Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ТЕХНОЛОГИЯ

ПРОИЗВОДСТВА МАСЕЛ

 

Методические указания

по выполнению самостоятельной работы для студентов очной формы обучения

специальности 080502.65 «Экономика и управление на предприятиях нефтяной и

газовой промышленности»

 

АЛЬМЕТЬЕВСК 2009

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Альметьевский государственный нефтяной институт

 

 

Т.П. Макарова, Р.Л. Будкевич, Г.Ф. Харисова

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ

ПРОИЗВОДСТВА МАСЕЛ

 

Методические указания

по выполнению самостоятельной работы для студентов очной формы обучения

специальности 080502.65 «Экономика и управление на предприятиях нефтяной и

газовой промышленности»

 

Альметьевск 2009

УДК 54

М 15

Макарова Т.П., Будкевич Р.Л., Харисова Г.Ф.

Технология производства масел: Методические указания по дисциплине «Технология производства масел» для студентов, обучающихся по специальности 080502.65 «Экономика и управление на предприятиях нефтяной и газовой промышленности» очной формы обучения. – Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2009. – с.

 

 

Методические указания предназначены для самостоятельной работы студентов и подготовки их к тестированию и сдачи зачета по дисциплине «Технология производства масел».

 

В указаниях приведен теоретический материал для более глубокого усвоения дисциплины. Приведены технологические схемы процессов, применяемых в производстве, с указанием материального баланса, технологического режима, аппаратуры.

 

 

Печатается по решению учебно-методического совета АГНИ.

 

 

Рецензенты:

Доцент, к.х.н. кафедры ТСМ и К КГАСУ Фахрутдинова В.Х.

Профессор, д.т.н., зав. кафедрой химической технологии переработки нефти и газа КГТУ им. Кирова Хамидуллин Р.Ф.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА НЕФТЯНЫХ МАСЕЛ

2. ПРИМЕНЕНИЕ И3БИРАТЕЛЬНblХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В

ПРОЦЕССАХ – ОЧИСТКИ МАСЕЛ

3. ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИЯ МАСЕЛ.

4. ФЕНОЛЬНАЯ И ФУРФУРОЛЬНАЯ ОЧИСТКА МАСЕЛ

4.1.Селективная очистка фурфуролом

4.2. Селективная очистка фенолом

5. ОЧИСТКА МАСЕЛ ПАРНЫМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ

6. ДЕПАРАФИНИЗАЦИЯ МАСЕЛ.

7. АДСОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА МАСЕЛ

8. СЕРНОКИСЛОТНАЯ ЩЕЛОЧНАЯ ОЧИСТКА МАСЕЛ

9. ГИДРООЧИСТКА И ГИДРОКРЕКИНГ В ПРОИ3ВОДСТВЕ МАСЕЛ

10. СБОР И РЕГЕНЕРАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ МАСЕЛ

11. МЕТОДЫ АНАЛИЗА НЕФТЯНЫХ МАСЕЛ

12. ГРУППЫ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО НАЗНАЧЕНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ СВОЙСТВАМ

13. КЛАССЫ ВЯЗКОСТИ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

14. АВИАЦИОННЫЕ МАСЛА

15. МАСЛА ДЛЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

16. ДИЗЕЛЬНЫЕ МАСЛА

17. КОМПРЕССОРНЫЕ МАСЛА

18. ТУРБИННЫЕ МАСЛА

19. ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ МАСЛА

20. ПРИСАДКИ К МАСЛАМ

21. ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ КОМПЬЮТЕРНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ

22. ПЕРЕЧЕНЬ ПРИМЕРНЫХ ВОПРОСОВ ПО КУРСУ «ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МАСЕЛ» К ЗАЧЕТУ:

23. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

ПРИМЕНЕНИЕ И3БИРАТЕЛЬНblХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В

ПРОЦЕССАХ ОЧИСТКИ МАСЕЛ

Масляные фракции состоят из смеси углеводородов различных классов и гетероциклических соединений разнообразного строения. Физические свойства углеводородов зависят как от их принадлеж­ности к определенному классу, так и от молекулярной массы. Физические свойства гетероциклических соединений отличаются от свойств углеводородов. В частности, все эти соединения по-разному и при различных температурах (избирательно) растворя­ются в ряде органических растворителей.

Иногда растворители хорошо растворяют углеводороды, а не­желательные компоненты осаждаются из раствора и легко отде­ляются. На этом принципе основанны процессы удаления смолисто-асфальтеновых веществ (деасфальтизация) и твердых углево­дородов (депарафинизация).

