Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Технология производства нефтяных (базовых) масел включает ряд процессов, причем назначение каждого из них состоит в удалении из сырья групп углеводородов и соединений, присутствие которых в масле нежела-тельно. Это касается асфальто-смолистых веществ (АСВ), полициклических аренов, твердых парафинов. К числу этих процессов относятся:
1. Очистка сырья: экстракционная (селективными растворителями), гидрогенизационная (гидрокрекинг, гидроизомеризация), адсорбционная, сернокислотная (кислотно-щелочная или кислотно-контактная).
2. Депарафинизация очищенного сырья с использованием раствори-те-лей или гидрокаталитическая.
3. Доочистка депарафинизованных масел – контактная (отбеливающими глинами) или гидрогенизационная.
При переработке остаточного сырья (гудрона) перед подачей на селек-тивную или гидрогенизационную очистку осуществляют его деасфальтиза-цию пропаном. На некоторых предприятиях при переработке такого сырья используют процесс дуосол-очистки, сочетающий функции процессов деасфальтизации и селективной очистки.
На рис. 11.10 представлена современная блок-схема производства базовых масел. По этой схеме на переработку подают с блока ВТ установки первичной переработки нефти 2–3 масляных дистиллята и гудрон.
Мазут
Гудрон
М
С Деасфальтизация пропаном
В О Деасфальтизат
|
Экстракты
Рафинаты
О
М С В
Гач Гачи, петролатум
М С
В
О
М С В О
Масла-компоненты на компаундирование
Рис. 11.10. Современная блок-схема производства базовых масел
На схеме обзначены дистилляты, отбираемые с блока ВТ: М – маловязкий; С – срелневязкий; В – вязкий; О – остаточный.
11.11.1. Селективная очистка масел. Назначение селективной очистки – удаление из масляного сырья полициклических аренов путем их экстракции избирательными растворителями. В нашей стране до последнего времени в процессе селективной очистки масел предпочтение отдавалось фенолу, который благодаря своей высокой растворяющей способности лучше всего был пригоден для очистки масляных фракций. Это касается, прежде всего, вязких и остаточных смолистых парафинистых фракций нефтей, таких как туймазинская, ромашкинская, западносибирские и др. Кроме того, Россия располагает большими ресурсами фенола.
За рубежом наиболее широко применялась фурфурольная очистка, что обусловлено наличием больших количеств фурфурола, его меньшей, по срав-нению с фенолом, токсичностью и другими причинами. Фурфурол отличает-ся от фенола меньшей растворяющей способностью и большей селективно-стью, что делает его более эффективным при очистке дистиллятных высоко-ароматизированных фракций. Эксплуатационным недостатком фурфурола является его высокая окисляемость и осмоляемость в присутствии кислорода воздуха и воды. Для предотвращения окисления фурфурола применяют следующие меры: а) хранят фурфурол под подушкой инертного газа, защелачивают, осуществляют жесткий контроль температуры в печах системы регенерации фурфурола и деаэрацию сырья. Возможна также добавка в фурфурол антиокислителей. Фурфурол имеет следующую структурную формулу:
СНО
НС = С
О
НС = С
Н
В последнее десятилетие в мире отмечена тенденция к снижению добычи нефтей с высоким потенциальным содержанием масел, что привело к ухудшению качества масляного сырья. Это одна из причин того, что фенол и фурфурол все шире вытесняет новый растворитель – N-метилпирролидон (NМП), имеющий по сравнению с фурфуролом более высокую растворяю-щую способность, а по сравнению с фенолом – значительно меньшую токси-чность. N-метилпирролидон применяют для очистки тех же масляных фрак-ций и на тех же установках, что фенол и фурфурол. N-метилпирролидон имеет структурную формулу:
Для снижения растворяющей способности фенола и N-метилпирроли-дона используют антирастворитель, в качестве которого обычно применяют воду. При фенольной очистке используют 10–12 %-й раствор фенола в воде.
