CC BY
291
УДК 621.892.211
Р. Н. Фамутдинов (магистр)1, С. В. Дезорцев (доц.)2
Определение качества сырья для высокоиндексных масел из остатка гидрокрекинга
1 Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан 450065, г. Уфа, ул. Инициативная, 12, е-mail: dezortsev@rambler.ru 2Уфимский государственный нефтяной технический университет 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел./факс (347) 2420718, е-mail: ruslan_ugntu88@mail.ru; dezortsev@rambler.ru
R. N. Famutdinov1, S. V. Dezortsev2
Determination of raw materials quality for high-index oils from the hydrocracking residue
1 ¡Institute of Petroleum Refining and Petrochemistry of the Republic of Bashkortostan 12, Initsiativnaya Str., 450065, Ufa, Russia, е-mail: dezortsev@rambler.ru 2Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; ph./fax.+ 7(347) 2420718, е-mail: ruslan_ugntu88@mail.ru; dezortsev@rambler.ru
Определены возможности получения высокоиндексных базовых масел из остатка гидрокрекинга вакуумного газойля. Проведено определение физико-химических показателей сырья для получения базовых масел II и/или III группы качеств. Результаты показывают, что исследованный остаток гидрокрекинга вполне может быть использован для получения высококачественных базовых масел с индексом вязкости выше 110.
Ключевые слова: базовые масла II и III группы качества; ваккумный газойль; гидрогениза-ционные процессы; гидроконверсия; индекс вязкости; насыщенные углеводороды; общая сера; остаток гидрокрекинга; селективная очистка; экология.
Приоритетным направлением в совершенствовании технологии производства моторных масел становится улучшение их экологических свойств 1. На эти свойства в значительной степени влияет качество базового компонента. Классификация базовых компонентов по содержанию серы и индексу вязкости — показателям, зависящим от их химического и группового состава, разработана Американским институтом нефти (API) (табл. 1) 2. Большая часть выпускаемых в России базовых масел относится к наиболее низкосортной группе 3.
Предполагается, что с 2015 г. в РФ практически все автомобили будут соответствовать требованиям Евро-5, следовательно возрастет потребность в высокоиндексных базовых маслах II и/или III группы.
Дата поступления 20.10.13
We have obtained possibilities for production of high viscosity based oils from VGO hydrocracking residue. The determination of physical and chemical parameters of raw materials for producing base oils II and/or III groups took place. The results showed that the hydrocracking residue may be used to produce high quality basic oils with viscosity index more than 110.
Key words: basic oils II and III groups of qualities; ecology; hydroconversion; hydrocracking residue; hydrogenation processes; saturated hydrocarbons; selective treatment; total sulfur; vacuum bright stocks; viscosity index
Получать масла с индексом вязкости выше 110 с применением классической схемы очистки из большинства перерабатываемых нефтей неэкономично 4. Их можно получить практически из всех нефтей, применяя гидро-генизационные процессы, такие как гидрооблагораживание и гидрокрекинг или совмещая названные процессы с селективной очисткой.
В качестве исходного сырья чаще всего рассматривают остаток, образующийся после отгона дизельной фракции от продуктов гидрокрекинга. По топливной схеме остаток после гидрокрекинга либо выгружается на хранение в виде полупродукта (этот режим работы называется однократным), или возвращается в цикл в основной реактор для дальнейшего крекинга с целью увеличения общей конверсии (этот режим работы называется режимом ре-
Классификация базовых масел по системе API 2
Таблица 1
Группа Содержание серы, % мас. Содержание насыщенных углеводородов Индекс вязкости
I >0.03 и/или <90 80-119
II <0.03 и >90 80-119
III <0.03 и >90 >120
IV PAO (полиальфаолефины)
V Все остальное, не включенные в группы I-IV (нафтеновые базовые масла и не PAO синтетические масла)
VI Полиалкилнафталины (PAN)
циркуляции) 4. Сопоставление рыночных цен на дизельные топлива и высокоиндексные базовые масла показывает что, использование этого остатка для производства основы высококачественного смазочного масла II и III группы после дальнейшей переработки экономически более целесообразно, чем получение из него компонентов топлив.
Требуемый уровень эксплуатационных свойств масла обеспечивается его углеводородным и фракционным составом. Классическая технология получения масла из остатка гидрокрекинга основана на процессах переработки вакуумного дистиллята атмосферно-ваккум-ной колонны АВТ: гидрокрекинге, ректификации и каталитической депарафинизации 5. В условиях гидрокрекинга происходят превращения ароматических углеводородов сырья в нафтеновые, удаление соединений серы, азота и непредельных углеводородов. В среднем, в результате гидроконверсии содержание насыщенных углеводородов повышается с 67 до 97 % мас., содержание ароматических снижается с 23 до 2% мас. и менее, содержание общего азота — с 550 до 13 млн-1 6. При получении масел с индексом вязкости 100-115 в результате гидрокрекинга вакуумного газойля образуется 30-35 % мас. топливных фракций. Получение базовых масел с индексом вязкости 125-135 требует более глубокого расщепления сырья, и выход топливных фракций возрастает до 40-70 % мас., выход высоковязких масел резко падает. Чем больше в сырье парафино -нафтеновых углеводородов, тем выше индекс вязкости масла при равной жесткости процесса.
Благодаря преобладанию насыщенных углеводородов полученные в процессе гидрокрекинга масла обладают высокой термической стабильностью, однако термоокислительная стабильность гидрогенизатов часто хуже, чем масел селективной очистки. Масла гидрокрекинга отличаются хорошей приемистостью к антиокислительным и противокоррозионным присадкам 6.
