В случае, когда растворитель имеет меньшую плотность, чем сырьё, места их ввода меняются: сырьё подаётся сверху, а экстрагент снизу.
Применение колонных аппаратов целесообразно в тех случаях, когда при рабочей температуре процесса потоки имеют невысокую вязкость, что позволяет при помощи встроенных в колонну контактных устройств осуществить надёжное перемешивание фаз.
При этом разность плотностей рафинатной и экстрактной фаз такая, что в свободном пространстве между контактными устройствами происходит хорошее разделение фаз, что предотвращает их взаимный унос.
Колонные аппараты – экстракторы образуют вертикальный, а аппараты с мешалкой и отстойниками – горизонтальный каскад ступеней экстракции.
Растворимость компонентов нефтяного сырья в растворителях зависит и от природы растворителя.
При оценке влияния этого фактора на растворимость компонентов сырья следует учитывать два свойства растворителей, связанных с их природой: растворяющую способность и избирательность.
Под растворяющей способностью растворителя понимают его способность наиболее полно растворять компоненты сырья, подлежащие извлечению.
Избирательность растворителя характеризует его способность четко отделять одни компоненты сырья от других.
Целевое назначение экстракционных процессов масляных производств: - удаление из исходного сырья низкоиндексных и коксогенных компонентов,таких, как смолисто-асфальтеновые веществ, сернистые соединений и полициклические углеводороды, а также высокоплавких парафинов, ухудшающих низкотемпературные свойства товарных масел . В производстве нефтяных смазочных масел применяются 3 типа экстракционных процессов: деасфальтизация гудронов, селективная очистка деасфальтизированных гудронов и масляных дистиллятов и депарафинизация экстрактивной кристаллизацией.
Установки селективной очистки
Процесс селективной очистки относится к физическим методам, которые предусматривают разделение масляной фракции на две части без изменения химического строение углеводородов исходного сырья.
Растворители, проявляющие разную растворяющую способность по отношению к различным компонентам нефтяного сырья, называют селективными (избирательными) растворителями
Экстракционная колонна оснащена в качестве контактных устройств 6 слоями регулярной пакетной насадки, маточниками подачи фенольной воды, фенола и сырья.
Изменение группового химического состава и свойств сырья в процессах производства смазочных масел.
| Технологический процесс | Изменение группового химического состава сырья | Основное изменение качества масла |
| Селективная очистка | Извлечение полициклических аренов с короткими радикалами с частичным удалением сопутствующих им гетероатомных соединений | Улучшение вязкостнотемпературных свойств: повышение индекса вязкости с 50-70 до 90-100 |
| Депарафинизация | Извлечение твердых углеводородов | Снижение температуры застывания на 20-40ºС |
| Гидроочистка | Удаление гетероатомных соединений | Повышение термической стабильности (до 150-200ºС) |
| Введение присадок (компаундирование) | Получение товарного продукта с необходимым уровнем качества и соотношением составляющих компонентов | Улучшение комплекса важнейших свойств масла (смазочных, антиокислительных, моющих), в отдельных случаях и придание новых |
Из технологических параметров экстракционных процессов наибольшее значение имеют температура экстракции, соотношение растворитель: сырье (кратность растворителя) и являющаяся функцией этих параметров критическая температура растворения .
| Свойство | Фенол | Фурфурол | N-метилпиро- лидон |
| Молекулярная масса, гр/моль | 94,1 | 96,1 | 99,13 |
| Плотность, кг/м3 | 1,058 (при 50) | 1,156 | 1,03 |
| Температура плавления, 0С | 40,1 | -37 | -24 |
| Температура кипения, 0С | 181,7 | ||
| Теплота испарения, ккал/кг (1 атм) | |||
| Растворяющая способность | Отличная | средняя | Хорошая |
| Селективность | Низкая | Отличная | Хорошая |
| Стабильность | Отличная | хорошая | Хорошая |
| Биоразлагаемость | Низкая | средняя | Средняя |
| Токсичность | Высокая | средняя | низкая |
| Вязкость, при 50 сПз | 3,2 | 0,93 | 1,01 |
Все установки селективных очисток ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтеза» работают на феноле. Выбор связан с тем, что при постройке установок в 60-70 годы в СССР промышленно освоен был только фенол. Преимущество фенола, как видно из таблицы состоит в высокой химической стабильности, и высокой (избыточно) растворяющей способности. Преимуществом фенола так же является его низкая цена.
Недостатками фенола являются – высокая температура застывания (+400С), требующая введения обогрева технологических линий. Высокая токсичность
Зона между маточниками подачи фенола и сырья является зоной противоточного массообменного процесса (экстракции), зоны выше зоны подачи фенола и ниже зоны подачи сырья являются отстойными (промывными зонами, где происходит укрупненение диспергированных частиц и образование сплошной фазы. Фенол подается в верхнюю часть колонны, вакуумный дистиллят в нижнюю часть.
Депарафинизация.
Этот процесс основан на разной растворимости твердых и жидких углеводородов в некоторых растворителях при низких температурах и может применяться для масляного сырья любого фракционного состава.
В настоящее время наиболее распространен процесс депарафинизации с использованием полярных растворителей — низкомолекулярных кетонов, в частности метилэтилкетона и ацетона; иногда применяют метилизобутилкетон или сжиженный пропан.
Процесс депарафинизации является наиболее сложным, трудоемким и дорогостоящим в производстве нефтяных масел. Его эффективность и экономичность зависят, в частности, от скорости фильтрования суспензий; последняя в конечном итоге определяется структурой кристаллов твердых углеводородов, образующихся в процессе охлаждения сырья с растворителем, так как от их размеров зависят полнота и скорость отделения твердой фазы от жидкой.
Кристаллизация твердых углеводородов начинается с выделения из пересыщенного раствора зародышей кристаллов.
Отстаивание
Разделение дисперсных систем под действием силы земного притяжения называют отстаиванием. Если дисперсная фаза (взвешенные частицы или капли жидкости) имеет плотность выше, чем дисперсионная (сплошная) фаза, то она движется вниз и, достигнув ограничительной поверхности, образует слой осадка или тяжелой жидкости и на оборот, если плотность дисперсной фазы меньше, то частицы всплывают. После разделения фаз они могут быть выведены из аппарата раздельно.
На частицу, находящуюся в жидкости ,действует сила тяжести, равная весу частицы и подъемная сила, которая по закону Архимеда равна весу жидкости, вытесненной частицей. Скорость движения осаждающейся частицы увеличивается, но одновременно растет и сопротивление среды.
Отстаивание как процесс применяется на многих установках. Одним из наиболее часто встречающихся аппаратов являются резервуары.