книги / Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч. 1

Показатели

Плотность при 20 °С, кг/м3 Вязкость при 100 °С, мм2/с Содержание серы, масс. % Коксуемость по Конрадсону, масс. %

Кратность фенола к сырью (по массе)

Температура в колонне, °С: верх низ

Расход фенольной воды, масс. % от фенола

Плотность при 20 °С, кг/м3 Вязкость при 100 °С, мм2/с Коксуемость, масс. % Содержание серы, масс. % Выход рафината, масс. %

Сырье процесса — масляные дистилляты или деасфальтизаты.

Продукция процесса — рафинаты с улучшенными вязкостно-температурными свойствами и окислитель­ ной стабильностью, являющиеся сырьем установок де­

парафинизации. Побочные продукты процесса — экс­ тракты.

Результаты очистки фурфуролом сырья различного происхождения и разного фракционного состава иллю­ стрируются данными табл. 12.23-12.25.

12.3.4. Депарафинизация

Депарафинизация — процесс удаления из масляного сырья твердых углеводородов с целью получения масел с низкой температурой застывания. Под твердыми уг­ леводородами подразумеваются все углеводороды, имеющие при комнатной температуре кристаллическое строение.

Наиболее распространенным методом выделения твердых углеводородов из нефтяного сырья является депарафинизация с помощью селективных растворите­ лей, основанная на различной растворимости нефтяных углеводородов в растворителях. Для этой цели приме­ няют кетон-ароматическую смесь растворителей (метилэтилкетон и толуол или ацетон и толуол) взятых в раз­ личных соотношениях — от 30 до 60 масс. % кетона и от 70 до 40 масс. % толуола.

Сырьем установки служат рафинаты селективной очистки.

Целевой продукт — депарафинированное масло; побочный продукт — гач или петролатум.

Выход депарафинированного масла колеблется в широких пределах — от 55 до 80 масс. % в зависимости от температуры застывания получаемого масла.

На эффективность процесса депарафинизации ока­ зывают влияние факторы, от совокупности которых зависит кристаллизация твердых углеводородов, со­ держащихся в сырье, а, следовательно, и основные по­ казатели процесса. Кратность растворителя к сырью зависит от вязкости депарафинируемого рафината: с повышением вязкости масляных фракций расход рас­ творителя увеличивается. Обычно массовая кратность растворителя к сырью составляет (2-3) : 1 для дистил­ лятного сырья и (3,0—4,5) : 1 для остаточного. От коли­ чества взятого растворителя зависят скорость отделе­ ния жидкой части от твердой, выход депарафинирован­ ного масла, его температура застывания и содержание масла в гаче или петролатуме.

Важным фактором процесса является порционная подача растворителя, при которой создаются условия для разделения кристаллизацией высоко- и низкоплав­ ких углеводородов. При первом разбавлении сырья расход растворителя должен быть таким, чтобы из рас­ твора выделялись самые тугоплавкие углеводороды, образующие кристаллы наибольших размеров. При порционном разбавлении (2-4 порции) каждая порция вводимого растворителя должна иметь температуру на 2-3 °С выше температуры смеси в точке, куда подается растворитель. Порционная подача растворителя эффек­ тивна при депарафинизации дистиллятного сырья ши­ рокого фракционного состава.

В заводской практике получили распространение установки с двухступенчатым фильтрованием, где вто­ рая ступень предназначена для уменьшения содержа­ ния масла в гаче и тем самым для увеличения выхода депарафинированного масла. На установках с трехсту­ пенчатым фильтрованием (совмещенный процесс депа­ рафинизации и обезмасливания) получают два целевых

продукта: депарафинированный рафинат и технический парафин; побочным продуктом является слоп-вокс.

Первоначальное охлаждение суспензии проводится в следующих аппаратах: регенеративных кристаллиза­ торах, кристаллизаторе смешения и кристаллизаторе нового типа — пульсационном. Далее суспензия охла­ ждается по обычной схеме: сжиженными газами — ам­ миаком или пропаном, а в случае глубокого охлажде­ ния — этаном. Глубина охлаждения определяется тем­ пературой застывания товарного масла с учетом темпе­ ратурного градиента депарафинизации, зависящего от используемого растворителя.

Установка депарафинизации обслуживается закры­ той дыхательной системой инертного газа. Это предот­ вращает образование взрывоопасной смеси растворите­ ля с воздухом, сокращает потери растворителя. Инерт­ ный газ служит также для подсушки и отдувки твердого осадка (лепешки) от фильтровальной ткани в вакуумных фильтрах непрерывного действия барабанного типа.

