CC BY
35УДК 66.02
М.У. Бетилгириева, Т.Э. Абаев ПРОМЫШЛЕННАЯ УСТАНОВКА СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ
В статье показано, что процесс селективной очистки направлен на улучшение качества нефтяных масел. Основан на экстракции сырья избирательным растворителем с последующей отгонкой растворителя из рафинатного и экстрактного растворов.
Ключевые слова: нефтяные масла, экстракция, фенол, фурфурол, N-метилпирролидон, растворители.
Одним из основных процессов производства нефтяных масел является их очистка избирательными растворителями для удаления из масляных дистиллятов и деасфальтизатов смолистых веществ и полициклических ароматических и нафтеноароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, а также серосодержащих и металлоорганических соединений с целью повышения индекса вязкости и снижения коксуемости масел.
В промышленности наиболее широкое применение получили фенол, фурфурол и N-метилпирролидон. В настоящее время в мире эксплуатируются десятки установок очистки масляного сырья с помощью N-МП. Недостатки фенола очевидны - это высокотоксичный растворитель с высокой растворяющей способностью и средней избирательностью, он не обеспечивает необходимого отбора желательных компонентов из очищаемого сырья, поэтому качество получаемых рафинатов оставляет желать лучшего. Однако несколько причин не позволяют отказаться от фенола, и одна из них - это достаточно низкое качество очистки масляного сырья другими растворителями, поэтому в настоящее время для полного удаления смол, полициклических аренов замена фенола другим растворителем достаточно проблематична [5].
В России первая установка очистки масляного сырья N-МП появилась в 1990 г. в результате перевода установки фенольной очистки. Перевод установок фенольной очистки на N-МПосуществлен на Омском и Ново-Ярославском НПЗ. На Грозненском заводе им. Шерипова установка фурфурольной очистки масел была реконструирована для работы на N-МП. [6]
N-МП в промышленном масштабе производится в Германии (фирма BASF) и в России. Высокая стоимость N-МП по сравнению с фенолом и фурфуролом обусловлена многостадийностью и сложностью его синтеза.
Основные преимущества N-МП по сравнению с другими растворителями: высокая растворяющая способность по сравнению с фурфуролом и фенолом; низкая токсичность; высокая селективность; более высокая стойкость к окислению и термостойкость.
Главный недостаток N-МП - способность окисляться под воздействием кислорода воздуха с образованием продуктов окисления, вызывающих не только разложение растворителя, но и коррозию оборудования. [5]
Такая замена растворителей повышает качество базовых масел, улучшает технико-экономические показатели технологических установок и решает ряд экологических проблем.
Технологическая схема любой установки селективной очистки включает секции, обеспечивающие следующие основные операции: экстракцию компонентов сырья с образованием двух фаз в аппаратах непрерывного действия, непрерывную регенерацию растворителя путем отгона из рафинатного и экстрактного раствора и обезвоживание растворителя.
Целевым продуктом установки селективной очистки масел является рафинат, который используется в качестве сырья на установках депарафинизации.
Побочный продукт селективной очистки - экстракт используется в качестве сырья для выработки высокоароматизированных масел, пластификаторов для резиновых и пластмассовых изделий, а также для получения сульфонатов.
Установка селективной очистки масел N-метилпирролидоном предназначена для очистки масляных фракций, получаемых из нефти в процессе вакуумной разгонки на установке АВТ.
© Бетилгириева М.У., Абаев Т.Э., 2018.
Научный руководитель: Садулаева Альбика Супьяновна - доцент кафедры «Химическая технология нефти и газа», Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова, Россия.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2018. № 12-5(87)
Для того чтобы предотвратить окисление растворителя и образование коррозионно-агрессивных побочных продуктов, сырье направляют в деаэратор 1, где из сырья удаляют растворенный воздух, и далее - в экстрактор 2. Экстрактор оборудован контактными устройствами (металлическая насадка, ситчатые тарелки или другие устройства), позволяющими равномерно распределить поднимающийся поток диспергированной масляной фазы в слое растворителя. На верх экстрактора вводят свежий растворитель, который противотоком спускается в низ колонны, растворяя нежелательные компоненты сырья. В нижнюю часть деаэратора с верха колонны 10 подают пары «М-метилпирролидоновой воды», содержащие небольшое количество растворителя, для снижения его потерь.
Рафинатный раствор с верха экстрактора, нагреваясь в теплообменнике 21 и печи 12 поступает в колонну 3, где происходит испарение основного количества ММП. Паровая фаза отводится в емкость сухого растворителя (на схеме не показана). Рафинатный раствор перетекает в вакуумную отпарную колонну 4, в низ которой подают водяной пар. Рафинат с низа колонны откачивают с установки, пары влажного ММП конденсируются в холодильнике 19 и направляются в сборник влажного растворителя 22.
