CC BY
45
60
Труды БГТУ, 201 7, серия 2, № 2, с. 60-63
УДК 665.6
Е. И. Грушова, А. А. Аль-Разуки, О. В. Карпенко, А. Р. Алрашеди, А. В. Полешко
Белорусский государственный технологический университет
РАСТВОРИТЕЛЬ ДЛЯ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ РАФИНАТОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ НЗ МАСЛЯНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ НЕФТИ
В работе рассмотрены варианты интенсификации технологии очистки нефтяного масляного дистиллята от нежелательных компонентов (смолисто-асфальтеновых соединений) и получения гача улучшенного качества. Исследовано влияние на процесс очистки масляной фракции последовательности процессов очистки («прямая» схема: экстракция - депарафинизация; «обратная» схема: депарафинизация - экстракция) и добавки этилацетата, вводимой в растворитель ацетон -толуол на стадии депарафинизации.
Показано, что лучшие результаты достигаются при очистке вакуумного дистиллята по «прямой» схеме в присутствии добавки этилацетата на стадии депарафинизации методом экстрактивной кристаллизации в присутствии растворителя ацетон - толуол.
Ключевые слова: нефтяной рафинат, депарафинизация, экстрактивная кристаллизация, растворитель, ацетон, толуол, этилацетат, базовое масло, гач.
E. I. Grushova, A. A. Al'-Razuqi, O. V. Karpenko, A. R. Alrashedi, A. V. Poleshko Belarusian State Technological University
SOLVENT FOR DEWAXING RAFINATES EXTRACTED FROM DISTILLATE OIL
The paper considers options for intensification of oil treatment technology of oil distillate from undesirable components (bituminous-asphalts compounds) and obtain improved slop wax. The influence on the process of cleaning up an oil fraction sequence of treatment processes (extraction - dewaxing -"straight" scheme; dewaxing - extraction - "reverse" scheme) with additive ethyl acetate, added in acetone - toluene solvent at dewaxing step.
It shows that the best results are achieved when cleaning vacuum distillate on "straight" scheme in the presence of additive ethyl acetate at the stage of dewaxingon extractive crystallization method in the presence of the solvent acetone - toluene.
Key words: oil raffinate, dewaxing, extractive crystallization, solvent, acetone, toluene, ethyl acetate, base oil, slack.
Введение. Несмотря на то, что в нефтепереработке для получения минеральных масел все шире используются гидрокаталитические процессы [1], исследователи и практики уделяют также значительное внимание совершенствованию традиционных процессов получения базовых минеральных масел. Обусловлено это тем, что многостадийная технология выделения и очистки нефтяных масел позволяет получать не только базовое минеральное масло, но и еще один очень важный промежуточный продукт - гач (или петролатум), из которого выделяют парафины.
Основным способом разделения масляных рафинатов на базовое масло и гач (петролатум) является процесс низкотемпературной соль-вентной депарафинизации (экстрактивной кристаллизации), на который приходится около 40% от всех расходов на многостадийную технологию получения нефтяных минеральных масел. Поэтому разработка рациональных ме-
тодов повышения селективности сольвентного процесса депарафинизации, направленных, с одной стороны, на снижение потерь масла с гачем (или петролатумом), а, с другой стороны, на увеличение содержания в гаче (петролатуме) парафиновых углеводородов, является весьма актуальной задачей как с научной, так и с практической точек зрения. Решение ее позволяет увеличить выход депарафинированного масла и повысить качество гача (петролатума), что необходимо для обеспечения благоприятных условий для получения очищенного парафина.
В связи с вышеизложенным цель данной работы состояла в разработке доступного и эффективного растворителя для сольвентной депарафинизации рафинатов.
В настоящее время в промышленных условиях для депарафинизации рафинатов применяют в основном два состава растворителя. Это смеси метилэтилкетона с толуолом и ацетона
с толуолом [2]. Предлагается также для этих целей использовать составы метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) - ацетон, ацетон - МТБЭ - толуол [3, 4].
Изменяя соотношение компонентов в растворителе, можно осуществлять депарафиниза-цию нефтяного сырья любой вязкости и фракционного состава при различных температурах процесса и получать базовые масла с широким диапазоном температур застывания. Однако известные технологии не совершенны, что существенно влияет на эффективность выделения парафина из гача даже с помощью наиболее современной технологии - методом статической кристаллизации.
Основная часть. В данной работе представлены результаты исследования по депара-финизации рафинатов, выделенных из вакуумного дистиллята ВД-3 (табл. 1).
Таблица 1
Основные свойства вакуумного дистиллята ВД-3
Вакуумный дистиллят получен в ОАО «Наф-тан» при вакуумной перегонке мазута. Селективную очистку ВД-3 осуществляли К-метил-пирролидоном при температуре 50°С и кратности растворителя к сырью, равной 3 : 1 мае. ч.
В процессе депарафинизации в качестве нового растворителя использовали состав, состоящий из ацетона, толуола и этилацетата. При этом соотношение ацетон : толуол составляло 60 : 40 мае. ч. К смеси ацетон - толуол добавляли 1,5 мае. % этилацетата. Депарафини-зацию проводили при -15°С при соотношении растворитель : масло, равном 3 : 1 мае. ч.