В других процессах, наоборот, растворители, хорошо растворя­ют нежелательные компоненты, но почти не растворяют ценных компонентов масляной фракции. Этот способ применяется при се­лективной очистке фенолом и фурфуролом. Очищенный продукт и концентрат нежелательных компонентов в каждом процессе имеют свои названия. Так, при деасфальтизации очищенная масляная фракция называется деасфальтизатом, а концентрат смоли­сто-асфальтеновых веществ - асфальтом. При депарафинизации получаем депарафинированное масло (депмасло, депарафинат) и концентрат твердых углеводородов, называемый или гачем, или петролатумом. При фенольной и фурфурольной очистке получаем очищенное масло – рафинат и концентрат смолистых, асфальте­новых и полициклических аренов – экстракт.

Селективность растворителей не идеальна, т.е. растворитель полностью растворяет одну из фаз и частично – вторую. Напри­мер, фенол хорошо растворяет полициклические арены, но при этом частично растворяет и углеводороды масла. Следовательно, фенол обладает низкой селективностью или хорошей общей рас­творяющей способностью. Низкая селективность приводит к тому, что вместе с экстрактом или с гачем увлекаются ценные компоненты масла, а в деасфальтизат попадают смолы и асфальтены. В первом случае уменьшается выход масла, во втором – ухудшается качество деасфальтизата. ­

Добавление воды, а также бензола и толуола изменяет селективность и общую растворяющую способность таких растворите­лей, как фенол, фурфурол, дихлорэтан, спирты, кетоны. Добавле­ние воды повышает селективность растворителя и снижает его общую растворяющую способность. Введение бензола и толуола, наоборот, понижает селективность растворителя, при этом повы­шается его общая растворяющая способность.

Ниже приводятся общие требования к растворителям.

1. Растворитель должен обладать ярко выраженной избира­тельной растворимостью, сохраняющейся в широком интервале температур.

2. Растворитель не должен хорошо растворяться в очищаемом продукте.

3. Желательна большая разница плотностей растворителя и сырья, что облегчает процесс разделения на фазы.

4. Растворитель должен быть химически стабильным и хими­чески инертным по отношению к сырью, нетоксичным, невзрывоопасным и не должен вызывать коррозии аппаратуры.

5. Растворитель должен легко и полностью регенерироваться. Для этого его температура кипения должна быть значительно ниже температуры кипения масла. Однако слишком низкая температу­ра кипения также нежелательна, ибо приводит к необходимости вести процесс под давлением.

6. Растворитель должен иметь низкую теплоту испарения, что способствует снижению энергетических затрат и расхода охлаж­дающей воды.

7. Растворитель должен быть дешевым и недефицитным.

Физические свойства некоторых растворителей, применяемых для производства масел, приведены в табл. 2.

Для процессов очистки масел избирательными растворителями, кроме того, имеют значение следующие факторы: температура процесса, критическая температура растворения масляной фрак­ции в растворителе, соотношение растворителя и сырья, способ взаимодействия растворителя с сырьем. Давление сказывается лишь при использовании в ка­честве растворителей сжиженных газов (пропан, сернистый газ).

Регенерация растворителя из растворов масла и растворов нежелательных компонентов осуществляется в несколько стадий: сначала растворитель отгоняют при повышенном или атмосферном давлении, затем с применением водяного пара и иногда с исполь­зованием вакуума. Остаточное содержание растворителя в про­дуктах очистки не должно превышать 0,005 – 0,02%.

Ценные углеводороды масла могут попадать в экстракт или в гач. В основном это происходит из-за недостаточной селективности растворителя по отношению к угле­водородам, по своему строению занимающим промежуточное по­ложение между ценными и нежелательными компонентами масла. Потеря этих компонентов, получивших название внутреннего ра­фината при фенольной и фурфурольной очистке или просто масла в случае депарафиниэации, снижает выход целевого продукта. Внутренний рафинат можно выделить с помощью следующих технологических приемов:

1)понижение температуры экстрактного раствора;

2) добавление воды в экстрактный раствор;

3) добавление экстракта в экстрактный раствор;

4) промывка порцией свежего растворителя при повышенной температуре.

Приэтом первые три метода повышают селективность раство­рителя, что приводит к выделению из экстрактного раствора внут­реннего рафината, а четвертый способствует выделению масла из гача или петролатума.

Таблица 2. Физические свойства растворителей, применяемых в производстве нефтяных масел.

