Продукты нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технология получения масла, используемое сырьё, режимы получения, схемы установок

масло мазут очистка нефть

Технология производства масел состоит из трёх основных этапов: получение масляных фракций, выработка из них базовых масел - компонентов и смешение (компаундирование) базовых масляных компонентов с вводом присадок.

Начну с первого из этих этапов - вакуумной перегонки мазута и получения масляных дистиллятов.

Как известно, пригодность нефти для получения из неё масел определяется при индексации нефти и установлении шифра нефти. Шифр нефти указывает:

1) к какому классу относится нефть (по содержанию в ней серы);

2) к какому типу относится нефть (по содержанию в ней светлых фракций, кипящих до 350єС);

3) к какой группе относится нефть (по содержанию в ней масляных фракций):

I группа - больше 25% на нефть, 45% на мазут;

II группа - от 25 до 15% на нефть, 45% на мазут;

III группа - от 25 до 15% на нефть, 45-30% на мазут;

IV группа - менее 15% на нефть, менее 30% на мазут.

4) к какой подгруппе относится нефть (по индексу вязкости масляных фракций):

I подгруппа - индекс вязкости более 95;

II подгруппа - индекс вязкости от 95 до 90;

III подгруппа - индекс вязкости от 90 до 85;

IV подгруппа - индекс вязкости менее 85.

5) к какому виду относится нефть (по содержанию в ней парафина).

III и IV классификационные признаки шифра нефти определяют пригодность (или непригодность) нефти для выработки из неё масел. К нефтям, пригодным для получения масел, относят обычно нефти двух первых групп и двух первых подгрупп.

В этом случае в вакуумной колонне АВТ получают масляные дистилляты и остаток - гудрон, пригодные для получения дистиллятных и остаточного масел. Масляных дистиллятов обычно получают два:

· масляный дистиллят маловязкий (МД м), фракция 350-420єС;

· масляный дистиллят высоковязкий (МД в), фракция 420-500єС, в остатке гудрон, кипящий выше 500єС.

В последнее время стали получать широкую фракцию (ШФ) масла, которую после серии очисток фракционируют на 2-3 узкие фракции.

Второй этап производства масел - это выработка очищенных базовых масел - компонентов. Технология их выработки включает в себя ряд процессов, назначение которых следующее:

· удаление из гудрона твёрдых асфальтенов пропаном;

· удаление групп углеводородов и соединений, присутствие которых в масле нежелательно.

Соответственно на общей схеме показаны четыре ступени отчистки:

· деасфальтизация гудрона пропаном;

· селиктивная очистка фенолом или фурфуролом;

· депарафинизация для снижения температуры застывания масла;

· гидроочистка или контактная доочистка масла.

Последовательность очисток широкой фракции показана на рисунке 1 пунктиром и в конце её (перед компаундированием) стоит установка фракционирования масел на маловязкое, средневязкое и высоковязкое (МВМ, СВМ и ВВМ).

Очищенные от всех нежелательных примесей МВМ, СВМ и ВВМ называют базовыми дистиллятными маслами, а очищенный деасфальтизат - базовым остаточным маслом.

Рассмотрим четыре ступени очисток.

1) Деасфальтизация гудрона пропаном. В гудроне присутствует большое количество тяжёлых асфальтосмолистых веществ, плохо растворимых в полярных растворителях. Поэтому для их удаления используют неполярные растворители типа сжиженного пропана или бутана.

В процессе деасфальтизации идут одновременно два процесса:

· коагуляция и осаждение асфальтосмолистых веществ (уходящих с асфальтом);

· экстракция углеводородов (уходящих с деасфальтизаном).

Рост молекулярной массы растворителя (М бутана больше М пропана) увеличивает растворящую способность растворителя, и поэтому уменьшается селиктивность процесса. Исходя из этого, наибольшее применение получил пропан.

