Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
82.6 Mб
Скачать

Инертный газ

нефтепродукты и Нефть

Рис. 12.18. Т ех н о л о г и ч е с к а я с х е м а у с т а н о в к и д е п а р а ф и н и з а ц и и с п р и м е н е н и е м к р и с т а л л и за т о р а п у л ь с а ц и о н н о г о с м е ш е н и я (о т д е л е н и я к р и с т а л л и за ц и и и ф и л ь т р о в а н и я ):

1 — пульсатор; 2 — пульсационная камера; КрI — кристаллизатор пульсационного смеш ения; К р2, КрЗ — ам миачны е кристаллизаторы; Е 1, ЕЗ, Е5, Е 6, Е9 — приемники; Е 2, Е4 — сборники; Е 7, Е 8 — вакуум -приемники; Ф 1, Ф 2 — вакуумны е фильтры; X I , Х 2 — аммиачны е холодильники; TI — пароподогреватель; Т2 — теплообм енник; Н 1 -Н 4 — насосы ;

Цк — вакуумный ком прессор; С У — сигнализатор уровня; <3--------[> — инертны й газ

U)

технолога и химика справочник Новый

Рис. 12.19. Технологическая схема установки депарафинизации и обезмасливания (отделения кристаллизации и обезмасливания):

Е 1, Е З, Е 5, Е 1 0 -Е 1 4 — приемники; Е 2, Е 4, Е6 — сборники; Е 7 - Е 9 —

вакуум -приемники; Ф1 -ФЗ —

вакуумны е фильтры; Кр1 -К р4 --р е г ен е р а т и в н ы е кристаллизаторы;

К р 5 -К р 9

ам миачны е кристаллизаторы ; X I — водяной холодильник; Т1

- пароподогреватель; Т 2, ТЗ

- теплообм енники; Н1 Н5 — насосы ; Цк — вакуумный компрессор-

 

С У — сигнализатор уровня; < }—— -£ > — инертны й газ

Нефть и нефтепродукты

73 3

Таблица 12.28

Характеристика совмещенного процесса депарафи­ низации рафинатов и обезмасливания гачей

и петролатумов (трехступенчатое фильтрование)

Показатели

Рафинат дистиллятаиз средней вязкости

Рафинат вязкогоиз дистиллята

Остаточный рафинат

 

 

 

Характеристика сырья

 

Плотность при 20 °С,

861

880

880

кг/м3

 

 

 

Вязкость при 100 °С,

13,1*

7,9

17,0

мм2/с

 

 

 

Показатель преломле­

1,4680

1,4760

1,4785

ния при 50 °С

 

 

 

Температура плавле­

+30

+44

+47

ния, °С

 

 

 

Коксуемость по

0,014

0,42

Конрадсону, масс. %

 

 

 

Содержание парафина,

17,7

24,0

масс. %

 

 

 

Характеристика депарафинированного масла

Вязкость, мм2/с

16,3

47,9

151,9

при 50 °С

при 100 °С

4,4

9,0

20,1

Температура застыва­

-15

-14

-15

ния, °С

 

 

 

Характеристика парафина (церезина)

 

Температура плавле­

50

60

65-67

ния, °С

1,7-2,0

 

 

Содержание масла

1,8

-

Характеристика слоп-воска

 

Вязкость при 100 °С,

3,7

4,2

12,8

мм2/с

 

 

 

Температура плавле­

24

31

35

ния, °С

 

 

 

Параметры процесса

 

Кратность растворите­

4,8 : 1

7,6: 1

ля к сырью (по массе)

 

 

 

Состав растворителя,

 

 

 

масс. %, метилизобу-

35 : 65

35 : 65

35 : 65

тилкетон : толуол

 

 

 

Температура фильтро­

 

 

 

вания, °С:

 

-26

 

I ступень

-25

-25

II ступень

-11

-7

-5

III ступень

-2

-1

+8

Выход, масс. %:

 

 

 

депарафинирован­

 

75,6

72,0

ного масла

79,2

парафина

15.9

14,4

11,2

слоп-воска

4.9

10,0

16,8

*При 50 °С.

Отсюда раствор депарафинированного масла на­ правляется в секцию регенерации растворителя.

Осадок на фильтре промывается холодным раство­ рителем. Растворитель предварительно охлаждается в кристаллизаторе Кр9. Осадок, снятый с фильтров I сту­ пени, разбавляется растворителем и полученная сус­ пензия собирается в сборнике Е2. Отсюда суспензия насосом Н2 подается в приемник ЕЗ на вакуумные фильтры Ф2 II ступени.

