Процесс депарафинизации масел

345,3

897,9

21,6

84

-15

9,8

72

0,15

300

-25

72,5

^⁷>⁵

345

897,6

21,78

84

-15

12,6

72

0,15

250

-25

70/

'/ 30

183,2

898,4

22,5

84

-15

16

70

Схема установки депарафинизации масел селективными растворителями с блоком мембранных фильтров: ^

1,2, 14 -- емкости соответственно для рафината, растиорителя и раствора депарафинированного масла; 3, 4, 6, 15 -- насосы;

5 -- смеситель; 7, 8 -- теплообменники; 9 -- регенеративный холодильник; 10, И --аммиачные кристаллизаторы;

12 -- холодильник для растворителя; 13 -- вакуум-фильтр; 16 -- блок мембранных фильтров;

17, 18 -- секции регенерации растворов соответственно гача и масла;

I -- рафинат; II-- холодный растворитель; III-- фильтрат; IV -- раствор гача; V -- гач; VI-- депарафинировашюе масло.

В результате внедрения блока мембранных фильтров для выделения из раствора депарафинированного масла чистого холодного растворителя (содержание масла до 1%) и рециркуляции части холодного растворителя удается повысить эффективность процесса: сократить энергозатраты на охлаждение раствора сырья и регенерацию растворителя; повысить скорость фильтрования; увеличить выход депарафинированного масла.

Однако применение мембранных фильтров не исключает образования мелких кристаллов парафинов и сольватных оболочек, которые могут привести к снижению эффективности депарафинизации. В табл. 1.2 представлены некоторые сравнительные данные о депарафинизации селективными растворителями с применением добавки ДН-МА и мембранной технологии Мах-Ве\уах.

Как видно, первая технология имеет ряд преимуществ. Добавка ДН-МА способствует изменению структуры и укрупнению кристаллов парафинов, снижению вязкости охлажденного раствора, образованию менее плотного осадка на фильтрах. В результате увеличивается скорость фильтрования охлажденного раствора, облегчается процесс промывки, увеличивается выход масла, сокращается расход растворителя на разбавление сырья.

Таким образом, подбор добавок-модификаторов для депарафинизации масел селективными растворителями - одно из приоритетных направлений совершенствования технологии процесса с целью повышения его эффективности.

Таблица 1.5

Показатели	депарафинизация
	С добавкой ДН-МА	По мембранной технологии Max-Dewax
Кратность уменьшения количества селективного растворителя на разбавление	1,75/1,6	увеличивается производительность секции охлаждения на 10 %
Кратность повышения скорости фильтрования охлаждённого раствора	3,08/2,78	повышается (данных нет)
Увеличение выхода депарафинированного масла, % (масс.)	-	увеличивается (данных нет)
Примечание: 1. В числителе - при депарафинизации дистиллятного рафината, в знаменателе - остаточного. 2. Для подачи добавки-модификатора необходимо оснащение установки депарафинизации дозировочным насосом. 3. Для использования технологии Max-Be\yax необходимо оснащение установки депарафинизации блоком мембранных фильтров, работающих под давлением 3-4 МПа.

1.8.2 Эфиры - как растворители при депарафинизации рафинатов

Одним из основных факторов, влияющих на эффективность депарафинизации, является природа применяемого растворителя. В связи с этим поиску и разработке более эффективных растворителей всегда уделялось большое внимание. В качестве таковых испытано более 300 органических соединений разной природы и их смесей. Однако промышленное применение получили лишь некоторые из них, что объясняется в основном жесткостью предъявляемых требований.

При получении базовых нефтяных масел в большинстве случаев в качестве избирательного растворителя в процессе депарафинизации применяют смесь метилэтилкетона и толуола - МЭК:Т (60:40 по объему). Среди полярных растворителей в наибольшей степени исследованы кетоны. Имеются сведения о спиртах, данные об эфирах весьма ограничены.