12.3.4.1. Установка депарафинизации с двухступенчатым фильтрованием

На установке депарафинизации с двухступенчатым фильтрованием на первой ступени получают масла с низкой температурой застывания — депарафинирован­ ное масло, а на второй ступени дополнительно извле­ кают масло из гача или петролатума (фильтрат второй ступени). Сырьем служат рафинаты селективной очи­ стки; целевой продукт — депарафинированное масло. Выход депарафинированного масла составляет 5580 масс. %.

Примерные температуры фильтрования для дистил­ лятного и остаточного сырья, °С:

термообработки, кристаллизации, фильтрования, реге­ нерации растворителя из растворов депарафинирован­ ного масла, гача или петролатума.

Технологическая схема установки депарафинизации с двухступенчатым фильтрованием (отделения крисгалллизации и фильтрования) представлена на рис. 12.14.

Сырье (рафинат) насосом Н1 через паровой подог­ реватель Т1, водяной холодильник XI подается в реге­ неративные кристаллизаторы Кр1-Кр4, где охлаждает­ ся фильтратом, полученным в I ступени фильтрования.

Число кристаллизаторов зависит от пропускной спо­ собности установки.

Сырье разбавляется холодным растворителем в двух точках: на выходе его из кристаллизаторов Кр1 и КрЗ. Растворитель подается насосами из приемников сухого и влажного растворителей (на схеме не показано). Из регенеративных кристаллизаторов раствор сырья по­ ступает в аммиачные кристаллизаторы Кр5-Кр7, где за

счет испарения хладоагента (аммиак или пропан), по­ ступающего из приемников Е7-Е9, охлаждается до тем­ пературы фильтрования. Охлажденная суспензия твер­ дых углеводородов в растворе масла поступает в при­ емник Е1, а оттуда самотеком — в вакуумные фильтры Ф1 первой ступени. Уровень суспензии в вакуумных фильтрах регулируется регулятором уровня, который связан с линией ее подачи. Фильтрат I ступени (раствор депарафинированного масла) собирается в вакуум-при­ емнике Е5, откуда насосом Н2 подается противотоком к раствору сырья через регенеративные кристаллизаторы, теплообменник Т2 для охлаждения влажного раствори­ теля и направляется в секцию регенерации раствори­ теля. Осадок промывается холодным растворителем, предварительно охлажденным в кристаллизаторе Кр9.

Осадок, снятый с фильтров I ступени, разбавляется растворителем, и полученная суспензия собирается в сборнике Е2. Далее суспензия насосом НЗ подается в приемник ЕЗ для снабжения вакуумных фильтров Ф2 ступени II. Фильтрат II ступени поступает в вакуумприемник Е6, откуда насосом Н4 через кристаллизатор Кр8 подается на конечное разбавление охлажденной суспензии, выходящей из кристаллизатора Кр7. Осадок с фильтров II ступени разбавляется растворителем и собирается в сборнике Е4. Далее суспензия направляет­

ся в отделение регенерации растворителя. Вакуум на фильтрах создается за счет отсоса инертного газа из вакуум-приемников Е5 и Е6.

Характеристика сырья и продуктов процесса депа­ рафинизации рафинатов разной вязкости, полученных из парафинистой сернистой смолистой нефти, приведе­ на в табл. 12.26.

12.3.4.2. Установка глубокой депарафинизации масляных рафинатов

Установка глубокой депарафинизации предназначе­ на для получения низкозастывающих масел. Процесс отличается от обычной депарафинизации тем, что на конечной стадии охлаждения в качестве хладагента используют сжиженный этан. Процесс проводят в ке- тон-толуольном растворе при температурах конечного охлаждения и фильтрования от -62 до -64 °С. В качест­ ве сырья служат рафинаты маловязких масляных фрак­ ций (300^400 °С). Целевой продукт — депарафинированное масло с температурой застывания от -45 до - 55 °С, побочный продукт — гач. Выход депарафиниро­ ванного масла составляет 55-65 масс. % от сырья. В результате такого процесса показатели качества денарафинированного масла изменяются более резко, чем при обычной депарафинизации.

Таблица 12.26

Отделения кристаллизации и фильтрования имеют специфические особенности, в частности, использова­ ние двух хладагентов: сжиженного аммиака для охлаж­ дения раствора сырья до -34 °С и этана до -60 °С (тем­ пература фильтрования).

Основные отделения установки: кристаллизации, фильтрования, регенерации растворителя из растворов депарафинированного масла и гача. Отделение регене­ рации растворителя не отличается от аналогичного от­ деления обычных установок депарафинизации.