В голове процесса находятся две экстракционные колонны - Э - 1 и Э - 2, где гудрон и пропан смешиваются и разделяются на смесь деасфальтизатов 1-й и 2-й ступеней с пропаном и смесь асфальта с пропаном. Раствор асфальта в пропане после Э - 2 подогревается в печи и идёт в колонну К - 1, где отгоняется сухой пропан, а затем в колонну К - 2, где за счёт подачи водяного пара отгоняется влажный пропан. Снизу К - 2 отбирается асфальт. Из Э - 1 смесь деасфальтизата 1-й ступени с пропаном поступает в испаритель И - 1, откуда после отпарки основной массы пропана он направляется в колонну К - 3 и затем в колонну К - 4, снизу которой выводится деасфальтизат 1-й ступени. Из Э - 2 смесь деасфальтизата 2-й ступени с пропаном поступает в испаритель И - 2, а затем в И - 3, после которого в колонне К - 5 получают деасфальтизат 2-й ступени. Влажный пропан в колонне К - 6 промывают водой, затем компрессором сжимают до рабочего давления и направляют в ёмкость Е - 1.

2) Селективная очистка масел. Процесс основан на экстрактном разделении нефтяных фракций с помощью полярных растворителей, которые способны преимущественно растворять полициклические ароматические углеводороды и смолистые соединения.

Важными показателями процесса являются селективность и растворяющая способность растворителя. Селективность - это способность растворителя чётко разделять компоненты сырья на рафинат (в котором концентрируются нефтеноароматические и высокоиндексные ароматические углеводороды) и экстрат (в который переходят низкоиндексные полициклические углеводороды и смолистые соединения). Растворяющая способность характеризует количество растворителя, необходимое для растворения определённого количества компонентов сырья, т.е. для получения рафината определённого качества. Как правило, селективность и растворяющая способность антибатны. В качестве растворителей применяют фенол, фурфурол и N - метилпирролидон. Селективной очистке подвергают масляные дистилляты 350-420єС (МДМ) и 420-500єС (МДв) или широкую фракцию 350-500єС (ШФ), а также деасфальтизат гудрона 1-й и 2-й ступеней.

Хотя очистка масляных дистиллятов и деасфальтизата ведётся раздельно (на разных блоках одной комбинированной установки), схемы этих блоков идентичные и различаются лишь режимами работы.

Масляная фракция 350-500єС (или деасфальтизаты гудрона) в начале в абсорбере К - 1 контактирует с азиотропной смесью фенола и воды и затем поступает в экстрактор Э - 1. Сверху экстрактора рафинатный раствор (смесь рафината и фенола) через трубчатую печь Т - 1 поступает в колонны К - 2 и К - 3, где фенол отпаривается, а рафинат откачивается с установки. Снизу экстрактора выходит экстрактный раствор, который проходит колонну К - 4, печь П - 3, колонны К - 5 и К - 6, где последовательно отпаривается фенол, а экстракт снизу колонны К - 6 откачивается в парк.

Сверху колонн К - 2 и К - 5 отбирается сухой фенол, который идёт в ёмкость Е - 1, а из неё возвращается на орошение В Э - 1, К - 2 и К - 6.

Сверху колонн К - 3, К - 4 и К - 6 отбирается влажный фенол (азотная смесь с водой), который отчищается от воды в абсорбере К - 1.

Технологический режим работы установки характеризуется такими факторами, как кратность растворитель: сырьё, температурный режим процесса и подача антирастворителя в зону экстракции. С ростом температуры неуклонно падает выход рафината, но до определённого предела растёт ИВ масла. С увеличением кратности растворителя выход рафината также падает и ИВ масла тоже растёт.

3) Депарафинизация масел.

Назначение этой установки (вернее - «этих установок», так как параллельно идёт очистка двух рафинатов - дистиллятного и остаточного) - выделение из очищенных рафинатов высокозастывающих твёрдых парафинов.

