CC BY
22Д.С. Косьяненко, О.В. Анищенко
АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ ПРИ ГИДРООБРАБОТКЕ ВАКУУМНЫХ ГАЗОЙЛЕЙ
В данной работе представлены результаты анализа химических процессов, протекающих при гидрообработке вакуумных газойлей, позволяющих определить химический состав продуктов и использовать их в качестве исходного сырья для производства высококачественных базовых масел.
Ключевые слова: гидрокрекинг, гидроочистка масел, остаток гидрокрекинга, базовые масла, вакуумные газойли, химический состав базовых масел, химический состав остатка гидрокрекинга.
К современным гидропроцессам, которые широко применяются на нефтеперерабатывающих заводах, относятся следующие: гидроочистка, гидрокрекинг, гидроизомеризация, гидрофинишинг. Из данных гидропроцессов наибольшего распространения на НПЗ получил процесс гидроочистки.
Гидроочистка нефтяных масел - это каталитический гидрогенизационный процесс, протекающий в среде водорода на поверхности катализатора, при котором химически нестабильные компоненты подвергаются гидрогенолизу. Это, в основном, продукты окисления углеводородов масел и смолистые соединения, в молекуле которых содержатся сера - азот - кислородосодержащие функциональные группы и ненасыщенные связи [2].
В свою очередь нефтяные масла гидрооблагораживают для осветления, понижению содержания серы, увеличения стабильности масла к окислению, улучшению их цвета, запаха, эмульгируемости и повышению эксплуатационных характеристик. Стабильные очищенные базовые масла должны удовлетворять требованиям по цвету, стабильности, запаху, содержанию серы, примесей экологическим и эксплуатационным показателям [1].
И поскольку с каждым годом происходит ужесточение требований к качеству товарных масел, то необходимо наладить производство высококачественных базовых масел с наилучшими показателями. Поэтому, на сегодняшний день, улучшение и усовершенствование процесса гидроочистки является очень востребованной и актуальной задачей.
В ходе проведенного анализа патентной информации и статей было выявлено, что в нашей стране более популярен процесс гидроочистки дизельных и моторных топлив [3]. Все благодаря продуктам, которые очень востребованы на отечественном рынке и за рубежом. Что, к сожалению, нельзя сказать про процесс гидроочистки масел.
Вся сложность состоит в том, что отечественные масла не выдерживают конкуренции продуктов западных производителей, потому как характеристики и свойства, последних на порядок выше. Поэтому одной из основных модернизаций процесса может служить улучшение свойств продуктов гидроочистки, а именно, стабильности и цвета масел [4].
Чтобы производить базовые масла, отвечающие современным требованиям, необходимо использовать сочетание различных гидрокаталитических процессов [5]. Получать масла с индексом вязкости выше 110 с применением классической схемы очистки из большинства перерабатываемых нефтей неэкономично. Поэтому, в настоящее время, в мире активно развивается технология получения базовых масел с применением комбинирования различных гидрогенизационных процессов. Наиболее характерными для этого считаются гидроочистка и гидрокрекинг [6].
В качестве сырья для гидрокрекинга используется вакуумный газойль, содержащий в своем составе парафиновые углеводороды (алканы), нафтеновые углеводороды (циклоалканы), остальное - ароматические углеводороды и примеси, содержащие гетероатомы. Разрыв и насыщение (гидрогенолиз) парафиновых углеводородов по связи С-С является одной из важнейших реакций гидрокрекинга. При этом нормальные парафиновые углеводороды претерпевают расщепление и изомеризацию. Разрыв по связи С-С происходит в основном посередине молекулы или ближе к середине, в результате чего в продуктах гидрокрекинга содержание углеводородов С1 и С2 (метан, этан) невелико, - превалируют соединения Сз, С4 и более тяжелые:
Ср-(Ср)б-Ср > СНз-(СН2)2-СНз + СНз-СН=СН-СНз
Образующиеся после отгона дизельных фракций из продуктов гидрокрекинга непревращенные остатки могут выступать в роли исходного сырья для производства смазочных материалов с температурой
© Косьяненко Д.С., Анищенко О.В., 2021.
