CC BY
25Х
И
М
И
Ч
Е
С
К
И
Е
ТЕХНОЛОГИИ
УДК 62
Л.Р. Мудаева, Т.Э. Абаев, Д.Н. Агаев
ПРОЦЕСС НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КЕТОН-АРОМАТИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ
В статье рассматривается процесс низкотемпературной депарафи-низации. Рассмотрены основные способы получения низкозастывающих масел. Приведена принципиальная технологическая схема установки де-парафинизации и схема регенерации кетон-ароматического растворителя.
Ключевые слова: депарафинизация; МЭК-толуол; низкозастываю-щие масла; парафиновые углеводороды; температура застывания; двухступенчатая фильтрация.
В связи с суровыми климатическими условиями нашей страны, задача производства низкозастывающих нефтепродуктов, удовлетворяющих современным и перспективным экологическим требованиям, особенно актуальна. Доказательством этого является постоянно растущий спрос на высококачественные низкозастывающие и малосернистые дизельные и авиационные топлива, гидрожидкости и масла. Однако ресурсы сырья, используемого для получения низкозастывающих нефтепродуктов (ма- лопарафинистые нефти нафтенового основания), практически исчерпаны. Поэтому возникла необходимость в переработке и получении указанных нефтепродуктов из парафинистых нефтей. [1]
Неудовлетворительные низкотемпературные свойства нефтяных дистиллятов (как прямогонных, так и вторичного происхождения) определяются в основном присутствием в дистиллятах парафиновых углеводородов нормального и слаборазветвленного строения, обладающих высокими значениями температуры кристаллизации. При увеличении числа атомов углерода в молекуле н-алканов температура застывания их линейно увеличивается.
Поэтому понижение температуры приводит к быстрому снижению подвижности дистиллятов, структурообразованию и выпадению осадка. В зависимости от природы исходных нефтей среднедистил-
© Мудаева Л.Р., Абаев Т.Э., Агаев Д.Н., 2018.
Научный руководитель: Садулаева Альбика Супьяновна - доцент кафедры «Химическая технология нефти и газа», Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова, Россия.
лятные фракции содержат от 9 до 32% (масс.) н- парафиновых углеводородов. Для получения низкозасты-вающих дистиллятов содержание н-парафинов не должно превышать 2-7% масс. в зависимости от химического состава дистиллята [1].
Основными способами получения высококачественных низкозастывающих масел, дизельных и авиационных топлив из дистиллятных фракций парафинистых нефтей являются:
- снижение температуры конца кипения дистиллятных фракции, что ограничивает содержание вы-сококипящих н-парафинов в тяжелой части дистиллятов.
- смешение с более легкой фракцией, приводящее к снижению температуры застывания топлива за счет увеличения содержания в нем н- алканов С6-С14.
- добавление присадок, улучшающих прокачиваемость нефтепродукта при низких температурах и снижающих температуру застывания и помутнения [2].
- снижение температуры застывания, помутнения и фильтруемости путем процесса депарафиниза-ции. Этот процесс основан на выделении нормальных парафинов из нефтяных фракции или изменении их углеводородного состава. К первому типу процессов относятся: депарафинизация кристаллизацией из растворов, карбамидная депарафинизация, электродепарафинизация, адсорбционная (цеолитная) и микробиологическая депарафинизация. Ко второму - каталитическая гидродепарафинизация [3,4].
Проект установки депарафинизации масел в растворе ацетон-бензол-толуола был выполнен «Гроз-гипронефтехимом» в 1953 г. по исследовательским данным ЦИАТИМа (ВНИИНП) [5].
Сырьем данного процесса являлись дистиллятные и остаточные масла. Процесс проводился при температурах порядка -22^30°С в зависимости от требований к температуре застывания депарафиниро-ванных масел. Процесс вакуумной фильтрации осуществлялся в две ступени. Кратность разбавления сырья растворителем на первой ступени составляла: 1^3 весовых частей для легких дистиллятных масел; 1^3,5 для тяжелых дистиллятных масел; 1^4 для остаточных масел.
На рисунке 1 приведена технологическая схема установки депарафинизации с двухступенчатым фильтрованием.
1,14,24-приемники; 2,5 - вакуумные фильтры; 3,6-сборники; 7,8- вакуум-приемники; 9,10,17,23 - насосы; 11-водяной холодильник; 12-теплообменник;13-16 - регенеративные кристаллизаторы; 18-22 - аммиачные кристаллизаторы; 25-компрессор; —- система инертного газа.
