Смазочные материалы (стр. 2 из 7)
Расход растворителя на очистку обусловлен его свойствами, требованиями к качеству рафината, фракционным и химическим составом сырья и способом экстракции. Для получения рафината более высокого качества очистку необходимо проводить при более высоком расходе растворителя, однако при выборе кратности растворителя необходимо учитывать также, что чрезмерный его расход может привести не только к уменьшению выхода рафината, но и к ухудшению его качества. Обычно для дистиллятных фракций массовое отношение растворитель : сырье составляет (1,5-3,5) : 1, а для деасфальтизатов (2,5-5) : 1.
Преимуществом применения N-метилпирролидона по сравнению с фенолом и фурфуролом заключается в том, что при меньшей кратности растворителя к сырью он обеспечивает наиболее полное извлечение нежелательных компонентов и, соответственно, получение рафината лучшего качества.
Желательная степень очистки нефтяного сырья и выход рафината помимо оптимальных расхода растворителя и температуры очистки достигаются также применением наиболее совершенного метода экстракции. На современных промышленных установках селективную очистку осуществляют методом непрерывной противоточной экстракции. Преимущество его перед другими (однократным и многократным периодическим) заключается в простоте аппаратурного оформления, меньшем расходе растворителя при большем выходе рафината лучшего качества. При экстрагировании методом противотока очищаемый продукт по мере непрерывного движения навстречу растворителю все в большей степени освобождается от нежелательных компонентов, извлекаемых растворителем. Так как при этом КТР очищаемого сырья все время повышается, то для доизвлечения остающихся в рафинате нежелательных компонентов необходима более высокая температура экстракции. С этой целью создают разность между температурами растворителя и сырья (температурный градиент) 15-30 0С. Зона наибольшей температуры – место ввода растворителя, наименьшей – место выхода экстрактного раствора. Температура в зависимости от растворителя составляет от 45 до 150°С.
ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТВОРИТЕЛЯ
В связи с ужесточением требований к охране окружающей среды как в России, так и за рубежом отмечается тенденция к замене высокотоксичного фенола менее токсичным и достаточно эффективным N-метилпирролидоном.
Характеристики N-метилпирролидона представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристика N-метилпирролидона
| Наименование | Значение | Наименование | Значение |
| Молекулярная масса | 99,13 | Критический объем, м3/кмоль | 0,316 |
| Плотность при 25 0С, кг/м3 | 1028 | Энтальпия испарения при 20 0С, кДж/кг | 550,0 |
| Температура кипения, 0С | 204,3 | Низшая теплотворная способность, кДж/кг | 28000 |
| Температура застывания, 0С | -23,6 | Поверхностное натяжение при 25 0С, Н/м | 0,041 |
| Критическая температура, 0С | 451,0 | Дипольный момент | 4,09 |
| Критическое давление, атм. | 4,78 | Вязкость динамическая при 50 0С, мПа*с | 1,01 |
Важным показателем эффективности растворителя является его взаимодействие с водой. N-метилпирролидон смешивается с водой в любом соотношении и поэтому, в отличии от фенола и фурфурола, не образует с ней азеотропной смеси. Следовательно, при очистке N-метилпирролидона отпадает необходимость в водном контуре, что значительно облегчает работу узла регенерации растворителя из экстрактного раствора [2].
N-метилпирролидон имеет более высокую температуру кипения, чем фенол и фурфурол, и казалось бы его труднее отогнать из экстрактного и особенно рафинатного растворов. Однако за счет меньшей теплоемкости N-метил-пирролидона КПД тарелок ректификационнойколонны выше, чем при отгоне фенола, что дает возможность отогнать растворитель без серьезного уноса легкого продукта с растворителем и, кроме того, для снижения температур кипения растворителя отпарные колонны работают под вакуумом.
Плотность N-метилпирролидона несколько меньше плотности фенола и фурфурола, однако разность плотностей N-метилпирролидона и масляныхфракций достаточна для быстрого их разделения. Меньшие вязкость и эмульгируемость смеси масло - N-метилпирролидон обеспечивают более быстрое расслоение фаз по сравнению с фенольной очисткой (более чем в 2 раза), что дает возможность увеличить производительность установки приблизительно на 25% [2].
Кнедостаткам N-метилпирролидона следует отнести его высокую стоимость и дефицитность, а также умеренную термическую стабильность. При 200 0С начинается окисление N- метилпирролидона, а при температурах выше 300 0С он разлагается в отсутствии кислорода с образованием смолистых продуктов. При контакте с воздухом в N-метилпирролидоне происходит растворение кислорода с образованием гидропероксидов, которые при температуре выше 160 0С распадаются с образованием N-метилсукцинимидных соединений, имеющих щелочную реакцию. Реакцию разложения стимулирует присутствие воды. Амины при растворении в N-метилпирролидоне придают ему щелочную реакцию и могут в некоторой степени нейтрализовать кислые продукты, образующиеся при его высокотемпературном разложении.С повышением температуры кислотное число N-метилпирролидона увеличивается вследствие разрушения аминов. В присутствии воды возможно протекание реакций гидролиза с образованием муравьиной, метилгаммааминомасляной и гаммаоксимасляной кислот. Возможно также образование лактамов (внутренние амиды) и лактонов, наиболее интенсивно реакции гидролиза протекают при температурах выше 220 0С. Во избежание разрушения аппаратуры вследствие коррозии при использовании N-метилпирролидона следует использовать для ее изготовления аустенитные хромоникелевые стали, ферритные хромистые стали и технический алюминий. Удовлетворительной коррозионной стойкостью обладают медь, латунь, а серый чугун и резины, напротив, очень нестойки при соприкосновении с продуктами разложения N-метилпирролидона. Легированная сталь коррозионно устойчива при всех температурах процесса с применением N-метилпирролидона. С целью предотвращения коррозии аппаратуры в процессе селективной очистки с применением N-метилпирролидона предусматривают деаэрацию и обезвоживание его растворов .
2. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И ПРОДУКТОВ
Физико-химические характеристики усть-балыкской нефти
Р  4 |  (50)сСт | Т застывания  | Т вспышки | Содержание Парафина, % | Т плавления Парафина, С |
| 0,8651 | 2,95 | 10 | -21 | 4,87 | 50 |
Потенциальное содержание базовых дистиллятов и остаточных масел
| Т отбо- ра | Выход % на нефть | Характеристика базовых масел | Содержание базового масла | |||||||
| Р 4 | 50 сСт | 100 сСт | 50 ___ 100 | ИВ | ВВК | Т застыв. | На дист. фрак. или остаток | На Нефть | ||
| 350-450 | 14,2 | 0,8850 | 11,10 | 3,40 | - | 70 | - | -29 | 58,0 | 8,2 |
| 400-450 | 10,4 | 0,9095 | 40,95 | 7,59 | - | 68 | - | -21 | 59,8 | 6,2 |
| Остаток 450 | 13,6 | 0.8945 | 107,3 | 15,28 | 7,04 | 79 | 0,836 | -18 | 26,7 | 3,6 |
3. ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
УСТАНОВКИ
Принципиальная технологическая схема установки экстракционной очистки нефтяного сырья выбирается в зависимости от свойств перерабатываемого сырья, в частности от фракционного состава, схемы НПЗ, назначения процесса и получаемой продукции, выбранного растворителя и аппаратурного оформления процесса. При выборе схемы установки следует руководствоваться следующими основными положениями:
- гибкость технологической схемы, обеспечивающая переработку сырья различного качества с получением продукции требуемого качества;