Лекции+химия+нефти+и+газа. Конспект лекций Химия нефти и газа

• Название: Конспект лекций Химия нефти и газа
• Анкор: Лекции+химия+нефти+и+газа.doc
• Дата: 14.05.2017
• Размер: 1.14 Mb.
• Имя файла: Лекции+химия+нефти+и+газа.doc
• Тип: Конспект лекций; #7569
• страница: 12 из 17

Лекция 25

Тема: Очистка масел. Методы очистки масел.

План

1. Очистка масел

2. Методы очистки масел

Вакуумная перегонка мазута позволяет перегонять вязкие продукты; получаемые фракции масел - вакуумные дистилляты с разной вязкостью и вакуумный остаток, из которых получают высоковязкие базовые масла. Очистка фракций вакуумной перегонки осуществляется методом экстракции, при помощи которой растворителями отделяются нежелательные соединения. Следующим этапом является депарафинизация фракций, при которой отделяются парафины. Другими технологическими процессами улучшения качества базовых масел могут быть: гидрирование, каталитический гидрокрекинг, очистка отбеливающей глиной или кристаллическим алюмосиликатом (например, цеолитом) и др.

Остаток после отделения дистиллятов - гудрон (температура кипения >500°C) обычно составляет около 20 - 30% сырья. Иногда остаточное масло не выделяется в отдельную фракцию, а производится из вакуумного остатка. Такое масло бывает вязким и после хорошей очистки называется осветленным остаточным маслом.

Остаточные масла обладают хорошими эксплуатационными смазывающими свойствами. Их липкость, стойкость к окислению лучше, чем у дистиллятных масел. Из легких дистиллятов получают легкие индустриальные и трансформаторные масла, из средних и тяжёлых дистиллятов - индустриальные и моторные, из компаундированных и остаточных - трансмиссионные, тяжёлые индустриальные, цилиндровые и др. масла.

Применяемые для очистки масел методы разделяют на :

селективная очистка или экстракция растворителями - метод удаления нежелательных соединений, основанный на образовании двухфазной системы, в которой примеси с растворителем и чистое масло разделяются на два слоя. После отделения слоя экстракта получается чистое масло. Таким образом, из масла удаляются асфальтеновые (битумные) вещества, смолы и ароматические соединения с короткими цепями в молекулах, твердые углеводороды и полициклические ароматические соединения, которые усиливают коксование и зависимость вязкости от температуры.

Экстракция растворителями обычно проводится сразу после вакуумной дистилляции. Дистилляты после экстракции имеют более высокий индекс вязкости и лучшую стойкость к окислению. В настоящее время для экстракции в основном применяются фурфурол или н-метилпирролидин, а экстракция фенолом встречается редко. В ходе экстракции основной химический состав дистиллятов меняется незначительно, поэтому еще сохраняется влияние химического состава сырой нефти;

депарафинизация растворителем- метод удаления парафинов, которые повышают температуру застывания масел. Масло смешивается со смесью двух растворителей - метилэтилкетона и толуола или другими. Полученный раствор масла охлаждается до - 6 - 12°C. При такой температуре кристаллы парафина выпадают в осадок и отделяются фильтрованием, а растворитель отгоняется от масла и получается депарафинизированное масло с улучшенными свойствами: с более низкой температурой застывания, повышенным индексом вязкости, улучшенной текучестью при низкой температуре.

Побочный продукт, парафиновый осадок служит сырьем для каталитического гидрокрекинга, при котором могут быть получены высококачественные базовые масла;

очистка адсорбентами. В качестве адсорбентов применяются отбеливающая глина или кристаллические алюмосиликаты - цеолиты, имеющие однородную пористость. Подбором цеолитов с порами определенного размера, можно проводить селективную адсорбцию некоторых соединений: смолистых и асфальтовых веществ, алкенов, полициклических аренов. От такой очистки масло становится светлее, поэтому этот процесс иногда называют осветлением масла. В основном очистка адсорбентами проводится после других процессов химической очистки и экстракции растворителями;

гидрообработка) - проводится отдельно или одновременно с обработкой растворителями. Гидрообработка базовых масел может быть проведена до разной глубины - от гидроочистки до гидрокрекинга. Как гидроочищенное базовое масло, так и базовое масло гидрокрекинга имеют больше предельных связей и меньше серы по сравнению с базовым маслом, экстрагированным растворителем. Гидроочистка - осуществляется действием водорода на нефтяные фракции в присутствии катализатора. Ненасыщенные и ароматические молекулы базового масла превращаются в предельные. Одновременно протекает процесс обессеривания и удаления азотсодержащих соединений. Умеренная гидроочистка, обычно используется и для снижения окраски и запаха масла;

Гидрокрекинг является одним из самых перспективных методов улучшения свойств масла. В ходе гидрообработки одновременно или последовательно протекает ряд химических реакций, в результате которых удаляются соединения серы, азота, другие гетероатомные соединения, одновременно протекает гидрирование полициклических ароматических соединений, расщепление нафтеновых колец, деструкция длинных парафиновых цепей и изомеризация продуктов (рис.).Эти процессы обеспечивают


Рис. Стадии гидрокрекинга молекул масла:
а - исходная молекула масла; б - расщепление ароматических и нафтеновых колец;
в - выпрямление цепи.

улучшение молекулярной структуры масла, усиливают стойкость к механическим, термическим и химическим воздействиям и стабильность свойств в интервале периода эксплуатации.
Деасфальтизация масел: остаточные масла производят из гудронов и полугудронов. Эти фракции содержат до 50% смол и асфальтенов, подлежащих удалению. Сложный состав смолисто-асфальтеновых соединений затрудняет подбор для них избирательных растворителей. Поэтому более целесообразно подбирать растворитель для ценных УВ масла. Смолисто-асфальтеновые вещества практически не будут растворяться в нем и выпадут в осадок. В качестве растворителя обычно применяют жидкий пропан. Температура процесса – область температур, в которой смолы легко отделяются от раствора УВ масла в пропане, лежит в пределах 50-85⁰С. Верхний предел температур ограничен критической температурой сжижения пропана 96,8⁰С. Чем ближе температура процесса к критической температуре, тем меньше растворяющая способность жидкого пропана и тем хуже растворяются в нем УВ масла, частично осаждаясь вместе со смолами. Выход масла вследствие этого снижается.

Наоборот, при понижении температуры растворяющая способность жидкого пропана растет и уже при 40⁰С смолы частично растворяется в пропане, отчего качество очищенного масла ухудшается.

Процесс деасфальтизации можно вести в одну ступень, или в две. Деасфальтизаты 1 и 2 ступеней сильно отличаются по качеству. Деасфальтизат 2 ступени используется для выпуска очень вязких масел.

Выводы: Некоторые компоненты нефти, которые обычно считаются вредными, в некоторых областях назначения могут быть весьма ценными. Например, смолы, жирные и нафтеновые кислоты улучшают липкость и стойкость адсорбционной пленки масла и тем самым улучшают смазывающую способность масла. Некоторые соединения серы и азота обладают антиокислительными свойствами. Таким образом, при глубокой очистке масла, некоторые его смазывающие, антиокислительные и антикоррозионные свойства могут ухудшиться.