Депарафинизации подвергали рафинат селективной очисткой депарафинизата К-метил-
пирролидоном при 50°С и кратности растворителя к сырью, равной 3 : 1 мае. ч. («обратная» схема).
Результаты селективной очистки масляных продуктов и депарафинизации рафинатов, полученных по «прямой» и «обратной» схемам, приведены в табл. 2.
Согласно данным табл. 2, выход базового масла при очистке вакуумного дистиллята ВД-3 по «обратной» схеме уменьшается, но при этом возрастает выход гача на 1,6 мае. %, если не применяется добавка этилацетата. Использование добавки-модификатора на стадии депарафинизации позволяет улучшить качество гача, так как повышается его температура плавления, а также увеличить его отбор при реализации «прямой» схемы очистки вакуумного дистиллята ВД-3.
Для оценки влияния последовательности процессов при очистке дистиллята ВД-3, введения этилацетата на стадии депарафинизации на качество базового масла был исследован структурно-групповой состав масла методом ИК-спектроскопии.
В табл. 3 представлен структурно-групповой состав полученных образцов базовых масел, исследованный по известному методу [5] на основе данных ИК-спектрометрического анализа. Интерпретацию полос поглощения проводили в соответствии с данными работ [5-7]. Для оценки влияния нового растворителя на структурно-групповой состав базовых масел использовали отношение оптических плотностей В, / В1600 и В, / В1460, где В, — оптическая плотность исследуемой полосы поглощения, а В^ш и ВМ60 - оптические плотности полос сравнения, в качестве которых использовали полосы при 1603 см-1 (С = С связь) [5] и при 1458,5 см-1 (СН3-группа) [5].
Согласно данным табл. 3, все ИК-спектры, т. е. спектры вакуумного дистиллята и очищенных (базовых) масел, имеют полосы поглощения, характеризующие наличие в указанных нефтепродуктах алифатических (1450-1880 см-1), ароматических (811-860 см-1) и нафтеновых (960 см-1) фрагментов, кислородсодержащих (1700, 1150, 1300 см-1) и серосодержащих (1030 см-1) групп.
Таблица 2
Результаты очистки вакуумного дистиллята ВД-3 по «прямой» и «обратной» схемам
Значение показателя
Показатель «прямая» схема «обратная» схема
ацетон - ацетон - толуол - ацетон - ацетон - толуол -
толуол этилацетат толуол этилацетат
Выход базового масла, мае. % 70,0 68,0 57,8 57,8
Показатель преломления, пВ 1,4842 1,4835 1,4859 1,4850
Выход гача, мае. % 5,5 6,5 7,1 6,8
Температура плавления гача, °С 62 64 57 62
Показатель Значение показателя
Показатель преломления, пВ 1,5320
Кинематическая вязкость, мм2/с:
- при 40°С 26,98
- при 70°С 8,00
Температура вспышки в закрытом тигле, °С >200
Содержание серы, мае. % 1,86
62
Растворитель для депарафинизаиии рафинатов, выделенных из масляных дистиллятов нефти
Таблица 3
Результаты структурно-группового анализа базовых масел методом ИК-спектроскопии
Образец масла Спектральные коэф( эициенты
D1600 D720 + D1380 D960 D1030
D1460 D1460 D1460 D1460
«Прямая» схема: - очистка без этилацетата 1,61 1,48 1,52 1,52
- очистка с этилацетатом 1,94 1,22 1,58 1,60
«Обратная» схема: - очистка без этилацетата 1,52 1,58 1,56 1,48
- очистка с этилацетатом 1,60 1,38 1,60 1,50
Вакуумный дистиллят ВД-3 1,61 2,54 1,64 1,58
Результаты, приведенные в табл. 3, свидетельствуют об изменении структурно-группового состава масел с использованием нового трехкомпонентного растворителя на стадии депарафинизации как при «прямой», так и при «обратной» схеме очистки вакуумного дистиллята ВД-3. В базовом масле, полученном по «обратной» схеме, усредненная молекула содержит меньше ароматических структур, больше алифатических и нафтеновых фрагментов, меньше серосодержащих групп, что должно благоприятно повлиять на эксплуатационные свойства минерального масла.
Заключение. На основании полученных результатов очистки промышленного образца вакуумного дистиллята ВД-3 можно сказать, что очистка масляной фракции по схемам экс-
тракция - депарафинизация и депарафини-зация - экстракция с использованием в качестве растворителя тройной системы, содержащей помимо основных компонентов ацетона и толуола добавку этилацетата (1,5 мае. %), позволяет улучшить качество базового масла и гача. Это свидетельствует о том, что добавка этилацетата увеличивает селективность разделения. При этом более эффективным является процесс очистки вакуумного дистиллята ВД-3 по «прямой» схеме: больше выход базового масла, выше температура плавления гача. В то же время введение этилацетата на стадии депарафинизации позволяет улучшить качество масла и гача еще в большей степени по сравнению с очисткой масляной фракции по «обратной» схеме.
