СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БАЗОВОЙ ОСНОВЫ НИЗКОЗАСТЫВАЮЩИХ АРКТИЧЕСКИХ МАСЕЛ
METHOD FOR PRODUCTION OF BASE OF LOW-SOLIDIFYING ARCTIC OILS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к способу получения базовой основы низкозастывающих масел для получения товарных масел различного назначения (масла моторные, гидравлические, трансмиссионные, трансформаторные), предназначенных для эксплуатации машин и техники в жестких природно-погодных условиях Арктики и Крайнего Севера. Уровень техники
В настоящий момент большинство выпускаемых в России низкозатывающих масел производится с использованием присадок и компонентов зарубежного производства.
Определяющим показателем при разработке смазочных материалов, работающих в экстремально жестких природных условиях при температурах минус 60°С ÷ минус 70°С, вне зависимости от их типа и назначения, является определенный уровень вязкостно-температурных свойств, а именно низкая температура застывания (менее минус 60°С) и низкая вязкость при отрицательных температурах, обеспечивающая пуск двигателя в холодных условиях. Кроме этого масла для условий Арктики должны обладать и улучшенными экологическим характеристиками, иметь низкое содержание серы и ароматических углеводородов.
Наиболее высокозастывающими компонентами масляного сырья, определяющими уровень вязкостно-температурных свойств получаемых базовых масел (основ), являются парафины нормального строения, а также нафтеновые и ароматические углеводороды с неразветвленными длинноцепочечными алкильными заместителями. Для снижения температуры застывания и улучшения низкотемпературных свойств необходимо стремиться к снижению содержания этих компонентов в маслах до минимально возможного уровня. С целью регулирования компонентного состава и снижения температуры застывания и улучшения низкотемпературных свойств масел используют процессы низкотемпературной депарафинизации с использованием селективных растворителей (сольвентная депарафинизация), гидроизомеризации и каталитической депарафинизации. Кроме этого базовую основы низкозастывающих масел можно получить путем синтеза из низкомолекулярных углеводородов на специальных катализаторах.
Известен способ (патент РФ 2155209) получения базовых компонентов низкозастывающих нефтяных масел путем вакуумной ректификации с получением масляных фракций, очистки масляных фракций селективным растворителем, низкотемпературной депарафинизации, вакуумной разгонки и каталитической доочистки с выделением масел, отличающийся тем, что низкотемпературной депарафинизации подвергают масляную фракцию с пределами выкипания 280 - 460°С с получением депарафинированного масла с температурой застывания минус 50 - минус 55°С, которое разгоняют с выделением легкой фракции с температурой конца кипения 320 - 340°С и температурой застывания минус 55 - минус 60°С и остаточной фракции 320-340 - 460°С.Предложенный способ получения позволяет упростить схему получения базовых компонентов нефтяных низкозастывающих масел и повысить их качество.
Общими признаками приведенного способа и предлагаемого изобретения являются то, что в качестве сырья используется нефть и полученные при ее переработке сырьевые утяжеленные компоненты.
Недостатками данного способа являются:
- Недостаточно высокие показатели по низкотемпературным свойствам, температура застывания минус 55 - минус 60°С.
- Высокое содержание серы в низкозастывающей основе масел 0,24-0,25% масс, (таблица - Качество депарафинированного масла и базового компонента в описании изобретения), что ухудшает экологические и коррозионные свойства масел.
- Низкий выход низкозастывающей основы масел, т.к. из продукта депарафинизации выделяют узкую фракцию облегченного состава с температурой кипения 280-320/340°С.
