содержание      ..     27      28      29      30     ..

2.22 Селективная очистка масляного сырья растворителями

Под масляным сырьем понимают масляные вакуумные фракции и деасфальтизат. Селективная очистка масляного сырья предназначена для удаления из очищаемого сырья полициклических ароматических углеводородов, смолистоасфальтовых веществ и гетероатомных соединений с помощью растворителей с целью повышения индекса вязкости, стабильности к окислению и снижению коксуемости полученного рафината. Побочным продуктом селективной очистки является экстракт, используемый ранее как компонент котельных топлив, сегодня это дефицитное и ценное сырье для производства кокса, битумов, технического углерода, резинотехнических изделий (пластификатор каучуков и резин) и других целей.

Основными промышленными растворителями селективной очистки являются -фенол, фурфурол и N-метилпирролидон (NMP). Сравнительная характеристика физико-химических свойств растворителей селективной очистки приведена в таблице

2.55.
Таблица 2.55 - Характеристика физико-химических свойств растворителей селективной очистки

Сравнительная характеристика растворителей селективной очистки (по 5-бальной шкале)

Сопоставление технологической и эксплуатационной эффективности различных растворителей - N-метилпирролидона, фенола и фурфурола приведено ниже.
 

Таблица 2.56 - Сопоставление технологической и эксплуатационной эффективности различных растворителей - NMP, фенола и фурфурола

Из представленных данных видно, что большинство показателей в пользу N-метилпирролидона.

Очистка масляного сырья избирательными растворителями включает: экстракцию компонентов сырья растворителем с образованием двух фаз в аппаратах непрерывного действия; непрерывную регенерацию растворителя из рафинатного и экстрактного растворов, осуществляемую нагревом рафинатного и экстрактного растворов, отгонкой растворителя из растворов, обезвоживанием растворителя.



2.22.1 Селективная очистка масляного сырья фенолом

Фенол представляет собой бесцветные кристаллы с характерным запахом. На воздухе и на свету фенол окрашивается сначала в розовый, а затем в красный цвет.

Фенол токсичен: отравление возможно парами и мельчайшими кристаллами фенола, образующимися при конденсации его паров на холодном воздухе. Предельно допустимая концентрация его в воздухе - 0,005 мг/л. Попадание фенола на кожу вызывает ожог. Эти существенные недостатки фенола привели к постепенному выводу его из промышленной эксплуатации.

Фенол хорошо растворяет ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями, особенно полициклические, и смолы, молекулы которых обогащены ароматическими циклами. Азотсодержащие соединения полностью переходят в экстракт. В зависимости от качества сырья и условий очистки содержание серы в результате очистки фенолом снижается на 30-50%.

В заводской практике растворяющую способность фенола уменьшают добавлением к нему воды, однако при этом снижается и его избирательность. С увеличением обводненности фенола повышается выход рафинатов, но ухудшается их качество.

Технологическая схема установки селективной очистки масляного сырья фенолом представлена на рисунке 2.76.

Рисунок 2.76 - Принципиальная технологическая схема установки селективной очистки масляного сырья фенолом:
1, 6, 7, 23 - насосы; 2, 3, 4, 8, 9, 11, 24, 25, 26, 29 - теплообменники; 5 - абсорбер;
10 - экстракционная колонна; 12, 14, 27 - емкости; 13, 28 - конденсаторы воздушного охлаждения; 15, 20 - печи; 16 - рафинатная испарительная колонна; 17 - рафинатная отпарная колонна; 18 - кипятильник; 19 - сушильная колонна; 21—испарительная колонна; 22 - отпарная колонна;
I - Сырье; II - Сухой фенол; III - Рафинат; IV - Экстракт; V- Рафинатный раствор;
VI - Экстрактный раствор; VII - Пары сухого фенола; VIII —Смесь паров фенола и воды; IX - Пары азеотропной смеси фенола и воды; X - Фенольная вода; XI - Водяной пар



