Классификация и характеристика масел

1.5.1 Кратность  N-метилпирролидона : сырье (объемн.)

Основными показателями процесса экстрактивной очистки N-метилпирролидоном  являются: кратность подачи N-метилпирролидона к сырью, температурный режим, качество N-метилпирролидона и степень контакта N-метилпирролидона с сырьем.

Кратность подачи к сырью N-метилпирролидона зависит от содержания нежелательных компонентов в  исходном сырье, их химического состава, а также от требуемой степени  очистки селективных свойств  и растворяющей способности регенерированного N-метилпирролидона. С увеличением  количества N-метилпирролидона , подаваемого  на экстракцию, увеличивается глубина  очистки и одновременно снижается  выход рафината (рис. 1.).

Для более тяжелых фракций  требуется большая кратность N-метилпирролидона к сырью. Так, для очистки дистиллятных фракций 350-420°С поддерживают кратность, равную 1,0-1,6, для фракций 420-490°С, равную 1,5-2,2, а для очистки деасфальтизатов  уже 2,5-4 и более. Температура процесса экстракции изменяет селективность  и растворяющую     способность N-метилпирролидона. С ее повышением уменьшается селективность и  увеличивается растворяющая способность N-метилпирролидона, а при дальнейшем повышении наступает и полное взаимное растворение. Температура, при  которой происходит полное взаимное растворение сырья и растворителя, называется критической температурой растворителя. Наибольшее значение ее наблюдается при ровном соотношении  сырья и растворителя. При увеличении и уменьшении соотношения сырье: растворитель КТР уменьшается. Закономерность изменения КТР для различных  углеводородов и их смесей состоит в следующем, с увеличением температуры кипения углеводородов КТР их увеличивается. Парафиновые углеводороды имеют наибольшую КТР, а ароматические и нафтеновые с короткими боковыми цепями - наименьшую. Промежуточное положение занимают -нафтеновые и нафтеноароматические углеводороды с длинными боковыми цепями, с увеличением боковой цепи КТР их увеличивается.

Увеличение содержания в  сырье полициклических ароматических  и нафтеноароматических углеводородов, с короткими боковыми цепями, а  также смолистых веществ уменьшается  его КТР. С утяжелением (увеличением  молекулярного  веса  и  температуры  кипения)  масляных фракций наряду с увеличением в них нежелательных  компонентов возрастает и КТР. Это  связано с тем, что увеличение молекулярного веса и температуры  кипения сырья происходит в основном за счет увеличения боковой цепи. Очищенные  фракции (рафинат) имеют более высокий  КТР, чем исходное сырье, и с увеличением  глубины очистки отличие между  КТР рафината и неочищенного сырья  увеличивается. КТР ценных компонентов  легкой части сырья, имеющего широкой  фракционный состав, может быть ниже, чем КТР нежелательных компонентов  более тяжелой части. Увеличение содержания воды в N-метилпирролидоне уменьшает его растворяющую способность  и увеличивает КТР (рис. 2.).

С повышением температуры  экстракции увеличивается растворяющая способность N-МП, но избирательность  его медленно понижается и при  достижении критической точки быстро падает. При этом индекс вязкости очищаемого повышается, а после критической  точки может даже снижается. Поэтому  очистку следует проводить соответствующим  объемом растворителя в условиях такой (оптимальной) температуры, при  которой получают лучшие показатели по избирательности и растворяющей способности с достижением -требуемой  глубины очистки и заданного  выхода очищенного продукта.

В экстракционных колоннах КТР сырья, движущегося противотоком, постепенно увеличивается, и для  доизвлечения нежелательных компонентов  поддерживают более высокую температуру  экстракции в верхней части колонны. С целью выделения желательных  компонентов, увлеченным с экстрактным  раствором, предусмотрено снижение температуры экстрактного раствора в нижней части колонны за счет циркуляции его через холодильник. Перепад температур между верхом и низом экстракционной колонны, называют температурным градиентом экстракции.  Наличие температурного

градиента позволяет достигать  требуемой глубины очистки большего выхода  очищенного продукта при  меньшей кратности NMП   к сырью.

