Гидроочистка масляных фракций

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

УКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Домашняя работа

На тему: Современные гидрогенизационные процессы в производстве смазочных масел

Подготовила:

ст. гр. 4-ХТП-57

Чернобривец Н. В.

Проверила:

доц. каф. Шевченко Е.Б.

Днепропетровск 2013

Гидроочистка масляных фракций -- это каталитический гидрогенизационный процесс, при котором химически нестабильные компоненты подвергаются гидрогенолизу. Это, в основном, продукты окисления углеводородов масел и смолистые соединения, в молекуле которых содержатся сера - азот - кислородосодержащие функциональные группы и ненасыщенные связи.

В результате гидроочистки рафинатов получают базовые масла с повышенной термостабильностью, с более высоким индексом вязкости, пониженным содержанием серы и отличающиеся лучшим цветом. Качественное сырье и комплекс названных современных процессов даёт возможность вырабатывать высококачественные базовые масла, которые по физико-химическим и эксплуатационным свойствам превосходят западноевропейские и российские аналоги и являются основой для производства высококачественных масел различного функционального назначения.

Кроме обязательного в технологии производства смазочных масел процесса гидродоочистки депарафинированных рафинатов применяются следующие гидрогенизационные процессы: гидрокрекинг; гидроизомеризация; каталитическая гидродепарафинизация; гидрирование.

В этих процессах осуществляются химические превращения углеводородов сырья в присутствии катализатора при повышенном давлении водорода, повышенной температуре.

Особенностью гидрогенизационных процессов является то, что улучшение качества базовых масел происходит не только за счет удаления вредных компонентов масляных фракций, но и путем их преобразования в высокоиндексные низкозастывающие углеводороды. Использование гидрогенизационных процессов позволяет эффективно регулировать химический состав масел и тем самым увеличивать выход высококачественных базовых масел из сырьевых нефтяных фракций, минимизировать образование побочных продуктов типа экстрактов полициклических аренов и смол.

Важное преимущество гидрогенизационных процессов перед экстракционными - экологическая чистота (при условии утилизации побочных продуктов - сероводорода, аммиака, углеводородных газов и топливных фракций).

Гидрогенизационные процессы играют все большую роль в современном производстве масел, что обусловлено преимуществами этих процессов перед экстракционными.

ГИДРОИЗОМЕРИЗАЦИЯ

Назначение процесса гидроизомеризации -- получение низкозастывающих масел из высокопарафинистого масляного сырья. По технологическому оформлению и механизму превращения компонентов масляной фракции процессы гидроизомеризации и гидрокрекинга близки между собой. Основное различие - при гидроизомеризации процесс протекает при других режимах и происходит преимущественно изомеризация алканов нормального строения.

Гидроизомеризация - это изомеризация парафинов или высокопарафиновых фракций. Линейные молекулы парафинов превращаются в разветвленные изопарафины, одновременно может иметь место и гидрокрекинг молекул. Сырьем для этого процесса служат продукты депарафинизации масел или производства парафинов.

Типичные режимы гидроизомеризации:

Температура -- 360-440 °C;

Давление -- 4-7 МПа;

Кратность циркуляции водородсодержащего газ -- 1500-2000 м3/м3 сырья;

Объемная скорость подачи сырья -- 0,5-1,5 ч-1;

Расход водорода (100%-го) -- 0,5-1,0 масс. %

Используются алюмоплатиновые катализаторы. Катализатор быстро отравляется сернистыми соединениями, поэтому при содержании серы в сырье более 0,03-0,04 масс. % его подвергают предварительной гидроочистке. ИВ гидроизомеризатов достигает 140-160, выход -- 40-60 %. Температура застывания масел изменяется в пределах от -20 до -55 °C.

ГИДРОДЕПАРАФИНИЗАЦИЯ (hydrodewaxing) - каталитическая депарафинизация (catalytic hydrodewaxing) является альтернативным процессом депарафинизации растворителем. Молекулы парафинов каталитически разрываются и изомеризуются до изопарафинов. Эта стадия обработки непосредственно следует либо после гидрокрекинга, либо после экстракции растворителем.

Процесс предназначен для переработки парафинистых дистиллятов и деасфальтизатов взамен дорогостоящего процесса низкотемпературной депарафинизации. В настоящее время процесс известен главным образом по патентным данным. Каталитическая депарафинизация осуществляется под давлением водорода 2,5--10,5 МПа (чаще при 4--8 МПа), при температуре 360--420°С и скорости подачи сырья 0,5--4 ч~Ч Процесс основан на селективных превращениях парафиновых углеводородов сырья под действием весьма специфических катализаторов, содержащих 0,5--2% (масс.) благородного металла -- платины или палладия на носителе. В качестве носителя применяют окись алюминия или кристаллические алюмосиликаты со строго определенным размером пор (обычно 4-- 10 м~'°). Такая структура обеспечивает избирательную адсорбцию и превращение нормальных и малоразветвленных парафиновых углеводородов. Кроме структуры большое значение имеет химический состав носителя. Так, депарафинизация углубляется при увеличении содержания окиси кремния и снижении содержания окиси алюминия в алюмосиликате.