Фильтрат II ступени поступает в вакуум-приемник Е8 и оттуда насосом Н4 через кристаллизатор Кр8 подается на конечное разбавление охлажденной суспензии, выхо­ дящей из кристаллизатора Кр7. Осадок с фильтров II ступени разбавляется растворителем и собирается в сборнике Е4. Отсюда суспензия насосом Н5 подается в приемник Е5 для снабжения вакуумных фильтров ФЗ III ступени. Фильтрат III ступени собирается в вакуумном приемнике Е9 и далее направляется в секцию регенера­ ции растворителя. Осадок с фильтров III ступени разбав­ ляется растворителем, собирается в сборнике Е6 и далее направляется в секцию регенерации растворителя.

Показатели совмещенного процесса депарафиниза­ ции рафинатов и обезмасливания гачей и петролатумов приведены в табл. 12.28.

12.3.4.6. Отделениерегенерации растворителей из растворов депарафинированного масла, гача и петролатума

Регенерация растворителя из раствора депарафини­ рованного масла осуществляется в четыре ступени. На рис. 12.20 представлена технологическая схема одного из отделений, применяемая на заводских установках депарафинизации нефтяного масляного сырья.

Раствор депарафинированного масла (фильтрат) по­ дается насосом Н1 через теплообменники Т1 и Т2 в ко­ лонну К1. Здесь нары растворителя отделяются от жид­ кости и уходят из колонны; далее пары растворителя конденсируются в межтрубном пространстве теплооб­ менника Т1, аппарате воздушного охлаждения ХВ1 и холодильнике XI. Из водяного холодильника XI кон­ денсат поступает в приемник сухого растворителя (на схеме не показан). Отводимая с низа колонны К1 жид­ кость насосом Н2 подается через трубное пространство печи П1 в колонну К2, в которой поддерживается дав­ ление 0,20-0,35 МПа. Пары растворителя, выходящие из колонны К2, охлаждаются и конденсируются в теп­ лообменнике Т2 и аппарате воздушного охлаждения ХВ2. Конденсат, пройдя водяной холодильник Х2, со­ бирается в приемнике сухого растворителя. Остаток с низа колонны К2 за счет перепада давления поступает в парожидком состоянии в колонну КЗ. Пары, выходя­ щие из колонны КЗ, объединяются с парами, выходя­ щими из колонны К1.

Обедненная растворителем жидкость перетекает из ко­ лонны КЗ через гидравлический затвор в отпарную колон­ ну К4, из которой остатки растворителя удаляются острым водяным паром. Депарафинированное масло, отводи­ мое с низа колонны К4, направляется через холодиль­ ник в промежуточный резервуар (на схеме нс показан).

734

технолога и химика справочник Новый

Рис. 12.20. Технологическая схема отделения регенерации растворителя на установке депарафинизации рафинатов:

К 1 -К З — колонны для сепарации паров сухого растворителя; К4, К 7 — отпарны е колонны ; К 5, Кб — колонны в секции регенерации растворителя из раствора гача (петролатума);

К 8 — кетоновая колонна; Т 1 -Т 5 — теплообм енники; Х 1 -Х 4

водяны е холодильники;

Х В 1 -Х В 4 — аппараты воздуш ного охлаж дения; Е 1 ------сборник; Е2 — отстойник;

 

П 1, П 2 — печи; Н 1

-Н 6

насосы

Нефть и нефтепродукты

735

Основное количество растворителя регенерируется в первых двух ступенях (колонны К1 и К2) при темпе­ ратурах около 100 и 155-170 °С. Во избежание «замас­ ливания» растворителя на верхние тарелки колонны в качестве орошения подается растворитель.

Смесь паров растворителя и воды, выходящая из ко­ лонны К4, конденсируется в аппарате воздушного ох­ лаждения ХВ4 и охлаждается в холодильнике Х4. Да­ лее конденсат направляется в отстойник Е2, из которо­ го верхний слой (вода в растворителе) перетекает в сборник влажного растворителя Е1.

Регенерация растворителя из раствора гача (петро­ латума) осуществляется в три или четыре ступени. Рас­ твор гача насосом Н4 прокачивается через теплообмен­ ники ТЗ и Т4 и поступает в колонну К5. Пары раство­ рителя по выходе из колонны К5 проходят теплообмен­ ники ТЗ, Т4, аппарат воздушного охлаждения ХВЗ, ох­ лаждаются в водяном холодильнике ХЗ; конденсат сте­ кает в приемник влажного растворителя. Остаток с низа колонны К5 насосом НЗ прокачивается через теплооб­ менник Т5, печь П2 и подается в колонну Кб. Отделив­ шиеся здесь пары растворителя присоединяются к па­ рам, выходящим из колонны К5.

