СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ОСНОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАСЕЛ
METHOD OF PRODUCING LOW-TEMPERATURE BASES OF HYDRAULIC OILS

Изобретение относится к способу получения низкозастывающих основ гидравлических масел и может быть применено в нефтеперерабатывающей промышленности для получения низкозастывающих основ гидравлических масел из непревращенного остатка гидрокрекинга, с использованием процессов каталитической гидроочистки, каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), гидрофинишинга, ректификации, вакуумной дистилляции и компаундирования.
2
2
2
2
Способ позволяет одновременно 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 не выше минус 35°С, и средневязкую низкозастывающую основу гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 22,0 мм/с до 50 мм/с и температурой застывания не выше минус 25°С, которые могут быть использованы для производства широкого ассортимента гидравлических масел классов вязкости 10, 15, 22, 32, 46 и выше по ГОСТ 17479.3-85, ISO 3448 и DIN 51519, масел для гидромеханических передач (Марка «А» и марка «Р» по ТУ 38.1011282-89), амортизаторных жидкостей, а также в композициях консистентных смазок.
Одним из наиболее применяемых в отечественной промышленности маловязких гидравлических масел [Справочник под редакцией В.М. Школьникова. «Топлива/Смазочные материалы/Технические жидкости ассортимент и применение, - М., Издательский центр «ТЕХИНФОРМ» Международной Академии Информатизации, 1999, с. 211-213] является масло ВМГЗ (ТУ 38.101479-86) представляющие собой низкозастывающую маловязкую основу ВМГЗ, получаемую из дизельной фракции малосернистых парафинистых нефтей, с использованием гидрокаталитических процессов, загущенную полиметакрилатной присадкой, с добавлением противоизносной, антиокислительной и антипенной присадки. Основными недостатками применяемого процесса производства ВМГЗ являются низкий отбор целевой фракции и значительный процент вовлечения загущающей присадки, что приводит к существенному удорожанию конечного продукта.
Одними из наиболее применяемых в отечественной промышленности средневязких гидравлических масел [Справочник под редакцией В.М. Школьникова. «Топлива/Смазочные материалы/Технические жидкости ассортимент и применение, - М., Издательский центр «ТЕХИНФОРМ» Международной Академии Информатизации, 1999, с. 214-215] являются масло АУ (ТУ 38.1011232-89) и масло АУП (ТУ 38.10111258-89), представляющие собой композицию низкозастывающей средневязкой основы, получаемой из малосернистых и сернистых парафинистых нефтей с использованием процессов селективной очистки фенолом прямогонной фракции нефтей, выкипающей в пределах 275-440°С и каталитической депарафинизации полученного рафината, с антиокислительной присадкой и антиокислительной и антикоррозионной присадкой соответственно.
Основными недостатком применяемого процесса селективной очистки фенолом являются:
- накопление в растворителе селективной очистки (феноле) низкокипящих углеводородов, содержащихся во фракции нефтяной 310-400°C с температурами кипения, близкими к температуре кипения фенола, что приводит к проблемам с регенерацией фенола и к ухудшению технико-экономических показателей процесса селективной очистки;
- используемый в процессе селективной очистки растворитель фенол относится ко 2 классу опасности и оказывает вредное влияние на экологию и здоровье человека.
Одними из наиболее применяемых в отечественной промышленности вязких гидравлических масел [Справочник под редакцией В.М. Школьникова. «Топлива/Смазочные материалы/Технические жидкости ассортимент и применение, - М., Издательский центр «ТЕХИНФОРМ» Международной Академии Информатизации, 1999, с. 216-217] является масло МГЕ-46 В (ТУ 38 001347-83) для гидрообъемных передач, вырабатываемое на базе индустриальных масел с антиокислительной, противоизносной, депрессорной и антипенной присадками. Применяемые при производстве индустриальных масел процессы селективной очистки фенолом и сольвентной депарафинизации характеризуются высокими энергозатратами на регенерацию растворителей, кроме того, применяемые растворители оказывают вредное влияние на экологию и здоровье человека.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения основ низкозастывающих гидравлических (арктических) масел, с использованием каталитических процессов гидрокрекинга, гидроизомеризации (улучшение низкотемпературных показателей за счет изменения структуры длинноцепочечных парафинов) [RU 2570649 С1].
2
Способ позволяет получить маловязкую основу низкозастывающего арктического масла с кинематической вязкостью при температуре 100°С 2,11-5,05 мм/с. Средневязкая и высоковязкая низкозастывающие основы получаются по указанному способу путем гидрирования на платиновом катализаторе маловязкой основы и последующим фракционированием с выделением фракций с кинематическими вязкостями при температуре 100°С. Недостатком данного способа является необходимость проведения дополнительных технологических операций для получения средневязкой и высоковязкой фракций, что приводит к увеличению затрат на производство.
