Характеристика продуктов процесса гидрокрекинга

Основные реакции – гидрирования, раскрытия колец и изомеризации – обуславливают направление изменений химического и структурно-группового состава масел. Происходит значительное снижение содержания ароматических углеводородов и увеличение количества нафтеновых. Ниже приводятся данные структурного анализа сырья (деасфальтизата ордовикской нефти) и недепарафинированного продукта гидрокрекинга (после отгона легких фракций).

Данные таблицы 8 показывают, что продукт гидрокрекинга более чем на 65% состоит из моноциклических нафтенов.

 

Таблица 8 - Структурный анализ сырья (деасфальтизат ордовик­ской нефти) и продукта (остаток выше 385°С) гидрокрекинга

 

Соединения	Содержание, % мол.
Сырье	продукт
Алкены Неконденсированные циклоалканы Конденсированные циклоалканы Моноароматические углеводороды Конденсированные ароматические углеводороды. Бензотиофены Дибензотиофены Нафтобензотиофены Всего конденсированных соединений	1,0 32,6 19,8 12,6 29,2 21,9 1,7 1,1 53,7	4,1 67,7 26,5 1,5 0,2 0,0 0,0 0,0 26,7

 

Содержание неконденсированных циклоалканов в продукте выросло более чем вдвое, а суммарное содержание конденсированных соединений вдвое уменьшилось и составляет только 27%. Изменение структурно-группового состава продукта обуславливает изменение его качества. Характеристика масел различной вязкости, полученных из продукта гидрокрекинга деасфальтизата, приводится в таблице 9.

 

Таблица 9 - Характеристика сырья и масляных продуктов (депарафинированных) гидрокрекинга

 

Показатели	Сырье (деафальтизат ордовикской нефти)	Маловязкое масло	Базовое масло
10 W/ 20	20 W/ 30
Выход на сырье, % объемн.	-	4,6	19,8	37,0
Температура застывания, ^0С	+32	-29	-	-
Вязкость при 98,9^0С, сСт	32,3	3,3	7,2	12,0
Индекс вязкости
Водное число (метод Гануса)	13,0	3,7	1,3	1,5
Цвет АSТМ	-	1,0	1,0	1,75
Содержание азота, % вес.	-	-	0,003	0,003
Коксуемость, % вес.	1,6	-	0,01	0,04
Содержание серы, % вес.	-	-	0,04	0,04

 

Как видно из приведенных данных, все масляные продукты обладают высокими индексами вязкости, хорошим цветом и низкими значениями йодных чисел. Кроме того, они отличаются низким содержанием азота, серы и коксуемостью не более 0,04%. Об увеличении ин­декса вязкости (ИВ) углеводородов сырья в результате этих реакций дает представление следующая схема:

 

Некоторые характеристики высокоиндексных масел, получаемых гидрокрекингом дистиллятных фракций, приведены ниже (таблица 10). Поскольку сырье в процессе подвергается глубоким преобразованиям, качество сырья практически не влияет на качество получаемых масел (таблица 11).

Таблица 10 - Характеристика масел, полученных гидрокрекингом среднего вакуум-дистиллята кувейтской нефти

 

Показатели	400^0С, низкая объемная скорость	415^0С, большая объемная скорость
Температура депарафи-низации, ^0С	-20	-40	-60	-20	-40
Температура помутнения	-12	-34	-51	-15	-31
Температура застывания	-15	-36	<-63	-18	-33
Температура вспышки
Плотность r^204	0,836	0,833	0,840	0,825	0,829
Вязкость при 50^0С, сст	18,87	19,05	19,31	12,84	11,86
Вязкость при 98,9^0С, сст	5,52	5,56	5,52	4,14	3,84
Индекс вязкости	137,3	137,4	129,4
Вязкость при -18^0С, сст	-			-
Число нейтрализации	<0,03	<0,03	<0,03	≤0,03	<0,03
Коксуемость (по Конрадсону)	0,02	0,02	0,0	0,01	0,01

 

Таблица 11 - Качество базовых масел, получаемых гидрокрекингом

деасфальтированных остатков различных нефтей

 

Показатели	Западно-техас-ская нефть	Кувейтская нефть	Ордовиковская нефть
сырье	базовое масло	сырье	базовое масло	сырье	базовое масло
Выход, % об.: на сырье гидроочистки на нефть	9,9	37,8 3,7	12,2	45,9 5,6	3,6	50,0 1,8
Качество баз. масел: плотность, г/см^3 вязкость при 98,9^0С,сст индекс вязкости температура застывания, ^0С коксуемость (по Конрадсону), % цвет АSТМ	0,921 35,0   +38   1,75 4,75	0,8550 9,6   -18   <0,01 1,25	0,9340 ~35,0   +32   2,02 4,75	0,8576 9,5   -18   <0,01 1,50	0,9100 ~34,5   +27   1,86 8,00	0,8629 10,0   -20   <0,01 1,25

 

Масла гидрокрекинга, вследствие практически полного удаления из них сернистых и азотистых соединений и высокого содержания насыщенных углеводородов, отличаются хорошей термической стабильностью.

Показано, что при температуре 385-399⁰С они разлагаются на 7-8% меньше, чем масла, полученные классическими методами (таблица 14).

 

Таблица 14 - Термическая стабильность масел, полученных гидрокрекингом деасфальтизата

 

Показатели	Масло
обычное	гидрокрекинга
Разложение, % при температуре, ^0С:

 

Состав масел гидрокрекинга обуславливает их высокую термоокислительную стабильность; последняя падает с уменьшением содержания ароматических углеводородов (при повышении индекса вязкости выше 100). Однако масла гидрокрекинга очень чувствительны к антиокислительным присадкам и поэтому легко стабилизируются.