Известен способ получения базовых масел с низкой температурой застывания методом гидроизомеризации парафинистого масляного сырья, разработанный одновременно компаниями Chevron - Isodewaxing Wilson M.W., Mueller T.A., Kraft G.W. Commercialization of Isodewaxing - A New Technology for Dewaxing to Manufacture High Quality Lube Base Stocks», FL-94-112, NPRA, November 1994 и Mobile Oil Corporation - Mobile Selective Dewaxing (MSDW) [Helton Т.Е., Degnan T.F., Mazzone D.N. et al. Catalytic hydroprocessing a good alternative to solvent processing. Oil and Gas Journal. 1998, 96, №29, p.58-67]. Эти процессы основаны на селективной изомеризации длинноцепочечных парафиновых углеводородов нормального строения, что ведет к изменению свойств целевого продукта за счет изменения структуры компонентов при одновременном сохранении этих компонентов в масляном сырье и, как следствие, увеличению выхода депарафинированного масла. В данных процессах используются Pt-содержащие катализаторы, нанесенные на цеолиты специфической структуры (SAPO, МТТ). Как и в случае с каталитической депарафинизацией, получение низкозастывающих масел в процессе гидроизомеризации осуществляется в две стадии: 1) стадия гидроизомеризации (улучшение низкотемпературных показателей за счет изменения структуры длинно-цепочечных парафинов); 2) стадия гидрофинишинга (улучшение цвета, стабильности, ИВ за счет гидрирования ненасыщенных углеводородов). К недостаткам данной технологии относятся высокая себестоимость продукции из-за использования в процессе гидроизомеризации катализатора, содержащего драгоценный металл, а также низкий выход основы низкозастывающих масел на исходное сырье.
2
Известен способ (патент РФ 2615776) получения маловязких, низкозастывающих синтетических полиальфаолефиновых базовых масел, предусматривающий реакцию соолигомеризации этилена с октеном-1 или деценом-1 в присутствии катализатора при постоянной температуре и давлении этилена, фракционирование полученного жидкого продукта и выделение целевой масляной фракции, при этом реакцию соолигомеризации проводят при температуре 150-180°С и давлении этилена 4,0-6,0 МПа в реакторе периодического действия при перемешивании со скоростью 500-550 об/мин, в качестве катализатора используют сульфатированный оксид алюминия, а выделяют масляную фракцию с температурой кипения паров >250°С при атмосферном давлении. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение выхода целевой масляной фракции до 91,4% мас, снижение кинематической вязкости при температуре 100°С до 2,0-3,5 мм/с и температуры застывания ниже минус 65°С синтетических полиальфаолефиновых базовых масел, которые могут использоваться в качестве основы гидравлических масел для ракетно-космической техники, эксплуатируемой при низких температурах.
Однако существенным недостатком указанного способа получения базовой основы низкозастывающих масел является технологическая сложность их производства, дефицитность и высокая стоимость сырья, и, как следствие, высокая себестоимость полученного продукта относительно других аналогов, что может ограничивать их использование в практике производства низкозастывающих арктических масел.
Известен способ - аналог (патент РФ 2631659), получения гидравлического масла арктического назначения с улучшенными низкотемпературными свойствами, предназначено для использования в гидравлических системах строительно-дорожных машин, экскаваторах, бульдозерах, снегоходах, буровых установках и другой технике, которая должна сохранять работоспособность при температуре окружающей среды до минус 65°С. Гидравлическое масло арктического назначения содержит следующие компоненты, % мас: антипенную присадку Infineum С9496 0,002-0,004, функциональный пакет присадок Hitec 521 1,0-1,2, загущающе-депрессорную присадку Lubrizol 87708 или Viscoplex 8-310 5,0-9,6, а в качестве нефтяной основы - фракцию 260-330°С, выделенную из маловязкой низкозастывающей основы, полученной в процессе гидроизомеризации остатка гидрокрекинга вакуумного газойля фракции 280°С-КК и последующего фракционирования - остальное. Это позволило улучшить такие характеристики масла, как: антиокислительные и антикоррозионные свойства и химическую стабильность гидравлического масла, снизить кинематическую вязкость масла при минус 30°С, снизить температуру застывания до минус 64°С.
3
3
-1
2
3
2
При этом нефтяная основа представляет собой фракцию с температурой кипения 260-330°С, выделенную из маловязкой низкозастывающей основы, полученной в процессе гидроизомеризации остатка гидрокрекинга вакуумного газойля фракции 280°С-КК при условиях: давление водорода 3-4 МПа, объемное соотношении водорода к сырью 1100-1200 нм/м, температура 240-320°С, объемная скорость подачи сырья 0,5-2,0 ч на катализаторе, содержащем, мас. %: Pt - 0,2-0,28, WO - 5,0-6,0, SiO - 7,0-36,0, алюмосиликат - остальное и последующего фракционирования. Фракция 260-330°С низкозастывающей основы обладает следующими характеристиками (представлены в таблице 2 описания изобретения) - температура застывания 61-62°С и кинематическая вязкость при температуре минус 30°С не выше 1800 мм/с.
