Способы очистки масляных дистиллятов. Поточные схемы

Производства нефтепродуктов

Сначала выпускались исключительно дистиллятных масла, лишь позже из остатков ва­куумной перегонки мазута стали вырабатывать высоковязкие масла для смазки паровых машин. Единственным способом очистки масел была их обработка серной кислотой с последующей нейтрализацией кислого масла раствором ще­лочи или контактированием с адсорбентом (отбеливающими землями). Разви­тие и совершенствование техники, рост быстроходности машин, повышение рабочих температур, контактных нагрузок и продолжительности эксплуата­ции оборудования существенно изменили роль и повысили требования к смазочным маслам. Заметно увеличился ассортимент масел, появились авто­мобильные, энергетические, индустриальные и др. масла. Необходимость увеличения объемов производства и улучшения качества масел привела к вне­дрению более прогрессивных методов очистки масляных дистиллятов и остатков, в частности применению избирательных растворителей, обеспе­чивающих значительно более полное извлечение из сырья ценных компонен­тов. В качестве избирательных растворителей для очистки масляных дистилля­тов исследовались многие вещества - фенол, фурфурол, нитробензол, жидкий сернистый ангидрид, крезолы, хлорекс и др. Действие этих растворителей ос­новано на различной растворимости в них желательных и нежелательных ком­понентов масляного сырья, благодаря чему их можно отделить друг от друга. Применение растворителей в процессах очистки с одной стороны, позволяет улучшить качество вырабатываемых масел, а с другой значительно расши­рит сырьевые ресурсы за счет вовлечения в производство масел менее качест­венных нефтей.

Поточные схемы производства нефтепродуктов мас­ляного блока: Выбор варианта, а, следовательно, и поточной схемы переработ­ки нефти, требуются ассортиментом товарных продуктов, экономическими показателями процессов их производства. Перерабатываемое сырье может быть дистиллятным или остаточным, парафинистым или малопарафинистым, различным по содержанию смол, сернистых соединений и т.д. Пригодность масляного сырья для производства ассортимента масел определяется их воз­можным выходом, что зависит от потенциального содержания в сырье требуе­мых компонентов. Для выработки высококачественных масел целесообразно использовать нефти со значительной концентрацией ценных масляных компонентов.

Масла в СНГ получают из нефтей разных характеристик, начиная с уникальных и кончая нефтями с большим содержанием нежелатель­ных компонентов и относительно низким содержанием высокоиндексных ком­понентов. В случае переработки малопарафинистого сырья, ограничиваются извлечением нежелательных компонентов при помощи избирательных рас­творителей. В результате очистки часто получают масла с повышенной темпе­ратурой застывания, такие масла обычно не депарафинируют, а добавляют к ним депрессорные присадки, понижающие температуру застывания до требуе­мых значений. При переработке масляного сырья из парафинистых нефтей рафинаты подвергают депарафинизации, а затем доочистке отбеливающими гли­нами или гидроочистке. Поле введения в базовые масла присадок получают то­варные масла. Иногда базовые масла применяют в качестве товарных и без добавления присадок. Процесс депарафинизации по первоначальным затратам и особенно эксплуатационным расходам более дорогой, чем процесс селективной очистки. Поэтому обычно вначале проводят селективную очистку дистиллятов и деасфальтизатов, а затем депарафинизацию. Такая по­следовательность выгодна и в другом отношении: на обезмасливание поступа­ют гачи и петролатумы с меньшим содержанием смол, красящих веществ и других нежелательных примесей, что облегчает производство товарных пара­финов и церезинов. Нередко на установке депарафинизации проводят обезмас­ливание гачи и петролатумов. При таком варианте (совмещенная схема) удешевляется производство парафинов и церезинов. Иногда депарафинированные масла доочищают отбеливающими глинами. В настоящие время доочистка адсорбентами все шире заменяется гидродоочисткой. Нередко и пара­фин-, и церезин-сырец очищают адсорбентом (перколяция, контактная очист­ка). Остаточные масла вырабатывают также по другому варианту. На голов­ной установке концентрат подвергают селективной очистке парными растворителями (пропаном и смесью фенола с крезолом). В случае перера­ботки сырья повышенной коксуемости, например гудрона, установку допол­няют блоком предварительной деасфальтизации. В результате получают второй побочный продукт - асфальт (битум деасфальтизации). При очистке малосмоли­стых остатков образуется только один побочный продукт - остаточный экс­тракт. Технология производства нефтяных масел непрерывно совершенствует­ся, в частности создаются комплексные и комбинированные установки. Комплексная установка состоит из несколько установок, предусмотренных в общей схеме получения необходимых продуктов все эти установки расположены на одной площадке в виде секций с общей операторной. При за­мене независимых установок на комбинированные снижаются капиталовло­жения и эксплуатационные расходы, сокращаются площадь строительства и численность персонала, повышается производительность труда.