В таблице 15 приведены данные по термоокислительной стабильности масла гидрокрекинга в сравнении с маслом, полученным обычными методами.

 

Таблица 15 - Термоокислительная стабильность масла, полученного гидрокрекингом деасфальтизата ордовиковской нефти

 

Показатели	Масло гидрокрекинга	Масло селективной и перколяционной очистки
Базовое масло: Вязкость при 98,9^0С, сСт Цвет АSТМ Содержание серы, % вес Йодное число, метод Гануса	5,7 <1 0,01 2,8	5,2 1,75 0,17 9,1
Окисление, АSТМ Д-943 Продолжительность окисления (до кислотного числа 2), час Термическая стабильность при 115^0С с медной пластинкой (до увеличения цвета на 1 ед.), час Стабильность к окислению (до падения давле-

Продолжение таблицы 15

 

ния кислорода на 60 мм), час
Базовое масло с полной дозой присадки Окисление, АSТМ Д-943 Продолжительность окисления, час Стабильность к окислению, час.
Базовое масло с половинной дозой присадки Окисление, АSТМ Д-943 Продолжительность окисления, час Стабильность к окислению, час		- -

 

Высокое качество базовых масел гидрокрекинга позволяет готовить на их основе высококачественные универсальные масла с минимальным количеством присадок.

Вследствие отличия химического состава этих масел от обычно применяемых, для масел гидрокрекинга необходимы специальные композиции присадок. Моторные испытания масел гидрокрекинга с соответствующими присадками показывают пониженное нагаро- и лакообразование (таблице 16). Анализ исходного масла приведен ниже:

 

Вязкость при 37,8°С, сст...... 41,6

Вязкость при 98,9°С, сст...... 6,68

Индекс вязкости……………. 124

Число нейтрализации……… 1,40

 

Реактивное и дизельное топлива гидрокрекинга являются высококачественными товарными продуктами, имеющими улучшенные экологические характеристики (таблица 17).

Остаточная фракция гидрокрекинга при давлении 5-7 МПа (фр. > 360°С) имеет близкое к исходному сырью общее содержание ароматических углеводородов (таблица 19), но с меньшим числом ароматических колец в молекуле. Для этой фракции также характерно низкое содержание серы, что определяет ее как высококачественное сырье каталитического крекинга. В процессе гидрокрекинга при давлении 7-10 МПа увеличение глубины гидрирования ароматических углеводородов сырья позволяет направлять высококипящую фракцию не только на каталитический крекинг, но и на пиролиз.

Легкая бензиновая фракция (фр. н.к. 85°С), состоящая преимущественно из изопарафиновых углеводородов, является компонентом товарного бензина, а тяжелая - малосернистым сырьем каталитического риформинга. Высококипящие фракции гидрокрекинга могут направляться на производство масел по традиционной схеме. Индекс вязкости базовых масел, полученных после депарафинизации продуктов гидрокрекинга, существенно выше, чем у полученных по традиционной технологии.

 

Таблица 17 - Результаты моторных испытаний масла гидрокрекинга с добавкой бифункциональной (детергентной и антиокислительной) присадки

 

Наименование	Показатели
Моторные испытания	Продолжительность испытания, час
Отложения в баллах^х/: на стенках поршня (юбка поршня) на головках поршня (днище поршня) на маслосъемном кольце
Канавки поршня: №1 (коксообразование), % №2 (лакообразование), % №3 (лакообразование), %	- -
	Легкое окрашивание
	Износ подшипника, мг
Анализ отработанного масла	Вязкость при 37,8^0С, сст Вязкость при 98,9^0С, сст Увеличение вязкости при 37,8^0С, % Число нейтрализации	43,5 6,78 4,6 1,50	44,5 6,88 7,0 1,55	46,0 7,00 10,6 1,85	46,6 7,20 12,0 2,30	48,4 7,38 16,3 2,45

 

Таблица 18 - Качество моторных топлив гидрокрекинга высокого давления

 

Показатели	Бензин	Топливо
	легкий	тяжелый	реактивное	дизельное
Сера, млн ^-1	1-10	2-10	2-30.	5-50
Азот, млн^-1	1-5	1-5	1-10	1-10
Ароматические углеводороды, %
начало цикла	-	-	5-10	5-10
конец цикла	-	-	10-20	10-20
Октановое число:
м.м.	79-81	56-58	-	-
и.м.	82-84	60-62	-	-
Цетановое число	-	-	-	52-56
Высота некоптящего пламени, мм	-	-	23-28	-

 

Таблица 19 - Качество фр. > 360°С гидрокрекинга при умеренном давлении

 

Показатели	Сернистый вакуумный дистиллят	Качество фр. > 360°С
5-7 МПа	7-10 МПа
Сера, % мас. Ароматические углево­дороды, % мас. Коксуемость, % мас.	1,5-2,0 50-55 0,3	0,4-0,2 50-30 0,3-0,1	0,2-0,1 30-10 > 0,1

 

Качество дизельных фракций в значительной мере определяется давлением процесса (таблица 20). С ростом давления их экологические характеристики улучшаются (снижается содержание серы и ароматических углеводородов), а также повышается цетановое число.

Таблица 20 - Качество фр. 160-360°С гидрокрекинга умеренного давления

 

Показатели	5-7 МПа	7-10 МПа
Содержание серы, % мас. Содержание ароматических угле­водородов, % мас. Цетановое число	0,1-0,4 35-25 45-47	0,04-0,01 25-15 47-50