Технологическая схема установки (отделения кри­ сталлизации и фильтрования) представлена на рис. 12.15. Сырье (рафинат) насосом Н1 через водяной холодильник XI подается в регенеративные кристаллизаторы первой группы Кр1, Кр2 (число кристаллизаторов зависит от пропускной способности установки), где охлаждается фильтратом, полученным на I ступени фильтрования. Сырье разбавляется растворителем в двух точках — на выходе его из кристаллизаторов Кр1 и КрЗ, а после кри­ сталлизатора Кр5 — фильтратом II ступени. Раствори­ тель (сухой и влажный) подается насосами Н2 и Н5 из приемников сухого и влажного растворителей (на схеме не показаны). Из первой группы регенеративных кри­ сталлизаторов суспензия сырья поступает в аммиачные кристаллизаторы КрЗ и Кр4, где за счет испарения хладоагента (аммиак или пропан), поступающего из прием­ ников Е7, Е8, охлаждается до температуры -32 °С. Далее суспензия сырья охлаждается в регенеративных кри­ сталлизаторах второй группы Кр5 и Крб, после чего сус­ пензия поступает в этановый кристаллизатор Кр7, где охлаждается до гемиературы фильтрования.

Охлажденная суспензия твердых углеводородов в растворе масла поступает в приемник Е1, а оттуда — самотеком в вакуумные фильтры Ф1 I ступени. Уровень суспензии в вакуумных фильтрах регулируется регуля­ тором уровня, который связан с линией ее подачи. Фильтрат I ступени (раствор депарафинированного масла) собирается в вакуум-приемнике Е5, откуда на­ сосом Н4 противотоком к раствору сырья подается че­ рез регенеративные кристаллизаторы Крб, Кр5, Кр2, Кр1 в теплообменники Т1 и Т2 для охлаждения влаж­ ного и сухого растворителя и далее — в приемник El 1. Затем раствор депарафинированного масла направляет­ ся в отделение регенерации растворителя.

Осадок на фильтре промывается холодным раство­ рителем, подаваемым насосом Н5, предварительно ох­ лажденным в кристаллизаторе Кр8. Осадок, снятый с фильтров I ступени, разбавляется растворителем и по­ лученная суспензия собирается в сборнике Е2; из него суспензия насосом НЗ подается в приемник ЕЗ для снабжения вакуумных фильтров Ф2 II ступени. Фильт­ рат II ступени поступает в вакуум-приемник Е6, откуда направляется на разбавление сырьевой суспензии, выхо­ дящей из кристаллизатора Кр5.

Осадок, снятый с фильтров II ступени, разбавляется растворителем; полученная здесь суспензия собирается в сборнике Е4 и направляется в секцию регенерации

растворителя. Ниже приведены температуры фильтро­ вания, °С:

Показатели процесса глубокой депарафинизации маловязких рафинатов приведены в табл. 12.27.

Таблица 12.27

Показатели глубокой депарафинизации дистиллятных маловязких рафинатов, полученных из парафинистой сернистой смолистой нефти

(двухступенчатое фильтрование)

Образцы рафинатов:

Показатели

12.3.4.3. Депарафинизация с применением кристаллизатора смешения

Установка предназначена для получения нефтяных масел с низкой температурой застывания. В этом про­ цессе кристаллизация твердых углеводородов происхо­ дит не в регенеративных кристаллизаторах, как обычно, а в кристаллизаторе смешения.

Кристаллизатор смешения представляет собой аппа­ рат колонного типа, разделенный на четыре секции, куда подается растворитель; аппарат оборудован пере­ мешивающим устройством и отражателями, способст­ вующими лучшему контакту сырья с растворителем.

В этом случае холодный растворитель вводится в на­ гретое сырье (порциями). Такое порционное введение способствует образованию крупных кристаллов твер­ дых углеводородов, что повышает скорость разделения суспензии на фильтрах и снижает содержание масла в гаче. Кроме того, скорость охлаждения сырья в кри­ сталлизаторах смешения в 2-2,5 раза выше скорости в скребковых кристаллизаторах.

Сырьем установки являются рафинаты селективной очистки; целевой продукт — депарафинированное мас­ ло, побочный — гач или петролатум. Выход депарафинированного масла составляет 55-80 масс. % от сырья в зависимости от содержания твердых углеводородов в перерабатываемом сырье.

Температурный режим фильтрования для дистил­ лятного и остаточного сырья приведен ниже (°С):

Основные отделения установки — кристаллизации, фильтрования, регенерации растворителя из растворов депарафинированного масла, гача и петролатума. Тех­ нологическая схема установки (отделения кристаллиза­ ции и фильтрования) представлена на рис. 12.16.