Целью предлагаемого технического решения изобретения - является разработка способа одновременного получения маловязкой и средневязкой низкозастывающих основ гидравлических масел, соответствующих классам вязкости 10, 15, 22, 32, 46 по ГОСТ 17479.3-85, с использованием в качестве сырья непревращенного остатка гидрокрекинга топливного направления, по технологической схеме с использованием процессов гидроочистки, каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), гидрофинишинга, проводимых при давлении ниже 6,0 МПа, ректификации и вакуумной дистилляции и, на заключительной стадии, компаундирования для достижения требуемых значений вязкости и содержания ароматических углеводородов.
2
2
2
2
С целью достижения поставленной цели непревращенный остаток гидрокрекинга последовательно подвергается: гидроочистке, с целью насыщения непредельных углеводородов и удаления соединений серы, азота и окрашивающих веществ, затем каталитической депарафинизации (гидроизомеризации) - с целью снижения температуры застывания маловязкой основы до температуры не выше минус 35°С, средневязкой основы до температуры не выше минус 25°С; далее гидрофинишингу - с целью насыщения олефинов, остаточных ароматических соединений и удаления окрашивающих веществ в депарафинированном продукте; далее путем ректификации и вакуумной дистилляции выделяются низкозастывающая маловязкая основа гидравлического масла с кинематической вязкостью при 40°С от 9,0 мм/с до 22,0 мм/с и средневязкая основа с кинематической вязкостью при 40°С от 22,0 мм/с до 50,0 мм/с. На заключительном этапе, с целью корректировки вязкости, в зависимости от предполагаемого дальнейшего применения, путем компаундирования, полученные основы смешиваются в любых соотношениях, кроме того, для снижения вязкости и насыщения ароматическими углеводородами добавляется до 70% основы промывочного масла, полученной из узкой дизельной фракции 340°С - КК или основы ВМГЗ, полученной из узкой дизельной фракции 250-340°С.
Осуществление изобретения:
Углеводородное сырье, в состав которого входит прямогонный вакуумный газойль, полученный из смеси малосернистых нефтей, тяжелый газойль коксования, а также побочные продукты вторичных сольвентных процессов, последовательно проходит следующие стадии переработки:
-1
а) гидрокрекинг смесевого углеводородного сырья при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380°С до 430°С, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч со степенью конверсии не менее 75% с выделением непревращенного остатка гидрокрекинга, содержащего не менее 90% мас. насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас.;
-1
3
3
б) гидроочистка непревращенного остатка гидрокрекинга, в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI группы и/или побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов, при температуре от 300 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч и кратностью циркуляции от 500 до 1100 нм/м водородсодержащего газа;
-1
3
3
в) каталитическая депарафинизация (гидроизомеризация) гидроочищенного непревращенного остатка гидрокрекинга, полученного на стадии б), в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI группы и/или побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов, при температуре от 290 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч и кратностью циркуляции от 1200 до 3800 нм/м водородсодержащего газа;
-1
3
3
г) гидрофинишинг гидроочищенного депарафинированного (гидроизомеризованного) непревращенного остатка гидрокрекинга, полученного на стадии в), в присутствии катализатора содержащего, по меньшей мере, один из металлов побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов, при температуре от 180 до 300°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч и кратностью циркуляции от 1200 до 3800 нм/м водородсодержащего газа;
д) ректификация, при температуре в кубе ректификационной колонны не более 330°С и давлении не более 0,17 МПа, гидрооблагороженного непревращенного остатка гидрокрекинга, полученного на стадии г), с выделением фракции НК-275°С, используемой в дальнейшем в качестве компонента товарных топлив, и фракции 275°С - КК.
е) вакуумная дистилляция, при температуре в кубе вакуумной колонны не более 315°С и давлении абс. не более 0,05 МПа, фракции 275°С - КК, полученной из гидрооблагороженного непревращенного остатка гидрокрекинга на стадии д), с выделением фракций 275-370°С - маловязкой основы гидравлических масел и фракции 370°С - КК - средневязкой основы гидравлических масел.
ж) в случае необходимости корректировки вязкости, полученные маловязкая и средневязкая основы смешиваются в любых соотношениях. Кроме того, с целью снижения вязкости, а также увеличения содержания ароматических углеводородов для обеспечения совместимости с материалами уплотнений гидросистем, к полученным на этапе е) основам добавляется до 70% основы промывочного масла по СТО 00148599-012-2008, полученной из узкой дизельной фракции 340-390°С и/или основы ВМГЗ по СТО 00148599-012-2008, полученной из узкой дизельной фракции 250-340°С, с использованием процессов и режимов стадий б), в), г), д), е).
-1
Исходное смесевое сырье подвергают каталитическому гидрокрекингу, при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380°С до 430°С, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч и конверсии не ниже 75%.
В таблице 1 приведены типичные физико-химические характеристики непревращенного остатка гидрокрекинга с массовой долей серы менее 30 ppm (0,0030% мас.), а именно 0,0024% мас., и содержанием насыщенных углеводородов не менее 90% мас., в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас.