На практике максимальная температура верха колонны ограничивается КТР сырья, а минимальная температура  низа - температурной кристаллизации N-метилпирролидона . Повышение температуры  экстракции сопровождается снижением  вязкости очищаемого сырья что способствует увеличению скорости осаждения NMП и  увеличению припускной способности  экстракционных колонн. Для поддержания  более высоких температур экстракции и регулирования селективности N-метилпирролидона в верхнюю и нижнюю части колонны  добавляют воду. Оптимальные температуры  в экстракционной колонне для  различного сырья неодинаковы, их подбирают  в каждом конкретном случае опытным  путем.

Качество N-метилпирролидона, получаемого в процессе регенерации  его из рафинатного и экстрактного растворов, в зависимости от содержания воды и масла существенно влияет на пресс экстракции. Обводнение N-метилпирролидона снижает растворяющую способность  его и увеличивает селективные  свойства, что сказывается на повышении  выхода рафината. Наибольшее содержание воды в N-метилпирролидоне, повышая  выход рафината, незначительно снижает  индекс вязкости масла, что указывает  на достаточную глубину очистки  и увеличение селективных свойств NMП. Наличие масла в N-метилпирролидоне ухудшает его растворяющие свойства и уменьшает скорость осаждения. Поэтому с увеличением содержания воды и масла в N-метилпирролидоне требуется большая кратность подачи к сырью N-метилпирролидона выше температуры экстракции.

В связи с тем, что процесс  экстракции проводится в условиях существования  двух фаз, на результаты очистки значительно  влияет степень контакта растворителя и сырья. Тесное контактирование N-метилпирролидона с сырьем достигается с помощью  различных устройств в экстракционных аппаратах: насадочных, жалюзийных и  распределительных тарелок, маточников ввода фенола, сырья, вращающихся  дисков и др.

Очистка сырья. Очистке N-метилпирролидоном  могут подвергаться дистиллятные масляные фракции с установок первичной  перегонки нефти (АВТ), а также  остаточные (деасфальтизаты), полученные на установках деасфальтизации гудрона. Качество сырья зависит от качества (химического состава) исходной нефти  или смеси нефтей, перерабатываемых на данном заводе, и устанавливается  в заводских стандартах. Остаточное сырье | (деасфальтизат) имеет температуру  начало кипения выше 490°С, Дистиллятным сырьем обычно служат масляные фракции, выкипающие в пределах 350 - 420 и -490°С, а получения легких смазочных  масел (трансформаторных, веретенных и  др.) применяют фракцию 300 - 400 °С. Температура  начало кипения дистиллятного сырья  не должна быть ниже 350 °С.  При понижении  температуры начала кипения сырья  ниже 350°С осложняется регенерация N-метилпирролидона в связи с малой  разностью температур кипения N-метилпирролидона и сырья. В этом случае при регенерации N-МП из рафинатного и экстрактного раствора происходит загрязнение его  так называемым легким маслом. В  результате в системе накапливается  значительное количество легкого масла, которое отделить от фенола ректификации на установке не удается. Очистка  же фракции 300 - 400 °С осуществляется на специальных установках системы, регенерации N-метилпирролидона которых обеспечивает требующую чистоту его.

Наличие в дистиллятном сырье  фракций, выкипающих выше 490 °С, нежелательно из-за ухудшения результатов очистки: понижение производительности, уменьшения выхода рафината и недостаточной  глубины очистки. Присутствие же в деасфальтизате повышенное количество фракций, выкипающих ниже 490 °С, также  нежелательно, так как приводит к  потерям ценных компонентов и  снижению выхода рафината.

