Смазочные материалы

     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

     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 ректификационной колонны 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 масляных фракций 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].

     К недостаткам 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

Потенциальное содержание  базовых дистиллятов  и остаточных масел

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;
• высокий выход целевых продуктов;
• простота и компактность оборудования;
• максимальная утилизация тепла отходящих потоков, энергосбережение;
• минимальный расход охлаждающей среды;
• предотвращение загрязнения окружающей среды. 

     Сырье (I) направляется в абсорбер К-1, куда подается смесь водяного пара и растворителя. Температура в абсорбере поддерживается на уровне 115°С во избежание конденсации воды. В абсорбере происходит удаление воды и растворенного воздуха, присутствующих в исходном сырье, а также абсорбция растворителя сырьевым потоком. Пары воды уходят с верха абсорбционной колонны.

     Далее сырье, насыщенное N-метилпирролидоном, направляют в среднюю часть экстрактора К-2, в верхнюю часть экстрактора подается регенерированный N-метилпирролидон.

     Рафинатный  раствор, выходящий с верха экстрактора, собирается в емкости Е-3 и насосом  Н-5 через регенеративный теплообменник Т-2, в которых происходит нагрев рафинатного раствора за счет тепла паров N-метилпирролидона, выходящих из колонны К-3 и рафината, выходящего с низа колонны К-4, подается в печь П-1.

     Далее рафинатный раствор поступает в  ректификационную колонну К-3, где происходит испарение основного количества растворителя.

     С низа колонны К-3 рафинатный раствор  перетекает в колонну К-4, где происходит удаление остатков растворителя за счет ввода водяного пара IV.

     С верха колонны К-4 через барометрический конденсатор БК смесь водяных паров и паров растворителя направляется в емкость Е-4, а рафинат V с низа колонны К-4 после охлаждения поступает в парк.

     Экстрактный раствор с низа экстракционной колонны  К-2 насосом Н-8 подается в регенеративный теплообменник Т-3 для нагрева и затем подается в осушительную колонну К-7, где в мягких условиях удаляются остатки воды из растворителя. Тепло в колонну подводится с помощью рибойлера Р-1.

     Далее с низа колонны К-7 насосом Н-11 раствор подается двумя потоками в печь П-2, а затем в колонну К-6, где при высоких температурах отгоняется основная часть растворителя.

     Вода  с примесями N-метилпирролидона, выходящая с верха колонны К-7, частично охлаждается и конденсируется в аппарате воздушного охлаждения КХ-1, собирается в емкости Е-5 и направляется в колонну К-7 для орошения. Балансовое количество этой воды в виде паров поступает в абсорбер К-1.

     Для окончательного удаления растворителя из экстракта экстрактный раствор  с низа колонны К-6 поступает в  отпарную колонну К-5. С верха колонны К-5 обводненный растворитель направляется через барометрический конденсатор БК в емкость Е-4, а оттуда в абсорбер К-1, а экстракт после охлаждения откачивается в парк. 
 
 

4.Технологический расчет материального баланса и основных

аппаратов установки 

      Материальный баланс установки селективной очистки

Согласно  заданию производительность установки  составляет 400000 т/год. Исходя из того, что  в году 333 рабочих суток производительность установки составляет 50050,05 кг/ч.

Таблица 2  - Материальный баланс установки