Увеличение производства нефтяных масел достигается совершенствованием и интенсифи­кацией отдельных процессов в поточной схеме. Так, двухступенчатая обра­ботка сырья растворителем (вместо одноступенчатой) позволяет более полно извлекать ценные компоненты масел. Повысить экономичность произ­водства многих масел можно раздельной переработки некоторых нефтей с уникальными свойствами. Например, экономически выгодное производство базовых моторных масел с индексом вязкости 92-95 и выше возможно при помощи селективной очистки дистиллятов деасфальтизатов только из определенных нефтей. Применение для этих целей других нефтей или нефтяных смесей приводит к снижению выхода высокоиндексных масел и увеличению производственных затрат. Переработка индивидуальных может существенно облегчить производство высококачест­венного малосернистого электродного кокса, парафинов нормального строения, битумов и других продуктов.

 

Вопросы для самопроверки

1. Способы очистки масляных дистиллятов.

2. Что представляет собой комплексная установка производства нефтяных масел?

3. Что такое остаточные масла?

 

Литература

1. Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. Часть III М., Химия,1982.

2. Гуревич И. Л. «Технология переработки нефти и газа» Ч.1. М. Хи­мия 1972 С. 346.

3. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Учебное пособие для вузов. Уфа, Гилем, 2002, 672 с.

 

МОДУЛЬ 2. ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ

НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ

 

Лекция №3

Очистка щелочью

Очистку нефтяных фракций раствором щелочи при­меняют для удаления кислородсодержащих (нафтеновых кислот, фенолов) и некоторых серосодержащих (сероводорода, меркаптанов) соединений, а также для нейтрализации серной кислоты и продуктов ее взаимодействия с углеводо­родами (сульфокислот, эфиров серной кислоты), остающихся после сернокис­лотной очистки.

Очистку щелочью применяют до и после обработки нефтепро­дукта соответствующим реагентом.

Водный раствор щелочи образует с кислыми соединениями соли, растворимые в воде. Часть этих соединений задерживается нефтепродук­том и удаляется при промывке водой. Щелочные соли нафтеновых кислот, а также феноляты при растворении в воде подвергаются гидролизу с образовани­ем органических кислот, фенолов и щелочи. Так как кислоты и фенолы хорошо растворяются в очищенном продукте, то его практически не удается полностью освободить от них. Степень гидролиза щелочных солей нафтеновых кислот и фенолятов зависит от концентрации щелочи и температуры: с повышением концентрации она снижается, с повышением температуры - возрастает. Поэто­му нейтрализацию следует проводить крепким (10-15%-ным) раствором щело­чи при невысоких температурах. При очистке масляных дистиллятов пользуют­ся слабым раствором едкого натра (1-3%-ным) и процесс ведут при повышен­ной температуре во избежание образования эмульсии, разрушение которой весьма затруднительно, образованию эмульсий способствуют соли нафтеновых кислот и сульфокислот.

Помимо кислот и фенолов в светлых дистиллятах при­сутствуют серосодержащие соединения, часть которых реагирует со щелочами и может быть извлечена. К этим соединениям относится сероводород - он присутствует в легких дистиллятах в растворенном состояние, а также образуется при взаимодействии элементной серы с парафиновыми и нафтеновыми углево­дородами и при разложении высококипящих серосодержащих соединений в процессах перегонки нефти или крекинга нефтяных фракций.

Сероводород реагирует с раствором едкого натра по следующей схеме:

 

2NaOH + H₂S→Na₂S + 2H₂O

NaOH + H₂S→NaSH + H₂O

Na₂S + H₂S→2NaSH

 

Сероводород реа­гирует с раствором едкого натра с образованием: при избытке щелочи - серни­стого натрия; при недостатке - кислого сернистого натрия. Меркаптаны реаги­руют с едким натром с образованием меркаптидов. Кроме того, протекает реак­ция окисления меркаптанов с образованием дисульфидов в присутствии кисло­рода воздуха. Степень окисления меркаптанов увеличивается при повышении температуры и интенсивности перемешивания смеси. Образующиеся при этом дисульфиды не растворяются в воде и легко растворяются в очищаемом дис­тилляте. Извлечение меркаптанов при этом уменьшается. Нейтральные серосо­держащие соединения (сульфиды, дисульфиды, тиофены, тиофаны) не реаги­руют со щелочью. Таким образом, при обработке дистиллятов нефти раствором едкого натрия извлекаются сероводород, частично меркаптаны, нафтеновые ки­слоты и фенолы.