Процесс является одной из разновидностей процесса экстракции - экстрактивной кристаллизацией. Он основан на различии растворимости твёрдых и жидких углеводородов в некоторых растворителях при низких температурах. Твёрдые углеводороды ограниченно растворяются в полярных и неполярных растворителях, причём их растворимость подчиняется общим закономерностям растворимости твёрдых веществ в жидкостях.

Наибольшее распространение получил смешанный растворитель метилэтилкетон (МЭК) - толуол. Иногда применяют смесь ацетона с толуолом.

Депарафинизация масел - это низкотемпературный процесс. Для генерации холода в нём используют пропан или аммиак, а на установках глубокой депарафинизации в дополнение к охлаждению пропаном или аммиаком применяют охлаждение этаном. Принципиальная схема установки такой депарафинизации показана на следующем рисунке 4.

Сырьё (дистиллятный или остаточный рафинат) подогревается в паровом теплообменнике, затем охлаждается вначале в водяном холодильнике, затем в регенеративном кристаллизаторе Кр - 1 и в аммиачном Кр - 2. По пути оно смешивается с также предварительно охлаждённым растворителем и поступает в барабанный тканевый вакуумный фильтр Ф - 1.

В этом фильтре под вакуумом масло просасывается через плотную ткань (бельтинг) и через специальные каналы в валу выходит в ёмкость Е - 2, а твёрдый осадок срезается скребком с ткани и, смешиваясь с холодным растворителем, поступает в ёмкость Е - 3. Смесь твёрдого осадка 1-й ступени с растворителем направляется затем во второй вакуум - фильтр, где разделяется на фильтрат 2-й ступени (направляется в ёмкость Е - 5) и более чистый осадок (в ёмкость Е - 6).

Фильтрат 2-й ступени, более богатый парафинами возвращается на смешение с сырьём для повторной депарафинизации.

Фильтрат 1-й ступени направляется в реактификационные колонны К - 1 - К - 4, где от него отгоняют сухой и влажный растворитель и в остатке получают депарафинированное масло (II).

Осадок 2-й ступени после регенеративного кристаллизатора Кр - 5 направляется в колонны К - 6 - К - 8, где от него отгоняется растворитель и в остатке получается гач.

Гач на 60 - 80% состоит из н - алканов, и его в дальнейшем направляют на обезмасливание с целью получения твёрдого парафина, содержащего примерно 1,5% масла.

Процесс обезмасливания является как бы продолжением и часто неотъемлемой частью процесса депарафинизации, в котором используются те же растворители и аналогичный режим фильтрации. Поэтому процесс обезмасливания базируется на тех же теоретических основах, что и процесс депарафинизации.

4) Гидроочистка масел.

Назначение установок гидроочистки масел - гидрогенизационное облагораживание состава масел после депарафинизации за счёт насыщения смолистых веществ водородом (осветление масел) и удаление части сернистых соединений.

Схемы этих установок поэтому подобны схемам установок гидроочистки и отличаются лишь некоторыми конструктивными особенностями, связанными с качеством очищаемой среды (масла).

Дополнительная очистка масел. Базовые масла, кроме гидроочистки, подвергают дополнительным очисткам - адсорбционной, контактной, кислотно - контактной и кислотно - щелочной.

Процесс адсорбционной очистки основан на избирательном выделении полярных компонентов сырья (смол, гетероорганических и полициклических ароматических соединений) на активной поверхности адсорбента, в качестве которого используют молотый синтетический алюмосиликат. Сырьё процесса - дистиллятные масла. При их очистке получают два рафината:

· рафинат - 1 - основной очищенный продукт (87 - 89% от сырья процесса);

· рафинат - 2 - десорбированный с адсорбента ароматизированный концентрат (6 - 8% от сырья).

Из рафината 1 получают трансформаторные и гидравлические масла, а из рафината - 2 - наполнители каучуков и мягчители ризин.

По технологической схеме такая установка идентична установке крекинга.

