Классификация и характеристика масел

холодильных машин (вырабатывается около 10 сортов - ХА, ХА-23, ХФ-12, ХФ—22 и  т.п.) готовят на основе дистиллятных и остаточных базовых масел, а  также смешением. В масла вводят антиокислительные, депрессорные и  другие присадки. Практически все  высококачественные компрессорные  масла получают вводя соответствующие  присадки в глубокоочищенные базовые  масла. В СССР выпускаются более 15 марок компрессорных масел.

Электроизоляционные масла, к которым относятся трансформаторные, конденсаторные  и кабельные, представляют собой специфическую группу так  называемых несмазочных нефтяных масел. Основным их назначением является изоляция токонесущих частей электрооборудования, гашение электродуги в выключателях;  выполняют они также  функцию  теплоотводящей среды.  В наибольших     количествах     и     ассортименте     производят    и    применяют трансформаторные масла (6 марок). Наряду с традиционными  требованиями к большинству нефтяных масел - высокой стабильностью против окисления , низкой     температурой     застывания     и     т.п..     Важнейшими     свойствами электроизоляционных   масел   являются   низкие   диэлектрические   потери   и проводимость, высокая электрическая  прочность и газостойкость. В  ГОСТ и ТУ на     электроизоляционные     масла     предусмотрено     определение     таких специфических  показателей, как тангенс угла диэлектрических  потерь (tg ...) и диэлектрическая проницаемость (Е), удельное    объемное    электрическое сопротивление (P_v), электрическая прочность и газостойкость в электрическом поле. Существенное влияние на свойства электроизоляционных масел оказывает их состав. Они имеют и наилучшие вязкостно-температурные показатели, хотя   в наибольшей   степени   склонны   к   окислению,   которое существенно ухудшает диэлектрические свойств масел. Высокой газостойкостью   обладают  ароматические углеводороды  (под воздействием электрического    поля    они   даже    поглашают    газ),    нефтено-парафиновые углеводороды имеют низкую газостойкость. Во всех случаях газостойкость масел возрастает с повышением их вязкости.

Таким образом, сточки зрения эксплуатационных свойств для производства электроизоляционных масел целесообразно  использовать базовые масла средней  вязкости с НВ не менее 90. Переочистка  масел нежелательна, поскольку это  может привести к повышенному  газовыделению. Наряду с антиокислительными и вязкостными присадками в электроизоляционные  масла вводят присадки, улучшающие их диэлектрические свойства.

Гидравлические масла  служат несжимаемой жидкой средой для  передачи энергии в гидравлической системе от одного угла или агрегата машины к другому и превращения  этой энергии в полезную работу. Масла для гидравлических систем представляют собой высокоочищенные  нефтяные фракции, содержащие различные  присадки. При повышении вязкости затрудняется запуск и снижается  чувствительность гидросистемы, при  резком снижении вязкости появляются утечки жидкости, снижается смазочная  способность. Гидравлические масла  имеют индекс вязкости не менее 85. Важной характеристикой гидравлических масел  противопенные свойства, способность  жидкости выделять растворенный воздух или другие газы без образования  пены. Интенсивное пенообразование  сокращает срок службы масла, так  как при этом усиливается его  окисление, ухудшается охлаждающая  способность. При контакте с резинами гидравлические масла могут резко  изменять их свойства, резины могут  набухать, впитывая значительное количество некоторых углеводородов масла, или твердость и терять эластичность вследствие растворения в масле  некоторых компонентов. Современный  ассортимент гидравлических масел  в зависимости от состава базового масла и наличие присадок можно  разделить на три группы: масла  без присадок, масла на обычной  основе с присадками и глубокоочищенные масла с присадками.

Технологические масла используют при производстве разнообразных  материалов и продуктов в качестве сырьевых компонентов и добавок, а также для различных целей  в технологических процессах. К  таким маслам относятся закалочные, абсорбционные (поглотительные), текстильные (для замасливания хлопка и производства химических волокон), пластификаторы и  смягчители-наполнители, теплоносители, для производства смазок и присадок, белые масла - медицинские и парфюмерные. В большинстве случаев технологические  масла

готовят на основе маловязких дистиллятных фракций нефти, иногда в них добавляют присадки.

