CC BY
85
УДК 665.63(675.8)
Р. С. Манапов, | П. Л. Ольков, Ш. Т. Азнабаев
Применение модификаторов кристаллов твердых углеводородов
при депарафинизации рафинатов
Уфимский государственный нефтяной технический университет 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел.: (3472) 42-07-12
Для улучшения технико-экономических показателей процесса депарафинизации предложено использовать модификаторы кристаллов твердых углеводородов. В этом случае при одинаковой степени очистки сырьевого рафината увеличивается скорость фильтрации и выход масла и снижается температура застывания депарафи-нированого масла.
Ключевые слова: депарафинизация, модификаторы, присадки, скорость фильтрования, масляные рафинаты, метилэтилкетон.
Для получения низкозастывающих масел применяется процесс депарафинизации рафинатов, который является самым трудоемким и дорогостоящим в схеме производства нефтяных масел. Одним из лимитирующих параметров, от которого зависят технико-экономические показатели процесса, является скорость фильтрации сырьевой суспензии. В настоящее время предложено значительное количество приемов, позволяющих увеличить скорость фильтрации сырьевой суспензии без увеличения кратности разбавления, некоторые из них внедрены на установках депарафинизации. Одним из таких методов, позволяющих улучшить технико-экономические показатели процесса, является использование модификаторов кристаллов твердых углеводородов '.
Особенностью этого метода являются низкие капиталовложения и высокая эффективность. По данным ряда авторов 2, применение модификаторов позволяет увеличить скорость фильтрации в 1.5—3.08 раза и выход депара-финированого масла на 1.5—3.9 % 3. Впервые модификаторы кристаллов твердых углеводородов были использованы в процессе пропано-вой депарафинизации. При депарафинизации в растворе пропана в качестве модификатора твердых углеводородов была использована депрессорная присадка «парафлоу» 4. В нашей стране системные исследования модификаторов начали проводиться с 1973 года 5.
Все исследованные отечественными учеными модификаторы можно разделить на две группы: полярные и неполярные.
К группе полярных модификаторов относятся, в основном, депрессорные присадки, содержащие гетероэлементы. К группе неполярных модификаторов относятся депрессор-ные присадки алкилнафталинового типа, индивидуальные углеводороды 1. В работах 1 2' 4 исследована зависимость эффективности модификаторов от природы сырья, концентрации модификатора в сырьевой суспензии. Однако сопоставительный анализ эффективности исследованных присадок не проводился.
В данной работе в качестве модификаторов были использованы депрессорные присадки различных групп: алкилфенольные (АФК, АЗНИИ циатим-1), полимеры (ПМА-Д, SAP-110). В качестве сырья использовались средне- и высоковязкий рафинаты масляных дистиллятов, а также остаточный рафинат. Основные показатели качества рафинатов представлены в табл. 1.
Эксперименты проводились в лаборатории смазочных материалов. Присадки взвешивались на аналитических весах и смывались растворителем из бюксов в колбу с исследуемым рафинатом. После термообработки смесь последовательно охлаждалась при комнатной температуре, а затем в холодильной камере. Фильтрование проводилось с помощью охлажденной воронки Бюхнера, вставленной в колбу Бунзена, подключенную к вакуумному насосу, поддерживающему в колбе постоянное давление 0.05 МПа. Растворитель для промывки также предварительно охлаждался в холодильной камере до температуры процесса. В качестве фильтровального материала использовалась фильтровальная бумага лабораторная средней фильтрации марки БФС белая лента ТУ2642-001-42624157-98, Г0СТ12026-76.
Условия депарафинизации: температура конечного охлаждения —20 оС, растворитель — метилэтилкетон-толуол (60 ■ 40), отношение растворитель : сырье для средневязкого рафи-ната — 3 : 1, для высоковязкого рафината — 3.4 : 1, для остаточного —3.5 : 1, 4 : 1.
Дата поступления 23.03.07
Башкирский химический журнал. 2007. Том 14. №4
Основные показатели качества масел
Присадки Масло из средневязко- Масло из высоковязкого Масло из остаточного
го рафината рафината рафината
Т заст., оС Выход, % Т заст., оС Выход, % Т заст., оС Выход, %
Без присадки -13 66 -11 66 -15 70
АФК 0,05 -11 72 -12 70 -16 72
АФК 0,1 -11 70 -11 72 -14 70
АФК 0,3 -15 64 -14 74 -14 62
АЗНИ Ициатим-1 0,05 -15 64 -15 66 -16 64
АЗНИ Ициатим-1 0,1 -16 62 -16 66 -10 60
АЗНИ Ициатим-1 0,3 -13 64 -17 62 -15 74
ПМА-Д 0,05 -15 68 -14 64 -16 52
ПМА-Д 0,1 -18 66 -12 64 -14 72
ПМА-Д 0,3 -22 66 -20 68 -15 64
БЛР-110 0,05 -24 64 -16 64 -15 68
БЛР-110 0,1 -24 62 -17 62 -15 66
БЛР-110 0,3 -20 60 -23 64 -20 62
Результаты депарафинизации рафинатов в присутствии испытуемых присадок представлены на рис. 1—4.
