Маслоблок нефтеперерабатывающий очистка установка
 Скачать 4.33 Mb.
|
4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ. ВЫБОР РАСТВОРИТЕЛЯОчистка избирательными растворителями является основным процессом традиционной (сольвентной) технологии производства нефтяных масел. Она предназначена для удаления из масляных дистиллятов и деасфальтизатов смолистых веществ и полициклических ароматических и нафтено-ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, а также серосодержащих и металлорганических соединений. В этом процессе закладываются такие важнейшие характеристики масел как вязкостно-температурные свойства и стабильность против окисления [13]. В качестве избирательных растворителей для очистки нефтяных фракций испытано много соединений (сернистый ангидрид, нитробензол, нитрометан, диметилформамид, диметилсульфоксид, фенол, фурфурол, N-метилпирролидон). Однако лишь немногие из них нашли практическое применение, так как растворители для данного процесса должны [12]: обладать высокими избирательностью и растворяющей способностью по отношению к извлекаемым компонентам сырья при умеренных температурах, способствующих интенсивному контакту сырья с растворителем; плохо растворяться в смеси желательных компонентов; иметь плотность, отличающуюся от плотности сырья, для быстрого и чёткого разделения фаз; обладать умеренной температурой кипения, отличающейся от температуры кипения сырья, что весьма важно при регенерации растворителя из образующихся фаз; быть химически и термически стабильными, т. е. не изменять своих свойств при эксплуатации и хранении; химически не взаимодействовать с компонентами очищаемого сырья; плохо растворяться в воде и растворять воду, не образовывать с ней азеотропных смесей; не вызывать коррозии аппаратуры, быть нетоксичными, неядовитыми, взрыво- и пожаробезопасными, дешёвыми и недефицитными. Практически ни один из испытанных и используемых в промышленности растворителей перечисленным требованиям полностью не отвечает. Предпочтение отдаётся растворителям, которые удовлетворяют большинству упомянутых требований. Основными промышленными растворителями в настоящее время являются фенол, фурфурол и находящий всё большее применение N-метилпирролидон, свойства которых приведены в таблице 4.1 [14]. Таблица 4.1 – Основные физико-химические свойства фенола, фурфурола и N-метилпирролидона
Несмотря на меньшее значение дипольного момента фенола по сравнению с фурфуролом его растворяющая способность в отношении полициклических ароматических углеводородов, смол и серосодержащих соединений выше, что связано с большими дисперсионными свойствами. В связи с этим очистка масел фенолом производится при меньшем расходе растворителя и при более низких температурах. Для снижения растворяющей способности фенола и повышения его избирательности в отгонную часть экстракционной колонны подаётся антирастворитель – фенольная вода. Основным недостатком фенола является его высокая токсичность. Предельно допустимая концентрация (ПДК) фенола в воздухе рабочей зоны составляет 0,3 мг/м3 [10]. Фурфурол отличается от фенола более высокой селективностью и сравнительно низкой растворяющей способностью. При фурфурольной очистке масел достигается чёткое экстрагирование низкоиндексных компонентов из сырья и, как следствие, высокие выходы рафината, однако процесс требует повышенного расхода растворителя по сравнению с фенольной очисткой. Кроме того, фурфурол имеет более низкую температуру плавления, что обеспечивает более широкий диапазон рабочих температур в экстракционной колонне. Температура низа экстракционной колонны при фенольной очистке ограничена температурой плавления фенола. Фурфурол имеет и более низкую температуру кипения, что снижает тепловые затраты при регенерации растворителей из фаз. Тем не менее, из-за пониженной растворяющей способности фурфурол применяется при очистке преимущественно дистиллятных масляных фракций. Основным недостатком фурфурола являются его низкие термическая и антиокислительная способности. По этой причине в технологическую схему фурфурольной очистки масел приходится вводить дополнительную стадию деаэрации сырья, где под вакуумом с подачей перегретого водяного пара из сырьевого потока удаляются воздух и влага. Кроме того, для предотвращения окисления фурфурола его необходимо хранить под защитным слоем инертного газа [14]. В табл. 4.2 приведены основные физико-химические характеристики МП и фенола, в табл. 4.3 - данные фирмы «Texaco» об очистке масляных фракций этими растворителями. Таблица 4.2 - Основные физико-химические характеристики МП и фенола
Таблица 4.3 - Данные фирмы «Texaco» об очистке масляных фракций этими растворителями.
Низкая температура застывания наряду с низкой токсичностью с точки зрения эксплуатационников являются основными преимуществами МП. Его основной недостаток - высокая стоимость. Одной из важных характеристик растворителя является способность образовывать или не образовывать азеотропные смеси при кипении с водой. МП смешивается с водой в любых соотношениях, не образуя с ней (в отличие от фенола) азеотропа, что облегчает его регенерацию из рафинатного и экстрактного растворов. Скрытая теплота испарения чистого МП выше, чем фенола. Несмотря на это, при отгонке МП из рафинатного и экстрактного растворов расход тепла меньше, чем при отгонке фенола в таком же количестве. Это объясняется сильной сольватацией в системах масло - фенол, обусловленной, в частности, наличием водородных связей, что требует дополнительного подвода тепла для их разрыва. Поэтому после перевода установок с фенола на МП тепловая нагрузка печей несколько снижается при сохранении производительности по рафинатному и экстрактному растворам. Относительно высокая температура кипения МП при умеренной термической стабильности ограничивает предельно допустимую температуру его нагрева (300°С), что требует создания вакуума па последних стадиях отгонки МП из рафинатного и экстрактного растворов. Анализ работы колонн блока регенерации показывает, что при отгонке МП ректификационные тарелки работают более эффективно, чем при отгонке фенола. МП по сравнению с фенолом обеспечивает благодаря высокой селективности и достаточно высокой растворяющей способности больший (на 6-8% масс.) отбор рафинатов при одновременном снижении кратности разбавления сырья растворителем на 15%, что позволяет увеличить производительность установки по сырью на 15%. Один из серьезных недостатков МП - относительно невысокая термическая стабильность. При температурах выше 320°С МП разлагается в отсутствие кислорода с образованием смолистых продуктов. Его осмоление начинается при 200°С. При этом МП приобретает коричневый оттенок, что, однако, не влияет на процесс экстракции. После регенерации при температурах до 300°С МП становится бесцветным. Таким образом, наиболее перспективным растворителем, используемым в процессе селективной очистки, является N-метилпирролидон, который, обладая рядом неоспоримых достоинств по сравнению с другими растворителями, позволяет значительно повысить экологическую безопасность установок селективной очистки. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
С, кг/м3