CC BY
14Вестник магистратуры. 2018. № 12-4(87)
ISSN 2223-4047
УДК 62
А.Ю. Онищук
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РАСТВОРИТЕЛЯ ДЛЯ ПРОЦЕССА СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ МАСЛЯНЫХ ВАКУУМНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ
Селективная очистка масляных фракций является ключевым процессом при производстве товарных масел. Процесс основан на экстрактивном разделении нефтяных фракций с помощью полярных растворителей, которые способны растворять преимущественно полициклические ароматические углеводороды с короткими цепями, смолистые соединения и другие нежелательные примеси. В настоящее время за рубежом и в России широкое применение нашли такие растворители как фенол и N метилпирролидон.
Ключевые слова: селективная очистка масел, экстракция, рафинат-ная фаза, экстрактная фаза, фенол, М-метилпирролидон.
Высококачественные смазочные масла обеспечивают эффективную эксплуатацию современных машин и механизмов, в том числе высокофорсированных двигателей, что позволяет увеличить их ресурс и сократить расход масел. Назначением нефтяных масел является уменьшение трения и устранение связанного с ним нагрева и заедания деталей двигателей, машин и механизмов. Также в ряде случаев масла защищают смазываемые поверхности от вредных веществ, которые образуются при использовании топлив.
Растворитель, применяемый для селективной очистки масел, должен извлекать из них нежелательные компоненты, не затрагивая полезных, в результате чего образуются две фазы. Фаза, включающая полезные компоненты масла (парафиновые и нафтеновые углеводороды), называется рафинатной. А фаза, которая включает в себя нежелательные примеси, называется экстрактной. [1]
В настоящее время для процесса селективной очистки масел в качестве селективных растворителей используют фенол и Ы-метилпирролидон. В таблице 1 приведены физико-химические свойства основных селективных растворителей, применяемых при очистке масляных вакуумных дистиллятов.
Таблица 1
Физико-химические свойства N-метилпирролидона и фенола [2]_
Показатели Ы-метилпирролидон Фенол
Плотность при 66 °С, кг/см3 0,996 1,040
Вязкость при 50 °С, мм7с 1,01 3,24
Температура застывания, °С -23,6 40,9
Эмульгируемость системы масло-растворитель Умеренная Высокая
Производительность, % (отн.) по сырью по рафинату 100 100 87-100 83-93
Растворимость в воде Полная Полная (> 66 °С)
Образование при кипении азеотропной смеси с водой Не образует Образует
Расход на 1 т сырья, кг/т 0,1 0,4
Соотношение растворитель:сырье 1:1 2:1
Выход рафината, % масс. 65-70 60
Удельные энергозатраты на: регенерацию 1 кг растворителя, кДж/кг 750 746
на единицу выпускаемой продукции, % (отн.) 100 107 -120
Предельно-допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны, мг/ 3 ' / м3 100 0,3
Стоимость, долл. США/т 4000 716
© Онищук А.Ю., 2018.
Научный руководитель: Анищенко Оксана Витальевна - кандидат химических наук, доцент, Волгоградский государственный технический университет, Россия.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2018. № 12-4(87)
Из данных, приведенных в таблице 1 видно, что основным недостатком Ы-метилпирролидона является высокая стоимость. Также его дефицитность, по сравнению с фенолом, является существенным недостатком.
Однако, фенол имеет большую растворяющую способность при невысокой избирательности.
Для снижения растворяющей способности в качестве антирастворителя на практике чаще всего используют воду. Но при этом ухудшается и избирательность растворителя.
Таблица 2
Влияние воды на растворяющую способность и избирательность фенола (кратность фенола к сырью 2:1, температура экстракции 50 - 65°С) [3]_
Содержание воды в феноле, % масс. Содержание нерастворённых компонентов, % масс. Характеристика нерастворённых компонентов
Индекс вязкости Содержание силикагелевых смол, % масс.
0 62 78 1,5
10 77 60 5,0
Например, при очистке вязкого масляного дистиллята туймазинской нефти с увеличением содержания воды в феноле количество нерастворимых в нём компонентов возрастает, но качество получаемого рафината ухудшается (таблица 2), это свидетельствует об одновременном снижении и растворяющей способности фенола, и его избирательности. [3]
Ы-метилпирролидон обладает более высокой селективностью и растворяющей способностью, которые обеспечивают высокий выход и качество рафината и позволяют проводить экстракцию без подачи антирастворителя (воды), что уменьшает энергозатраты на регенерацию, а также характеризуется низкой токсичностью, что решает ряд экологических проблем. Смесь масло-Ы-метилпирролидон имеет небольшую вязкость и эмульгируемость, что способствует более быстрому расслоению фаз и позволяет повысить производительность экстракционных колонн.
По сравнению с фенолом Ы-метилпирролидон не образует азеотропной смеси при кипении с водой, что облегчает его регенерацию из рафинатного раствора и снижает энергозатраты.
На современных НПЗ (нефтеперерабатывающих заводах) при селективной очистке масляных вакуумных дистиллятов преимущественно используют фенол. Причиной этого является дефицит и дороговизна Ы-метилпирролидона.
Но, несмотря на недостатки Ы-метилпирролидона, заменив высокотоксичный фенол на более эффективный и малотоксичный ^метилпирролидон, можно улучшить технико-экономические показатели процесса селективной очистки масляных дистиллятов и экологическую обстановку. Растворитель №ме-тилпирролидон является наиболее перспективным при его использовании на НПЗ в процессе селективной очистки масляных вакуумных дистиллятов.
Библиографический список
1. Суханов, В. П. Переработка нефти - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 1979. - 335 с.
2. Ягушев, Р. Г., Сайфуллин, Н. Р. Применение Ы-метилпирролидона в процессе селективной очистки масел -Москва: ЦНИИТЭнефтехим, 1996. — 92с.
3. Покровская, С. В. Технология переработки нефти. Производство нефтяных масел - Учеб. - метод. комплекс. — Новополоцк: ПГУ, 2008. — 320 с.
ОНИЩУК АНАСТАСИЯ ЮРЬЕВНА - магистрант, Волгоградский государственный технический университет, Россия.
