CC BY
123
УДК 665.63 (675.8)
А. И. Изибаева (маг.), Н. К. Кондрашева (д.т.н., проф.), Д. О. Кондрашев (к.т.н., асс.)
Совершенствование технологии производства базовых минеральных масел
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра технологии нефти и газа 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2420712, е-та1: Тпд@ rusoil.net, Alena19-85@mail.ru, do_Kondrashev@sibniiup.ru
A. I. Izibaeva, N. K. Kondrashova, D. O. Kondrashov
Perfection of technology of production of base mineral oils
Ufa State Petroleum Technological University I, Kosmonaftov Str, Ufa, 450062, Russia; ph. (347) 2420712 e-mail: Tng@ rusoil.net, AlenaI9-85@mail.ru, do_Kondrashev@sibniiup.ru
Рассмотрена возможность получения базовых основ минеральных масел применением схемы «обратной последовательности процессов», при которой масляные дистилляты вначале подвергаются неглубокой депарафинизации, а затем — селективной очистке ^метилпирролидоном.
Ключевые слова: базовые минеральные масла; обратная последовательность; селективная очистка; депарафинизация; дистиллят; растворитель; рафинат; экстракт.
Possibility of receiption of basic mineral oils by application of chart «to the reverse sequence of processes», at which oil distillates in the beginning exposed to shallow dewaxing, and then — to the selective cleaning by N-metylpyrrolidone is considered.
Key words: base mineral oils; dewaxing; distillate; extract; rafinat; reverse sequence; selective cleaning; solvent.
В настоящее время основные тенденции развития современных нефтеперерабатывающих производств обусловлены необходимостью увеличения глубины переработки нефти и ужесточением экологических требований к процессам и продуктам НПЗ. Многие показатели качества товарных масел, а также технико-экономические показатели процессов очистки масляного производства во многом предопределяются качеством исходных неф-тей и их масляных фракций.
В России наиболее массовым сырьем для производства масел являются смеси западносибирских и волго-уральских нефтей 1.
В исходных масляных фракциях нефти содержатся компоненты, составляющие основу базовых масел, и так называемые нежелательные компоненты, ухудшающие физико-химические и эксплуатационные свойства масел, такие как смолисто-асфальтеновые, полициклические ароматические и высокомолекулярные парафиновые углеводороды 3' 4. Поэтому технология производства базовой основы минеральных масел основана на избирательном удалении из масляных фракций нежелатель-
Дата поступления 06.12.09
ных компонентов при максимально возможном
сохранении углеводородов, обеспечивающих
требуемые физико-химические и эксплуатаци-
2
онные свойства конечных товарных масел 2.
Основное количество минеральных базовых масел производят с использованием процессов селективной очистки и депарафини-зации.
Селективная очистка предназначена для удаления смолистых веществ и полициклических ароматических углеводородов из масляных дистиллятов с целью повышения индекса вязкости и снижения коксуемости, а депара-финизация — для удаления из рафинатов селективной очистки высокоплавких парафиновых углеводородов с целью получения базовых масел с низкими температурами застыва-
2
ния 2.
Экспериментальная часть
В качестве исходного продукта для исследования был использован дистиллят III масляной фракции (360—420 оС) из мазута смеси сернистых западносибирских нефтей. Показатели качества исследуемого продукта приведены в табл. 1.
Таблица 1
Качество дистиллята III масляной фракции (360-420 оС)
Показатели 360-420 оС
Плотность при 20 ОС, кг/м3 903.06
Показатель преломления 1.4979
при 50 оС,
Вязкость, мм2/с:
- при 50 оС 24.7095
- при 100 оС 4.6240
Индекс вязкости 81.934
Температура застывания, оС + 1
Содержание серы, % мас. 1.9055
Фракционный состав, оС:
НК 358
5% 380
50% 397
95% 410
КК 412
Углеводородный состав, % мас.:
- парафино-нафтеновые 44.1
- легкие ароматические 25.5
- средние ароматические 12.6
- тяжелые ароматические 15.1
- смолы I 1.4
- смолы II 1.3
На первом этапе были подобраны наиболее оптимальные параметры процесса для данного вида сырья — критическая температура растворимости (КТР), температура экстракции и кратность растворителя к сырью. При этом КТР составила 84 оС. С этой целью для фракции 360—420 оС были проведены исследования зависимости КТР от соотношения растворитель: сырье для ^метилпирролидона (^МП) и выбрана кратность растворителя к сырью, равная 2 : 1. Результаты представлены в табл. 2 и на рис. 1.