Показатели	Фенол	Фурфурол	Про- пан	м-Крезол	п-Крезол	Метил- этилкетон	Дихлорэтан	Ацетон	Бензол	Толуол
Химическая формула	С6Н5ОН	С4Н3ОСНО	С3Н8	СН3С6Н4ОН	СН3С6Н4ОН	СН3СОС2Н5	С2Н4Сl2	СН3СОСН3	С6Н6	С6Н5СН3
Молекулярная масса	94,11	96,09	44,09	108,06	108,06	72,11	98,96	58,08	78,11	92,06
Плотность	1,071 (25°С)	1,1614	0,5020	1,0465	1,0341	0,8050	1,2520	0,7920	0,8790	0,8670
Температура плавления при 0,1 МПа, °С	42,0	-38,7	-187,7	11,8	34,6	-86,3	-	-94,7	5,5	-94,9
Температура кипения при 0,1 МПа, °С	181,4	161,7	-42,2	201,1	202,3	79,6	83,7	56,1	80,1	110,6
Растворимость в воде при 38°С, %	9,5	9,0	-	2,5	2,2	22,6 (20°С)	0,88 (20°С)	∞	0,175 (10°С)	0,037 (10°С)
Растворимость воды при 38°С, %	33,0	6,5	-	14,5	14,5	9,9 (20°С)	0,14 (15°С)	∞	0,041 (10°С)	0,030 (10°С)
Температура кипения азеотропной смеси с водой, °С	99,6	97,8	-	98,9	98,7	73,45	72,0	-	69,25	84,1
Содержание растворителя в азеотропной смеси, %	9,2		-			89,0	80,5	-	91,17	80,4
Критическая температура, °С	-	-	96,8	-	-	-	-	-	-	-
Критическое давление, МПа	-	-	4,2	-	-	-	-	-	-	-
Удельная теплоемкость при 20°С, кДж/(кг ∙ °С)	2,35	1,58	2,43*	2,09	2,09	2,30	-	2,16	1,72	1,68

^*при 0°С

 

ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИЯ МАСЕЛ

Остаточные масла, производят из гудронов и полугудронов. Эти фракции, особенно полученные из смолистых нефтей, могут содержать более 50% смол и асфальтенов подлежащих удалению. Сложный состав смолисто-асфальтеновых соединений затрудняет подбор для них избирательных растворителей. Поэтому более це­лесообразно подбирать растворитель для ценных углеводородов масла. Смолисто-асфальтеновые вещества почти не будут раство­ряться в этом растворителе и выпадут в осадок. В качестве рас­творителя обычно применяют жидкий пропан.

Температура процесса.Область температур, в которой смолы легко отделяются от раствора углеводородов масла в пропане, лежит в пределах 50 – 85°С.

Верхний предел температур ограничен критической температу­рой сжижения пропана (96,8°С). Чем ближе температура про­цесса к критической, тем меньше растворяющая способность жидкого пропана и тем хуже растворяются в нем углеводороды масла, частично осаждаясь вместе со смолами. Выход масла вследствие этого снижается. Наоборот, при понижении темпера­туры растворяющая способность жидкого пропана растет, и уже при40°С смолы частично растворяются в пропане, отчего каче­ствоочищенного масла ухудшается.

Взаимодействие растворителя и сырья происходит в колонном аппарате, причем пропан подает­ся в низ колонны и поднимается вверх противотоком к более тя­желому сырью, подаваемому сверху и спускающемуся вниз. В верхней части колонны под­держивается температура 75 – 85°С, в нижней - 50 – 60°С. Созда­ние разности температур между верхом и низом колонны позволя­ет более тщательно отделять смолы и асфальтены от масел. Эта разность температур, получившая название градиента деасфальтизации, обычно равна 15 – 20°С.

Для поддержания пропана в сжиженном состоянии процесс деасфальтизации осуществляется под давлением 4,0 – 4,5 МПа.

Соотношение растворитель : сыpьe.Необходимое соотношение растворителя и сырья определяется опытным путем и зави­сит от содержания в сырье углеводородов. Чем выше их содержание, тем больше должно быть соотношение между объемом пропана и объемом сырья. Применяют объемное соот­ношение пропан : сырье от 4 : 1 до 8 : 1. Увеличение количества пропана до определенного предела улучшает осаждение смолисто­-асфальтеновых веществ, а это, в свою очередь, благотворно отра­жается на качестве деасфальтизата. С какого-то значения соотно­шения, разного для каждого вида сырья, избыток пропана час­тично растворяет нежелательные компоненты, при этом выход деасфальтизата растет, но качество его ухудшается (рис. 3).

 

Рис. 3. Зависимость выхода (1), коксуемости (2) и вязкости (3) деасфальтизата от объемного соотношения пропана и сырья.