 

1.2     Теоретические  основы процесса селективной  очистки масляных фракций

1.2.1 Сведения о  процессе

Несмотря на то, что в  последнее время нефтепереработке все большее значение приобретают  процессы адсорбции, особой производства масел продолжают оставаться традиционные процессы очистки дистиллятной и  деасфальтированных нефтяных остатков селективными растворителями.

Наибольшее растворение  в мировой практике нефтепереработки  получили фурфурол и фенол и N-метилпирролидон, которые имеют свои преимущества и недостатки. Процесс селективной  очистки совершенствуется по пути исследования более эффективного и менее экономически опасного растворителя.

Анализ экстракционных и  других свойств N-метилпирролидона и  зона в сопоставлении с фенолом  и фурфуролом послужил основанием для  перевода за рубежом установок фенольной  очистки масел на N-метилпирролидон. Процесс очистки нефтяных масляных фракций растворителями основан  на теории растворимости углеводородов  в растворителях, согласно которой  состояние системы определяется двумя противоположно действующими закторами: межмолекулярным взаимодействием  за счет сил пространственной ориентации и водородных связей, а также тепловым движением молекул. В производстве нефтяных масел наиболее широко применяют  полярные растворители. Компоненты масляных фракций в основном являются неполярными  веществами, поэтому растворение  их в растворителях этой группы происходит в результате поляризации неполярных молекул под влиянием электрического поля молекул растворителя с высоким  дипольным моментом.

Наибольшим значением  поляризуемости  характеризуются  ароматические углеводороды, наименьшим парафиновые, нафтеновые занимают промежуточное  положение.  При помощи селективных  растворителей из нефтяного сырья  могут быть извлечены такие нежелательные  компоненты, как непредельные углеводороды, серо- и азотосодержащие соединения, поликциклические ароматические и нафтеноароматические углеводороды с короткими  боковыми  цепями,  а также  смолистые  вещества.  Существенно

улучшаются две важнейших  эксплуатационных масел: стабильность против окисления и вязкостно-температурные  свойства. Помимо этого, очищенный

продукт (рафинат) имеет по сравнению с сырьем меньшую плотность, вязкость, плотность, и   особенно – коксуемость, и более высокую  температуру

застывания; в нем меньше   серосодержащих соединений и он менее  интенсивно окрашен.

1.2.2 Растворители  процесса

Избирательными или селективными растворителями называют такие-жидкие вещества, которые обладают способностью извлекать при определенной температуре  из смеси только какие-то определенные компоненты, не растворяя остальных  компонентов и не растворяясь  в них. Наибольший интерес для  целей очистки представляют такие  растворители, которые способны растворять различные вещества, входящие в состав масел, при резко отличающихся критических  температурах растворения.

В качестве избирательных  растворителей для очистки масел  предложено большое количество разнообразных  веществ. Однако среди них лишь немногие соответствуют технологическим  требованиям процесса очистки. Общие  требования к растворителям следующие:

1. Растворитель должен обладать ярко выраженной избирательной растворимостью, сохраняющейся в широком интервале температур.

2. Растворитель не должен хорошо растворяться в очищенном продукте.

3. Желательна большая разница плотностей растворителя и сырья, что 
облегчает процесс разделения на фазы.

4. Растворитель должен быть химически инертным и стабильным по 
отношению к сырью, нетоксичным, невзрывоопасным и не должен 
вызывать коррозию аппаратуры.

5. Растворитель должен легко и полностью регенерироваться. Для этого его температура кипения должна быть значительно ниже температуры 
кипения масла. При слишком низкой температуре кипения процесс 
необходимо вести под наблюдением.

6. Растворитель должен иметь низкую температуру испарения, что 
способствует снижению энергетических затрат и расхода охлаждающей 
воды.

7. Растворитель должен быть дешевым и недефицитным. Практически ни один из испытанных и используемых в промышленности растворителей 
перечисленным выше требованиям полностью не отвечает. Предпочтение 
отдается растворителям, которые удовлетворяют большинству 
упомянутых требований.