Таблица 2 Зависимость КТР от соотношения растворитель : сырье
Сырье, мл 3 3 3 3 3 3
Растворитель, мл 1 2 3 6 9 12
Растворитель, % 25.0 40.0 50.0 66.7 75.0 80.0
КТР (растворитель ^МП), оС 51 65 80 84 82 80
Первая серия опытов по очистке III масляной фракции поводилась при температуре 54 оС для растворителя ^метилпирролидон и соотношении растворитель : сырье, равном 2 : 1 (66.7 : 33.3 % об.), результаты которых представлены в табл. 3.
Результаты исследования и подбор наиболее оптимальных условий селективной очитки ^метилпирролидоном III масляной фракции (360—420 оС) приведены в табл. 4. Получен-
90 т О 80 £ 70 * 60 50 40 30 20 10 0
25 40 50 66,7 75 80 90 100 % об. растворителя
Рис. 1. Зависимость КТР от соотношения растворитель : сырье
Таблица 3 Результаты селективной очистки III масляной фракции(360-420)
Показатели Растворитель 1Ч-МП
Условия очистки
Температура, оС 54.0
Соотношение Р : С (массовая доля) 2 : 1
КТР, оС 84.0
Выход и качество рафинатов
Плотность при 50 оС, кг/м3 891.3
Показатель преломления при 50 ^ (Пд50) 1.4748
Вязкость кинематическая, мм2/с: при 100 оС при 50 оС 3.94 13.65
Индекс вязкости 97
Температура застывания, оС +5
Содержание серы, % мас. 1.1485
Выход рафината на фракцию, % мас. 74
ные результаты показывают, что рафинат достаточной глубины очистки получается при средних значениях соотношения растворитель : сырье (2 : 1) и температуре очистки, равной 54 оС с сохранением его выхода на довольно высоком уровне (74% мас. на дистиллят).
Производство нефтяных масел на практике осуществляется в соответствии с традиционной поточной схемой: селективная очистка— депарафинизация. Однако нами предлагается при переработке высокопарафинистых и пара-финистых нефтей использовать схему «обратной последовательности процессов», при которой прямогонные масляные дистилляты вначале подвергаются неглубокой депарафиниза-ции, а затем — селективной очистке. Полученные при этом депарафинированные дистилляты далее направляются на селективную очистку ^МП.
На втором этапе работы фракцию 360—420 оС западносибирской нефти подвергали экстракционной очистке с использованием двух комбинированных технологических схем:
1) селективная очистка — депарафинизация;
2) депарафинизация — селективная очистка.
Стадию селективной очистки по обеим схемам проводили при оптимальном объемном
соотношении экстрагента к сырью, равном 2 : 1, и температуре экстракции 54 оС. Стадию депарафинизации осуществляли при кратности разбавления сырья 3 : 1, в качестве растворителя использовали смесь метилэтилкетона и толуола (60 : 40 по объему), и температуре фильтрации —18 оС.