Целью работы является получение из остатка гидрокрекинга базовых масел II и III группы качества. В задачи настоящего исследования входит определение физико-химических свойств остатка гидрокрекинга и его целевых фракций, используемых в качестве сырья для производства базовых масел.
Экспериментальная часть выполнена в учебно-исследовательской лаборатории Базовой кафедры технологии нефти и газа при ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ». Объектами исследования являлись тяжелый остаток с установки гидрокрекинга одного из НПЗ РФ и полученные из него на аппарате АРН-2 по ГОСТ 11011-85 целевые фракции (табл. 2).
Определяли:
— температуры плавления и застывания (ГОСТ 4255-75 и ГОСТ 20287-91);
— кинематическую вязкость при 40, 50, 100 0С (ГОСТ Р 53708-2009);
— показатель преломления при 50 0С (ГОСТ 18995.2-73);
— температуру вспышки в закрытом тигле (ГОСТ 6356-75);
— содержание общей серы (ГОСТ 311972003);
— плотность при 20 0С (ГОСТ 3900-85);
— фракционный состав (ГОСТ 10120-71).
Из табл. 2 видно, что дистиллятные фракции остатка гидрокрекинга могут быть использованы в качестве сырья для производства высококачественных масел II и III группы в соответствии с требованиями API (табл.1).
Однако, при проектировании перспективного маслоблока было бы неправильно базироваться только на гидрогенизационных процессах и исключать схемы, где высокоиндексные компоненты масляных фракций выделяют методами селективной и/или адсорбционной очистки. Жизнеспособность классических методов получения масел селективной очисткой подтверждена многолетней работой заводов Советского Союза и других стран и положительными результатами их эксплуатации.
Таблица 2
Физико-химические показатели остатка гидрокрекинга и его дистиллятных фракций
Наименование показателя Остаток гидрокрекинга Фракция 270-350 оС Фракция 350-400 оС Фракция 400-500 оС
Температура плавления, оС +28 - - -
Температура застывания, оС +29 - - -
Кинематическая вязкость при 40 оС, мм2/с 19.250 7.378 13.826 37.083
Кинематическая вязкость при 50 оС, мм2/с 12.978 5.384 9.706 23.333
Кинематическая вязкость при 100 оС, мм2/с 3.977 2.072 3.1470 6.002
Индекс вязкости 102 63 81 106
Показатель преломления при 50 оС 1.4666 1.4589 1.4586 1.4692
Температура вспышки в закрытом тигле, оС 134 163 199 224
Содержание общей серы, % 0.0097 0.0050 0.0067 0.0095
Плотность при 20 оС, кг/м3 853 843 844 850
Фракционный состав по ГОСТ 10120
н.к. 250 248 323 366
5% 337 277 346 389
10% 347 290 356 398
20% 364 305 367 411
30% 376 316 375 421
40% 389 325 381 430
50% 400 333 387 440
60% 416 340 393 452
70% 431 347 398 465
80% 443 354 403 480
90% 468 357 410 493
95% 482 360 414 497
к. к 500 365 417 502
Выкипает до 350 иС 12% - - -
Выкипает до 360 иС 18% - - -
Таким образом, лабораторные исследования возможности комбинирования процессов гидрокрекинга и селективной очистки являются важной составляющей при проектировании НПЗ с расширенной номенклатурой продукции масляного производства.
Комбинирование селективной очистки и гидрокрекинга должно способствовать получению некоррозионноактивных, термостойких и стабильных к окислению масел с индексом вязкости 110—135.
Литература
1. Спиркин В. Г., Назаркин А. П., Митин И. В., Корчагин В. В. // ХТТМ.- 2005 г.- №5.-С.28.
2. Резников В. Д. Краткий справочник по свойствам смазочных материалов и топлив. — Москва: Корпорация «Лубризол», 2002.— С.210.
3. Школьников В. М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение.— М.: Техинформ, 1999.— С.596.
4. Орочко Д. И., Сулимов А. Д., Осипов Л. Н. Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке.- М.: Химия, 1971.- С.352.
5. Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа.- Уфа: Гилем, 2002.- С.672.
6. Глазов Г. И., Фукс И. Г. Производство нефтяных масел.- М.: Химия, 1976.- С.192.
References
1. Spirkin V. G., Nazarkin A. P., Mitin I. V., Korchagin V. V. Himiia i tehnologiia topliv i masel. 2005. No.5. P.28.
2. Reznikov V. D. Kratkii spravochnik po svoistvam smazochnykh materialov i topliv [Quick reference to the properties of lubricants and fuels]. Moscow: Lubrizol Publ., 2002. P.210.
3. Shkol'nikov V. M. Topliva, smazochnye materialy, tekhnicheskie zhidkosti. Assortiment i primenenie [Fuel, lubricants, technical liquids. Range and application].— Moscow: Tehinform Publ., 1999.- P.596.
4. Orochko D. I., Sulimov A. D., Osipov L. N. Gidrogenizatsionnye protsessy v nefteperera-botke [Hydrogenation processes in refining].-Moscow: Khimiia Publ., 1971. P.352.
5. Akhmetov S. A. Tekhnologiia glubokoi perera-botki nefti i gaza [The technology of deep processing of oil and gas].Ufa: Gilem Publ., 2002. P.672.
6. Glazov G. I., Fuks I. G. Proizvodstvo neftianykh masel [Production of petroleum oils].- Moscow: Khimiia Publ., 1976.- P.192.
