Химические превращения компонентов тяжелого нефтяного сырья под действием водорода

На рис. 5.2 приведена  схема установки гидроочистки масел.

 

 

 

Р и с. 5.2. Схема установки  гидроочистки масел

 

 

 

В табл. приведены результаты определения термоокислительной стабильности. Сравнительные испытания проводились для моторных масел, полученных контактной доочисткой и гидродоочисткой. Испытания показывают значительно более высокую стабильность гидроочищенных товарных масел. Для базовых масел это справедливо в случае гидроочистки при более низкой температуре.

Возможны (и более рациональны) также другие варианты сочетания процесса гидроочистки, селективной очистки и депарафинизации. При этом условия гидроочистки других видов масляного сырья почти не отличаются от условий гидродоочистки.

Гидроочистка рафината  позволяет  снизить глубину  экстракции, увеличить отбор рафината и повысить производительность установки селективной очистки.

В ряде случаев гидроочистка является основной стадией очистки и позволяет исключить из технологической схемы процесс селективной очистки. Это возможно при наличии маловязкого сырья и сырья благоприятного химического состава. Гидроочистка как единственная ступень очистки осуществляется при более жестком режиме, чем в случаях сочетания с селективной очисткой. Очистка в жестком режиме существенно повышает индекс вязкости. На несколько градусов может повышаться температура застывания, что необходимо учитывать на стадии депарафинизации.

Таблица

Результаты  испытания термоокислительной

стабильности  моторных масел

Масло	После контактной доочистки	После гидроочистки
		при  320оС	при 380оС
Базовое масло      коксуемость, %      увеличение  ν50, % Товарное масло      коксуемость, %      увеличение  ν50, %	0,87 29,1   0,72 13,0	0,65 12,2   0,52 6,35	0,84 22,8   0,43 4,23

 

Гидроочистка как единственная ступень очистки может применяться и в других вариантах технологической схемы. Возможно, например, получение трансформаторных масел по схеме «гидроочистка – депарафинизация – гидродоочистка» (так называемый «гидрофинишинг»). При наличии сырья с достаточно низкой температурой застывания гидроочистка может являться единственным процессом в технологии производства  базового масла из прямогонного дистиллята. Тем не менее сравнительно невысокие давления, применяемые в процессе гидроочистки, не позволяют достаточно глубоко гидрировать тяжелые и легкие ароматические углеводороды. Это возможно только в процессах гидрирования под высоким давлением.

Для выявления оптимальной  схемы масляного производства с использованием гидрогенизационных процессов было изучено качество базовых масел, получаемых по различным схемам, включающим традиционные процессы селективной очистки и депарафинизации. Были исследованы следующие варианты: гидродоочистка конечного депарафинированного масла, рафината селективной очистки и исходной масляной фракции на примере деасфальтизата и IV масляной фракции.

В результате гидроочистки депарафинированных масел IV масляной фракции увеличивается индекс вязкости с 101 до 106 п., вязкость масла при 100^оС понижается с 7,17 до 6,58 мм²/с, снижаются содержание серы и плотность. Потери масла по сравнению с традиционной схемой производства масел увеличиваются на 0,8 % (табл. 5.4).

При гидроочистке остаточного  депарафинированного масла наблюдаются аналогичные явления: снижаются вязкость, плотность, содержание серы, повышается индекс вязкости (табл. 5.5). Потери масла составляют 1,2 %. Температура масла повышается с -14 до -12^оС.

Гидроочистка рафината  IV масляной фракции дает увеличение выхода базового масла на 1,5 %. При этом по качественным характеристикам базовое масло, полученное из  гидроочищенного рафината, не уступает базовому маслу, полученному без использования гидрогенизационных процессов, а по температуре застывания и индексу вязкости превосходит его (см. табл. 5.4).

При гидроочистке остаточного  рафината получаются низкозастывающие масла с регулируемыми в  зависимости от температуры процесса вязкостью и индексом вязкости. При этом возрастает выход остаточного базового масла на 3,9 % (см. табл. 5.5). Понижение температуры застывания остаточных депарафинированных масел из остаточного рафината селективной очистки свидетельствует о снижении температурного градиента процесса депарафинизации, что улучшает его технико-экономические показатели.

Применение гидроочистки IV масляной фракции приводит к увеличению индекса вязкости базового масла и увеличению его выхода на исходное сырье на 5,6 %.

При депарафинизации  гидроочищенного рафината наблюдается  увеличение скорости фильтрования, соответственно снижается время фильтрования. Выход депарафинированного масла на рафинат повышается с 80,1 до 82,1 %, а в расчете на исходное сырье - на 1,7 – 5,6 %. Существенно снижается содержание масла в гаче (с 20 до 13,8 – 13,5 %), что, вероятно, связано с уменьшением содержания смолистых соединений, которые блокируют рост кристаллов высокоплавких углеводородов и тормозят процесс депарафинизации.

 

 

 

 

Таблица

Качество  депарафинированного масла IV масляной фракции,

  полученного по различным схемам

Показатель	Базовое масло	Гидроочищен- ное депмасло	Депмасло из гидроочищен- ного рафината	Депмасло из гидроочищен- ной IV масляной фракции
Плотность при 20оС, кг/м3 Показатель преломления при 50оС Вязкость кинематическая при 100оС, мм2/с Содержание серы, % Температура застывания, оС Индекс вязкости Выход на IV масляную фракцию, %	886   1,4819   7,17     1,1 -14   101   45,0	872   1,4769   6,58     0,16 -14   106   44,2	870,5   1,4677   5,45     - -18   120   46,5	–   1,4782   6,41     - -15   107   50,6

 

Из приведенных данных следует: при гидроочистке депарафинированных масел происходит снижение их вязкости, значительное снижение содержания серы и повышение индекса вязкости. Недостатком гидроочистки депарафинированных масел остаточного и дистиллятного происхождения является потеря масла. Следовательно, хотя гидроочистка депарафинированных масел и позволяет улучшить ряд показателей качества, снижение выхода масла существенно ухудшает ее экономические показатели.

В отличие от этого  варианта при гидроочистке рафинатов  выход масла увеличивается. При этом качество базового масла по основным показателям качества не уступает варианту с гидроочисткой депарафинированного масла, а по некоторым (температура застывания, индекс вязкости) превосходит его.

При гидроочистке масляной фракции эффект повышения качества несколько ниже, чем в случае гидроочистки рафината. Однако при этом заметно выше выход масла; улучшаются также показатели процесса депарафинизации.

Таким образом, наиболее эффективными с точки зрения выхода и показателей качества базовых масел являются схемы производства масел, включающие гидроочистку исходной фракции или рафината селективной очистки.

Таблица

Качество  остаточного депарафинированного  масла,

полученного по разным схемам

Показатель	Остаточное базовое  масло	Гидроочищенное остаточное депарафинированное масло	Остаточное депмасло из гидроочищенного рафината
Плотность при 20оС, кг/м3	900,3	886,1	-
Показатель преломления при 50оС	1,4807	1,4757	1,4788
Вязкость кинематическая при 100оС, мм2/с	20,54	14,23	8,89
Содержание серы, %	1,26	0,45	0,36
Температура застывания, оС	-14	-12	-18
Индекс вязкости	94,4	107,5	108
Выход на деасфальтизат, %	42,0	40,8	45,9