Общими признаками аналога и предлагаемого изобретения являются то, что в качестве сырья используется нефть и полученные при ее переработке сырьевые утяжеленные компоненты, а также то, что при получении компонента продукта используется процесс гидрокрекинга при высоком давлении на катализаторе в присутствии водорода, и в результате получают базовую основу низкотемпературных арктических масел с низким содержанием серы и ароматических углеводородов.
Недостатками аналога являются:
2
- Недостаточно высокие показатели по низкотемпературным свойствам, температура застывания минус 61 - минус 62°С, и кинематической вязкости при минус 30°С не выше 1800 мм/с.
- Низкий выход низкозастывающей основы масел, т.к. из продукта депарафинизации выделяют узкую фракцию облегченного состава с температурой кипения 260-330°С.
- Наличие стадии дополнительного фракционирования полученного продукта - гидроизомеризата, что снижает выход целевого продукта.
- Использование дорогостоящего катализатора, содержащего драгоценный металл, что увеличивает стоимость производимой продукции.
-1
2
2
Известен способ - прототип (патент РФ 2 693 901), получения низкозастывающих основ маловязких и средневязких гидравлических масел, в котором нефтяное сырье подвергается каталитическому гидрокрекингу при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380 до 430°С, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч со степенью конверсии не менее 75% с получением непревращенного остатка гидрокрекинга, содержащего не менее 90 мас. % насыщенных углеводородов, в том числе изопара-финовых углеводородов не менее 30% мас., который подвергается последовательно: гидроочистке, каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), гидрофинишингу, ректификации с выделением фракции 275°С - КК и вакуумной дистилляции с выделением фракций 275-370°С и 370°С - КК в качестве низкозастывающих основ маловязких гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 9,0 до 22,0 мм/с и средневязких гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 22,01 до 50,6 мм/с соответственно и их компаундированию, при этом гидропроцессы проводят при давлении менее 6,0 МПа. Технический результат - одновременное получение маловязкой и средневязкой низкозастывающих основ гидравлических масел, соответствующих классам вязкости 10, 15, 22, 32, 46 и выше по ГОСТ 17479.3-85.
2
2
2
Способ позволяет получать маловязкую низкозастывающую основу гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 9,0 мм/с до 22,0 мм/с и температурой застывания от минус 45°С до минус 61°С и кинематической вязкостью при минус 40°С от 9400 до 2900 мм/с (таблица 5 в описании изобретения).
Общими признаками приведенного способа и предлагаемого изобретения являются:
- В качестве сырья используется нефть и полученные при ее переработке сырьевые утяжеленные компоненты;
- При получении компонента продукта используется процесс гидрокрекинга при высоком давлении на катализаторе в присутствии водорода;
- Каталитическая депарафинизация остатка гидрокрекинга проводится в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI группы и/или побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов;
- Гидрофинишинг депарафинированного остатка гидрокрекинга осуществляется в присутствии катализатора содержащего, по меньшей мере, один из металлов побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов;
- В результате получают базовую основу низкотемпературных арктических масел с низким содержанием серы и ароматических углеводородов.
Недостатками прототипа являются:
2
- Недостаточно высокие показатели по низкотемпературным свойствам, температура застывания от минус 45 до минус 61°С, и кинематической вязкости при минус 40°С от 9400 до 2900 мм/с.
- Сложность и многостадийность технологической схемы, включающей три стадии каталитической переработки непревращенного остатка гидрокрекинга вакуумного газойля, и дополнительной стадии фракционирования. Это приводит к высоким затратам на производство основы низкозастывающих масел.