Литература
1. Гусакова Ж. Ю. Гидрооблагораживание масляных фракций с использованием каталитической гидродепарафинизации и гидроочистки: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.17.08, 05.17.17 / Ангарская техн. акад. Ангарск, 2007. 22 с.
2. Получение низкозастывающих нефтепродуктов методами депарафинизации / Р. Р. Гайнул-лин [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16, № 10. С. 257-265.
3. Воротнева С. Е., Голованчиков А. Б., Дулькина Н. А. Моделирование процесса депарафинизации масляных фракций // Известия Волг. ГТУ. 2011. Т. 1, вып. 4. С. 5-9.
4. Нигматтулин И. Р. Разработка и применение растворителя ацетон - метилтретбутиловый эфир для производства нефтяных масел и парафинов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.17.17 / Уфинский гос. нефт. ун-т. Уфа, 2002. 24 с.
5. Применение аддитивов-модификаторов в процессе депарафинизации рафинатов / Е. И. Гру-шова [и др.] // Труды БГТУ. 2016. № 4: Химия, технология орган. в-в и биотехнология. С. 21-24.
6. Иванова П. В., Сафиева Р. 3., Камелев В. Н. ИК-спектрометрия в анализе нефти и нефтепродуктов // Вестник Башкирского университета. 2008. Т. 13, № 4. С. 869-874.
7. Казанина П. А., Куплетская Н. Б. Применение инфракрасной, ультрафиолетовой и ЯМР-спектро-скопии в органической химии. М.: Высшая школа, 1971. 160 с.
References
1. Gusakova Zh. Yu. Gidrooblagorazhivaniye maslyanykh fraktsiy s ispol'zovaniem kataliticheskoy gidrodeparafmizatsii i gidroochistki: avtoref. dis. kand. tekhn. nauk [Hydroforming of oil fractions using catalytic hydrodewaxing and hydrotreating. Abstract of thesis cand. of tech. sci.]. Angarsk, 2007. 22 p.
2. Gaynullin R. R., Gizyatullin E. T., Solodova N. L., Abdullin A. I. Receipt low frosting petroleum products by the methods of dewaxing. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of the Kazan Technological University], 2013, vol. 16, no. 10, pp. 257-265 (In Russian).
3. Vorotneva S. E., Golovanchikov A. B., Dul'kina N. A. Modeling process of dewaxing oil fractions. Izvestiya Volg. GTU [Proceedings of the Volg. STU], 2011, vol. 1, issue 4, pp. 5-9 (In Russian).
4. Nigmattulin I. R. Razrabotka i primeneniye rastvoritelya atseton - metiltretbutilovyy efir dlya proizvodstva neftyanykh masel i parafmov: avtoref. dis. kand. tekhn. nauk [Development and application of the solvent acetone methyl tret-butyl ether for the production of hydrocarbon oils and paraffins. Abstract of thesis cand. of tech. sci.]. Ufa, 2002. 24 p.
5. Grushova E. I., Al'-Razuqi A. A., Miloserdova O. A., Chayko E. S. Use additives-modifiers in the process of dewaxing rafinates. Trudy BGTU [Proceedings of BSTU], 2016, no. 4: Chemistry, organic substances technology and biotechnology, pp. 21-24 (In Russian).
6. Ivanova P. V., Safieva R. Z., Kamelev V. N. Infrared spectrometry in the analysis of petroleum and petroleum products. Vestnik Bashkirskogo universiteta [Bulletin of the Bashkir University], 2008, vol. 13, no. 4, pp. 869-874 (In Russian).
7. Kazanina P. A., Kupletskaya N. B. Primeneniye infrakrasnoy, ul'trafioletovoy i YaMR-spektroskopii v organicheskoy khimii [The use of infrared, ultraviolet and NMR spectroscopy in organic chemistry]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1971. 160 p.
Информация об авторах
Грушова Евгения Ивановна - доктор технических наук, профессор кафедры технологии нефтехимического синтеза и переработки полимерных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: [email protected]
Аль-Разуки Ахмед Аднан - аспирант. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: [email protected]
Карпенко Ольга Владимировна - аспирант. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: [email protected]
Алрашеди Аймен Рашад - аспирант. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: [email protected]
Полешко Андрей Васильевич - студент. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: [email protected]
Information about the authors
Grushova Evgeniya Ivanovna - DSc (Engineering), Professor, the Department of Technology of Petrochemical Synthesis and Polymer Materials Processing. Belarusian State Technological University (13a, Sverdlova str., 220006, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: [email protected]
Al'-Razuqi Ahmed Adnan - PhD student. Belarusian State Technological University (13a, Sverdlova str., 220006, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: [email protected]
Karpenko Ol'ga Vladimirovna - PhD student. Belarusian State Technological University (13a, Sverdlova str., 220006, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: [email protected]
Alrashedi Aymen Rashad - PhD student. Belarusian State Technological University (13a, Sverdlova str., 220006, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: [email protected]
Poleshko Andrey Vasil'yevich - student. Belarusian State Technological University (13a, Sverdlova str., 220006, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: [email protected]
Поступила 27.01.2017