 

Процесс деасфальтизации можно вести в одну ступень, но лучших результатов достигают при двухступенчатой схеме. Рас­твор асфальта, полученный в первой ступени, подвергают деас­фальтизации во второй ступени, чтобы извлечь из него остаток ценных углеводородов масла. При помощи двухступенчатой схемы выход масла из гудрона повышается на 10%.

Деасфальтизаты I и II ступеней сильно отличаются по качеству. Деасфальтизат II ступени используется для выпуска очень вязких масел. Каче­ство гудрона ромашкинской нефти и полученных из него продук­тов деасфальтизации приводится ниже:

 

 

	Гудрон	Деасфаль- тизат I	Деасфаль- тизат II	Асфальт
Плотность	1,010	0,915	-	-
Коксуемость, %	18 – 20	1,1 – 1,3	1,5 – 2,2	-
Вязкость при 100°С, мм2/с	-	20 – 23	30 – 55	-
Температура размягчения, °С		-	-	66 – 75

 

Технологическая схема.На рис. 4 показана технологическая схема установки двухступенчатой деасфальтизации гудрона. Сырье – гудрон - сырьевым насосом 1 подается в пароподогре­ватель 2 и далее в середину экстракционной колонны 1 ступе­ни 3. В нижнюю часть колонны 3 с нагнетания насоса 10посту­пает жидкий пропан. Раствор деасфальтизата I в пропане уходит с верха колонны 3, а раствор асфальта I с низа колонны 3 на­правляется в середину экстракционной колонны II ступени 4. В нижнюю часть колонны 4 также поступает жидкий пропан. С верха колонны 4 уходит раствор деасфальтизата II в пропане.

Растворитель из растворов деасфальтизата I и II ступеней ре­генерируется раздельно. Раствор деасфальтизата I ступени с верха колонны 3 входит в испаритель 5, где часть пропана от­паривается. Далее раствор деасфальтизата первой ступени подогревается в теплообменнике 19 и направляется в колонну 20, где снова отпаривается часть пропана за счет снижения давления. С низа колонны 20раствор деасфальтизата I ступени поступает в колонну 21, где окончательно отпаривается пропан водяным паром. С низа колонны 21 деасфальтизат I ступени насосом 22 откачивается с установки через холодильник 26.

Пары пропана под давлением 2,7 МПа из испарителей 5, 6 и колонны 15 конденсируются в холодильнике 8 и собираются в емкости 9. Пары пропана под давлением 1,9 МПа из испарите­ля 7 и колонны 20конденсируются в холодильнике 11и собира­ются в емкости 12, откуда насосом 13 пропан перекачивается в емкость 9. Газообразный пропан и водяные пары из колонн 14, 21, 23 подвергаются охлаждению в конденсаторе смешения 27, орошаемом водой. Пропан с верха колонны 27 поступает в компрессор 28, сжимается до 1,9 МПа и поступает в систему жид­кого пропана.

 

Селективная очистка фенолом

Фенол (см. табл. 2) хорошо извлекает из масел смолистые, полициклические и отчасти серусодержащие соединения. Селек­тивность фенола ниже, чем фурфурола, а растворяющая способ­ность выше. К недостаткам фенола относятся его способность осмоляться (хотя и в меньшей степени, чем фурфурол), токсич­ность, довольно высокая растворимость в воде, высокая темпера­тура плавления и корродирующее воздействие на аппаратуру.

Качество рафинатов, полученных при очистке фенолом дистил­лятных и остаточных фракций, иллюстрируют данные табл. 4.

 

 

Таблица 4. Качество сырья и рафинатов фенольной очистки дистиллятных и остаточных фракций ромашкинской нефти

Показатели	Фракция 350 – 420°С	Фракция 420 – 500°С	Деасфальтизат (выше 500°С)
сырье	рафинат	сырье	рафинат	сырье	рафинат
Плотность Вязкость мм2/с при 50°С при 100°С Температура застывания, °С	0,881   12,3 -	0,850   11,3 -	0,914   40,0 -	0,870   34,0 6,7 -	0,901   - 23,3	0,889   - 19,7 -

 

Технологическая схема (рис. 7). Очищаемая масляная фрак­ция подается сырьевым насосом 13 через теплообменник 15 и па­роподогреватель 3 в верх адсорбера 2. В нижнюю часть адсорбе­ра вводится смесь паров воды и фенола. Пары фенола улавлива­ются маслом, а вода после конденсации пара в холодильнике 1 сбрасывается в канализацию. Масло с низа абсорбера 2 насо­сом 14 через холодильник 16 подается в середину экстракционной колонны 5, на верхнюю тарелку которой поступает расплавленный фенол; а в нижнюю часть - фенольная вода с целью выделения из экстракта вторичного рафината.