Рис. 1. Технологическая схема установки депарафинизации двухступенчатым фильтрованием
Сырье - рафинат насосом 10 через водяной холодильник 11 подавалось в регенеративные кристаллизаторы 13-16, где охлаждалось фильтратом, полученным в первой ступени фильтрования. Сырье разбавлялось холодным растворителем в трех точках: на выходе его из кристаллизаторов 13,14 и 15. Из регенеративных кристаллизаторов раствор сырья поступал в аммиачные кристаллизаторы 18-20, где за счет испарения хладагента охлаждался до температуры фильтрования. Охлажденная суспензия твердых углеводородов в растворе масла поступала в приемник 1, а оттуда самотеком в вакуумные фильтры 2 первой ступени. Фильтрат первой ступени (раствор депарафинированного масла) собирался в вакуум-приемнике 7, откуда насосом 17 подавался противотоком к раствору сырья через регенеративные кристаллизаторы, а затем через теплообменник 12 для охлаждения влажного растворителя направлялся в секцию регенерации растворителя. Осадок промывался холодным растворителем, предварительно охлажденным в кристаллизаторе 22. Осадок, снятый с фильтров первой ступени, разбавлялся растворителем, и полученная суспензия собиралась в сборнике 3. Отсюда суспензия насосом 9 подавалась в приемник 4 для снабжения вакуумных фильтров 5 второй ступени. Фильтрат второй ступени поступал в вакуум-приемник 8, откуда насосом 23 через кристаллизатор 21 подавался на конечное разбавление охлажденной суспензии, выходящей из кристаллизатора 20. Осадок с фильтров второй ступени разбавлялся растворителем и собирался в сборнике 6. Далее суспензия направлялась в отделение регенерации растворителя [5]. Принципиальная технологическая схема регенерации растворителя приведена на рисунке 2.
К1-К8-колонны; Е4, Е6, Е6аЕ7, Е7а-емкости; Т12, Т12б, Т13, Т15б,в,г, Т16, Т17, Т20, Т21-холодильники; Т4а,б, Т5, Т6, Т7, Т8а,б, Т19, Т19н-подогреватели; Т8в,е, Т9, Т14, Т29-теплообменники.
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема регенерации растворителя установки депарафинизации
Для подогрева раствора фильтрата использовалось тепло паровых потоков растворителя из колонн К-1, К-2 и К-3. Последней ступенью регенерации являлась отпарная колонна К-4, где отгон остатков растворителя производился с подачей в низ колонны острого водяного пара.
Регенерация растворителя из раствора гача осуществлялась в три ступени. Последней ступенью регенерации являлась отпарная колонна К-7. Сконденсированный и охлажденный растворитель из колонн
К-1, К-2 и К-3 поступал в емкость Е-6 («сухой» растворитель), из колонн К-5, К-6 - в емкость Е-6А («влажный» растворитель).
Смесь растворителя и воды из отпарных колонн поступала в емкость Е-7А. После отстоя влажный растворитель (верхний слой) поступал в емкость Е-7 и далее в емкость Е-6А, а вода с небольшим содержанием ацетона (нижний слой) из емкости Е-7А поступала в кетоновую колонну К-8, предназначенную для регенерации ацетона из водного раствора. Смесь паров ацетона и воды, уходящая с верха колонны, после конденсатора-холодильника Т-20 поступала в емкость Е-7А. Вода с низа колонны К-8 сбрасывалась в канализацию. Депарафинированное масло с низа колонны К-4 и гач с низа колонны К-7 откачивались в парк.
По схеме БашНИИ НП - НУ НПЗ на первой ступени фильтрации получали низкозастывающее масло, гач разбавляли в шнеке теплым растворителем и направляли на фильтры второй ступени. Лепешку со второй ступени снова смешивали в шнеке с нагретым растворителем и направляли на фильтры третьей ступени. Полученный при этом гач, после промывки, поступал на регенерацию растворителя. Фильтрат второй ступени и промывочные растворители поступали на разбавление сырья, а фильтрат третьей ступени поступал в секцию регенерации растворителя [6].
Технологический режим и качество продуктов приведены в таблице 1 (вариант БашНИИ НП-НУ
НПЗ).
Таблица 1
Технологический режим и качество продуктов установки депарафинизации_
Показатели Ступень фильтрации
первая вторая третья
Дистиллятный туймазинский рафинат
1 2 3 4
Температура,оС -фильтрации -промывки гача на фильтре -растворителя,подаваемого в шнек -25 -14 -2 -11 -5 -1 -11 -5
Выход депарафинированного масла, % 79 - -
Температура застывания масла, оС -17 - -
Температура плавления парафинов,оС - - 52
Содержание масла в парафинах,% - - 1-2
Выход низкоплавкого гача,% - - 5,4
1 2 3 4
Температура плавления гача,оС - - 30
Содержание масла в гаче,% - - 28
Остаточный туймазинский рафинат
Температура,оС -фильтрации -промывки петролатума на фильтре -растворителя,подаваемого в шнек -25 -9 +20 +3 +14 +14 +5 +14
Выход депарафинированного масла, % 73,6 - -
Температура застывания масла, оС -16 - -
Температура плавления церезинов,оС - - 67
Выход низкоплавкого петролатума,% - - 11,7
Температура плавления петролатума,оС - - 30
Содержание масла в петролатуме,% - - 32
Проектная производительность установки составляла по дистиллятному сырью 94 400 тонн в год, а по остаточному - 89 600 тонн в год.