Двухблочная укрупненная установка селективной очистки фенолом.
Особенностью двухблочной укрупненной установки является наличие двух самостоятельных блоков экстракции и регенерации фенола из рафинатного раствора, позволяющих одновременно перерабатывать сырье двух видов (дистиллятное и остаточное или два разных дистиллята). Блок регенерации фенола из экстрактных растворов - общий. Экстрактные растворы снизу обеих экстракционных колонн поступают на прием одного насоса, которым смесь подается в блок регенерации. Таким, образом, с установки отводится смесь экстрактов. Для абсорбции фенола из паров азеотропной смеси установлен двухступенчатый абсорбер. Абсорбентом в первой ступени является остаточное сырье, а во второй - часть получаемого на установке экстракта. Этот рециркулирующий экстракт возвращается из абсорбера в

блок регенерации. Вначале азеотропная смесь контактирует в абсорбере с остаточным сырьем.

Производительность каждого блока экстракции, входящего в состав укрупненной установки, равна производительности типовой установки. В связи с удвоением производительности установки в блоке регенерации фенола из экстрактного раствора применены более крупные аппараты и более мощные насосы. По сравнению с типовой установкой (двумя параллельно действующими установками) двухблочная укрупненная установка более экономична. Применение ее вполне оправдано, если не нужно получать раздельно дистиллятный и остаточный экстракты.



Двухступенчатые установки селективной очистки фенолом. Наряду с одноступенчатой очисткой на нефтеперерабатывающих заводах применяют очистку масляного сырья фенолом в две ступени с целью получения: рафината, по свойствам не отличающегося от рафината одноступенчатой очистки; высокоароматизированного рафината и экстракта, используемых в качестве мягчителя шинных резин и наполнителя каучуков. Согласно принципиальной схеме процесса двухступенчатой фенольной очистки, ароматизированный продукт (экстракт I) получают при неглубокой очистке сырья в первой ступени экстракции. Рафинат первой ступени очистки обрабатывают свежей порцией растворителя во второй экстракционной колонне, в результате чего получают рафинат и вторичный экстракт (экстракт II). Технологический режим работы установки двухступенчатой очистки фенолом деасфальтизата смеси сернистых нефтей следующий:

Качество сырья и получаемых продуктов двухступенчатой очистки фенолом деасфальтизата смеси сернистых нефтей представлено в таблице 2.57.

Экстракт, полученный в результате неглубокой очистки фенолом деасфальтизата в первой ступени, не содержит нафтеновых углеводородов; содержание полицикпических ароматических углеводородов составляет 81,6%, смол -11%. В экстракте второй ступени содержится значительное количество нафтеновых углеводородов (26,5%) и сравнительно мало смол (5,9%). Рафинат по групповому химическому составу не отличается от рафината одноступенчатой очистки того же сырья, но выход его ниже.



2.22.2 Селективная очистка масляного сырья фурфуролом

Свежеполученный фурфурол представляет собой бесцветную жидкость с приятным запахом ржаного хлеба. На воздухе фурфурол постепенно осмоляется, приобретая сначала желтый цвет, а затем темно-бурый и почти черный. Осмоление фурфурола значительно замедляется при хранении его в темноте и в атмосфере инертного газа, а также под слоем масла.

Структурная формула фурфурола:

Фурфурол токсичен, при местном поражении он оказывает раздражающее действие. Симптомами отравления являются нетвердая походка, нарушенная координация движений. Предельно допустимая концентрация фурфурола в воздухе не должна превышать 0,01 мг/л.

Технологическая схема селективной очистки масляного сырья фурфуролом представлена на рисунке 2.77. На нефтеперерабатывающих заводах действуют как однопоточные, так и укрупненные комбинированные (двухпоточные) установки. Мощность однопоточных установок по сырью - 1000-1500 т/сут; укрупненных комбинированных установок - до 3000 т/сут. В качестве экстракционных аппаратов используют экстракционные колонны и роторно-дисковые контакторы.

