Лекция 5.4. Депарафинизация ма
реклама
Технология переработки нефти, природного и попутного газов Лекция № 5.4 Депарафинизация масляных фракций Лектор – к.т.н., доцент кафедры ХТТ Юрьев Е.М. Процессы депарафинизации рафинатов кристаллизацией Назначение процессов депарафинизации — удаление из рафинатов высокоплавких парафиновых углеводородов с целью получения масел с низкими температурами застывания. Различают процессы: — обычной ДП с получением масел с Тзаст. от —10 до —15°С; — глубокой ДП с получением масел с Тзаст. —30 °С и ниже. Процесс представляет собой одну из разновидностей процесса экстракции — экстрактивную кристаллизацию – и основан на разной растворимости углеводородных компонентов масел в некоторых растворителях при низких температурах. Процессы депарафинизации рафинатов кристаллизацией Целевой продукт – депарафинизаты — депарафинированные дистиллятные и остаточные масла. Побочные продукты - гачи из дистиллятного и петролатумы из остаточного сырья, направляемые на обезмасливание с получением соответственно парафинов и церезинов – сырья многих отраслей промышленности. Основные закономерности – составы сырья Рафинаты - все типы высокомолекулярных углеводородов (за исключением асфальтенов, смол и полициклических ароматических углеводородов с короткой алкильной цепью) Низкозастывающие компоненты (т.н. вязкостно-застывающие компоненты) - Не кристаллизуются; - Теряют свою подвижность при охлаждении вследствие вязкостного застывания (застекловывания). Кристаллизующиеся компоненты (т.н. структурно-застывающие компоненты) - При охлаждении затвердевают в кристаллическую массу. Вещества с низким ИВ: • высокомолекулярные смолистоасфальтеновые вещества; • полициклические ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями. Вещества с высоким ИВ: • алкилароматические и алкилнафтеновые углеводороды Образование твердой кристаллической массы, которая иммобилизует всю массу продукта: • Твердые парафины (церезины); • Твердые нафтены; • Твердые арены. Основные закономерности – составы сырья Вещества с низким ИВ: • высокомолекулярные смолистоасфальтеновые вещества; • полициклические ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями. Образование твердой кристаллической массы, которая иммобилизует всю массу продукта: • Твердые парафины (церезины); • Твердые нафтены; • Твердые арены. Понизить Тзаст можно только удаляя данные вещ-ва Понизить Тзаст можно: - удаляя данные вещ-ва - Вводом присадок-депрессаторов Депрессаторы, являясь поверхностно-активными веществами по отношению к парафинам, оказывают тормозящее действие на образование новых кристаллических зародышей. В результате образуются компактные кристаллические структуры, не соединенные друг с другом в единую кристаллическую сетку и не способные иммобилизовать всю массу раствора, что сказывается в виде понижения температуры застывания нефтепродукта (но не температуры помутнения). Основные закономерности – составы сырья Предельная глубина депарафинизации определяется температурой вязкостного застывания некристаллизующихся компонентов масел – ниже этого предела даже некристаллизующиеся компоненты теряют подвижность. Некристаллизующиеся компоненты масел - алкилнафтеновые и алкилнафтеноароматические углеводороды. Кристаллизующиеся компоненты сырья Основной показатель – температура плавления (!!!) 1. Углеводороды симметричной малоразветвленной структуры более склонны к кристаллизации, чем углеводороды других структур. Внесение асимметрии и разветвленности в молекулу углеводорода снижает его способность кристаллизоваться. 2. Среди углеводородов нефти с одинаковой молярной массой наиболее высокими температурами плавления обладают алканы нормального строения. 3. Алканы нормального строения, содержащиеся в нефтепродуктах, относятся без исключения к кристаллизующимся компонентам. 