Регенерацию растворителя из рафинатного раствора ведут в две ступени. Рафинатный раствор с верха колонны 5 насосом 25 через теплообменник 27 и печь 23 подается в колонну 6, где ис­паряется основное количество фенола. С низа колонны 6 рафинат­ный раствор перетекает в колонну 22, где остатки фенола отгоня­ются с водяным паром. С низа колонны 22 рафинат отводится с установки насосом 24 через теплообменник 27 и холодильник 30.

Раствор экстракта освобождается от растворителя в три сту­пени. Экстрактный раствор забирается с низа колонны 5 насо­сом 19. Часть раствора возвращается в низ колонны 5 через хо­лодильник 20для снижения температуры низа колонны 5 с целью выделения вторичного рафината. Другая часть экстрактного раствора через теплообменник 26 вводится в колонну 10, где отгоня­ется вода в виде паров азеотропной смеси воды и фенола. Темпе­ратура низа колонны 10поддерживается при помощи кипятиль­ника 28. Из колонны 10экстрактный раствор насосом 29 подается через печь 31 в колонну 11, где отгоняется основная масса сухого фенола. Температура низа колонны 11 поддерживается циркуля­цией нижнего продукта через печь 32. С низа колонны 11 экстрат с небольшим количеством фенола поступает в колонну 12, где остатки фенола отпариваются с водяным паром.

 

 

 

 

Рисунок 7. Технологическая схема установки селективной очистки масел фенолом.

1, 4, 7, 16, 17, 20, 30, 35 – холодильники; 2, 5, 6, 10-12, 22 – колонны; 3, 21 – пароподогреватели; 8, 18 – емкости; 9, 13, 14, 19, 24, 25, 29, 33, 34, 36 – насосы; 15, 26, 27 – теплообменники; 23, 31, 32 – печи; 28 – кипятильник.

I – сырье; II – фенол; III – рафинат; IV - экстракт; V – водяной пар; VI – вода.

 

Из колонн 6 и 11 уходят пары сухого фенола, конденсируются и охлаждаются в теплообменниках 15, 26 и холодильнике 17, за тем они поступают в емкость сухого фенола 18, откуда фенол по­дается насосом 36 через пароподогреватель 21 в колонну 5. С верха колонн 22 и 12 уходят пары фенола и воды; они конденсиру­ются в конденсаторе-холодильнике 7, собираются в приемнике 8, откуда насосом 9 подаются в середину колонны 10.Несконденси­ровавшиеся пары из емкости 8 и азеотропная смесь из колон­ны 10поступают частично на конденсацию в холодильник 4 и да­лее в виде фенольной воды в низ колонны 5. Другая часть потока поступает в абсорбер 2 на улавливание фенола. Колонны 6, 12, 22 орошаются фенолом, колонна 10 – фенольной водой.

Примерные технико-экономические показатели на 1т рафината

	Фенольная очистка	Фурфурольная очистка
Пар, ГДж Вода оборотная, м3 Электроэнергия, МДж Топливо, кг	377,2 – 963,7 10,9 – 24,4 21,2 – 41,4 48 – 67	125,7 11,5 33,5

 

Примерные технико-экономические показатели на 1т рафината из гудрона ромашкинской нефти

Пропан, кг Фенол, кг Крезол, кг Пар, ГДж

2,7 – 3,7 0,4 – 0,6 1,0 – 1,5 363,6 – 1070,6

Вода оборотная, м3 Электроэнергия, МДж Топливо, кг

81,2 – 105 179,3 – 230,4 89,7 – 102

ДЕПАРАФИНИЗАЦИЯ МАСЕЛ

 

Рафинаты селективной очистки, полученные из парафинистых нефтей, содержат твердые высокомолекулярные углеводороды, которые при понижении температуры выделяются в виде кристаллов. Вследствие этого масла теряют подвижность и становятся непригодными к эксплуатации в условиях низких температур.

Для получения масел, пригодных для применения при -15, -30°С и даже при еще более низких температурах, рафинаты селективной очистки необходимо подвергнуть депарафинизации­ – удалению твердых углеводородов. Это осуществляется путем вы­мораживания твердых углеводородов из раствора рафината в спе­циально подобранном растворителе.