Остаток с низа колонны Кб перетекает в отпарную колонну К7. Для конденсации смеси паров растворите­ ля и воды, уходящих с верха колонны К7, служит кон­ денсатор-холодильник ХВ4 и холодильник Х4; конден­ сат поступает в отстойник Е2. Гач с низа колонны К7 направляется через теплообменник Т5 в резервуар (на схеме не показан).

Обводненный растворитель в отстойнике Е2 разде­ ляется на два слоя. Верхний слой (вода в растворителе) перетекает в приемник влажного растворителя Е1, где растворитель дополнительно отстаивается от воды. Нижний слой (растворитель в воде), содержащий до 15 масс. % растворителя, подается насосом Н6 в кето­ новую колонну К8. Уходящая из этой колонны смесь паров растворителя и воды конденсируется в конденса­ торе-холодильнике ХВ4, охлаждается в холодильнике Х4, и конденсат стекает в отстойник Е2. Избыток воды отводится с низа колонны К8 в канализацию. Темпера­ турный режим колонны К8 регулируют, изменяя пода­ чу водяного пара под нижнюю тарелку колонны К8. Температура вверху колонны 80-90 °С, внизу — около 110 °С, избыточное давление небольшое.

Основное количество растворителя из раствора гача регенерируют в первой ступени (колонна К5) при тем­ пературе около 110°С и избыточном давлении до 0,07 МПа. В каждой из колонн К4, К7 и К8 — по 16-20 тарелок. Главным назначением колонн К1-КЗ, К5 и Кб является разделение входящей смеси на паровую и жидкую фазы. В верхних зонах этих колонн располага­ ют 2-4 тарелки, на которые в качестве орошения пода­ ют растворитель, что препятствует уносу парами капе­ лек масла или гача. Температура масла внизу колонны К4 и гача на выходе из колонны К7 равна 155-165 °С.

12.3.5. Гидродоочистка

Назначение гидродоочистки масляных фракций — повышение термической стабильности, снижение кок­ суемости и кислотности, улучшение цвета базовых ма­ сел.

Гидродоочистка масляных фракций — это катали­ тический гидрогенизационный процесс, осуществляе­ мый в относительно мягких условиях по сравнению с гидроочисткой топлив. При гидродоочистке химически нестабильные компоненты подвергаются гидрогенолизу. Это в основном продукты окисления углеводородов масел и смолистые соединения, содержащие в молекуле сера-, азот-, кислородсодержащие функциональные группы и ненасыщенные связи.

Сырьем установок гидродоочистки являются дис­ тиллятные и остаточные масляные фракции после де­ парафинизации.

Продукция установок гидродоочистки — дистиллят­ ные и остаточные базовые масла, свойства которых по сравнению с сырьем изменяются следующим образом:

-снижается вязкость — до 2 %;

-увеличивается индекс вязкости — на 1-2 единицы;

-повышается температура застывания — на 1-

2 °С;

-происходит обессеривание — на 30-40 % отн.;

-улучшается цвет масла — на 1-2 единицы. Принципиальная технологическая схема установки

гидродоочистки приведена на рис. 12.21. Установка включает следующие основные секции: нагреватель­ ную и реакторную, сепарационно-стабилизационную, очистки водородсодержащего газа от сероводорода.

Сырье нагнетается в установку насосом 22, нагрева­ ется в теплообменнике 20, перед теплообменником 3 смешивается с предварительно нагретыми в теплооб­ меннике 4 газами: свежим (технический водород) и циркуляционным водородсодержащим газом, подавае­ мым компрессором 7. Газосырьевая смесь поступает в змеевики печи 1 и далее — в реактор гидродоочистки 2. Основная масса сырья поступает в реактор в жидком состоянии.

Несколько охлажденная в теплообменнике 3, газо­ продуктовая смесь разделяется в высокотемпературном сепараторе высокого давления 9. Горячие газы охлаж­ даются в теплообменнике 4, водяном холодильнике 5 и поступают в низкотемпературный сепаратор 14, а не­ стабильное гидродоочищенное масло через дроссель­ ный клапан 8 направляется в отпарную колонну 11.