Назначение контактной доочистки - улучшить цвет и повысить стабильность масла при хранении.

Сырьё - депарафинированное масло через паровой подогреватель 1 подаётся в холодный смеситель 2. В смесителе, оборудованном турбомешалкой, масло смешивается с молотой отбеливающей землёй (глиной), подаваемой шнековым дозатором. Из смесителя суспензия направляется через теплообменник 4 в змеевик печи 3 и долее - в отгонную колонну 5. Вниз колонны 5 подаётся острый водяной пар, отходящая сверху колонны смесь паров через конденсатор 6 поступает в приёмник 7. Водяной пар сверху колонны конденсируется в конденсаторе смешения 8.

Из колонны 5 суспензия масла с отбеливающей землёй через теплообменник 4 и холодильник 9 подаётся в горячий смеситель 10, а затем - на фильтрацию на дисковые 13 и рамные 14 фильтры.

Технологический режим очистки следующий:

Температура - суспензии, єС.

в холодном смесителе - 70 - 80.

на выходе из змеевика печи - 130 - 220.

Температура фильтрования, єС.

на дисковых фильтрах 130 - 170.

на рамных фильтрах 70 - 110.

Давление, МПа.

на дисковых фильтрах 0,4.

на рамных фильтрах 0,35.

Расход отбеливающей земли, % на масло - 2 - 10 (зависит от качества масла).

Выход очищенного масла - 96 -98%.

Общее количество отгона, % на доочищенное масло 0,5 - 1,0.

Процесс кислотно - контактной и кислотно - щелочной очистки применяется для очистки масляных фракций уникальных малосернистых беспарафинистых нефтей, а также для выработки белых масел. Под воздействием серной кислоты в сырье протекают реакции окисления и полимеризации асфальтосмолистых веществ и сульфирование части ароматических и нафтеновых углеводородов. Применяются 92 - 98%-я серная кислота; 3 - 10%-й раствор едкого натра при кислотно - щелочной очистке и отбеливающая земля при кислотно - контактной.

Процесс сернокислотной очистки может быть как переодическим, так и непрерывным. Переодическая очистка осуществляется в цилиндрической мешалке с коническим днищем объёмом 25 - 250 мі. Перемешивание осуществляется воздухом. Мешалка оборудована паровой рубашкой в конусной части.

Установка для непрерывной сернокислотной очистки имеет в своём составе смесители, дозирующие насосы для кислоты, центрифуги для отделения кислого гудрона.

2. Характеристики масел, свойства, марки

Нефтяные масла представляют собой высококипящие вязкие фракции нефти, очищенные от нежелательных примесей. Нефтяные масла классифицируются по способу выделения из нефти (дистиллятные, остаточные, смешанные); по методу очистки (выщелоченные, кислотно - щелочной очистки, селективной очистки, адсорбционной очистки и т.п.); по областям применения (смазочные и специальные).

К смазочным маслам относятся: моторные, индустриальные, трансмиссионные, турбинные, компрессорные, цилиндровые, осевые, прокатные, приборные. К специальным маслам относятся: гидравлические, электроизоляционные, вакуумные, технологические, защитные, медицинские.

Начну описание характеристик, свойств, марок моторных масел. Марка М - 63 / 10В означает, что это всесезонное моторное масло, универсальное для среднефорсированных бензиновых и дизельных ДВС. Это масло имеет индекс вязкости 120, в нём содержится механических примесей не более 0,02%, температура застывания не ниже - 30єС, плотность при 20єС не более 890 кг/мі.

Трансмиссионные масла подразделяются на 5 групп: минеральные масла без присадок; с противоизносными присадками; с противозадирными присадками умеренной эффективности; с противозадирными присадками высокой эффективности; с противозадирными присадками высокой эффективности и многофункционального действия, а также универсальные масла. Кроме того, для масел установлено 34 класса по вязкости и поэтому их обозначают, например, следующим образом: ТМ - 1 - 18 или ТМ - 5 - 34, что означает трансмиссионной масло 1-й группы, класса вязкости 18 или 5-й группы класса вязкости 34.