Рафинаты селективной очистки дистиллятных масляных фрак­ций содержат преимущественно твердые высокомолекулярные ал­каны c нормальной или слаборазветвленной цепью атомов угле­рода. Эти углеводороды выпадают при охлаждении в виде круп­ных кристаллов правильной формы. Твердый продукт, выделяе­мый из дистиллятных масел, называется гачем.

Рафинаты селективной очистки остаточных масляных фракций содержат в основном твердые высокомолекулярные циклоалканы и арены с длинными алкановыми радикалами нормального или слаборазветвленного строения. Эти соединения осаждаются при понижении температуры в виде мелких игольчатых кристаллов. Твердый продукт, выделяемый из остаточных масел, называется петролатумом. Твердые углеводороды частично растворены в мас­ляной фракции, а частично взвешены в виде очень мелких крис­таллов.

Процесс депарафинизации осуществляют при глубоком охлаж­дении как с применением селективных растворителей, так и без них. Однако в последнем случае кристаллы твердых углеводоро­дов получаются мелкими, неправильной формы и плохо отделяют­ся от масла. Полнота очистки не достигается, поскольку в масле остается значительное количество твердых углеводородов, в то время как часть масла увлекается с твердым осадком.

Чтобы легко и полно выделить твердые углеводороды из рафи­ната, необходимо получить крупные и возможно более правиль­ные кристаллы. Следовательно, одной из задач процесса является создание благоприятных условий для роста кристаллов. На рост кристаллов влияют следующие факторы:

1) вязкость раствора - высокая вязкость раствора препятст­вует росту кристаллов;

2) скорость охлаждения раствора (в °С/ч) – при большой скорости охлаждения кристаллы не успевают вырасти, вместо малого числа крупных кристаллов образуется большое число мел­ких кристаллов;

3) концентрация твердых углеводородов в растворе - слиш­ком большое разбавление замедляет рост кристаллов, так как увеличивается путь молекул твердых углеводородов до встречи друг с другом.

Большое число центров кристаллизации в растворе (а ими могут быть частицы диспергированных твердых углеводородов) так­же способствует образованию мелких кристаллов. Для уничтоже­нияцентров кристаллизации, сырье перед началом процесса нагре­вают до температуры, на 15 – 20°С превышающей температуру плавления твердых углеводородов, которые после расплавления полностью растворяются в масле.

Растворители. Селективные растворители, применяемые в про­цессе депарафинизации, должны хорошо растворять ценные угле­водороды масляной фракции и почти не растворять твердых углеводородов. Смешение масляной фракции с растворителем улучша­ет условия выделения твердых углеводородов, ранее растворенных в масляной фракции, при последующем охлаждении. Уменьшение вязкости раствора способствует укрупнению кристаллов.

К растворителям депарафинизации, кроме общих требований к избирательным растворителям, предъявляются и специфические требования, связанные с уменьшением эксплуатационных затрат. Эти растворители «должны допускать» высокие скорости охлажде­ния и отделения раствора масла от твердых углеводородов и об­ладать к тому же низким температурным эффектом депарафинизации (ТЭД). Температурным эффектом или температурным гра­диентом депарафинизации называется разность между требуемой температурой застывания депарафинированного масла и темпера­турой охлаждения раствора, которая обеспечивает необходимую температуру застывания. Низкий ТЭД приводит к уменьшению расходов на охлаждение раствора, а высокие скорости охлаждения и разделения позволяют уменьшить размеры аппаратов.

В качестве растворителей депарафинизации применяют легкий бензин, сжиженный пропан, дихлорэтан, кетоны.

В настоящее время наиболее распространен процесс депарафинизации с использованием кетонов: ацетона и метилэтилкетона (МЭК). Кетоны совсем не растворяют твердых углеводородов и в то же время плохо растворяют масла. Для повышения растворяю­щей способности по отношению к маслам, к кетонам добавляют толуол или его смесь с бензолом. Температурный эффект депара­финизации смесью кетонов с толуолом невысок: от 10 до 0°C. Кетоны допускают высокие скорости охлаждения (100°С/ч) и фильтрования [70 – 100 кг/(м² · ч) по сырью ].

Перспективными растворителями являются высокомолекулярные кетоны такие, как метилизобутилкетон. Масла в этих кетонах растворяются настолько хорошо, что можно отказаться от добав­ления ароматических растворителей. Отсутствие бензола и толу­ола в растворителе уменьшает величину ТЭД, повышает скорость фильтрования и выход масла. Применение однокомпонентного растворителя упрощает эксплуатацию установки.

Параметры процесса и качество целевого продукта. Косновным параметрам процесса депарафинизации с использованием раство­рителей относятся состав растворителя, соотношение раствори­тель : сырье, скорость охлаждения, температура депарафинизации.

