Каталитическая депарафинизация

Министерство  образования и науки Российской Федерации

  Федеральное  государственное бюджетное образовательное  учреждение  
высшего профессионального образования  
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

 

Кафедра "Технология нефти и газа"

 

По дисциплине: «Технология смазочных материалов»

 

Реферат на тему:

«Каталитическая депарафинизация»

 

 

 

 

Выполнил: студент                                                                      Г. А. Уразбахтина

группы ЭТ-10-01

 

 

Проверил: доцент                                                                        Р.Р. Сафарова

 

 

 

г. Уфа

2013 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 

Каталитичекая депарафинизация……………………………………………5

Заключение……………………………………………………………………11

Список литературы……………………………………………………...…...12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

  Депарафинизация — процесс направленный на удаление нормальных парафиновых углеводородов из керосино-газойлевых и масляных фракций нефти. Так как нормальные углеводороды обладают высокой температурой застывания, их удаление из фракции снижает температуру застывания.            Каталитическая депарафинизация представляет собой технологию с использованием высоких температур и высокого давления, при которой катализатор избирательно расщепляет молекулы парафинов, имеющиеся в базовом масле, до легких продуктов, таких как газ и нафта. Хотя этот процесс рентабелен, он все же в некоторой степени неэкономичен, поскольку парафины с высокими параметрами преобразуется в газ и легкое топливо с более низкими параметрами. При изомеризации процесс такой же, но парафины избирательно преобразуется (изомеризируется) в очень высококачественное базовое масло. При использовании обеих технологий удаляется парафин, и, соответственно, снижается температура предела текучести базового масла, но в результате гидроизомеризации получается более высокий коэффициент вязкости базового масла (VI) и больший выход продукта. Впервые технологии каталитической депарафинизации и гидроизомеризации парафина были запущены в производство в семидесятые годы прошлого века. Компания Shell использовала технологию гидроизомеризации парафина в сочетании с депарафинизацией селективными растворителями для производства в Европе базовых масел со сверхвысоким коэффициентом вязкости (VI). Компания Exxon и другие создали такие же предприятия в девяностых годах. В Соединенных Штатах компания Mobil использовала каталитическую депарафинизацию вместо депарафинизации селективными растворителями, но все же сочетала ее с экстракцией селективными растворителями для производства обычных дистиллятных масел средней вязкости. Каталитическая депарафинизация была долгожданным шагом вперед по сравнению с депарафинизацией селективными растворителями, в особенности, для производства обычных дистиллятных масел средней вязкости, поскольку при этой технологии использовались более простые способы удаления н-парафинов и парафинистых боковых цепей из других молекул за счет их расщепления на более мелкие молекулы. Это снижало температуру предела текучести базового масла так, что оно становилось текучим при низких температурах подобно маслам, депарафинизированным селективными растворителями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Каталитическая депарафинизация

Эти технологии базируются каталитических гидрогенизационных процессах, различающихся режимными параметрами(температурой, давлением, объемной скоростью) и катализаторами. К таким процессам относятся, в частности, депарафинизация и изодепарафинизация.

Ведущие в области производства смазочных материалов компании  «Mobil» и «Shevron» имеют лицензии на технологию производства базовых масел с использованием этих процессов. За последние 20 лет мировой объем производства смазочных масел на основе каталитических гидрогенизационных процессов увеличился в 3 раза, составив в 1998г. около 5 млн.т.

I

 

II

 

IV

 

Рис.1 Типовые схемы  производства базовых масел.

Типовые технологические  схемы производства масел, включающие каталитические процессы депарафинизации и изодепрафинизации, приведены на рис.1. Схема I, в которой  депарафинизация селективным растворителем сочетается с каталитической депарафинизацией, рекомендуется для получения масла с пониженной температурой застывания и парафина. В схеме II депарафинизация растворителем заменена на каталитическую депарафинизацию. Эта схема рекомендуется для модернизации масляных производств.

Схема III перспективна для новых  заводов ,использующих в качестве сырья  каталитической  изодепарафинизации продукты гидрокрекинга высокого давления; схема IV, включающая жесткую гидроочистку парафинсодержащего  сырья с последующей изодепарафинизацией,-для действующих предприятий.

