СПОСОБ СОЛЬВЕНТНОЙ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ РАФИНАТОВ
METHOD FOR MECHANICAL DEWAXING OF RAFFINATES

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано в производстве минеральных масел и твердых парафинов.
Известны способы сольвентной депарафинизации рафинатов (СДПР) путем их разбавления селективным растворителем, охлаждения смеси в регенеративных и аммиачных кристаллизаторах с целью кристаллизации парафинов, отделения и промыва осадка парафинов «сухим» растворителем на фильтрах первой ступени. Из-за недостаточной эффективности отмыва масла из осадка парафинов для увеличения отбора масла и улучшения качества парафинов применяется вторая ступень фильтрования. Ее сырьем является осадок парафинов с первой ступени фильтрования, который повторно разбавляется и промывается на фильтрах второй ступени. Фильтрат первой ступени (раствор депарафинированного масла) после теплообмена с потоком сырья в регенеративных кристаллизаторах направляется на регенерацию растворителя, при этом получается «сухой» растворитель, который после охлаждения используется для промыва и разбавления осадка парафинов на фильтрах, а фильтрат второй ступени используется для разбавления сырьевой смеси после регенеративных кристаллизаторов. Парафины с фильтров второй ступени расплавляют и также направляют на регенерацию растворителя; при этом получают «влажный» растворитель, используемый для первичного разбавления сырья или до охлаждения, или во время его охлаждения в регенеративных кристаллизаторах. Очень существенную в процессе сольвентной депарафинизации стадию охлаждения сырьевой смеси и кристаллизации парафинов осуществляют либо в скребковых кристаллизаторах (В.Т.Бражников. Современные установки для производства смазочных масел. Гостоптехиздат, 1959, с.165-175), либо в секционной мешалке, в каждую из многочисленных секций которой вводится какое-то количество смеси теплого и холодного растворителя для создания требуемого градиента температур между секциями (Кристаллизатор смешения колонного типа КС-40. ЦНИИТЭнефтехим, 1975).
Недостатки известных способов СДПР:
- сложность технологии (необходимо оптимизировать состав растворителя, место подачи, температуру и количество растворителя разбавления, скорость охлаждения);
- невысокий отбор деп.масла и низкое качество парафинов из-за неэффективности стадии отмыва масла из осадка парафинов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу сольвентной депарафинизации рафинатов, т.е. прототипом, является способ депарафинизации остаточного рафината, по которому сырье перед охлаждением разбавляется в «тройнике смешения» влажным растворителем (в количестве 250-300% об. на сырье), нагревается до 85-90°С, а затем охлаждается в регенеративных и аммиачных кристаллизаторах, в которых (или после них) разбавляется охлажденным фильтратом второй ступени. Парафины отделяются и промываются холодным сухим растворителем на фильтрах первой и второй ступеней, а затем фильтрат первой ступени и парафины после второй ступени фильтрования направляются на регенерацию из них растворителя (Н.Ф.Богданов, А.Н.Переверзев. Депарафинизация нефтяных продуктов. Гостоптехиздат, 1960, с.188-191, 196-199).
Недостатки прототипа:
- использование большей части сухого растворителя в составе влажного растворителя для первичного разбавления сырья, что вызывает снижение отбора масла и ухудшение качества парафина из-за недостатка сухого растворителя для промыва и разбавления осадка парафинов на фильтрах первой и второй ступеней;
- сложность традиционной технологии разбавления сырья, отделения и промыва осадка парафинов на фильтрах, трудности в подборе состава растворителя;
- большие энергозатраты на охлаждение сырьевого потока из-за низкого (минусового) температурного эффекта депарафинизации (ТЭД) - показателя, указывающего на величину отличия температуры застывания масла от необходимой температуры охлаждения сырьевой смеси;
- наличие стадии термообработки смеси сырья с большим объемом растворителя, необходимость которой ничем не оправдана, но приводит к заметным энергозатратам и на нагрев, и на охлаждение сырьевой смеси до регенеративных кристаллизаторов.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является наиболее экономичное получение качественных масел путем упрощения технологии СДПР и повышения величины ТЭД.