4. С повышением температуры кипения и молярной массы масляных фракций относительное содержание н-алканов, находящихся в данной фракции твердых углеводородов, уменьшается при возрастании содержания углеводородов изостроения и циклических структур. Чем более, широкий фракционный состав имеет сырье, тем меньше размеры кристаллов гача (петролатума), тем сложнее его отделение в фильтрах!!! Процессы депарафинизации рафинатов кристаллизацией Растворитель – смесь метилэтилкетона и толуола (реже ацетон + толуол, МЭК + метилизобутилкетон). Твердые УВ ограниченно растворяются в полярных и неполярных раст-лях. Требования: -При Т процесса должны растворять жидкие УВ, и не растворять твердые УВ. -ТЭД (темп. эф-кт ДП) должен быть минимальным – разница между Тзаст. ДП-масла и фильтрации (конечного охлаждения) смеси с р-лем – тогда процесс экономичнее; -должны снижать вязкость суспензии П. в масле – фильтрование эффективнее. Состав растворителя МЭК + толуол – 40-60 % МЭК Ацетон + толуол – 25-40 % МЭК Метилизобутилкетон (100 %) – дороговизна и эффективность Хладагент – аммиак или пропан (Тзаст. до -20°С), + этан или этилен при глубокой ДП (Тзаст. до -20°С). Характеристики растворителей Неполярные растворители (пропан, бутан, легкий бензин, бензол, толуол): - Тв. УВ растворяются неограниченно при Тпл – необходимо переохлаждение – слишком высокий ТЭД (15-25 °С)!!! - Низкая селективность – «масло» остается в Тв. УВ!!! - Малые скорости охлаждения растворов; - При работе с СУГ – повышенное давление в системе. Полярные растворители (ацетон, метилэтилкетон): - Тв. УВ растворяются неограниченно только при температурах выше Тпл; - Плохо растворяют вязкостно-застывающие УВ – они оказываются в гаче; Смешанные растворители: полярные + неполярные Осаждают Тв. УВ Растворяют вязкостнозастывающие компоненты Чем выше ММ кетона, тем выше его растворяющая способность Характеристики растворителей Чем больше ароматического растворителя в смеси, тем выше растворяющая способность Параметры процесса депарафинизации Кратность растворителя: - Чем больше растворителя, тем больше снижение вязкости, более крупные кристаллы – выше эффективность фильтрации; однако, избыток растворителя повышает температуру помутнения – из-за большого числа мелкодисперсных кристаллов. Качество сырья: - чем выше Ткип. сырья и его вязкость, тем меньше полнота выделения П., ниже скорость фильтрации и выше Тзаст. масла. -Чем выше вязкость сырья и больше Тв.П., тем больше требуется растворителя; -Чем более узкая фракция сырья, тем выше скорость фильтрации, больше выход масла и чище гач. Количество этапов разбавления -Остаточное сырье – 1 разбавление при Т термообработки (60 град.С) -Дистиллятное сырье – 3-4 разбавления между стадиями термообработки и фильтрации Температура фильтрации – ниже требуемой Тзаст ДП-масла на величину не меньшую, чем величина ТЭД (5-10 град.С) Параметры процесса депарафинизации Скорость охлаждения раствора сырья: Высокая скорость: - Кристаллы мелкие – ниже скорость фильтрования – больше содержание масла в гаче. Низкая скорость - Кристаллы крупные – фильтрация протекает эффективнее. Скорость охлаждения сначала ниже (образуются первичные кристаллы – центры последующей кристаллизации) – потом выше. Параметры процесса депарафинизации Технология процесса депарафинизации рафинатов Предварительная термообработка Технология процесса депарафинизации рафинатов Барабанный вакуумный фильтр Кристаллизатор – горизонт. теплообменник типа «труба в трубе», оснащенный скребками во внутренней трубе. Технологическая схема процесса депарафинизации Технологическая схема процесса депарафинизации Технология процесса депарафинизации рафинатов С последнего фильтра-барабана выходит жидким продуктом депарафинизат Общий принцип процесса Фильтрбарабан Депарафинизат Гач/петролатум Из первого фильтра-барабана, смесь, чуть нагревшись, разбавляется растворителем и подается во второй фильтр-барабан Растворитель Твердые парафины счищаются с поверхностей фильтров и смешиваются Фильтрбарабан Жидкая часть смеси успешно фильтруется, парафины остаются на поверхности фильтра Растворитель не дает застывать целевым компонентам, в результате застывают только парафины; вся смесь подается в фильтр-барабан NH3 газ. Аммиачный холодильник Рафинат смешивается с растворителем перед подачей в следующий холодильник Рафинат охлаждается в аммиачном холодильнике, где аммиак испаряется за счет того, что забирает тепло у рафината NH3 газ. NH3 жидк. Растворитель Аммиачный холодильник Рафинат NH3 жидк.