За счет снижения давления и продувки водяным па­ ром из продукта удаляются газы и отгон (легкие фрак­ ции). Смесь газов и паров из верхней части тарельчатой колонны 11 охлаждается в конденсаторе-холодильнике 16. Полученная здесь трехфазная смесь (две жидкости и газы) разделяются в сепараторе 18. Водный конденсат выводится из сепаратора снизу, отгон насосом отводит­ ся с установки. Колонна 11 работает под небольшим избыточным давлением.

7 3 6

Новый справочник химика и технолога

 

 

 

Из колонны 11 масло подают в колонну 15 вакуум­

— объемная скорость подачи сырья — 1,5-3 ч_|;

ной осушки, работающей при остаточном давлении 12-

— кратность

циркуляции

водородсодержащего

14 кПа, а затем насосом 17 через сырьевой теплообмен­

газа — 250-300 (дистиллятное сырье); 500-600 м3/м3

ник 20, водяной холодильник 21, фильтр 23 и доохла-

(остаточное сырье);

 

 

 

дитель 24 масло выводится с установки в резервуар

— содержание

водорода в

водородсодержащем

гидроочищенного масла. Фильтром 23 масло освобож­

газе — 75-85 об. %;

 

 

 

дается от катализаторной пыли и твердых частиц (про­

— катализатор — алюмокобальт или алюмони-

дуктов коррозии).

 

кельмолибденовый (размер таблеток 4-4,5 мм).

Конденсат собирается в небольшом количестве в

Материальный баланс процесса

 

низкотемпературном сепараторе высокого давления 14,

 

поступает через дроссельный клапан 13 в сепаратор 18.

Показатели

 

Сырье

 

Водородсодержащий газ высокого давления из сепара­

 

 

 

дистиллят-

остаточ-

тора 14 отделяется от капельной жидкости в каплеуло­

 

вителе насадочного типа 10, очищается в секции аб­

Поступило, %:

 

нос

ное

 

 

 

сорбции от сероводорода абсорбентом — моноэтанол-

 

100,00

100,00

сырье

 

амином.

 

 

Часть очищенного газа (отдув) может отводиться в

водород

 

0,30

0,45

топливную сеть. Основная масса газа после каплеот­

(100 % на реакцию)

 

 

Всего:

 

100,30

100,45

бойника 12 сжимается компрессором

7 и поступает в

 

приемник 6 и теплообменник 4, а затем смешивается с

Получено, %:

 

 

 

сырьем. На некоторых установках теплообменник 4

базовое масло

 

98,50

97,50

может отсутствовать, и водородсодержащий газ сме­

отгон

 

1,00

1,60

шивается с сырьем перед теплообменником 20.

сероводород

 

0,30

0,35

Технологический режим:

 

углеводородные газы

0,50

1,00

— температура в реакторах — 280-325 °С;

Всего:

 

100,30

100,45

— давление — 3,5-4 МПа;

 

 

 

 

 

Рис. 12.21. Технологическая схема установки гидроочистки нефтяных масел:

1 — трубчатая печь; 2 — реактор; 3, 4, 2 0 — теплообм енники; 5, 2 1 ,2 4 — холодильники; 6 — приемник; 7 — компрессор; 8 — редукционны й клапан; 9 ,1 4 — вы соко- и низкотем пературны е сепараторы вы сокого давления;

10

каплеуловитель насадочного типа; 11 — отпарная колонна; 12 — каплеотбойник; 13 — дроссельны й клапан;

15

осуш ительная колонна; 16 — конденсатор-холодильник; 1 7 ,1 9 , 2 2 — насосы ; 18 — сепаратор; 23 — фильтр

Нефть и нефтепродукты

737

12.3.6. Г идрогенизационны е процессы

Кроме обязательного в технологии производства смазочных масел процесса гидродоочистки депарафинированных рафинатов применяются следующие гид­ рогенизационные процессы:

1) гидрокрекинг;

2) гидроизомеризация;

3)каталитическая гидродепарафинизация;

4)гидрирование.

Вэтих процессах осуществляются химические пре­ вращения углеводородов сырья в присутствии катали­ затора при повышенном давлении водорода, повышен­ ной температуре.

Особенностью гидрогенизационных процессов яв­ ляется то, что улучшение качества базовых масел про­ исходит не только за счет удаления вредных компонен­ тов масляных фракций, но и путем их преобразования в высокоиндексные низкозастывающие углеводороды. Использование гидрогенизационных процессов позво­ ляет эффективно регулировать химический состав ма­ сел и тем самым увеличивать выход высококачествен­ ных базовых масел из сырьевых нефтяных фракций, минимизировать образование побочных продуктов типа экстрактов полициклических аренов и смол.