Грозненским нефтяным институтом совместно с Грозненским нефтемаслозаводом впервые в нашей стране была исследована возможность использования в качестве растворителя в процессе депарафинизации смеси В-хлорэтилового эфира (В-ХЭЭ) с дихлорэтаном (ДХЭ) [4--6]. По химическим свойствам 6-хлорэфиры -- достаточно стойкие соединения, в частности к действию щелочей, малотоксичны, хорошо растворяют многие органические вещества.

Полученные результаты (табл. 1.3) показывают, что исследованные растворители обеспечивают высокий (70% масс.) выход депарафинированного масла с температурой застывания -20°С. Это на 2°С ниже температуры депарафинизации, что свидетельствует о высоких избирательных свойствах этих растворителей.

Таблица 1.6

Показатели	Депарафинированное масло при содержании В-ХЭЭ в смеси, %
	72	75,7	77	79
Выход, % (масс.)	2,1	70,6	74,5	72,4
Температура Вязкость при 100°С, Индекс вязкости	-19 22,56 86	-20 22,15 85	-20 22,14 86	-20 22,52 87

Существенными недостатками хлорсодержащих растворителей являются подверженность гидролизу и низкая термическая стойкость. Как в результате гидролиза, так и в результате разложения образуется свободный хлорид водорода, который вызывает усиленную коррозию оборудования.

Исследованы циклические эфиры (диоксаны) как растворители для различных сред. Некоторые из них, в том числе 4,4-диметил-1,3-диоксан (ДМДО), были рекомендованы для процессов депарафинизации и обезмасливания.

В Уфимском нефтяном институте проверена возможность применения ДМДО в качестве растворителя при депарафинизации рафинатов.

Установлено, что по отношению к твердым углеводородам и низкозастывающим компонентам он обладает по сравнению с традиционными осадителями - ацетоном (АЦ) и метилэтилкетоном (МЭК) более высокой растворяющей способностью (рис. 1.2 и 1.3).

По выявленным зависимостям показателей депарафинизации от состава растворителя определены оптимальные составы последних: ДМДО:Т и МЭК:Т.

Депарафинизации подвергали рафииат IV масляной фракции со следующими физико-химическими характеристиками: плотность - 878 кг/м³ при 20°С; вязкость - 29,5 мм²/с при 50°С и 7,7 мм²/с при 100°С; температура вспышки (в открытом тигле) -208°С, застывания - 43°С; показатель преломления п ₀- 1,4758; групповой углеводородный состав (адсорбционный метод), % (масс.): парафино-нафтеновых - 63, ароматических - 36,2, смол -- 0,8.

Процесс проводили при отношении растворитель: сырье, равном 4:1 (об.), температуре фильтрования -15°С, остаточном давлении при фильтровании 40 кПа.

В случае ДМДО при равном содержании осадителей температура застывания получаемого масла несколько выше. Это связано с более высокой растворяющей способностью ДМДО по отношению к твердым углеводородам, что согласуется с ранее полученными результатами. Скорость фильтрования значительно меньше, чем с МЭК, что объясняется более высокой вязкостью ДМДО (таб. 1.4).

Оптимальное содержание ДМДО в смеси с толуолом в зависимости от вида депарафинируемого сырья составляет 80-90% (об.). Температурный эффект депарафинизации, отвечаю щий составу ДМ ДО: Т = 90:10 (об.), равен 4°.

После определения оптимального состава растворителя ДМДО: Т была проведена депарафинизация по совмещенной схеме, позволяющая получать одновременно депарафинированное масло и парафин [9, 10|.

Условия депарафинизации и показатели качества полученных продуктов приведены в табл. 1.5

При более высоком отношении растворитель: сырье на I ступени фильтрования растворитель ДМДО: Т = 90:10 (об.) обеспечивает такой же выход депарафинированного масла, как и традиционный растворитель МЭК: Т = 60:40 (об.).