Сырье (рафинат) насосом Н1 прокачивается через паровой подогреватель Т 1 и поступает в нижнюю часть кристаллизатора смешения Кр1, в верхнюю часть кото­ рого вводится несколькими порциями растворитель, предварительно охлажденный в теплообменнике Т2 и аммиачном холодильнике XI. В нижнюю часть кри­ сталлизатора Кр1 насосом Н4 также несколькими пор­ циями из вакуум-приемника Е8 подается фильтрат, по­ лучаемый на II ступени фильтрования. Суспензия твер­ дых углеводородов, выходящая сверху кристаллизатора Кр1, охлаждается в кристаллизаторах Кр2 и КрЗ за счет испарения хладагента (аммиак или пропан) до темпера­ туры фильтрования и собирается в приемнике Е1, отку­ да самотеком поступает в фильтры Ф1 I ступени. Уро­ вень суспензии в вакуумных фильтрах регулируется ре­ гулятором уровня, связанным с линией ее подачи. Фильтрат первой ступени фильтрования поступает в вакуум-приемник Е7, откуда насосом НЗ через тепло­ обменник Т2, где охлаждается растворитель для раз­ бавления сырья, подается в приемник Е9, из которого раствор депарафинированного масла направляется в секцию регенерации растворителя.

Осадок на вакуумном фильтре промывается раство­ рителем, предварительно охлажденным в аммиачном холодильнике Х2. Затем осадок подсушивается, отду­ вается инертным газом от фильтровальной ткани, сни­ мается ножом, разбавляется растворителем и выводится шнеком в приемник Е2. Из сборника Е2 насосом Н2 суспензия подается в приемник ЕЗ, откуда самотеком поступает на вакуумные фильтры Ф2 II ступени.

Фильтрат II ступени собирается в вакуум-приемнике Е8 и затем насосом Н4 подается в кристаллизатор сме­

шения Кр1 для разбавления сырья. Осадок на вакуум­ ном фильтре промывается растворителем, подсушива­ ется и отдувается инертным газом, далее разбавляется растворителем и собирается в сборнике Е4, откуда на­ правляется в секцию регенерации растворителя. Вакуум на фильтрах создается за счет отсоса инертного газа из приемников Е7 и Е8.

12.3.4.4. Депарафинизация с применением кристаллизатора пульсационного смешения

Установка предназначена для получения нефтяных масел с низкой температурой застывания с применени­ ем кристаллизатора пульсационного смешения (заме­ няющего регенеративные скребковые кристаллизаторы). Этот тип кристаллизатора предназначен для применения в процессах депарафинизации широкого спектра видов сырья — рафинатов дистиллятных фракций и остатка.

Применение пульсационного кристаллизатора позво­ ляет улучшить качество разделения фаз при фильтрова­ нии, повышает выход депарафинированного масла для рафината фракции 420-490 °С на 3,8-4 %, для остаточ­ ного рафината на 4,7-5,0 % наряду с повышением скоро­ сти фильтрования на обоих ступенях депарафинизации.

Кристаллизатор представляет собой последователь­ но совмещенные секции (рис. 12.17), работает при ат­ мосферном давлении, в нем отсутствуют движущиеся части и приспособления для их уплотнения, что в зна­ чительной мере упрощает его конструкцию и повышает надежность в эксплуатации. Аналогов в аппаратурном оформлении процесса кристаллизации в отечественной и зарубежной промышленности нет.

Кристаллизатор работает в непрерывном режиме при многопорционной подаче хладагента, в качестве которого используется фильтрат II ступени депарафи­ низации и охлажденный растворитель. Сырьевой поток, движение которого вверх от секции к секции обуслов­ лено поступлением в аппарат сырья и хладоагента, ох­ лаждается по мере разбавления. Образующаяся суспен­ зия перетекает в приемную емкость, откуда насосом подается в испарительные скребковые кристаллизаторы для доохлаждения до температуры фильтрования.

Сырьем установки являются рафинаты селективной очистки; целевой продукт — депарафинированное мас­ ло, побочный — гач или петролатум. Выход депарафи­ нированного масла составляет 55-80 масс. % от сырья в зависимости от содержания твердых углеводородов в перерабатываемом сырье.

Примерный температурный режим фильтрования для дистиллятного и остаточного сырья приведен ниже (°С):

Основные отделения установки: термообработки, кристаллизации, регенерации растворителя из раство­ ров депарафинированного масла и гача.