Технической задачей заявляемого изобретения является расширение сырьевой базы и технологических решений для производства базовой основы низкозастывающих масел, увеличение объемов ее производства в РФ в рамках импортозамещения, получение базовой основы низкозастывающих арктических масел с улучшенными низкотемпературными, вязкостными и экологическими свойствами, позволяющими производить товарные масла, которые работоспособны при температуре окружающей среды ниже минус 70°С, для эксплуатации машин и техники в жестких природно-погодных условиях Арктики и Крайнего Севера.
2
2
Решение поставленной задачи и достижение технического результата осуществляют тем, что дистиллят, выкипающий при температуре до 460°С, полученный при вакуумной перегонке прямогонного мазута от атмосферной перегонки нефти, подвергается каталитическому гидрокрекингу при температуре 350-420°С и давлении 23,0-32,0 МПа, с последующей разгонкой полученного гидрогенизата и получением тяжелого остатка, выкипающего при температуре выше 280°С, и направляемого далее на каталитическую депарафинизацию и гидрофинишинг с последующей стабилизацией полученного продукта для обеспечения требуемой температуры вспышки, при этом перед каталитической депарафинизацией в тяжелый остаток гидрокрекинга вводится тяжелый остаток с повышенным содержанием нафтеновых углеводородов, полученный при глубоком гидрировании при температуре 325-420°С и давлении 20,0-31,0 МПа на никель-вольфрамово-сульфидном катализаторе с добавкой окиси алюминия либо на катализаторе, содержащем гидрирующие компоненты - никель, молибден в оксидной форме, смеси утяжеленных среднедистиллятных фракций первичных и вторичных процессов нефтепереработки, выкипающих в интервале от 155 до 455°С, с последующим защелачиванием гидрогенизата и выделением из гидрогенизата на блоке ректификации тяжелого остатка, выкипающего при температуре выше 270°С, что позволяет получить базовую основу для низкозастывающих масел с температурой застывания ниже минус 70°С, кинематической вязкостью при минус 30°С не более 800 мм/с и при минус 40°С не более 2500 мм/с, содержанием ароматических углеводородов не более 3% мас. и серы не более 0,001% мас.
К преимуществам заявляемого способа следует отнести то, что:
- расширена сырьевая база для производства основы низкозастывающих арктических масел за счет вовлечения утяжеленных среднедистиллятных фракций процессов первичной и вторичной (каталитического крекинга и замедленного коксования) переработки нефти;
- расширены технические решения за счет дополнительного использования технологии глубокого гидрирования при высоком давлении вышеуказанных утяжеленных среднедистиллятных фракций;
- получена базовая основа низкозастывающих арктических масел с улучшенными низкотемпературными, экологическими и вязкостными свойствами, позволяющими производить товарные масла для эксплуатации машин и техники в жестких природно-погодных условиях Арктики и Крайнего Севера.
Описание технологической схемы производства основы низкозастывающих масел:
Полученный при переработке нефти на установке АВТ на блоке вакуумной перегонки прямогонного мазута вакуумный дистиллят с температурами выкипания 250-460°С направляют на блок гидрокрекинга (верхняя часть схемы, фиг.1 - по прототипу). Процесс гидрокрекинга проводят при высоком давлении водорода 23,0-32,0 МПа и при температуре 350-420°С в трех последовательно установленных реакторах на катализаторе, содержащем активные компоненты (никель, молибден) в оксидной форме на алюмооксидном носителе с добавкой оксида кремния. Перед применением катализатора проводят его сульфидирование. Сущность процесса гидрокрекинга заключается в гидрогенолизе гетероциклических соединений, который сопровождается расщеплением высокомолекулярных углеводородов, гидрированием продуктов расщепления и гидродеалкилированием алкилароматических углеводородов. В результате процесса гидрокрекинга получают нестабильный гидрогенизат, содержащий минимальное количество ароматических и гетероатомных углеводородов. Полученный нестабильный гидрогенизат направляют на атмосферную разгонку с выделением бензиновой и дизельной фракций и получением целевого продукта - тяжелого остатка (фракция 280°С-КК). Далее тяжелый остаток направляют на блок каталитической депарафинизации с частичной изомеризацией и гидрированием и последующей стабилизацией для обеспечения требуемой температуры вспышки (удаление легких углеводородов) с получением целевого продукта - базовой основы низкозастывающих масел. Процесс депарафинизации протекает на активных центрах катализатора в присутствии водорода при давлении 3,3-4,25 МПа и температуре 280-405°С. В качестве катализатора депарафинизации используется никель-молибденовый катализатор (содержит металлы VI группы и побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов), а гидрирования - алюмоникельмолибденовый катализатор (содержит металл побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов). Однако, полученная по данной схеме производства базовая основа низкозастывающих масел обладает высокой кинематической вязкостью при температурах минус 30°С, минус 40°С и недостаточно низкой температурой застывания (-45÷60°С), чем это требуется для базовой основы низкозастывающих арктических масел.