В отличие от однопоточной, укрупненная комбинированная установка имеет по две секции деаэрации и экстракции, две секции регенерации фурфурола из рафинатных растворов (что позволяет очищать сырье одного или одновременно двух видов) и одну секцию регенерации растворителя из экстрактных растворов.

Двухпоточные установки по сравнению с однопоточными более экономичны по себестоимости продукции, повышенной производительности труда и т. д. К недостаткам укрупненных комбинированных установок следует отнести получение экстракта широкого фракционного состава в случае очистки дистиллятного сырья на одном блоке установки, а остаточного сырья - на другом, что усложняет утилизацию экстракта.

Рисунок 2.77 - Технологическая схема установки селективной очистки фурфуролом: 1,5, 10, 16, 18, 20, 22, 23, 28, 31, 33, 38-насосы; 2, 7, 8, 9, 11,13, 14, 21, 32 - колонны; 6 - контактор; 3 - пароподогреватель; 4, 12, 15, 17, 19, 29, 30, 35, 36 - холодильники;
16, 34, 37 - емкости; 24, 27 - печи; 25, 26 - теплообменники;
I - Сырье; II - Фурфурол; III - Рафинат; IV - Экстракт; V -Водяной пар; VI - Вода


 

Для нейтрализации кислот, содержащихся в свежем фурфуроле, а также образующихся в процессе работы, на установке предусмотрен узел защелачивания фурфурола раствором Nа2СО3.

Материальный баланс фурфурольной очистки масляного сырья сернистых нефтей типа ромашкинской (в %):

2.22.3 Селективная очистка масляного сырья N-метилпиролидоном

N-метилпирролидон (NMP) - представляет собой прозрачную, слегка желтоватую жидкость с типичным аминовым запахом, имеет высокую растворяющую способность, селективность, гидролитическую и термическую стабильность, низкую коррозионность, малую токсичность. Химическая формула:

N-метилпирролидон в промышленном масштабе производится в Германии (фирма BASF). Высокая стоимость NMP по сравнению с фенолом и фурфуролом обусловлена многостадийностью и сложностью его синтеза.

Основные преимущества N-метилпирролидона по сравнению с другими растворителями: высокая растворяющая способность по сравнению с фурфуролом и фенолом; низкая токсичность; высокая селективность; более высокая стойкость к окислению и термостойкость.

Главный недостаток N-метилпирролидона - способность окисляться под воздействием кислорода с образованием продуктов окисления, вызывающих не только разложение растворителя, но и коррозию оборудования.

С целью предотвращения процесса окисления растворителя на установке селективной очистки масел (УСОМ) N-метилпирролидоном предусмотрены следующие технологические мероприятия: хранение N-метилпирролидона под азотной подушкой для предотвращения контакта растворителя с кислородом в воздухе; деаэрирование сырья перед экстракцией; нейтрализация циркулирующего растворителя, с целью удаления продуктов окисления и органических кислот, поступающих вместе с сырьем; применение в оборудовании легированных металлов, менее подверженных воздействию и коррозии.

Технологическая схема установки селективной очистки масел N-метилпирролидоном приведена на рисунке 2.78.

Рисунок 2.78 - Технологическая схема очистки масел N-метилпирролидоном:
1 - деаэратор; 2 - экстрактор; 3 - вакуумная испарительная колонна рафината; 4 -вакуумная отпарная колонна рафината; 5, 6, 7 - испарительные колонны экстракта; 8 -вакуумная испарительная колонна экстракта; 9 - вакуумная отпарная колонна экстракта; 10-колонна осушки 1ЧМП; 11, 12-печи; 13, 17, 18, 19, 20 - холодильники;
14, 15, 16, 21, 24 - теплообменники; 22, 23-емкости;
I - Сырье; II - Растворитель; III - Рафинат; IV - Экстракт; V - Водяной пар; VI - Вода

Таблица 2.58 - Показатели процесса очистки масляного сырья N-метилпирролидоном

Примерный материальный баланс очистки масляного дистиллята 420-500°С N-метилпирролидоном приведен ниже.

содержание      ..     27      28      29      30     ..