Таблица 1.2.1 - Сравнительная  характеристика растворителей

Показатели	N – метил пиролидон	Фенон	Фурфурол
1	2	3	4
Молекулярная масса	99	94	96
Плотность	1,03	1,07	1,15
Температура,0С кипения	202	182	162
Образование смеси с  водой	Не образует	Образует	Образует

 

 

Продолжение таблицы 1.2.1

Токсичность	Низкая	Высокая	Умеренная
Селективность	Хорошая	Хорошая	Отличная
Растворяющая способность	Отличная	Хорошая	Хорощая
Соотношение растворителей  к сырью	Очень низкое	Низкое	Умеренное
Выход рафината при одинаковом соотношении растворитель : сырье(1,6:1)	87	83,5	83,5

 

В последние годы за рубежом  осуществляется переход установка  фенольной очистки, но значительно  более безопасный в экономическом  аспекте растворитель N-метилпирролидон, отличающийся и тому же хорошими эксплуатационными  характеристиками. По растворяющей способности, химической и термической стабильности N- метилпирролидон превосходит фенол  и фурфурол. При одинаковом соотношении  растворителя к сырью применение N-метилпирролидона позволяет увеличить  выход рафината на 4-5%. Физические и  термохимические свойства N- метилпирролидона обеспечивают при его регенерации  из рафинатного и экстрактного растворов  больший коэффициент разделения, чем у фенола.

N-метилпирролидон обладает  достаточно термической стабильностью,  подобной стабильности фенола  и значительно превосходит стабильность  фурфурола.

К недостаткам N-метилпирролидона относят высокую стоимость, ограниченность ресурсов для производства и высокую  температуру кипения, затрудняющую очистку сырья с температурой начала кипения ниже 300°С, этих недостатков  лишен N-метилпирролидон. В странах  СССР очистку деасфальтизатов в основном проводят с помощью N-метилпирролидона, и в меньшей степени с использованием фурфурола.

N - метилпирролидон обладает  меньшей токсичностью по сравнению  с фенолом и фурфуролом, имеет  хорошую растворяющую способность, высоко

избирательность   и   применим   для   очистки   сырья   как  рафинатного  так  и -2фтеного основания.

Однако, в связи с отсутствием  достаточной температуры и данных по N -метилпирролидону,   в   качестве   избирательного   растворителя   при   расчете

остановки   селективной   очистки   масляного   сырья   -   фракции   420-500°С жетыбайской  нефти применяли N-метилпирролидон .

 

1.2.3 Технологический  режим процесса

Главнейшими факторами, определяющими  эффективности процесса, является температура  и кратность растворителя к сырью; в свою очередь эти факторы  зависят от характера очищенного сырья и требований к качеству очищенного продукта.

При очистке сырья избирательными растворителями необходимо поддерживать такую температуру экстракции, при  которой система состоит из двух фаз - рафинатного раствора, содержащего  очищенный продукт (рафинат) и сравнительно небольшую часть растворителя, и  экстрактного раствора, состоящего в  ней нежелательных компонентов. Это условие выполнимо при  температурах очистки ниже КТР (критической  температуры растворения) данного  сырья в данном растворителе, таким  образом верхним температурным  пределом очистки является КТР сырья  в данном растворителе.

Низкокипящие дистиллятные, особенно вторичного происхождения, могут  иметь такую низкую КТР в данном растворителе, что смесь охлаждает  для образования двухфазной системы  или понижать растворяющую способность  растворителя давлением к нему антирастворителя, чтобы повысить КТР смеси.

Очистку нефтяного сырья  необходимо проводить при оптимальной  температуре (или интервале температур), когда достигаются лучшие показатели по избирательности и растворяющей способности растворителя, т.е. достаточно высокий выход рафината заданных качеств. Эта температура различие для разных растворителей и очищаемого сырья и до настоящего времени  в каждом конкретном    случае    экспериментально.    Максимумом    индекса    вязкости определяется  оптимальная  температура  очистки,   выше  которой  наряду  со значительным возрастанием растворяющей способности  растворителя резко снижается  его  избирательность  в  отношении  нежелательных  компонентов очищенного сырья, что приводит к ухудшению  качества очищенного продукта. Выход  и качество рафината зависят также  от кратности растворителя к сырью. Для одного и того же вида сырья и при неизменной температуре очистки с увеличением кратности растворителя к сырью, снижается выход рафината и повышается его качество.

При экстрагировании методом  противотока очищаемый продукт  по мере непрерывного движения на встречу  растворителю все в большей степени  освобождается от нежелательных  компонентов, извлекаемых растворителем. так как при этом КТР очищаемого сырья все время повышается, то для до извлечения остающихся в рафинате нежелательных компонентов необходима более высокая температура экстракции. С этой целью создают разность между температурами растворителя и очищаемого сырья, входящих в систему  экстракции, которую называют температурным  градиентом экстракции.