Важное преимущество гидрогенизационных процес­ сов перед экстракционными - экологическая чистота (при условии утилизации побочных продуктов - серо­ водорода, аммиака, углеводородных газов и топливных фракций).

12.3.6.1. Гидрокрекинг

Процесс гидрокрекинга предназначен для получе­ ния базовых масел с улучшенными физико-химичес­ кими и эксплуатационными свойствами из остаточного сырья (деасфальтизатов, тяжелых вакуумных дистилля­ тов и их смесей).

Гидрокрекинг сырья протекает на бифункциональ­ ном катализаторе в присутствии водорода. На кислот­ ных центрах катализатора происходит крекинг, на ме­ таллических — гидрирование и гидрокрекинг компо­ нентов масляной фракции. Превращения компонентов происходят в следующей последовательности:

-на кислотных (Н+В“) или апротонных центрах Льюиса (Н : L) часть углеводородов превращается в карбкатионы, которые затем расщепляются с образова­ нием ненасыщенных карбкатионов;

-на металлических центрах олефины насыщаются водородом;

-на апротонных центрах Льюиса происходит об­ рыв цепи превращений.

Например, механизм превращения алкилциклоалканов выглядит следующим образом:

----- ► Н2С = С — (СН2)3— СН2

 

R

 

----- ► Н3С

CH(R) (СН2)3— СН2---------

--------- ►

Н3С—CH(R)— (СН2)3— СН3

 

При гидрокрекинге наиболее сильное влияние на изменение свойств масляного сырья оказывают сле­ дующие процессы:

1. Гидрирование и гидрокрекинг полициклических аренов, циклоалканов и циклоалканоаренов по схеме:

В результате этих превращений степень циклично­ сти соединений уменьшается, длина алкильной цепи увеличивается и, следовательно, низкоиндексные угле­ водороды превращаются в высокоиндексные.

2. Гидрогенолиз сернистых соединений, содержание которых в масляном сырье может достигать 30-50 %, и азотистых соединений по схеме:

3. Высокомолекулярные полициклические гетероатомные соединения с ненасыщенными связями (смолы) превращаются в высокоиндексные углеводороды.

При этом повышается термическая стабильность, снижается коксуемость масел, увеличивается воспри­ имчивость их к присадкам.

738

Новый справочник химика и технолога

Ниже приводится пример изменения группового химического состава масляного сырья в процессе гид­ рокрекинга:

Компоненты

Содержание, масс. %

сырье

гидрогенизат

 

Алканы

1-2

4-5

Алкилциклоалканы:

32-33

67-68

моноциклические

полициклические

20-21

26-27

Арены

12-13

 

моноциклические

1-2

полициклические

28-29

<0,5

дибенз-, нафтобенз-

 

 

тиофены

5-6

0

Всего полицикличе-

 

 

ских соединений

53-56

26-27

Как видно из данного примера, содержание полицик­ лических соединений в гидрогенизате по сравнению с сырьем значительно уменьшается. Это приводит к воз­ растанию индекса вязкости (ИВ) от 40-60 до 110-130, понижению температуры застывания масла на 20-30 °С.

Типичные режимы гидрокрекинга:

-температура 360-450 °С;

-давление — от 10-20 (парафинистое сырье) до 20 МПа (ароматическое сырье);

-кратность циркуляции водорода — 1000— 3000 м3/м3сырья;

-объемная скорость подачи сырья — 0,5-1,5 ч_|;

-расход водорода (в расчете на 100%-й) — 1- 3 масс. %.

Выход продуктов гидрокрекинга (смеси деасфальтизата с вакуумным дистиллятом), масс. %:

-углеводородный газ — 3-4;

-бензиновой фракции — 6- 8;

-легкого газойля — 9-10;

-тяжелого газойля — 12-14;

-масляного дистиллята — 15-16;

-остаточного масла— 1112,;

-H2S — 0,3-0,5.

При гидрокрекинге более вязкого сырья, например деасфальтизата, выход масла увеличивается и достигает 45-65 масс. %.

В качестве катализаторов используются металлы, оксиды или сульфиды металлов группы палладия (ро­ дий, рутений), платины (иридий, осмий), железа. В ка­ честве носителей могут применяться смеси оксидов элементов следующих подгрупп Периодической систе­ мы: НА (Be, Mg, Са), ШВ (Al), IVA (Ti, Zr), IVB (Si). Наиболее часто используются аморфные или кристал­ лические алюмосиликаты. Активность и селективность катализатора увеличивается при введении в его состав промотирующих добавок, например, галогенов.