-1
3
3
-1
3
3
Полученный непревращенный остаток гидрокрекинга, содержащий не менее 90% мас. насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас., подвергают гидроочистке в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI группы и/или побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов, при температуре от 300 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч и кратностью циркуляции от 500 до 1100 нм/м водородсодержащего газа. В таблице 2 приведены физико-химические характеристики гидроочищенного непревращенного остатка. Гидроочистка проводилась при следующих параметрах ведения процесса: объемная скорость V=0,8 ч; давление Р=5,0 МПа; температура Т=320°С; кратность циркуляции ВСГ/сырье = 600 нм/м.
-1
3
3
-1
3
3
Далее, полученный гидроочищенный непревращенный остаток гидрокрекинга проходит каталитическую депарафинизацию (гидроизомеризацию) в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI и/или побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов, при температуре от 290 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч и кратностью циркуляции водородсодержащего газа от 1200 до 3800 нм/м и гидрофинишинг в присутствии катализатора содержащего, по меньшей мере, один из металлов побочной подгруппы VIII группы периодической таблицы химических элементов, при температуре от 180 до 300°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч и кратностью циркуляции от 1200 до 3800 нм/м водородсодержащего газа.
В таблице 3 приведены характеристики гидроочищенного непревращенного остатка гидрокрекинга после каталитической депарафинизации (гидроизомеризации) и гидрофинишинга.
V - объемная скорость подачи сырья, Р - давление в каталитической системе, Ткд - температура проведения каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), Тгф - температура проведения гидрофинишинга.
3
3
Кратность циркуляции ВСГ/сырье на всех режимах - 2000 нм/м.
Далее полученный гидрооблагороженный непревращенный остаток гидрокрекинга проходит ректификацию и вакуумную дистилляцию, с выделением фракции 275-370°С - низкозастывающей основы маловязких гидравлических масел и 370°С - КК - низкозастывающей основы средневязких гидравлических масел.
Материальные балансы разгонки гидрооблагороженного непревращенного остатка гидрокрекинга приведены в таблице №4.
где V - объемная скорость подачи сырья, Р - давление в каталитической системе, Ткд - температура проведения каталитической депарафинизации, Тгф - температура проведения гидрофинишинга.
3
3
Кратность циркуляции ВСГ/сырье на всех режимах = 2000 нм/м.
В таблицах №5,6 приведены показатели качества фракций 275°С - 370°С и 370°С - КК - маловязкой и средневязкой низкозастывающих основ гидравлических масел, полученных из гидроочищенного, депарафинированного (гидроизомеризованного), гидрированного непревращенного остатка гидрокрекинга.
V - объемная скорость подачи сырья, Ткд - температура проведения каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), Тгф - температура проведения гидрофинишинга.
В случае необходимости, маловязкая основа и средневязкая основа смешиваются друг с другом в требуемых соотношениях, коме того для снижения вязкости и насыщения ароматическими углеводородами добавляется до 70% основы промывочного масла, полученной из узкой дизельной фракции 340-390°С и/или основы ВМГЗ, полученной из узкой дизельной фракции 250-340°С путем гидроочистки, гидродепарафинизации, гидрирования с последующим фракционированием
В таблице 7 показаны типичные качественные показатели основы промывочного масла и основы ВМГЗ по СТО 00148599-12-2008:
В таблице 8 показано качество основ гидравлических масел, полученных путем компаундирования образцов 4 и 8 (таблицы 5, 6) в соотношении 1:1 (образец 9); образца 4 с 50% основы промывочного масла по СТО 00148599-12-2008 (образец 10); образца 4 с 50% основы ВМГЗ по СТО 00148599-12-2008 (образец 11); образца 8 с 50% основы промывочного масла по СТО 00148599-12-2008 (образец 12):
В таблице 9 приведены показатели качества масла ВМГЗ, АУ и МГЕ-46В и в таблице 10 показаны требования к вязкости гидравлических масел по ГОСТ 17479.3-85, ISO 3448 и DIN 5151917:
Анализ данных, представленных в таблице 5, 6, 8, 9 и 10, показывает, что полученные низкотемпературные маловязкая и средневязкая основы гидравлических масел, благодаря хорошим вязкостным и низкотемпературным свойствам, могут быть использованы для производства широкого ассортимента маловязких, средневязких и вязких масел класса вязкости гидравлических масел класса вязкости 15, 22, 32 и 46 без вовлечения загущающей и депрессорной присадки, что позволит снизить затраты на их производство. Применение загущающей присадки позволит получить гидравлические масла класса 46 и выше.
Технический результат - получение маловязкой и средневязкой низкозастывающей основы средневязких гидравлических масел из непревращенного остатка гидрокрекинга, соответствующей 10, 15, 22, 32 и 46 классу вязкости по ГОСТ 17479.3-85 при давлении ведения гидропроцессов менее 6,0 МПа. Высокое содержание насыщенных соединений (более 98%) обеспечивает снижение затрат на производство гидравлических масел улучшение эксплуатационных характеристик товарных гидравлических масел, которое не достигается ни применением новых многофункциональных присадок, ни загущением масел.