Для получения базовой основы низкозастывающих масел с улучшенными низкотемпературными и вязкостными свойствами предлагается добавление в состав сырья (тяжелого остатка, выделенного из гидрогенизата гидрокрекинга) блока каталитической депарафинизации целевую углеводородную фракцию, полученную в процессе глубокого гидрирования при высоком давлении 20,0-31,0 МПа и температуре 325-420°С смеси утяжеленных среднедистиллятных фракций процессов первичной и вторичной (каталитического крекинга и замедленного коксования) переработки нефти, выкипающей в интервале 155 до 455°С, с последующим выделением из гидрогенизата методом атмосферно-вакуумной ректификации тяжелого остатка, выкипающего при температуре выше 270°С и обладающего высоким содержанием нафтеновых углеводородов, что позволяет регулировать низкотемпературные и вязкостные свойства целевого продукта - базовой основы для производства низкозастывающих арктических масел (нижняя часть схемы, фиг.1 -по предлагаемому изобретению). В качестве утяжеленных среднедистиллятных фракций процессов первичной и вторичной переработки нефти используются легкий газойль каталитического крекинга (ЛГКК), дизельная фракция (ДФЗК) и легкий газойль (ЛГЗК) замедленного коксования нефтяных остатков, утяжеленное прямогонное дизельное топливо (УПДТ).
При этом изобретение может характеризоваться следующими существенными признаками:
- Основа низкозастывающих арктических масел получена путем переработки нефти и нефтяных углеводородных фракций, что позволяет использовать в качестве сырьевой базы для ее получения широкий спектр многотоннажных продуктов нефтепереработки. Технологические процессы, которые используются для реализации изобретения, являются стандартными для рассматриваемой отрасли. Все это приводит к более низкой себестоимости базовой основы низкозастывающих масел по заявляемому изобретению в сравнении с аналогом и прототипом.
- В ходе реализации изобретения в сырье для получения базовой основы низкозастывающих масел вовлекаются компоненты топочного мазута, выкипающие до температуры 415-460°С, обладающие низкой стоимостью, что позволяет с меньшими затратами на производство получить более рентабельный продукт.
- В состав сырья стадии каталитической депарафинизации для регулирования низкотемпературных и вязкостных свойств целевого продукта добавляется тяжелый остаток, выкипающий при температуре выше 270°С, полученный в процессе глубокого гидрирования смеси утяжеленных среднедистиллятных фракций первичных (атмосферно-вакуумная перегонка нефти) и вторичных процессов (каталитического крекинга и замедленного коксования) нефтепереработки, и последующей ректификации полученного гидрогенизата, обладающий высоким содержанием нафтеновых углеводородов.
- Полученная базовая основа низкозастывающих арктических масел обладает уникальными эксплуатационными и экологическими характеристиками:
- содержит в своем составе ароматических соединений не более 3% мас. и серы не более 0,001% мас;
- обладает температурой застывания ниже минус 70°С;
2
2
- имеет показатель кинематической вязкости при минус 30°С не более 800 мм/с и при минус 40°С не более 2500 мм/с.
Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретательского уровня.