11.11.2. Депарафинизация нефтяного сырья. Назначение процесса депарафинизации состоит в получении нефтяных масел с требуемыми свойст-вами путем удаления из сырья наиболее высокоплавких (в основном парафинов и церезинов) углеводородов методом экстракции полярными растворителями, более точно, – экстрактивной кристаллизацией.
Процесс основан на различной растворимости твердых и жидких углеводородов в некоторых растворителях при низких температурах. Твердые углеводороды ограниченно растворяются и в полярных и в неполярных растворителях; их растворимость подчиняется общим законам растворимости твердых веществ в жидкостях и характеризуется следующими положениями:
- уменьшается с увеличением температур выкипания депарафинизируемой фракции;
- уменьшается с ростом молекулярной массы (для углеводородов од-ного гомологического ряда);
- увеличивается с повышением температуры.
При охлаждении ниже температуры начала кристаллизации твердые уг-леводороды кристаллизуются и выделяются из растворов в виде твердой фа-зы, которую отделяют от жидкой фазы путем фильтрования.
Сырьем процесса служат рафинаты селективной очистки, деасфальти-зации и дуосол-очистки и гидрогенизаты гидрокрекинга масляных фракций.
Депарафинизацию нефтепродуктов ведут следующими способами:
- кристаллизацией твердых углеводородов при охлаждении сырья;
- кристаллизацией твердых углеводородов при охлаждении раствора сырья в избирательных растворителях;
- комплексообразованием с карбамидом;
- каталитическим превращением твердых углеводородов в низкозастывающие продукты;
- адсорбционным разделением сырья на высоко- и низкозастывающие компоненты.
Скорость выделения жидкой фазы из раствора на образовавшихся центрах кристаллизации описывается уравнением И. И. Андреева:
г/с, (10.82)
где – количество вещества, кристаллизующегося в единицу времени;
D – коэффициент диффузии молекул углеводорода в насыщенном растворе;
– средняя длина диффузионного пути;
S – поверхность выделившейся твердой фазы;
х – концентрация пересыщенного раствора;
х/ – растворимость зародышей кристаллов при данной степени их дисперсности.
Коэффициент диффузии D вычисляют по формуле А. Эйнштейна:
D = , (10.83)
где R – универсальная газовая постоянная;
T – абсолютная температура кристаллизации, К;
N – число Авогадро;
- динамическая вязкость среды;
r – средний радиус молекулы твердого углеводорода.
При подстановке формулы Эйнштейна (10.83) в уравнение (10.82) уравнение Андреева приобретает вид:
г/с. (10.84)
В настоящее время наиболее распространены как растворители в процессе депарафинизации масел низкомолекулярные кетоны – ацетон и метил-этилкетон (МЭК), смесь МЭК с толуолом и МЭК с метилизобутилкетоном (МИБК). Соотношение растворитель: сырье варьируют в пределах 3:1 – 5:1, в зависимости от качества масла, композиции растворителя и других факторов.
Для создания необходимых температурных условий процесса депара-финизации в качестве хладагентов на установках применяют пропан или аммиак, использование которых позволяет получать масла с температурой за-стывания –20 оС. В производстве масел с температурой застывания –30 оС в дополнение к указанным хладагентам применяют этан или этилен.
Современные технологии депарафинизации масел представляют собой совмещенные процессы депарафинизации-обезмасливания. На таких уста-новках фильтрацию ведут в 3–5 ступеней, причем одновременно протекают процессы депарафинизации рафинатов и обезмасливания гачей или петрола-тумов.
11.11.3. Деасфальтизация нефтяных остатков. Назначение процесса деасфальтизации остаточного сырья (гудрона) состоит в удалении с помощью растворителя АСВ и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) с целью подготовки сырья к очистке и депарафинизации. Результатом деасфальтизации является снижение коксуемости, вязкости, плотности, показателя преломления, концентрации никеля, ванадия и других металлов в де-асфальтизате по сравнению с исходным сырьем.