Парафиновые углеводороды в процессе каталитической депарафинизации подвергаются крекингу и изомеризации. Преобладание превращений первого или второго типа также зависит от носителя катализатора. Когда доминирует крекинг парафинов, получаются продукту с меньшим индексом вязкости и выходом на сырье, причем чем ниже температура застывания продукта, тем ниже его индекс вязкости. Благодаря тому, что реакции крекинга и изомеризации протекают параллельно, выход депарафинирсванного продукта во всех случаях выше, чем при депарафинизации растворителем. При повышении температуры процесса или уменьшении скорости подачи сырья температура застывания продукта понижается. Образующиеся в процессе легкие фракции отделяют от целевого продукта разгонкой. Процесс каталитической депарафинизации тормозится присутствием в зоне реакции ароматических углеводородов, поэтому оптимальные результаты получаются при предварительном снижении их содержания путем селективной очистки, гидрирования или гидрокрекинга. Удаление ароматических углеводородов из сырья дает возможность снизить температуру процесса каталитической депарафинизации и повысить скорость подачи сырья. Применение предварительного гидрирования или гидрокрекинга позволяет одновременно повысить выход и снизить температуру застывания масла. Следовательно, наиболее эффективно сочетание процесса гидрирования или гидрокрекинга с процессом каталитической депарафинизации.

КАТАЛИТИЧЕСКИЙ ГИДРОКРЕКИНГ (hydrocracking) - получение базовых масел с высоким индексом вязкости, противоокислительной стойкостью и стойкостью к деформациям сдвига. Масла гидрокрекинга защищают от износа, иногда лучше, чем синтетические масла. Гидрокрекинг является одним из самых перспективных методов улучшения свойств масла. В ходе гидрообработки одновременно или последовательно протекает ряд химических реакций, в результате которых удаляются соединения серы, азота, другие гетероатомные соединения, одновременно протекает гидрирование полициклических ароматических соединений, расщепление нафтеновых колец, деструкция длинных парафиновых цепей и изомеризация продуктов. Эти процессы обеспечивают улучшение молекулярной структуры масла, усиливают стойкость к механическим, термическим и химическим воздействиям и стабильность свойств в интервале периода эксплуатации. Скорость и направление отдельных химических реакций, а тем самым и возможность получения желаемых продуктов, может регулироваться изменением параметров обработки (температуры, давления, соотношения реагентов, применением различных катализаторов и др.). Поэтому разные компании при выполнении процесса глубокой переработки масла, могут получить отличающиеся по свойствам продукты. Производители, как правило, держат в тайне свои оригинальные процессы переработки.

Рис. 1.1 Стадии гидрокрекинга молекул масла: а - исходная молекула масла; б - расщепление ароматических и нафтеновых колец; в - выпрямление цепи.

ГИДРОКРЕКИНГ ВЫСОКОВЯЗКОГО МАСЛЯНОГО СЫРЬЯ

В последние годы все большее применение находят процессы гидрокрекинга высоковязких масляных дистиллятов и деасфальтизатов с целью получения высокоиндексных смазочных масел. Глубокое гидрирование масляного сырья позволяет повысить индекс вязкости от 50-75 до 95-130 пунктов, снизить содержание серы с 2,0 до 0,1% и ниже, почти на порядок уменьшить коксуемость и снизить температуру застывания. Подбирая технологический режим и катализатор гидрокрекинга, можно получать масла с высоким индексом вязкости практически из любых нефтей.

Масла гидрокрекинга представляют собой высококачественную основу товарных многофункциональных масел, а также ряда энергетических( например, турбинных) и индустриальных (как трансмиссионных) масел. В маслах гидрокрекинга нет естественных ингибиторов окисления, поскольку в жестких условиях процессов они подвергаются химическим превращениям. Поэтому в масла гидрокрекинга вводят антиокислительные присадки. Выход и качество масел зависит от условий гидрокрекингированного масла и обычно не превышает 70% масс., а масла с индексов вязкости выше 110 составляет 40 - 60% масс.

Для увеличения выхода целевых продуктов гидрокрекинг часто осуществляют в 2 стадии. На первой стаи (при температуре 420-440 ⁰С и давлении 20 -25 МПа) на АНМ катализаторе проводят гидрообессеривание и гидрирование полициклических соединений. Во второй стадии (при температуре 320 - 350 ⁰С и давлении 7 - 10 МПа) на бифункциональных катализаторах осуществляют гидроизомеризацию н-алканов. Так как изопарафины застывают при значительно более гнизкой температуре, чем парафины нормального строения, гидроизомеризация понижает температуру застывания масляных фракций и исключает операцию депарафинизации растворителями.

ВЫВОД

гидрогенизационный смазочный масло каталитический

Масла, полученные с применением гидрогенизационных процессов, содержат углеводороды с индексом вязкости 160--165, причем содержание в них компонентов с «предельными» свойствами выше, чем в маслах селективной очистки. С развитием и совершенствованием гидрогенизационных процессов можно будет получать масла со свойствами, все более приближающимися к указанным предельным свойствам. Перспективные требования к маслам для новых видов техники будут все в большей мере удовлетворяться за счет этих процессов. Повышение экономической эффективности гидрогенизационных процессов создаст возможности более широкого их применения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Ахметов, С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие [Текст]/ С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М. И. Баязитов; Под ред. С. А. Ахметова. -- CПб.: Недра, 2006. --868 с.

Казакова, Л.П. Физико-химические основы производства нефтяных масел [Текст]/ Л.П. Казакова. СПб, 1978. - 320.

Размещено на Allbest.ru