Ограниченное использование гидрокрекинга в про­ изводстве масел связано с повышенными капитальны­ ми затратами и высокими эксплуатационными расхо­ дами при получении водорода и проведении процесса при повышенном давлении (до 20-25 МПа).

12.3.6.2. Гидроизомеризация

Назначение процесса гидроизомеризации — полу­ чение низкозастывающих масел из высокопарафини­ стого масляного сырья. По технологическому оформле­ нию и механизму превращения компонентов масляной фракции процессы гидроизомеризации и гидрокрекинга близки между собой. Основное различие - при гидро­ изомеризации процесс протекает при других режимах и происходит преимущественно изомеризация алканов нормального строения.

Типичные режимы гидроизомеризации:

-температура — 360-440 °С;

-давление — 4-7 МПа;

-кратность циркуляции водородсодержащего га­ за — 1500-2000 м3/м3сырья;

-объемная скорость подачи сырья — 0,5-1,5 ч *;

-расход водорода (100%-го) — 0,5-1,0 масс. % Используются алюмоплатиновые катализаторы. Ка­

тализатор быстро отравляется сернистыми соедине­ ниями, поэтому при содержании серы в сырье более 0,03-0,04 масс. % его подвергают предварительной гидроочистке. ИВ гидроизомеризатов достигает 140— 160, выход — 40-60 %. Температура застывания масел изменяется в пределах от -20 до -55 °С.

12.3.6.3. Каталитическая гидродепарафинизация

Назначение процесса каталитической гидродепара­ финизации масел — получение базовых масел с очень низкой температурой застывания — ниже - 50°С. Такие основы могут применяться при производстве транс­ форматорных, трансмиссионных, холодильных, элек­ троизоляционных, индустриальных масел, гидравличе­ ских жидкостей.

Сырьем процесса являются масляные дистилляты и деасфальтизаты, некондиционные по температуре за­ стывания масла, масляные рафинаты, твердые парафи­ ны, петролатум, гач, отходы обезмасливания.

Механизм процесса заключается в селективном гид­ рокрекинге алканов нормального и слаборазветвленного строения.

Типичные режимы гидродепарафинизации:

-температура — 310-420 °С;

-давление — 3-23 МПа;

-кратность циркуляции водородсодержащего га­ за — 800-2000 м3/м3сырья;

-объемная скорость подачи сырья — 1-10 ч 1;

-расход водорода ( 100%-го) — до 2 масс. %. Катализатор содержит 0,5-2,0 % Pd (Pt) на А120 3 или

кристаллическом алюмосиликате с размером пор 4 10 м-10.

Выход (масс. %):

-углеводородного газа — до 1020;

-топливных фракций — 10-15;

-масляного изомеризата — 65-98 %.

Выход депарафинированного масла из изомеризата снижается с 90 до 75 масс. % с повышением вязкости изомеризата.

Нефть и нефтепродукты

7 3 9

Основной недостаток процесса каталитической гид­ родепарафинизации — снижение ИВ масла на 7-8 еди­ ниц. В усовершенствованном процессе (изодепарафи­ низации) расщепление алканов нормального строения сопровождается их изомеризацией, и в этом случае ИВ не уменьшается, а несколько увеличивается. Особен­ ность процесса каталитической гидродепарафинизации

— высокая чувствительность катализатора к отравле­ нию соединениями азота и серы, поэтому их содержа­ ние в сырье должно быть не более 10 и 100 млн”1, соот­ ветственно.

13.3.6.4. Гидроочистка

Процесс гидроочистки отличается от гидродоочист­ ки несколько более жестким режимом. Гидроочистка может использоваться как предварительная стадия об­ работки сырья перед другими видами гидрогенизаци-

онной переработки сырья, если катализатор в этих про­ цессах чувствителен к отравлению сернистыми и азотистыми соединениями.

Таким образом, с помощью гидрогенизационных процессов возможно получение базовых масел высоко­ го качества без применения традиционных селективных растворителей, например в соответствии со следующей поточной схемой 12.1 (разработана фирмой «Шеврон»).

По такой схеме, благодаря гибкости процесса гид­ рокрекинга, можно получать базовые масла с ИВ до 130-145. При этом увеличивается выход масла, отсут­ ствуют такие побочные продукты, как экстракты аренов, гач и петролатум, сточные воды с растворенными экстрагентами, т. е. такая технология более экологиче­ ски чистая по сравнению с процессами, использующи­ ми растворители фенол, фурфурол, /V-метил-пирро- лидон, метилэтилкетон, толуол и др.