Решение указанной задачи в способе СДПР путем разбавления сырья растворителем, охлаждения смеси в кристаллизаторах, отделения осадка парафинов на фильтрах первой ступени, повторного разбавления осадка парафинов растворителем в шнеках фильтров первой ступени, отделения и промыва осадка парафинов на фильтрах второй ступени, использования влажного растворителя и фильтрата второй ступени для разбавления сырья, регенерации растворителя из фильтрата первой ступени и парафинов второй ступени, достигается тем, что на первичное разбавление сырья перед регенеративными кристаллизаторами вначале подается холодный фильтрат второй ступени, а затем теплый влажный растворитель, с обеспечением температуры смеси ниже температуры застывания сырья, а осадок парафина на фильтрах первой ступени не промывается, но в зоне «нижнего вакуума» поддерживается максимальный вакуум.
Известно, что процесс вакуумной фильтрации складывается из следующих операций: образование осадка на фильтровальной поверхности в зоне «нижнего вакуума» (примерно 150 мм рт.ст.), промыв осадка растворителем и его просушка (вакуум около 300 мм рт.ст.) [Нефтепереработка и нефтехимия, 1971, №1, с.17]. В формуле (1) этой статьи не учтен такой показатель, как кратность разбавления сырья растворителем, что очень важно, т.к. растворитель промыва осадка на фильтрах первой ступени (а его количество составляет около 70% от всего сухого растворителя, примерно в 3 раза превышающего количество влажного растворителя) не участвует в разбавлении сырья, но при промыве осадка растворитель выталкивает из пор в фильтрат первой ступени не только остатки деп.масла, но может вытолкнуть или растворить, и мельчайшие частички парафина, что неизбежно понизит величину ТЭД.
Пример
В лабораторных условиях была осуществлена депарафинизация высоковязкого дистиллятного рафината 4-ой фракции с растворителем МЭК/толуол состава 50/50 и 70/30:70 г сырья с температурой застывания 37°С при температуре 50°С пипеткой накапали на слой сухой углекислоты, «замороженное» сырье смешали с 245 г растворителя с температурой 20°С, затем постепенно, перемешивая термометром, нагрели смесь до 30°С (т.е. на 7°С ниже температуры застывания сырья). Затем со скоростью 2,5-3°С в минуту охлаждение до минус 17°С (предполагая, что ТЭД равен примерно минус 7°С и деп.масло будет иметь температуру застывания минус 10°С), полученную суспензию отфильтровали, осадок парафинов промыли 70 г растворителя с температурой минус 10°С, замерили скорость фильтрования. После отгона растворителя свели баланс, деп.масло и гач проанализировали. Полученные результаты приведены в таблице:
Показатели
Растворитель, МЭК/толуол, об.%
50/50
70/30
а) качество деп.масла:
-температура застывания, °С
-16,2
-18,5
-коэффициент рефракции при 50°С
1,4734
1,4738
б) качество гача:
-температура плавления, °С
46,8
48
-содержание масла, %
23,57
16,05
- коэффициент рефракции при 70°С
1,4394
L4370
в) выход гача, %
12,2
11,2
г) продолжительность фильтрования, сек:
100 мл
22
10
200 мл
70
29
300 мл
135
58
д)ТЭД,°С
минус 0,8
плюс 1,5
Из полученных данных видно, что при повышении содержания МЭК в растворителе от 50% до 70% выход гача снизился, понизился и коэффициент рефракции, а ТЭД повысился до +1,5°С, что является необычным, т.к. при повышении концентрации МЭК понижается его растворяющая способность. Появляется надежда на то, что «замораживание» сырья обеспечит возможность перехода с двухкомпонентного растворителя на чистый МЭК, что означает снижение энергозатрат и на стадии регенерации растворителя.
Пример
В промышленные условиях стадия кристаллизации представляется так: в пустотелой емкости сырье форсунками диспергируется с регулируемой температурой в поток падающего холодного фильтрата второй ступени, а затем полученная смесь направляется на прием насоса влажного растворителя, так что разбавление сырья влажным растворителем вторично. Температура фильтрата регулируется с таким расчетом, чтобы температура потока на выкиде насоса была ниже температуры застывания сырья на величину, определяемую опытным путем.