Из приведенных данных видно, что для каждого вида сырья может быть подобрана присадка, позволяющая в 1.65—2.1 раза увеличить скорость фильтрации. Так, для средне-вязкого и высоковязкого рафината (рис. 1 и 2) максимальная скорость фильтрации наблюдается при использовании АЗНИИ циатим-1, а для остаточного рафината максимальная скорость наблюдается при использовании БМА-5.
Среди исследованных депрессорных присадок не найдена универсальная, которая позволила бы увеличить в равной степени скорость фильтрации при депарафинизации всех видов сырья.
кг/м2 • ч 500,00 450,00 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00
Рис. 1. Скорость фильтрации средневязкого рафината
Оптимальная концентрация модификаторов колеблется в интервале 0.05—0.1 %. Как показали наши исследования, а также авторы 1, модификаторы очень чувствительны к составу сырья. В случае применения рафинатов масляной фракции с другими физико-химическими показателями (табл. 3) скорость фильтрации увеличивается в 2—3 раза, тогда как при использовании исходного рафината в аналогичных условиях скорость повысилась незначительно.
В экспериментах кроме скорости фильтрации определяли выход депарафинировано-го масла и его температуру застывания (табл. 2). Из данных табл. 2 видно, что наиболее эффективные модификаторы позволяют увеличить не только скорость фильтрации, но и выход депарафинированного масла.
0%_0,05%_0,10%_0,30% С%
-V АФК -Я-V АЗ НИИ-циатим^ -h-V ПМА Д V SAP-110
кг/м2 • ч 400,00
350,00
300,00
250,00
200,00
150,00
100,00
50,00
0,00
0,00%
0,05%
0,10%
0,30%
С%
-АЗНИИ Циатим-1
-ПМА_Д -А-АФК 8ЛР-110
Рис. 2. Скорость фильтрации высоковязкого рафината
кг/м2 • ч
350,00
0,05%
0,10%
АЗ НИИ
АФК
-А-ПМА-Д
0,30% С%
8ЛР-110
Рис. 3. Скорость фильтрации остаточного рафината
Vкг/м2 • ч 1000
800 600 400 200 0
0,00%
0,05%
II
0,10% I
0,30% С%
Рис. 4. Скорость фильтрации рафинатов разной глубины очистки
Физико-химические показатели рафинатов
Показатели Средневязкий рафинат Высоковязкий рафинат Остаточный рафинат
Плотность, кг/м3 857 875 889
Температура застывания, оС 33 38 51
Вязкость при 50 оС, мм2/с 16.47 31.866 -
Вязкость при 100 оС, мм2/с 4.815 7.45 16.845
Таблица 3
Показатели качества высоковязких рафинатов разной глубины очистки
Показатель Высоковязкий рафинат I Высоковязкий рафинат II
Температура застывания 38 41
Плотность относительная 0.875 0.886
Вязкость при 50 оС, мм2/с 31.866 31.253
Вязкость при 100 оС, мм2/с 7.45 7.45
Из табл. 2 также следует, что температура застывания получаемых депарафинированых масел различна, несмотря на то, что депарафи-низация проводилась при температуре конечного охлаждения —20 оС для всех проб. Это указывает на то, что в основе механизма действия модификаторов лежит их способность адсорбироваться на кристаллах твердых углеводородов. Анализ данных табл. 2 позволяет сделать вывод о том, что в процессе депа-рафинизации присадка распределяется между дисперсной фазой (кристаллы твердых углеводородов) и дисперсионной средой (маточный раствор). Очевидно, наиболее эффективные модификаторы адсорбируются на поверхности кристаллов в большей степени, а полученные депарафинированые масла имеют более высокую температуру застывания. Такая закономерность прослеживается для всех видов исследованного сырья.
Применение модификаторов может быть эффективным только при постоянном химическом составе рафината. Для каждого состава сырья должна подбираться соответствующая присадка.
Литература
1. Казакова Л. П., Крейн С. Э. Физико-химические основы производства нефтяных масел.-М.: Химия, 1978.- 320 с.
2. Старкова Н. Н., Шуверов В. М., Рябов В. Г., Гордеев Ю. Н., Шеина Н. В., Кожевникова И. В. // ХТТМ.- 2003.- С. 14.
3. Кулиев Р. Ш., Велиев И. К., Кулиева С. Р. // ХТТМ.- 2003.- С. 11.
4. Каличевский В. А., Современные методы производства смазочных масел.- М.: Гостоптехиз-дат, 1947.- 230 с.
5. Переверезев Ю. Н., Богданов Н. Ф., Рощин Ю. Н. Производство парафинов.- М.: Химия, 1973.225 с.
