Badanie procesu ekstrakcji wysokoaromatycznych surowców naftowych z zastosowaniem współrozpuszczalnika
Authors:   Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, Antosz Artur , Ptak Stefan ,   Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy
Published: October 2021

Obecnie jedną z najpopularniejszych metod wytwarzania plastyfikatora TDAE do kauczuków i gumy jest metoda bazująca na procesie rafinacji ekstraktów naftowych furfurolem. Proces ten zapewnia obniżenie w ekstraktach zawartości rakotwórczych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) do wymaganego poziomu. Technologia produkcji plastyfikatora sprawiała liczne problemy w warunkach przemysłowych związane z koniecznością prowadzenia procesu w niskich temperaturach, co powoduje utrudnienia w przebiegu wymiany masy w kolumnie ekstrakcyjnej w związku z wysoką lepkością przerabianego surowca w niskich temperaturach. Konieczność użycia niższych temperatur w trakcie procesu rafinacji wysokoaromatycznych frakcji wynika z ich charakterystyki rozpuszczalności w furfurolu, oznaczanej na podstawie krytycznej temperatury rozpuszczalności. W artykule zostały przedstawione badania nad wpływem zastosowania współrozpuszczalnika w procesie rafinacji wysokoaromatycznych surowców naftowych na jakość uzyskanych plastyfikatorów oraz możliwość prowadzenia procesu w wyższych temperaturach, zbliżonych do temperatur pracy kolumny podczas ekstrakcji klasycznych frakcji próżniowych. Potwierdzono korzystny wpływ dodatku współrozpuszczalnika na wydajność procesu oraz zwiększenie selektywności ekstrakcji. Badania nad procesem ekstrakcji rozpuszczalnikowej prowadzono na dwóch surowcach charakteryzujących się różnymi lepkościami przy zastosowaniu jako współrozpuszczalnika formamidu w stężeniach 5% i 7,5%. Wykonano również proces ekstrakcji bez współudziału formamidu, służący jako proces odniesienia dla porównania wydajności i jakości otrzymanych rafinatów. W badaniach technologicznych wykorzystano stanowiska wielkolaboratoryjne umożliwiające prowadzenie procesów rafinacji rozpuszczalnikowej, symulującej proces przemysłowy stosowany na bloku olejowym w rafinerii naftowej. W próbach rafinacji rozpuszczalnikowej poszczególnych ekstraktów zastosowano parametry technologiczne dostosowane do wyznaczonych temperatur krytycznych rozpuszczalności dla danych układów. Uzyskane wyniki temperatur krytycznych wskazują na istotny wpływ udziału współrozpuszczalnika na oznaczony wynik temperatury krytycznej dla danego układu. Próbki otrzymanych rafinatów zostały poddane ocenie właściwości fizykochemicznych w zakresie wymaganym dla plastyfikatora TDAE. Wraz z większym udziałem formamidu poprawie ulegały oznaczane w rafinatach kluczowe właściwości fizykochemiczne z punktu widzenia wymagań wobec plastyfikatorów, wzrastała lepkość, gęstość, współczynnik załamania światła oraz zawartość węgla w strukturach CA. Wszystkie procesy rafinacji pozwoliły na obniżenie zawartości WWA poniżej 3% (m/m). Najlepsze efekty w tym zakresie dał proces R1390 przy udziale współrozpuszczalnika w ilości 7,5% (m/m), ponieważ obniżając poziom WWA, nie spowodował gwałtowanego spadku zawartości atomów węgla w strukturach aromatycznych. Przeprowadzone badania pozwoliły na potwierdzenie korzystnego wpływu zastosowania współrozpuszczalnika w procesie rafinacji wysokoaromatycznych surowców naftowych na jakość uzyskanych plastyfikatorów TDAE. Rafinacja z udziałem współrozpuszczalnika zgodnie z założoną koncepcją projektu pozwoliła na wyeliminowanie problemów związanych z prowadzeniem tego procesu w niskich temperaturach. Zaobserwowano również duży wpływ dodatku współrozpuszczalnika na wydajność uzyskiwanych plastyfikatorów w trakcie ekstrakcji rozpuszczalnikowej.