Осуществление изобретения
Предлагаемое изобретение может быть получено в результате последовательного выполнения следующих технологических операций:
1. Вакуумный дистиллят с температурой выкипания до 460°С, полученный при переработке нефти на установке АВТ на блоке вакуумной перегонки прямогонного мазута, направляют на гидрокрекинг. Процесс гидрокрекинга проводят при температуре 350-420°С и давлении 23,0-32,0 МПа на катализаторе, содержащем активные компоненты (никель, молибден) в оксидной форме на алюмооксидном носителе с добавкой оксида кремния. Перед применением катализатора проводят его сульфидирование. Полученный нестабильный гидрогенизат направляют на атмосферную разгонку с выделением бензиновой и дизельной фракций и получением тяжелого остатка (фракции 280°С-КК), используемого далее в процессе каталитической депарафинизации (совмещенной с гидрофинишингом).
2. Смеси утяжеленных среднедистиллятных фракций первичных и вторичных (каталитического крекинга и замедленного коксования) процессов нефтепереработки, выкипающие в интервале температур от 155 до 455°С, подвергаются глубокому гидрированию при высоком давлении на специальных катализаторах до уровня, обеспечивающего содержание ароматических соединений в конечном продукте, не более 3% мас.
3. Полученный гидрогенизат дополнительно подвергают защелачиванию водным раствором щелочи для удаления сероводорода.
4. Полученный гидрогенизат разделяется на фракции при помощи процесса ректификации с выделением тяжелого остатка - фракции, выкипающей выше 270°С, обладающей повышенным содержанием нафтеновых углеводородов.
5. Полученную по пункту 4 фракцию, выкипающую выше 270°С, обладающую повышенным содержанием нафтеновых углеводородов, направляют на смешение с тяжелым остатком гидрокрекинга (по пункту 1) на стадию каталитической депарафинизации (совмещенную с гидрофинишингом), предназначенную для получения базовой основы низкозастывающих масел. После каталитической депарафинизации продукт подвергают стабилизации путем отгона легких фракций на стабилизационной колонне с получением температуры вспышки основы низкозастывающих масел не ниже 135°С. В качестве катализатора депарафинизации используется никель-молибденовый катализатор (содержит металлы VI группы и побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов), а гидрирования - алюмоникельмолибденовый катализатор (содержит металл побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов).
В процессе глубокого каталитического гидрирования исходного сырья с повышенным содержанием ароматических углеводородов различного строения в технологической операции по пункту 2 происходит превращение моно, би- и полициклических ароматических соединений в нафтеновые углеводороды [Справочник нефтехимика. В двух томах. Т. 1 / Под ред. С.К. Огородникова. - Л.: Химия, 1978. - 496 с]. Кроме того, данный процесс способствует удалению серосодержащих веществ путем превращения входящих в их состав атомов серы в газообразный сероводород с последующим его отделением от гидрогенизата.
Использование указанной схемы позволяет получить базовую основу низкозастывающих арктических масел с уникальными эксплуатационными и экологическими характеристиками, что показано в примерах реализации изобретения.
В экспериментальной части для анализа компонентов и смесевого сырья, полученных гидрогенизатов и продуктов применяли типовые общепринятые методы испытаний.
Пример 1 - Получение на промышленной установке образцов тяжелого остатка по прототипу путем гидрокрекинга при высоком давлении вакуумного дистиллята, полученного при вакуумной перегонке мазута на установке первичной переработки нефти, и дальнейшей ректификации гидрогенизата гидрокрекинга.
В качестве сырья процесса гидрокрекинга был использован вакуумный дистиллят, полученный в процессе первичной переработки нефти при вакуумной перегонке мазута (фиг.1). Качество вакуумного дистиллята в период промышленного пробега представлено в таблице 1.
Полученный на блоке вакуумной перегонки мазута вакуумный дистиллят направляли на блок гидрокрекинга (фиг.1). Процесс гидрокрекинга вакуумного дистиллята проводили при высоком давлении в трех последовательно установленных реакторах на катализаторе, содержащем гидрирующие компоненты (никель, молибден) в оксидной форме на алюмооксидном носителе с добавкой оксида кремния. Перед применением катализатора проводили его сульфидирование.
Параметры процесса гидрокрекинга, выход и качество полученного продукта представлены в таблице 2.