Таблица 4
Результаты селективной очистки III масляной фракции при различной кратности
растворителя к сырью и температуре
Показатель Номер опыта
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Условия очистки:
Температура, оС 44 54 64 44 54 64 44 54 64
Соотношение растворитель : сырье (по объему) 1.5:1 1.5:1 1.5:1 2:1 2:1 2:1 2,5:1 2,5:1 2,5:1
Выход и качество рафинатов:
Показатель преломления при 50 °С, п5° 1.4828 1.4816 1.4807 1.4867 1.4748 1.4735 1.4797 1.4787 1.4767
Вязкость кинематическая, мм2/с:
- при 100 оС 4.25 4.22 3.90 4.61 3.94 3.75 4.05 3.90 3.82
- при 50 оС 15.18 14.94 13.53 14.01 13.65 12.26 14.83 13.89 12.84
Индекс вязкости 94 98 102 96 97 102 98 102 104
Температура застывания, оС +3 +6 + 11 +4 +5 +8 +5 +6 +9
Плотность при 50 оС, кг/м3 894.7 889.6 886.6 898.2 891.3 881.3 895.6 892.0 886.3
Содержание серы, % масс. 1.3835 1.3815 1.3555 1.1925 1.1485 1.1400 1.2050 1.2000 1.1760
Углеводородный состав, % мас.:
- парафино-нафтеновые 54.4 58.6 55.7 57.6 59.6 59.3 61.2 62.4 62.1
- легкие ароматические 24.0 25.9 26.2 23.8 24.0 20.40 23.2 19.8 22.0
- средние ароматические 10/8 6.5 7.4 9.3 8.2 6.5 7.4 9.6 7.4
- тяжелые ароматические 8/7 7.5 8.6 6.8 7.6 8.9 6.7 7.1 7.2
- смолы I 1.0 0.6 0.9 1.0 0.5 2.1 0.4 0.4 0.5
- смолы II 1.4 0.9 1.2 1.4 1.5 2.8 0.9 0.7 0.8
Выход рафината на фракцию, % мас. 73 69 65 78 74 65 65 46 44
360-420 оС
Показатель Прямая Обратная
1Ч-МП 1Ч-МП
Выход рафината на сырье экстракции, % мас. 80 69
Выход деп. масла на дистиллят, % мас. 59.2 66.0
Углеводородный состав, % мас.: - парафино-нафтеновые 51.5 59.7
- легкие ароматические 23.0 21.1
- средние ароматические 14.3 8.6
- тяжелые ароматические 9.1 8.4
- смолы I 0.8 1.0
- смолы II 1.3 1.2
Показатель преломления при 50 оС, и 50 По 1.4837 1.4787
Содержание серы, % мас. 1.5445 1.2940
Температура застывания, оС -21 -19
Индекс вязкости 99 109
Вязкость, мм2/с:
- при 50 оС 19.43 11.71
- при 100 оС 5.03 3.64
Таблица 5
Сравнительная оценка качества базовых основ минеральных масел при использовании схем селективной очистки и депарафинизации в прямой и обратной последовательности процессов
В табл. 5 приведены сравнительные данные по качеству и выходу базовых основ дис-тиллятных минеральных масел, полученных из III масляной фракции, при прямой и обратной последовательности вышеуказанных технологических процессов.
Как следует из табл. 5, преимущество второго варианта — это более высокий индекс вязкости (109 против 99) и выход (66.0 против 59.2 % мас.) на дистиллят базовой основы минеральных масел при незначительном ухудшении низкотемпературных свойств (на 2 ед.). О более высоком качестве базового масла, полученного по второму варианту, свидетельствует более светлый цвет, меньшие показатели преломления (1.4787 против 1.4837) и содержание серы (1.2940 против 1.5445).
Таким образом, результаты исследования показали, что увеличение выхода и улучшение качества базовых минеральных масел, получаемых на основе III масляной фракции из смеси сернистых и парафинистых западносибирских нефтей, может быть достигнуто путем внедрения новой технологии и поточной схемы их
производства, в основе которой лежит изменение последовательности и совершенствование
технологических процессов.
Литература
1. Нигматуллин Р. Г., Золотарев П. А, Сайфул-лин Н. Р., Теляшев Г. Г., Меджибовский А. С. Селективная очистка масляного сырья.— М.: Нефть и газ, 1998.- 208 с.
2. Черножуков Н. И. Технология переработки нефти и газа. Ч. 3.- М.: Химия, 1978.- 408 с.
3. Казакова Л. П., Крейн С. Э. Физико-химические производства нефтяных масел.- М.: Химия, 1978.- 320 с.
4. Анисимов И. Г., Бадыштова К. М., Бнатов С. А. и др. Под ред. Школьникова В. М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение.- М.: изд. Ц. «ТЕ-ХИНФОРМ», 1999.- 596 с.
5. Хасан Аль-Резк С. Д., Кондрашева Н. К., Ким Д. В., Изибаева А. И., Станкевич К. Е. // Нефтепереработка и Нефтехимия.- М.: ЦНИ-ИТЭнефтехим, 2009.- №6.- С. 30.
6. Хассан Аль-Резк С. Д., Кондрашева Н. К., Ким Д. В.и др. / Баш. хим. ж.- 2008.- Т. 15, №4.- С. 119.