Гидравлические масла разделяются на низкозастывающие маловязкие (ЛЗ - МГ - 2, МГЕ - 4А, РМ, РМЦ, МГ - 7 - Б, МГ - 10Б) и средневязкие (АУП, ГТ - 50, ЭШ).

Они отличаются очень низкими значениями температур и помутнения, а также кислотных чисел.

Энергетические масла: 1) турбинные масла имеют вязкость при 40 и 50єС порядка 28 - 70 ммІ/с, индекс вязкости 70 - 95, низкое кислотное число и не очень низкую температуру застывания - не выше минус 10єС - минус 15єС; 2) трансформаторные масла выпускают несколько сортов, различающихся по используемому сырью и способу получения. Все они маловязкие, у них очень низкое кислотное число и температура застывания (не выше минус 45єС - минус 65єС. Это марки ТКп, Т - 1500У, ГК, ВГ, АГК, МВТ).

Индустриальные масла самая большая по объёму выработки и по ассортименту группа масел, подразделяющаяся на 4 группы по уровню нагрузок (Л, Г, Н и Т). По уровню эксплуатационных свойств каждая группа подразделяется на 5 подгрупп (А, В, С, Д и Е).

И последний уровень деления - это классы по вязкости от 2 - го (вязкость 1,9 - 2,5 ммІ/с) до 1500 - го класса (вязкость 1350-1650 ммІ/с). В соответствии с этой классификацией индустриальные масла обозначаются, например, следующим образом И - Г - В - 15, что означает масло индустриальное, группы Г, подгруппы В, класса 15.

3. Область применения

Индустриальные масла применяются для смазки текстильных машин, металлорежущих станков, подшипников, контрольно-измерительных приборов, используются в качестве рабочих жидкостей в гидравлических системах станочного оборудования и автоматических линий, а также для технологических нужд (жирование кож, изготовление пластичных смазок, косметических кремов и т.п.) и т.д.

Турбинные масла предназначены для смазывания и охлаждения подшипников гидравлических и газовых турбин, турбонасосов, турбокомпрессоров, для систем регулирования турбоагрегатов. Смена отработавшего масла в этих машинах является сложной операцией, поэтому турбинные масла должны обладать повышенной стойкостью против окисления, не выделять продуктов коррозии и окисления.

Компрессорные масла служат для смазки цилиндров и клапанов компрессорных машин и в качестве уплотнительной среды для герметизации камеры сжатия.

Моторные масла предназначены для смазывания тепловозных дизелей, судов морского транспортного, промыслового и речного флота, автотракторных дизелей старых моделей.

Трансмиссионные масла предназначены для коробок передач и силовых трансмиссий, передающих большие крутящие моменты в автомобилях, тракторах, экскаваторах, танках и других стационарных машинах и механизмах.

Гидравлические масла вырабатываются специально для заполнения цилиндров грузоподъёмных механизмов (домкратов, подъёмников на тракторах и экскаваторах). Масло используется в них как среда, передающая большие осевые нагрузки.

Энергетические масла (турбинные и трансформаторные масла). Турбинные предназначены для смазки подшипников и редукторных передач паровых и водяных турбин в циркуляционных системах. Трансформаторные масла применяются в электрооборудовании высших классов напряжения.

Используемая литература

1. Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей. - М. Химия. Колос С, 2004 г., стр. 290 - 314.

2. Химия нефти и газа. Учебное пособие /Под ред. Проскурякова В.А. и Драбкина А.Е. - Л. Химия, 1981 г., стр. 330 - 334.

3. Леффлер Уильям Л. Перераб. нефти - 2 - е изд., пересмотренное / пер. с англ. - М.: ЗАО Олимп - Бизнес, 2004 г., стр. 68 - 76.

Размещено на Allbest.ru