Процесс выделения тяжелого остатка, выкипающего выше 280°С, из нестабильного гидрогенизата гидрокрекинга проводили на блоке ректификации (фиг.1) по одноколонному варианту с использованием атмосферной ректификационной колонны. С верхней части колонны производили отбор растворенных в гидрогенизате газов и бензиновой фракции. Отбор дизельной фракции производили в виде промежуточного продукта. В качестве кубового продукта колонны выводится тяжелый остаток, выкипающий выше 280°С, -сырье процесса каталитической депарафинизации.
Выход и параметры качества полученного тяжелого остатка представлены в таблице 3.
Показатели анилиновой точки тяжелого остатка свидетельствуют о высоком содержании парафиновых углеводородов.
Полученный образец тяжелого остатка с высоким содержанием парафиновых углеводородов использовался в качестве компонента сырья процесса каталитической депарафинизации (совмещенной с гидрофинишингом) при получении базовой основы низкозастывающих арктических масел.
Пример 2 - Получение на промышленной установке образцов тяжелых остатков с высоким содержанием нафтеновых углеводородов - компонента сырья процесса каталитической депарафинизации при получении базовой основы низкозастывающих масел.
Сырьем для производства компонента сырья депарафинизации с повышенным содержанием нафтеновых углеводородов являлись смеси, состоящие из утяжеленных среднедистиллятных фракций, полученных в ходе процессов первичной и вторичной переработки нефти, а именно, ЛГКК, ДФЗК и ЛГЗК, УПДТ. Качество указанных утяжеленных среднедистиллятных фракций в период пробегов приведено в таблице 4.
Блок-схема процесса получения тяжелого остатка процесса глубокого гидрирования утяжеленных среднедистиллятных фракций представлена на фиг.1.
3
Приготовление смесового сырья производили путем смешения указанных в таблице 4 компонентов в резервуарах объемом 1000 м в заданных соотношениях. Соотношение компонентов в смесевом сырье, которое использовали в ходе пробега, и его качество представлены в таблице 5.
Далее смесевое сырье направляли на блок глубокого гидрирования (фиг.1). Процесс глубокого гидрирования смесевого сырья проводили при высоком давлении в трех последовательно установленных реакторах на катализаторе никель-вольфрамовом сульфидном с добавкой окиси алюминия или на катализаторе, содержащем гидрирующие компоненты (никель, молибден) в оксидной форме. Вследствие повышенного содержания сернистых соединений в исходных утяжеленных среднедистиллятных фракциях каталитического крекинга и замедленного коксования нефтяных остатков полученный гидрогенизат дополнительно подвергали на блоке защелачивания (фиг.1) обработке водным раствором NaOH с концентрацией 10-12% мас. с целью дополнительного удаления из него растворенного сероводорода.
Параметры процесса гидрирования, выход и качество полученных за-щелоченных гидрогенизатов представлены в таблице 6. Следует отметить, что выход гидрогенизата на сырье составляет более 101% за счет вступления в реакцию гидрирования (насыщения непредельных и ароматических углеводородов) водорода, подаваемого в процесс.
Процесс выделения тяжелого остатка из защелоченного гидрогенизата проводили на блоке ректификации (фиг.1) по двухколонному варианту с использованием атмосферной и вакуумной ректификационных колонн. В первой атмосферной ректификационной колонне с верхней части производится отбор растворенных в гидрогенизате газов и бензиновой фракции. Отбензиненный гидрогенизат подается на дальнейшее разделение в вакуумную ректификационную колонну, где верхним продуктом отводится дизельная фракция (или спецпродукт), а в качестве кубового продукта - тяжелый остаток с высоким содержанием нафтеновых углеводородов. Режим работы колонного оборудования обеспечивают получение тяжелого остатка с температурой кипения выше 270°С. Выход продуктов и параметры качества тяжелого остатка представлены в таблице 7.
Показатели анилиновой точки полученных образцов тяжелых остатков существенно ниже, чем у тяжелого остатка, полученного при гидрокрекинге вакуумного газойля (пример 1 по прототипу), что свидетельствуют о более высоком содержании нафтеновых углеводородов.
Полученные два образца тяжелых остатков с высоким содержанием нафтеновых углеводородов использовались в качестве компонента сырья процесса каталитической депарафинизации (совмещенной с гидрофинишингом) при получении базовой основы низкозастывающих арктических масел.