 

В а к у у м н ы й

 

 

Б а зо в о е

 

га зо й л ь

 

 

С ы р ье

М а сл о 1

М а сл о 2

м а сл о

В а к у у м н а я

ь

 

у Г и д р о к р ек и н г

о

п е р е г о н к а

— U Г и д р ок р ек и и г

У Г и д р о и зо м ер и за ц и я

 

 

 

 

Д и с т и л л я т L---------

Схема 12.1. Поточная схема фирмы «Шеврон»

12.3.7. П рои зводст во т оварны х м асел

Заключительным процессом масляного производст­ ва является получение товарных масел. В литературе этот процесс называют смешением, компаундировани­ ем (от англ, compound — составной, смешанный) или блендингом (от англ, blend —- смешивать, делать смеси).

Сырьем служат масляные дистилляты и остаточный компонент, прошедшие селективную очистку, депара­ финизацию и гидродоочистку, а также присадки раз­ личного функционального назначения, обеспечиваю­ щие товарным маслам необходимые физико-химичес­ кие и эксплуатационные свойства.

Целевой продукт процесса — товарные масла, от­ гружаемые потребителям наливом в транспортную тару (железнодорожную или автоцистерны) или подвергаю­ щиеся затем затариванию в металлическую или поли­ этиленовую тару (бочки от 50 до 200 л, канистры и банки от 0,5 до 50 л). Побочных продуктов или отходов процесс смешения, как правило, не имеет.

Основными характеристиками процесса являются производительность (скорость получения заданных объ­ емов товарных масел), четкое дозирование компонентов, соблюдение температуры и других параметров смеше­ ния, затраты энергии и труда на единицу товарной про­ дукции, а также степень амортизации оборудования.

Наиболее распространенными схемами производст­ ва товарных масел без присадок, доля которых неук­ лонно сокращается, является смешение разных масля­ ных дистиллятов и остаточных компонентов на потоке

впроцессе транспортировки из технологических цехов

втоварные и, при необходимости, проведение обратной циркуляции непосредственно в резервуарах товарных цехов. Это объясняется очень хорошей взаимной рас­ творимостью масляных дистиллятов и остаточных ком­ понентов в любых соотношениях в широком интервале температур, а также достаточно широкими диапазона­ ми требований к вязкости товарных масел (например, у масла И-40А от 61 до 75 мм2/с при 40 °С).

Вслучаях, когда необходимо введение нескольких присадок и четкое их дозирование, применяют установ­ ки периодического действия. Эти установки, как прави­ ло, состоят из нескольких дозирующих устройств и реактора с механическим перемешивающим устройст­ вом (мешалкой) различного типа (турбинного, рамного, скребкового и т.п.).

Объем реактора и тип перемешивающего устройства зависят от физических параметров смешиваемых ком­ понентов, температура процесса выбирается с учетом быстроты и качества смешения и, как правило, не пре­ вышает 80 °С в объеме масла. Тип дозирующих уст­ ройств (насосы-дозаторы, весовые или объемные доза­ торы) выбираются исходя из физических параметров компонентов и требуемой точности дозирования. Для дозирования и загрузки присадок, представляющих собой твердые сыпучие вещества, применяют специаль­ ные загрузочные бункеры, имеющие подвижный рукав.

Поддержание необходимого температурного режи­

ма обеспечивается циркуляцией пара или теплоносите­ ля в рубашке реактора. В некоторых случаях применя­

7 4 0

Новый справочник химика и технолога

ют электрический обогрев питающих трубопроводов и реактора.

Наиболее сложной технологической задачей при смешении является введение вязкостных присадок, имеющих при температуре окружающей среды очень большую вязкость. Прокачивание их обычными насо­ сами представляет очень большую сложность. В по­ добных случаях присадки поставляются как правило в стальных бочках. Бочки устанавливаются в специаль­ ные подогреватели (плавильники), а затем их содержи­ мое подается в трубопроводы при помощи мощных вакуумно-диафрагменных насосов, обеспечивающих всасывание (при р - 10 МПа).

Недостатки периодических установок смешения за­ ключаются в невысокой производительности, больших энерго- и трудозатратах. Преимущество — в возможно­ сти очень точного дозирования компонентов, а также в возможности введения сыпучих компонентов без пред­ варительного растворения.

Установка непрерывного смешения отличается зна­ чительно более высокой производительностью и эко­ номией энерго- и трудозатрат. В качестве реакторов могут применяться специальные колонны смешения, имеющие различные конструкции.