Изменение состава растворителя (изменение соотношения то­луол : кетоны) позволяет варьировать селективность смешанного растворителя. Увеличение содержания кетонов в смеси приводит к понижению температуры застывания, но выход депарафинированного масла при этом снижается. Наоборот, увеличение содержа­ния толуола повышает температуру застывания, но способствует увеличению выхода масла. Обычно растворитель содержит от 25 до 50% кетонов.­

Соотношение между растворителем и сырьем подбирается в за­висимости от вязкости сырья: чем выше вязкость сырья, тем боль­ше приходится применять растворителя. Однако разбавление сырья растворителем не должно быть чрезмерным, поскольку мо­жет вызвать повышение температуры застывания масла в резуль­тате увеличения количества растворенных твердых углеводородов пропорционально возросшему количеству растворителя, при этом также ухудшается ТЭД. На практике применяют разбавление от 1,5 : 1 (для маловязких дистиллятных масел) до 4,5 : 1 (для вяз­ких остаточных масел).

Ниже показано качество исходного сырья и продуктов депа­рафинизации:

	Рафинат ромашкинской нефти (320 – 450°С)	Депарафинированное масло	Гач
Плотность	0,859	0,864	0,822
Вязкость при 50°С мм2/с	2,4	4,89	-
Коксуемость, %	0,02 – 0,06	0,08 – 0,10	-
Температура застывания, °С	32 – 45	- 10 ÷ - 20	46 – 50
Содержание серы, %	0,7 – 0,8	0,9 – 1,0	0,11

 

У депарафинированного масла температура застывания сни­жается на 40 – 60°С, а коксуемость и вязкость повышаются, так как удаляемые твердые углеводороды имеют очень малую вяз­кость и коксуемость. ­

При депарафинизации смесь охлаждается в две стадии. Пер­вую стадию – до температуры, на несколько градусов превышаю­щей температуру помутнения, - можно проводить быстро. Вторая стадия - от начала помутнения до температуры, при которой происходит основная кристаллизация, - должна протекать доста­точно медленно (со скоростью не более 60 – 80°С/ч). Оконча­тельное охлаждение до температуры фильтрования проводят го­раздо интенсивнее.

Порядок смешения сырья с растворителем также влияет на ха­рактер образования кристаллов. При депарафинизации дистиллят­ного сырья, особенно легкого, лучшая кристаллическая структура образуется при охлаждении вначале сырья с небольшим количе­ством растворителя или без него. При депарафинизации остаточного сырья до начала охлаждения к сырью прибавляют весь рас­творитель, что предотвращает образование мелких кристаллов наиболее высокоплавких парафинов.

Технологическая схема. Установка депарафинизации состоит из: 1) отделения кристаллизации и фильтрования; 2) отделения регенерации растворителя; 3) холодильного отделения и системы инертного газа.

Технологическая схема первого и второгоотделений депара­финизации рафината селективной очистки дистиллятной масляной фракции приведена на рис. 10.

В отделении кристаллизации и фильтрования (рис. 10, а) сырье насосом 1 через подогреватель 2 и водяной холодильник 3 подается в регенеративный кристаллизатор 4, где охлаждаетсяраствором депаpафинированного масла. Затем сырье смешивается с охлажденным влажным растворителем[*] и циркулирующим фильтратом и поступает в кристаллизатор 5, где охлаждается жидким аммиаком, после чего снова смешивается с порцией ох­лажденного влажного растворителя, а также с порцией охлажден­ного сухого растворителя. Кристаллы твердых углеводородов вы­падают из раствора. Суспензия кристаллов твердых углеводоро­дов в растворе масла направляется в питательную емкость 1 ступени фильтрования, откуда перетекает в барабанный фильтр 1 ступени 7.

В фильтре 7 твердые углеводороды осаждаются в виде лепешки на барабане фильтра, а фильтрат просачивается внутрь бара­бана и собирается в емкости депарафинированного масла 17. Раствор депарафината через кристаллизаторы 4, 12 и теплообмен­ники 10, 11,15, где нагревается за счет охлаждения сырья, сухого растворителя и влажного растворителя, направляется в отделение регенерации растворителя. Лепешка гача на барабане фильтра 7 промывается от увлеченного масла порцией сухого растворителя, и фильтрат собирается в емкости некондиционного депарафиниро­ванного масла 20.

