс гидрокрекинга на алюмоникельмолибденовых цеолитсодержащих катализаторах при давлении водорода не менее 18 МПа. Становится реальным достижение уникальных возможно­стей улучшения нефтяной масляной основы, совершенно недоступных для экстракционных процессов: индекс вязкости масел – выше 120, содержание се­ры – не более 0,03 %, т. е. базовых масел III группы по классификации API. Преимуществом процесса масляного гидро­крекинга вакуумного дистиллята является отсутствие необходимости селек­тивной очистки: масла получаются высокостабильными. Масляный гидрокрекинг сочетают с последующей каталитической депарафинизацией или гидроизомеризацией при дав­лении водорода до 5 МПа в присутствии цеолитсодержащих катализаторов, имеющих гидрирующие и изомеризующие составляющие. Механизм ката­литической депара-финизации заключается в извлечении цеолитами из масляного сырья парафинов, мягком крекинге парафинов внутри матриц и десорбции из цеолитов углеводородов с меньшими молекулярными массами, чем исходные парафины. При гидроизомеризации протекают в основном ре­акции изомеризации парафинов. Глубина каталитической депарафинизации и гидроизомеризации зависит от состава катализатора, исходного сырья и от конкретных условий проведения процесса. Температура застывания у мало­вязких масел, получаемых вышеописанным методом, достигает минус 55 °С. Аналогичные масла производятся и при каталитической гидроизомеризации гачей, получаемых при селективной депарафинизации масел. Производство базовых масел II и III групп – прекрасного сырья для производства холодильных масел – в России планируется развивать.