Экстрактный раствор с низа экстрактора 2 подогревается в теплообменниках 14 и 15 и поступает в испарительную колонну 5, где отгоняется основе количество воды и часть растворителя. Продукт с низа колонны 5 нагревается в теплообменнике 16 и подается в колонну 6. Осушенный экстрактный раствор с низа колонны 6 подогревается в печи 11 и поступает в колонну 7, где отгоняется основное количество растворителя. Колонны 5, 6, 7 работают под постепенно повышающимся избыточным давлением по ходу продукта. Далее экстрактный раствор последовательно поступает в колонны 8 и 9, в которых под вакуумом происходит окончательная отгонка ММП от экстракта. Экстракт с низа колонны 9 охлаждается в холодильнике 17 и откачивается в парк.
Пары влажного ММП из отпарных колонн рафината и экстракта конденсируются в холодильнике 19 и собираются в сборнике 22, откуда откачиваются в колонну осушки 10 ММП. Пары воды с легким маслом с верха колонны 10 конденсируются в холодильнике 20и направляются в емкость 23, откуда возвращаются в виде орошения в колонну 10. Избыток легкого масла выводится с установки. С низа колонны 10 выводится сухой ММП, который после охлаждения направляется в верхнюю часть экстрактора.
Эффективность процесса очистки зависит также от группового химического состава сырья, который может меняться независимо от его фракционного состава.
В процессе эксплуатации необходимо вносить коррективы в режим экстракционной очистки, исходя из фактического качества сырья, поступающего на очистку. Подбор оптимальных параметров и регулирование режима следует выполнять путем малых изменений, что позволяет поддерживать стабильную работу колонны.
I - сырье; II - рафинатный раствор; III - экстрактный раствор; IV - растворитель; V - орошение; 1 - абсорбер; 2 - экстракционная колонна; 3, 4 - отпарная и вакуумная колонны для рафинатного раствора;
5, 6, 7 - испарительные колонны низкого, среднего и высокого давления для экстрактного раствора; 8, 9 - отпарная и вакуумная колонны для экстрактного раствора; 10 - осушительная колонна растворителя; 11 - печь; 12 - емкость; 13 - теплообменник; 14 - холодильник
Рис. 1. Принципиальная схема установки селективной очистки масляного сырья М-метилпирролидоном
Время пребывания сырья в экстракционной колонне зависит от величины поступающих потоков (сырья и растворителя), места ввода сырья в колонну и составляет более 1 ч.
Кратность растворителя к сырью целесообразно поддерживать по возможности меньшей, так как при этом значительно сокращаются энергозатраты на регенерацию растворителя, кроме того, при меньшей кратности повышается пропускная способность экстракционной колонны. Практически оптимальную кратность подбирают при установившемся режиме экстракции, увеличивая подачу сырья или снижая подачу растворителя в пределах обеспечения требуемой глубины очистки.
Вначале устанавливают кратность в нормируемых пределах, обеспечивающую требуемое качество рафината. Температуру верха при этом выдерживают на несколько градусов ниже КТР. Затем устанавливают температуру низа экстракционной колонны.
С точки зрения уменьшения энергозатрат вначале снижают температуру экстрактного раствора, а затем увеличивают подачу воды.
Однако для снижения вязкости экстрактного раствора понижение температуры имеет ограничение. При нормальном температурном режиме экстракции и расходе КМП - воды подбирают оптимальное соотношение растворитель: сырье, увеличивая загрузку по сырью.
При подборе оптимального соотношения и максимальной загрузки по сырью необходимо особое внимание обращать на содержание растворителя в рафинатном растворе, не допуская превышения растворителя, что может привести к нарушению не только режима очистки, но и режима регенерации рафинат-ного раствора.
Библиографический список
1.Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002.
- 672 с.
2.Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей. - М.: Химия, КолосС, 2004. - 456 с.
3.Справочник нефтепереработчика: Справочник // Под редакцией Ластовкина Г.А., Радченко Е.Д. И Рудина М.Г. - Л.: Химия, 1986. 648с.
4. Иванов, А.В. ММП вместо фенола при очистке масляного сырья / А.В. Иванов, Н.П. Лазарев, Р.Г. Яушев // Химия и технология топлив и масел. - 2000. - №5. - С. 44 - 45.
5.Капустин В.М., Тонконогов Б.П., Фукс И.Г. Технология переработки нефти: Учеб. пособие. В 4-х частях. Часть третья. Производство нефтяных смазочных материалов. - М.: Химия, 2014. - 328 с.: ил.
6.Садулаева А.С. / Научные и проектные работы по созданию промышленных процессов производства нефтяных масел. - 2007
БЕТИЛГИРИЕВА МАРЬЯМ УСМАНОВНА - магистрант, Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова, Россия.
АБАЕВ ТАРХАН ЭДЫМОВИЧ - магистрант, Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова, Россия.
