Химические превращения компонентов дистиллятного рафината
| Компоненты сырья | Содержание в рафинате, % масс. | |||
| исходном | гидроочищенном при t, оС | |||
| Нафтеновые углеводороды Ароматические углеводороды, в том числе алкилбензолы нафталиновые углеводороды фенантреновые углеводороды Ароматические тиофены | 25,5 39,5 26,7 6,3 6,5 11,0 | 20,6 41,4 26,5 7,8 7,1 7,0 | 24,0 48,1 35,4 7,1 5,6 3,9 | 24,8 56,2 44,5 6,7 5,0 2,2 |
За счет преобразования углеводородов различных групп и неуглеводородных компонентов повышается индекс вязкости сырья. Гидроочистка остаточного рафината обеспечивает повышение ИВ до 95 из нефтей, из которых по обычной схеме получают масла и ИВ 85.
Таблица
Химические превращения компонентов остаточного рафината
| Компоненты сырья | Содержание в рафинате, % мас. | |||
| исходном | гидроочищенном при температуре, оС | |||
| Нафтеновые у-в Ароматические углеводороды, в том числе алкилбензолы нафталиновые углеводороды фенантреновые углеводороды Ароматические тиофены бензтиофены нафтбензтиофены Смолы | 26,6 17,4 4,5 5,5 6,6 4,8 1,8 5,3 | 31,0 20,8 3,8 3,3 4,0 2,3 1,7 2,3 | 34,0 25,1 2,4 3,4 2,9 1,6 1,3 1,5 | 33,6 22,5 3,3 2,7 2,7 1,2 1,5 2,2 |
Гидрогенизационные процессы в производстве масел
С некоторым упрощением можно считать, что в промышленных гидрогенизационных процессах протекают все рассмотренные выше химические реакции. Основное различие заключается в том, какие именно реакции преобладают в данном процессе, поэтому между различными гидрогенизационными процессами нельзя провести четкой границы. Применяемое название процесса обычно подчеркивает основное, целевое направление реакций, которые протекают в данных условиях. Один и тот же по направленности процесс может быть назван по-разному. Так, процесс глубокой гидрогенизационной переработки для получения высокоиндексных масел с деструкцией значительной части сырья в легкокипящие продукты носит название гидроочистки (процесс Французского института нефти), гидрообработки или жесткой гидрообработки (процесс фирмы Gulf) и гидрокрекинга (процесс фирмы UOP). Таким образом, название процесса условно.
Гидроочистка
Наибольшее распространение в производстве смазочных масел получила гидроочистка в сравнительно мягких условиях: под давлением 3 – 7 МПа (чаще 4 – 5 МПа), при 280 – 400оС. Процесс применяется для очистки от соединений серы, азота, кислорода, смолистых и асфальтеновых веществ. В процессе улучшается цвет, стабильность цвета, снижаются коксуемость, плотность, коэффициент рефракции, может быть существенно повышен индекс вязкости. Улучшается запах масла, восприимчивость к присадкам. К недостаткам процесса можно отнести некоторое понижение вязкости и возможное повышение температуры застывания на 1 – 2оС.
Исторически первым вариантом применения гидроочистки стал процесс завершающей гидродоочистки масел, прошедших селективную очистку и депарафинизацию; процесс применяли взамен доочистки отбеливающими глинами. Процесс проводят при давлении 4 – 5 МПа, температуре 300-380оС, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 3 – 4 ч-1и объемном отношении ВСГ к сырью от 300 до 800 нм3/м3. Режим процесса в значительной мере зависит от вязкости сырья и глубины его очистки селективными растворителями. Доочистку маловязких масел проводят при повышенных скоростях. По мере увеличения вязкости масел требуется более длительное контактирование сырья с водородом и катализатором, поэтому скорость подачи сырья уменьшают.
В зависимости от режима глубина очистки от соединений серы может достигать 70 %, глубина деазотирования – 40 %. Реакции расщепления протекают в минимальной степени – выход очищенного масла составляет 95 – 99,5 %. Продукты расщепления ухудшают испаряемость и температуру вспышки масла, поэтому для удаления их гидрогенизат подвергают стабилизации в отпарных колоннах. Помимо очистки от гетеросоединений и смолисто-асфальтовых веществ удаляются остатки селективных растворителей.
На рис. 5.2 приведена схема установки гидроочистки масел.
Р и с. 5.2. Схема установки гидроочистки масел
В табл. приведены результаты определения термоокислительной стабильности. Сравнительные испытания проводились для моторных масел, полученных контактной доочисткой и гидродоочисткой. Испытания показывают значительно более высокую стабильность гидроочищенных товарных масел. Для базовых масел это справедливо в случае гидроочистки при более низкой температуре.
Возможны (и более рациональны) также другие варианты сочетания процесса гидроочистки, селективной очистки и депарафинизации. При этом условия гидроочистки других видов масляного сырья почти не отличаются от условий гидродоочистки.
Гидроочистка рафината позволяет снизить глубину экстракции, увеличить отбор рафината и повысить производительность установки селективной очистки.
В ряде случаев гидроочистка является основной стадией очистки и позволяет исключить из технологической схемы процесс селективной очистки. Это возможно при наличии маловязкого сырья и сырья благоприятного химического состава. Гидроочистка как единственная ступень очистки осуществляется при более жестком режиме, чем в случаях сочетания с селективной очисткой. Очистка в жестком режиме существенно повышает индекс вязкости. На несколько градусов может повышаться температура застывания, что необходимо учитывать на стадии депарафинизации.
Таблица