На большинстве промышленных установок используют в качестве растворителя пропан с чистотой 95–96 %. Наличие в пропане 2–3 % СН4 и/или С2Н6 ведет к снижению степени извлечения АСВ, повышается давление в колонне экстракции и системе регенерации растворителя. Присутствие в пропане С4Н10 и более тяжелых углеводородов ведет к увеличению выхода деасфальтизата, но снижается его качество. Особенно нежелательны в раст-ворителе алкены, снижающие селективность пропана, что приводит к возрастанию количества смол и ПАУ в деасфальтизате.
Для четкого разделения гудрона на масло (деасфальтизат) и битум (ас-фальт) кратность пропана к сырью составляет не менее 3: 1 соответственно (по объему).
При меньшей кратности пропан действует в основном как осадитель (коагулятор) АСВ. Его селективность и растворяющая способность в этом случае симбатны.
При большой кратности пропан проявляет свойства, характерные для растворителя селективной очистки. В этом случае его селективность и растворяющая способность антибатны.
Промышлнные процессы деасфальтизации могут быть одноступенчаты-ми и двухступенчатыми (с одной или двумя экстракционными колоннами). В процессе деасфальтизации выход деасфальтизата на первой ступени состав-ляет от 25 до 45 % масс, а на второй ступени – 5–15 % масс. Тем не менее, многие установки деасфальтизации гудрона работают по двухступенчатой схеме. Это объясняется тем, что в битумах после первой ступени деасфальтизации остается довольно много ценных компонентов – парафино-нафтеновых углеводородов и малоциклических аренов. Извлекая их на второй ступе-ни деасфальтизации, существенно повышают ресурсы сырья для производства высоковязких остаточных масел. Кроме того, располагая двумя деасфальтизатами с разной вязкостью, можно расширить ассортимент товарных остаточных масел.
На рис. 11.11 приведена схема блока экстракции установки двухступен-чатой деасфальтизации гудрона пропаном.
III V
II II
IV VI
Рис. 11.11. Блок экстракции установки двухступенчатой деасфальтизации гудрона пропаном
На схеме обозначено: 1, 2 – экстракционные колонны первой и второй ступеней деасфальтизации.
I – сырье; II – пропан; III – раствор деасфальтизата первой ступени; IV – раствор асфальта первой ступени; V – раствор деасфальтизата второй ступени; VI – раствор асфальта второй ступени.
Контрольные вопросы
1. По каким принципам классифицируют нефти? Расскажите о классификации нефтей по плотности и содержанию серы.
2. Расскажите о технологической классификации нефтей.
3. Дайте определение понятия «фракция». На какие фракции делится нефть?
4. Каков усредненный элементный состав нефти? Какие классы углеводородов входят в состав нефти?
5. Назовите основные продукты переработки нефти.
6. Какова цель подготовки нефти на нефтепромыслах? Какие методы подготовки нефти применяют?
7. Какими методами разгоняют нефть? Какая разница между дистил-ляцией и ректификацией?
8. Опишите технологическую схему установки первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ-6.
9. Расскажите о процессе пиролиза и продуктах процесса.
10. Опишите технологическую схему установки пиролиза.
11. Расскажите о процессе замедленного коксования и продуктах про-цесса.
12. Опишите технологическую схему отечественной установки замед-ленного коксования.
13. Для чего необходим процесс каталитического крекинга? Какое сырье и катализаторы применяют в этом процессе?
14. Приведите схему реакторного блока установки Г-43-107.
15. Каково назначение каталитического риформинга? Какое сырье и ка-тализаторы применяют в этом процессе?
16. Каковы основные типы реакций в процессе каталитического рифор-минга? Приведите их.
17. Опишите схему установки риформинга с непрерывной регенера-ци-ей катализатора CCR фирмы UOP.
18. Каково назначение процессов гидроочистки? Напишите основные реакции в процессе гидроочистки. Какие катализаторы используют в этом процессе?
19. Приведите блок-схему производства нефтяных базовых масел.
20. Расскажите о селективной очистке масел.
21. Расскажите о депарафинизации масел.
22. Расскажите о деасфальтизации гудрона.
Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 3072 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!