Недостатком установок непрерывного смешения яв­ ляется необходимость предварительного растворения вязких и сыпучих компонентов в аппаратах периодиче­ ского действия.

Вместо колонны смешения может быть установлен роторно-дисковый контактор-диспергатор, в котором смешение компонентов осуществляется прокачиванием через чередующиеся, непрерывно вращающиеся и не­ подвижные диски, имеющие отверстия различного се­ чения. Роторно-дисковые аппараты особенно эффек­ тивны при введении большого количества полимерных присадок.

Литература

1.Золотарев П.А., Бикташева М.Ф. // Химия и техно­ логия топлив и масел. 1975. № 9. С. 31.

2.Варшавер Е.М., Думский Ю.В. // Химия и техно­ логия топлив и масел. 1976. № 2. С. 9.

3.Поташников Г.Л. и др. // Химия и технология топ­ лив и масел. 1990. № 2. С. 20-21.

4.Каракуц В.Н. и др. // Нефтепереработка и нефте­ химия. 1991. Вып. 1 С. 9-11.

5.Перспективы развития и повышения эффективно­ сти процессов деасфальтизации нефтяных остат­

ков. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994. 69 с.

6. Каракуц В.Н. и др. // Химия и технология топлив и масел. 1995. № 6. С. 7-13.

7.Сочевко Т.И. // Проблема совершенствования тех­ нологии производства и улучшения качества неф­ тяных масел // Под ред. Е.Н. Заяшникова, М.:

Нефть и газ, 1996. С. 49-59.

8. Яушев Р.Г., Сайфуллин Н.Р. Применение У-метил- пирролидона в процессе селективной очистки ма­ сел. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1996. 91 с.

9.Яковлев С.П. и др. // Химия и технология топлив и масел. 1997. № 1.С. 19.

10.Нигматуллин Р.Г. // Химия и технология топлив и масел. 1998. № 3, С. 11-12.

11.Яковлев С.П. и др. // Наука и технология углеводородов. 1999. № 2. С. 41-45.

12.Иванов А.В., Лазарев Н.П., Яушев Р.Г. // Химия и технология топлив и масел. 2000. № 5. С. 44-45.

12.4. Выделение, свойства и применение гетероатомных соединений нефтей и нефтепродуктов

(профд.т.н. В.Г. Спиркин)

Нефти и нефтепродукты (топлива, масла) содержат в качестве основных компонентов углеводороды и гетероорганические соединения. Углеводороды — алка­ ны, циклоалканы, арены составляют основную массу нефтей и нефтепродуктов, остальное — сера-, кисло­ род-, азот- и металлсодержащие соединения. Содержа­ ние и химическое строение гетероорганических соеди­ нений в нефти зависит от ее происхождения, в нефтепродуктах — от пределов выкипания фракции и метода получения топлива или масла.

Нефти различных месторождений в среднем могут содержать (масс. %): 0,02-7,0 серы или 0,2-70 серни­ стых соединений. Например, малосернистая нефть Мар­ ковского месторождения (Россия) содержит серы 0,004, сернистая Самотлорская (Башкирия, Россия) — 0,63, высокосернистая Арланская (Башкирия, Россия) — 5-7, Ровел Пойнт (США) — 14%. Содержание сернистых со­ единений в высокосернистых нефтях достигает 30-80 %.

Нефти содержат 0,05-3,5 % кислорода или 0,5-40 % кислородных соединений. Наиболее высоким содержа­ нием кислородных соединений характеризуются нефти (масс. %): Осиновская (Россия, Пермская обл.) — 0,97, Балаханская — 0,42, Долинская — 0,72.

Содержание азота в нефтях обычно не превышает 0,5-1 масс. %; например, нефть Марковского месторо­ ждения содержит 0,01, Ярегская 0,4, Учкызылская — 0,82 масс. %.

Кроме углерода, водорода, серы, кислорода и азота нефти содержат большое число других элементов, в основном металлов, но их концентрация невелика — от КГ7до КГ3% и менее.

Основная масса гетероорганических соединений при прямой перегонке нефти или вакуумной перегонке ма­ зута переходит в среднедистиллятные, остаточные топ­ ливные и масляные фракции.

В топливах и маслах ограничивается содержание ге­ тероорганических соединений, особенно химически активных (меркаптанов, низкомолекулярных карбоно­ вых кислот и др.) из-за их отрицательного влияния на качество нефтепродуктов: термическую стабильность, коррозионные, экологические и др. свойства. Разрабо­ таны процессы селективного выделения некоторых классов гетероорганических соединений из нефтяных дистиллятов.