застывания ниже минус 60 0С. Благодаря тому, что остатки гидрокрекинга характеризуются низким содержанием серы и ароматических соединений, а также повышенным содержанием парафинов нормального строения являются благоприятным сырьем процесса гидроизомеризации [6].
Подтверждением вышеизложенного материала могут служить приведенные в качестве примера данные вакуумной дистилляции остатков гидрокрекинга с целью получения узких фракций. Для полученных в ходе процесса дистилляции фракций в первую очередь определяли их показатель преломления, как один из важных физико-химических показателей. На рисунке 1 видно, как изменялся коэффициент рефракции отдельных фракций в ходе процесса дистилляции исследуемого остатка гидрокрекинга.
1.4640
1,4630
1.4620
s 1,4610 i
I 1,4600
% 1.4530
£ 1,45 SO
g 1.4570
iÜ 1,4560
ra
S 1,4550 С
1.4540 1,4530
Рис. 1. Показатели преломления фракции остатка гидрокрекинга
Hаименьший показатель преломления наблюдается у средних фракций. Поскольку показатель преломления является до некоторой степени показателем химического состава масла, такое наблюдение позволяет сделать вывод о том, что во фракции 410-540 0С остатка гидрокрекинга содержится наибольшее количество парафино-нафтеновых углеводородов и эта фракция является наиболее благоприятным сырьем для получения высокоиндексных масел из остатка гидрокрекинга [9].
После всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что непрореагированный остаток гидрокрекинга отлично подходит в качестве исходного сырья для производства базовых масел, которые отличаются высоким качеством, приемистостью к товарным присадкам и могут быть использованы в производстве современных товарных масел. Помимо всего прочего, сопоставление рыночных цен на дизельные топлива и высокоиндексные базовые масла показывает, что использование этого остатка для производства основы высококачественных масел 2-ой и 3-ей группы после дальнейшей переработки экономически более целесообразно, чем получение из него компонентов топлив.
Библиографический список
1. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев, M. И. Баязитов; Под ред. С. А. Ахметова. — CM.: Шдра, 2006. - 868 с.
2. Рябов, В. Д. Химия нефти и газа: учеб. пособие / В. Д. Рябов. - Mосква : ФОРУ^ 2012. - 336 с. : ил.
3. Пат. 2691965 Российская Федерация, MÛR C10G 65/14. Способ гидроочистки дизельного топлива / И.А. Mнушкин, КА. Самойлов, В.А. Жилина ; патентообладатель Mнушкин Игорь Анатольевич - № 2019102093 ; заявл. 25.01.2019 ; опубл. 19.06.2019.
4. Доминик №я А. Анищенко О.В. Mодернизация реакторного узла процесса гидроочистки остаточных ма-сел.2017, №2-2. 2017 - с.278.
5. Фамутдинов, Р. H. Определение качества сырья для высокоиндексных масел из остатка гидрокрекинга / Р. H. Фамутдинов, С. В. Дезорцев // Башкирский химический журнал.- 2013.- № 4.- с. 37.
6. Капустин, В. M. Технология переработки нефти. В 4 ч. Ч. 3. Производство нефтяных смазочных материалов : учебн. пособие / В. M. Капустин, Б. П. Тонконогов, И. Г. Фукс. - Mосква : Химия, 2014. - 328 с. : ил.
7. Капустин, ВЖ. К вопросу о производстве гидрокрекинговых масел в ОАО "ТАКЕКО" / ВЖ. Капустин, А.К Харламов, E.H. Забелинская // M^ нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2010. - N 7. - с. 16-18.
8. Suppino R.S., Landers R., Cobo A.J.G. Influence of noble metals (Pd, Pt) on the performance of Ru/Al2O3 based catalysts for toluene hydrogenation in liquid phase. // Applied Catalysis A: General. 2016. V.525. P. 41-49 с.
Температурй,°С
9. Рязапова Н.Ю. Разработка технологии получения базовых масел из остатков гидрокрекинга: дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук:05.17.07 - Рос. гос. университет нефти и газа, Москва, 2016 - 131с.
КОСЬЯНЕНКО ДЕНИС СЕРГЕЕВИЧ - магистрант. Волгоградский государственный технический университет, Россия.
АНИЩЕНКО ОКСАНА ВИТАЛЬЕВНА - кандидат химических наук, доцент, Волгоградский государственный технический университет, Россия.