Пример 3 - Проведение экспериментов по депарафинизации (совмещенной с гидрофинишингом) тяжелых остатков, полученных по примеру 1 (по прототипу) и примеру 2, и их смесей в различных соотношениях.
В лабораторных условиях для оценки влияния вовлечения тяжелых остатков с высоким содержанием нафтеновых углеводородов, полученных по примеру 2, в состав сырья установки каталитической депарафинизации были рассчитаны и приготовлены 7 видов сырья с различным соотношение компонентов (таблица 8), полученных по примерам 1, 2 (свойства компонентов сырья приведены в таблицах 3 и 7).
Подготовленное сырье подвергалось каталитической депарафинизации (совмещенной с гидрофинишингом) на пилотной установке (ПУ) для испытания катализаторов (фиг.2), полностью моделирующей работу промышленной установки каталитической депарафинизации и гидрофинишинга.
За основу технологического режима работы ПУ были взяты стандартные параметры работы промышленной установки каталитической депарафинизации (совмещенной с гидрофинишингом), таким образом, воссоздав работу установки в лабораторных условиях (таблица 9). Стабилизация образцов нестабильных гидрогенизатов проводилась на аппарате АРН-2 по ГОСТ 11011-85, с целью обеспечения температуры вспышки в закрытом тигле целевого продукта - базовой основы низкозастывающих масел, не ниже 135°С.
Каталитическая система, загруженная в реактор ПУ, в точности повторяла систему, загруженную в реактор промышленной установки каталитической депарафинизации (совмещенной с гидрофинишингом), и состояла из двух слоев. В первом слое катализатора (77% - никель-молибденовый катализатор гидродепарафинизации масляных фракций в виде экструдатов) осуществляется процесс каталитической депарафинизации, во втором (23% -алюмоникельмолибденовый катализатор в виде экструдатов) - гидрофинишинг.
В результате проведенных экспериментов были получены данные по выходу и качеству базовой основы низкозастывающих масел при переработке различного сырья приведенные в таблицах 10, 11.
2
2
Результаты, приведенные в таблицах 10, 11, показывают, что вовлечение тяжелых остатков с высоким содержанием нафтеновых углеводородов в состав сырья установки каталитической депарафинизации (совмещенной с гидрофинишингом) позволяет при незначительном снижении выхода продукта значительно улучшить показатели качества базовой основы низкозастывающих арктических масел по сравнению с прототипом и аналогом по таким показателям качества, как кинематическая вязкость при минус 30°С (ниже 800 мм/с) и минус 40°С (ниже 2500 мм/с) и температура застывания (до уровня ниже 70°С). Полученный результат соответствует заявленной в изобретении задаче. Кроме этого полученная базовая основа низкозастывающих арктических масел обладает улучшенными экологическими характеристиками - содержание ароматических углеводородов менее 3% мас. и серы менее 0,0007% мас.
Пример 4 - Приготовление образца товарного масла для использования в жестких природно-погодных условиях Арктики и Крайнего Севера.
Для подтверждения возможности производства товарного масла на основе полученной по заявленному изобретению базовой основы низкозастывающих арктических масел в лабораторных условиях был приготовлен образец масла гидравлического Роснефть ВМГЗ по СТО 44918199-033-2014 с изм. 1-3 (таблица 12) с использованием в качестве основы арктических масел образца, полученного на ПУ при переработке сырья №6.
Результаты испытаний подтвердили соответствие качества лабораторного образца масла гидравлического Роснефть ВМГЗ требованиям СТО и наличие улучшенных низкотемпературных показателей масла по температуре застывания и кинематической вязкости и определили возможность применения полученной по заявленному изобретению базовой основы низкозастывающих масел для промышленного производства.
Представленные данные свидетельствуют, что полученная по изобретению базовая основа низкозастывающих арктических масел обладает требуемыми улучшенными низкотемпературными, вязкостными и экологическими показателями качества, позволяющими использовать для производства товарных низкозастывающих масел, используемых в жестких природно-погодных условиях Арктики и Крайнего Севера. Это, в свою очередь, подтверждает возможность достижения заявленного технического результата при условии использования предлагаемого изобретения.