Предложен растворитель, содержащий 68% диизопропилового эфира, 30% ацетона и 2% изо-пропанола. Этот растворитель обеспечивает более высокую скорость фильтрования и больший выход депарафинированного масла, чем растворитель, состоящий из ацетона и толуола.

Таблица 1.7

Показатели	Растворитель
	ДМДО	МЭК	АЦ
Плотность при 20°С, кг/м3 Вязкость при 20°С, мм /с	965,5 1,451	805,4 0,52	791,5 0,41
Температура, °С кипения застывания	133 -88,5	79,6 -80,5	56,9 -95,5

Таблица 1.8

	Депарафинизация рафината по совмещенной схеме с растворителем
	ДМДО:Т(90:10)	МЭК:Т(60:40)	АЦ:Т(40:60)
Температура (°С) фильтрования
на ступени
I	-16	-16	-18
П	-8	-8	-8
III	4	М	4
Растворителысырье (масс.)
на ступени
I	4,5:1	4:1	4:1
II	6:1	6:1	6:1
III	8:1	8:1	8:1
Выход, % (масс.)
депарафинированного масла	80	78,2	76
парафина	17,1	18,4	18,7
слопвокса	2,9	3,4	5,3
Температура, °С
застывания масла	-12	-12	-12
плавления парафина	58,6	58,2	58
Содержание масла в парафине.	0,124	0,27	0,33
% (масс.)

1.8.3 Микробиологическая депарафинизация

Процесс микробиологической депарафинизации нефтярюго сырья является новым направлением в нефтепереработке и нефтехимии. Этот процесс основан на способности некоторых микробов избирательно окислять парафиновые углеводороды, преимущественно нормального строения. Применение микроорганизмов для депарафинизации нефтяного сырья, для производства белковых витаминных концентратов (БВК), аминокислот, витаминов и других продуктов путем микробиологического синтеза на базе углеводородов основано на сходных биохимических процессах. Их сущность заключается в проникновении углеводородов в клетки микроорганизмов, способности их адаптироваться к углеводородному типу питания в начальной стадии окисления углеводородов[7].

Масса микроорганизмов, накопления в результате процесса окисления парафиновых углеводородов, является побочным продуктом процесса и может быть использована в качестве кормового белка. Суть микробиологической депарафинизации заключается в контактировании нефтяного сырья с дрожжами в минеральной водной среде при перемешивании воздухом, последующим отстаивании водной среды и сепарации сырой биомассы от депарафинированного продукта. Процесс протекает при температуре 26 - 35°С, рН минеральной воды 3-4,5, концентрация сырья в среде 10-25% и концентрация дрожжей 25-35 г/л; длительность процесса 12-20 ч, скорость накопления биомассы 0,8-2,4 кг/м³ч. Извлечение нормальных парафиновых углеводородов путем микробиологической депарафинизации в сочетании с обычными процессами очистки позволяют получать компоненты дизельных и арктических топлив с температурой застывания от -35 до -60°С и низкозастывающих маловязкие масла с температурой застывания от -30 до -70°С [3].

Также одной из перспектив развития установок депарафинизации служит применение ультразвука. При озвучивании суспензии твердых углеводородов дистиллятного сырья в течение 3-15 минут при температуре на 8-10 ⁰С ниже температуры начала кристаллизации и интенсивности ультразвукового поля 1,2-3,5 Вт/см² скорость отделения твердой фазы от жидкой увеличивается в 1,5-2 раза, содержание масла в гаче снижается 2,4 раза. Ультразвуковой способ обработки суспензий дает положительные результаты при депарафинизации с единовременной и порционной подачей растворителя, при использовании в качестве осадителя как ацетона, так и метилэтилкетон, при одно- и многоступенчатой депарафинизации. Использование ультразвука в процессе обезмасливания гачей дает возможность увеличить скорость фильтрования суспензии примерно в 2 раза и получить более глубокообезмасленный парафин.

Размещено на Allbest.ru

...