Срезанный ножом с барабана гач шнеком продавливается в емкость 18, куда также поступает цорция сухого растворителя для разбавления гача. Из емкости 18 раствор гача насосом 19 перево­дится в питательную емкость фильтра 11ступени 8, откуда пере­текает в фильтр 11ступени 9. Твердые углеводороды остаются в виде лепешки на барабане фильтра 9, а фильтрат - некондиционный депарафинат – собирается в емкости 20. Лепешка так же, как в фильтре I ступени, промывается порцией сухого растворите­ля. Некондиционное депарафинированное масло насосом 21 добав­ляется к сырью перед кристаллизатором 5. Гач удаляется из фильтра II ступени точно так же, как из фильтра I ступени. Раствор гача собирается в емкости 23, из которой насосом 22 на­правляется через кристаллизатор 14 в отделение регенерации раст­ворителя. В гаче содержатся кристаллы льда, попавшие в него из влажного растворителя.

В отделении регенерации растворителя (рис. 10, б)отгон рас­творителя от депарафинированного масла осуществляется в четы­ре ступени. Раствор депарафинированного масла нагревается в теплообменниках 18 – 20 и пароподогревателе 22 и поступает по­следовательно в колонны 4, 24, 7 и 28. В низ колонны 28 подается водяной пар. Депарафинированное масло с низа колонны 28 через теплообменник 19 и холодильник 1 отводится с установки. С верха колонн 4, 24, и 7 уходят пары сухого растворителя, конденсируют­ся, охлаждаются и поступают в емкость сухого растворителя 3, откуда насосом 2 сухой растворитель возвращается в отделение кристаллизации.

Отгон растворителя от гача также происходит в четыре сту­пени, в колоннах 11, 36, 13 и 41. С верха колонн 11, 36 и 13 уходят пары влажного растворителя, конденсируются и охлаждаются. Влажный растворитель собирается в емкости 9, откуда насосом 8 возвращается в отделение кристаллизации.

С верха колонн 28 и 41 уходят пары растворителя и водяной пар. После охлаждения и конденсации растворитель и вода посту­пают в емкость 43, где происходит расслоение жидкости. Верхний слой – влажный растворитель – насосом 14 перекачивается в емкость 9. Нижний слой, содержащий 15 % метилэтилкетона, подается насосом 44 в кетоновую колонну 16, с низа которой отво­дится в канализацию вода, а с верха азеотропная смесь метилэтил­кетона и воды через конденсатор 15 поступает обратно в емкость 43.

Для просушки (отдувки) лепешки от растворителя в фильтрах, а также для создания подушки в емкостях с растворителем приме­няется инертный газ.

В холодильном отделении осуществляется охлаждение сырья, растворителя и инертного газа на холодильной установке со схе­мой непосредственного испарения хладагента (аммиака, пропана, этана) в кристаллизаторах при -35 и -43 °С.

Технологический режим

Температура термообработки, °С I ступени охлаждения (водой) I » фильтрования II » »	60 – 80 20 – 30 - 25 - 10
Давление в кожухе вакуум-фильтра, МПа	0,101
Вакуум в барабане	0,015 – 0,08
Градиент депарафинизации, °С	5 – 10
Скорость фильтрования по сырью, кг/(м2 ∙ ч)

 

Рисунок 10. Технологическая схема установки депарафинизации масел с применением кетоно-толуольной смеси.

а – Отделение кристаллизации.

1, 16, 19, 21, 22 – насосы; 2 – пароподогреватель; 3 – холодильник; 4, 5, 12-14 – кристаллизаторы; 6, 8, 17, 18, 20, 23 – емкости; 7, 9 – фильтры; 10, 11, 15 – теплообменники.

б – Отделение регенерации растворителя.

1, 5, 10, 15, 18, 21, 27, 31, 34, 40 – холодильники; 2, 8, 14, 23, 25, 37, 38, 44 – насосы; 3, 9, 43 – емкости; 4, 7, 11, 13, 16, 24, 28, 36, 41 – колонны; 6, 12, 22, 26, 29, 35, 39, 42 – пароподогреватели; 17-20, 30, 32, 33 – теплообменники.

I – Сырье; II – влажный растворитель; III – сухой растворитель; IV - раствор депарафинированного масла; V – раствор гача; VI – аммиак; VII - депарафинированное масло; VIII - гач; IX – вода; X – водяной пар;

Материальный баланс установки депарафинизации рафинатов селективной очистки фракций смеси нефтей типа ромашкинской (в %)

	Дистиллятная фракция (420 - 500°С) при -15°С	Остаточная фракция (выше 500°С) при 0°С
Поступило Сырье	100,0	100,0
Получено Депарафинированное масло Гач или петролатум Потери	76,0 23,0 1,0	65,0 34,0