Анализ процесса селективной очистки масел фенолом

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ МАСЕЛ ФЕНОЛОМ

Чаплюк Е.А.1, Горбунов И.А.2

1 Чаплюк Евгений Андреевич — магистрант;

2Горбунов Иван Андреевич — магистрант, кафедра технологии органического и нефтехимического синтеза, химико-технологический факультет, Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград

Аннотация: проанализирован процесс селективной очистки масел фенолом. Рассмотрены узкие места технологического процесса. Приведены варианты модернизации технологии процесса селективной очистки, позволяющие получать высококачественные базовые масла. Ключевые слова: базовое масло, селективная очистка, фенол, М-метилпирролидон.

Основной причиной совершенствования технологий производства базовых масел является необходимость улучшения их экологических свойств, ужесточения требований к их качеству. На сегодняшний день необходимы базовые масла с высоким индексом вязкости, окислительной стабильностью и минимальным содержанием вредных веществ. Наилучшего качества базовые масла позволяет получать процесс селективной очистки.

В ходе работы был проведен структурно-функциональный анализ установки типа А-37/1 мощностью 300 тыс. т/год. Установка предназначена для промежуточной очистки масляных дистиллятов и деасфальтизатов, предварительно полученных на АВТ и установках деасфальтизации. В ходе данного анализа было выявлено, что эффективность протекания процесса и выход продукта прежде всего зависит от растворяющей способности и селективности растворителя. [2]

На действующем производстве используется фенол в качестве селективного растворителя, который в достаточной мере селективен, а так же обладает хорошей растворяющей способностью. Однако сравнительно низкая плотность и высокая температура плавления, вязкость и поверхностное натяжение фенола при температурах очистки, относящиеся к его недостаткам, затрудняют массообмен и способствуют образованию эмульсии. В результате при очистке масел фенолом не могут быть использованы высокоэффективные экстракционные аппараты, в частности, роторно-дисковые контакторы, хорошо зарекомендовавшие себя при очистке фурфуролом. [1]

По этой причине самым современным растворителем в данном процессе является растворить N метилпирролидон(ММП). ЫМП химически стабилен и обладает благоприятными экологическими и токсикологическими свойствами. Высокая растворяющая способность и избирательность ЫМП позволяет использовать его в нефтеперерабатывающей промышленности в качестве селективного растворителя ароматических углеводородов. Он имеет более высокую растворяющую способность по сравнению с фурфуролом и несколько меньшую - по сравнению с фенолом. От фенола Ы-метил-пирролидон отличается большей избирательностью по отношению к углеводородам ароматического ряда, нетоксичностью и более низкой температурой плавления. При экстракции масел ЫМП обеспечивает больший (на 5 - 7%) выход и лучшее качество рафината при в 1,5 раза меньшей кратности растворителя по сравнению с фенолом. Кроме того, ЫМП не образует азеотропа с водой, что упрощает его регенерацию и снижает энергозатраты (на 25 - 30 %) , не требуется использовать антирастворитель (воду) при экстракции [5].

Существуют различные варианты модернизации технологии процесса селективной очистки. В данном процессе основным аппаратом является экстракционная колонна, от которого зависит эффективность протекания процесса. В связи с этим, с целью повышения эффективности работы установки, необходимо проводить усовершенствование данной стадии. С целью увеличения выхода получаемых рафинатов и снижения кратности растворителя к сырью, предлагается заменить действующие ситчатые тарелки на регулярную насадку пленочного типа РН-ИМПА-02 фирмы «ИМПА Инжинеринг». Протекание наиболее эффективного массообменного процесса в экстракционной колонне обеспечивается рядом особенностей работы новых контактных устройств:

1. За счет создания пленки дисперсной фазы с двухсторонней рабочей поверхностью происходит увеличение активной межфазной поверхности;

2. Создание насечек на поверхности насадки обеспечивает интенсивное возмущение контактирующих фаз;

3. Искусственная турбулизация движения пленки вдоль поверхности насадки приводит к турбулизации движения жидкости в пленках.

4. Насадки пленочного типа РН-ИМПА-02 за счет регулярной упаковки элементов в слое насадки обеспечивают равномерное распределение потоков по сечению колонны, устраняют «проскоки» и «зависания».

Проведенный сравнительный анализ и технико-технологический расчёт показал, что замена контактных устройств на регулярную насадку при сохранении технологических параметров работы оборудования приводит к увеличению выхода рафинатов до 6 % (об.), снижению кратности растворителя к сырью до 15 % (об.) и расширению диапазона устойчивой работы колонны по загрузке сырьём. [4]

В связи с тем что фенол в виду своей вязкости и поверхностного натяжения образует стойкие эмульсии с сырьем, предлагается в подавать в зону массообмена технологическую добавку. В ходе исследований было установлено, что с повышением температуры экстракции при неизменной кратности растворителя к сырью выход рафината снижается, а его индекс вязкости возрастает как с добавлением поверхностно-активного вещества, так и без него. Следует отметить, что в случае оптимальной концентрации поверхностно-активного вещества высокоиндексный рафинат можно получить и при низкой температуре экстракции, при этом его выход максимален. Оптимальная концентрация поверхностно-активного вещества в сырье при всех исследованных температурных режимах составляет 0.001 % массовых. При этом выход рафината увеличивается на 0.5 - 0.3 %, его индекс вязкости - на 3 - 7 пунктов. [3].

Список литературы

1. Гурвич В.Л. Избирательные растворители в переработке нефти: учебник / Л.В. Гурвич, П.Н. Сосновский. 2-е изд. Москва : Гостоптехиздат, 1953. 320 с.

2. КапустинВ.М., ТонконоговБ.П., ФуксИ.Т. Технология переработки нефти. Часть 3. Производство нефтяных смазочных материалов. Учебное пособие, 2014. 328 с.

3. Рябов В.Г., ШуверовВ.М. / Химия и технология топлив и масел. № 3, 1997.

4. Эйсфельд К.Ю. Совершенствование блока экстракции установки селективной очистки масел фенолом / К.Ю. Эйсфельд, С.М. Леденев // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2017. № 5, ч. 1. 172-173.

5. Ягушев Р.Г., Сайфуллин Н.Р. Применение ^метилпирролидона в процессе селективной очистки масел Москва: ЦНИИТЭнефтехим, 1996. 92 с.