В переработку должны поступать  узкие масляные фракции, так при  увеличении интервала температур кипения  выход рафината неизбежно будет  меньше в связи с потерями желательных  компонентов, составляющих легкую часть  сырья. Это обусловлено увеличением  растворимости легких компонентов  сырья в условиях вынужденного поддержания  повышенной температуры

экстракции и кратности  подачи N -метилпирролидона к сырью  для достижения требуемой глубины  очистки. Исходя из этого совместная -переработка фракций 350 - 420 и 420 - 490 °С, а тем более дистиллятного  и

остаточного сырья нецелесообразна, так как приведет к ухудшению  качества рафинатов и увеличенным  потерям ценных компонентов с  экстрактом. Другими важными показателями сырья являются коэффициент преломления, цвет и коксуемость, характеризующие  содержания нежелательных компонентов, коэффициент преломления (n _tĎ) определяет до некоторой степени химический состав масла и указывает на наличие нежелательных компонентов. С его

уменьшением снижается содержание тяжелых ароматических углеводородов  и  улучшается качество масла.

 

Изменение коэффициента преломления, вязкости масла и его КТР от  глубины очистки фракции 370 - 500 °С из туймазинской Параметры процесса подобраны для сырья по литературным данным.

 

Таблица 1.5.1 - Параметры процесса селективной очистки N-

метилпирролидоном

 

Показатели	Значение	Источник
Кратность N-MП к сырью	1,5:1	[1.С139]
Температура в колонне, 0С Верх вниз	90 60	- - -
Расход N-MП воды, % масс от N-MП	4	-

 

1.6 Характеристика сырья и получаемых продуктов

Для производства масла используется фракция 420 - 500 °С жетыбайской      нефти .

Основные показатели качества фракции 420 - 500 °С жетыбайской нефти.

Таблица 1.5.2 - Характеристика рафината

Наименование показателей	Единица измерения	Значения
Выход на нефть	% масс	19,2
Плотность при 20 0С	кг/м3	849
Вязкость при 500С	0С	36,0
При 1000С	0С	-
Температура вспышки	0С	15
Застывания	0С	31
Коксуемость	%масс	2,26
Молекулярная масс	-	33,8
Содержание:
Парафина	-	0,10
Серы	-	0,11
Азота	-	-
Смол сернокислотных	-	1,7
Асфальтенов	-	-
N-метилпирролидон	-	-
Зольность	%масс	0,045
Выход фракций	%масс	-
До 2000С	-	16,4
До 3500С	-	41,2
Выход рафината	%масс	75,0

 

продолжение таблицы 1.5.2

Плотность при 20 0С	кг/м3	885
Вязкость при 50 0С	мм2/с	-
При 100 0С	-	19
Коксуемость	% масс	0,4
Содержание серы	% масс	-

 

 

1.7 Контроль за качеством сырья и продукта

Об эффективности работы установки судят как по выходы продуктов

(целевых),   так   и   по   их   качеству.   Для   поддержания   заданного   качества

продуктов  необходимо  поддерживать определенные  параметры.  Для этого

необходимо постоянно  вести контроль за основными показателями качества

сырья и продуктов.

Перечень определенных регулярно  показателей качества приведен в  таблице 3.1.1

Таблица 2.1.1 - Перечень анализов необходимых для контроля за качеством.

№	Определенный показатель	Испытуемый продукт	ГОСТ	Регулярность проведения
1	Вязкость условия	Сырье рафинат		2 раза  в сутки
2	Цвет	Те же		Так же
3	Температура застывания	Те же		Так же
4	Коксуемость	Те же		Так же
5	Зольность	Те же		Так же
6	Содержание	Те же		Так же

 

 

 

 

 

Материальный  баланс установки

Данные по выходам продуктов  экстракции можно получить либо экспериментальным  методом, методом расчета, либо по литературным данным.  В силу объективных причин определение выхода рафината по 1-му способу невозможно; построение треугольных  номограмм процесса экстракции считаем  нецелесообразным так как это  дает лишь грубо приближенные результаты.