Материальный баланс депарафинизации дистиллятных и остаточных рафинатов селективной очистки фракций из сернистых нефтей представлен в таблице 2.
Таблица 2
Материальный баланс установки депарафинизации_
Показатели Сырье
вязкий дистиллят деасфальтизат
I ступень
Поступило,% :
-сырье 100 100
-растворитель на разбавление 80 155
-фильтрат 11-ступени на разбавление 120 145
-растворитель на промывку 100 100
Всего 400 400
Получено,% :
раствор депарафинированного масла, 330 422
в том числе:
-масло (целевой продукт) 80 75
-растворитель 250 347
-раствор гача (петролатума) 1-й ступени, 70 78
в том числе:
-гач (петролатум) 30 33
-растворитель 40 45
ВСЕГО 400 500
II ступень
Поступило,% :
-раствор гача(петролатума) 1-ступени 70 78
-растворитель на разбавление 60 80
-растворитель на промывку 40 60
Всего 170 218
Получено,% :
-раствор гача (петролатума) 11-й ступени, 50 73
в том числе:
-гач (петролатум) 20 25
-растворитель 30 48
фильтрат II ступени, 120 145
в том числе:
-масло 10 8
-растворитель 110 137
Всего 170 218
В процессе эксплуатации установок депарафинизации масел кристаллизацией в технологическую схему и режим работы установок, по рекомендациям исследователей ГрозНИИ (М.Г. Митрофанов, Н.Ф. Богданов, А.Г. Мартыненко) и ВНИИ НП (Е.В. Вознесенская, З.П. Слугина, Т.И. Сочевко), было внесено значительное количество изменений. В кристаллизационное отделение установки была внедрена система порционной подачи растворителя на смешение с сырьем, что позволило улучшить кристаллическую структуру сырья, и способствовало повышению скорости фильтрации. По этой системе к теплому или частично охлажденному сырью добавляли сначала небольшую долю растворителя, чтобы можно было осуществить его дальнейшее охлаждение. Основную массу растворителя, охлажденного до нужной температуры, добавляли уже при конечной температуре охлаждения. Такой способ подачи растворителя позволял не только повысить скорость фильтрования и выход депарафинизата, но и проводить процесс с большей скоростью охлаждения.
Система порционной подачи была осуществлена на депарафинизационных установках Новокуйбышевского НПЗ в 1960 г. Эта работа была выполнена А.Е. Альтшуллером, Е.М. Варшавером и Г.И. Ястребовым (ВНИИНП) совместно с М.Г. Митрофановым (ГрозНИИ) [88].
Внедрение двухступенчатой схемы фильтрации позволило увеличить выход депарафинированных масел и снизить содержание масла в гаче.
На установке был проведен ряд других важных мероприятий: разделение потоков растворителя в фильтровальной части отделения регенерации, внедрение двухступенчатой схемы охлаждения сырья в регенеративных кристаллизаторах, совершенствование режима промывки вакуум-фильтров, улучшение схемы регенерации тепла и др. В результате выполнения этих мероприятий производительность установки депарафинизации, особенно на дистиллятном сырье, значительно превысила предусмотренную проектом
[7].
В 1964 г. установка депарафинизации была введена в эксплуатацию на Грозненском нефтемаслоза-
воде.
Библиографический список
1. Богданов Н.Ф., Переверзев А.Н., Гладышев В.П., Леонидов А.Н. Опыт работы депарафинизационных и обез-масливающих установок СССР. Н.-т.отчет ГрозНИИ. Грозный. 1966 г.
2. Багаутдинов Д.Т., Кальсина М.П., Маринцева А.В., Кушнир И.Л., Галлеев И.Л. Лапшин А.Д. Опыт реконструкции установки глубокой депарафинизации масел по двухпоточной схеме // Нефтепереработка и нефтехимия. 1983. № 11.
3. Богданов Н.Ф., Митрофанов М.Г., Степуро С.И. Получение низкозастывающих масел методом экстракционной депарафинизации: четвертая научно-техническая конференция ГрозНИИ. Тезисы докладов. 1958 г.
4. Гуревич И.Л. Авторское свидетельство № 7531,1947 г.
5. Богданов Н.Ф., Брещенко Е.М. Н.-т.отчет ГрозНИИ по теме №43,1955.
6. Богданов Н.Ф., Брещенко Е.М. Н.-т.отчет ГрозНИИ по теме №39. 1956.
7. Богданов Н.Ф., Брещенко Е.М. Н.-т.отчет ГрозНИИ по теме №49. 1957
8. Богданов Н.Ф., Степуро С.И., Брещенко Е.М., Сергеева М.И. Новые принципы получения низкозастывающих масел. Труды II научно-технической конференции ГрозНИИ. Чечено-ингушское книжное издательство. 1957 г.
МУДАЕВА ЛАЙЛА РАМЗАНОВНА - 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.
АГАЕВ ДЕНИЛБЕК НАЖМУДИНОВИЧ - магистрант, Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова, Россия.