Первым процессом, используемым взамен традиционных способов депарафинизации селективными растворителями масляных рафинатов,стала каталитическая депарафинизация. Этот процесс основан на реакциях селективного гидрокрекинга нафтено-парафиновых углеводородов с образованием масел,отличающихся улучшенными низкотемпературными свойствами, топливных фракций и газообразных углеводородов (пропан-бутан). Обычно его сырьем служат рафинаты селективной очистки различной вязкости, к которым не предъявляются жесткие требования по содержанию соединений серы и азота.

С внедрением в 1981г. на заводе   в Аделаиде (Австралия) процесса каталитической депарафинизации по лицензии компании «Mobil» общая производительность по смазочным маслам увеличилась на 35%. Из 15 действующих промышленных  установок, построенных по лицензии  этой компании, одна треть- установки после реконструкции.

Оборудование установки  каталитической  депарафинизации аналогично обычно используемому для процесса гидроочистки. Его обслуживание не требует значительных затрат. Опыт компании «Mobil» показывает, что  эксплуатационные  затраты на установке каталитической  депарафинизации составляют менее половины от  аналогичных затрат на установке депарафинизации с использованием растворителей, имеющих такую же производительность; основные затраты приходятся на приобретение катализатора.[1]

Базовые масла, получаемые каталитической депарафинизацией, отличаются улучшенными вязкостными свойствами при низкой температуре. Это обусловлено уникальными свойствами используемого в этом процессе катализатора, который селективно отделяет линейные парафины от разветвленных, а не удаляет все парафиновые углеводороды с высокой температурой плавления. Канальная структура, размеры пор и гибкость изменения физико-химических характеристик катализатора позволяют эффективно осуществлять депарафинизацию масляного сырья различной вязкости – от веретенного до брайтстока на одной установке.[2]

Выход и качество масел  при каталитической депарафинизации зависят от режима процесса, типа катализатора и вида исходного сырья. По сравнению с процессом депарафинизации растворителями при каталитической депарафинизации выход масла обычно ниже, хотя его вязкостные свойства при низкой температуре лучше. Экономия затрат в связи с отказом от использования растворителя с избытком компенсирует потери от снижения выхода масел.

Серьезный недостаток процесса каталитической депарафинизации -снижение индекса вязкости (на 7-8 ед.) депарафинированных продуктов, особенно легких маловязких, что потребовало дальнейшего совершенствования каталитических систем и привело к созданию каталитической изодепарафинизации [3]. Эксплуатационные характеристики каталитических процессов депарафинизации и изодепарафинизации приведены в таблице 1.

При изодепарафинизации наряду с реакциями расщепления нефтенопарафиновых углеводородов преобладают реакции изомеризации с образованием высокоразветвленных изопарафиновых молекул – наиболее желательных для смазочных масел. В это процессе повышается выход базовых масел, их индекс вязкости становится значительно выше, чем в процессе каталитической депарафинизации. Кроме того, процесс изодепарафинизации позволяет получать масла с индексом вязкости более

130 из гачей и твердых парафинов.

Таблица 1

 

 

 

 

Продолжение таблицы 1.

 

 

Существенным фактором, ограничивающим использование процесса каталитической изодепарафинизации, является высокая чувствительность катализаторов к присутствующим в сырье соединениям серы и азота. В связи с этим наиболее приемлемым сырьем для данного процесса являются продукты масляного или остатки топливного гидрокрекинга высокого давления (рис.2), гидроочищенные рафинаты селективной очистки, гачи и другие, т.е. продукты с высоким содержанием парафиновых углеводородов и минимальным содержанием азота и серы (соответственно до 10 100 млн  ).

Атмосферно-вакумная разгонка   I                                                               V                                   VI                                   VII VIII III IV Рис.2. принципиальная схема производства базовых масел  с использованием каталитической изодепарафинизации: I-сырая нефть; II-вакуумная перегонка; III, IV-фракии соответсвенно дизельного и реактивного топлива; V-соляровая фракция; VI- VIII-базовые масла.

 

Катализатор позволяет превратить значительную часть парафиновых  углеводородов в наиболее желательные  компоненты  масла- изопарафиновые и парафино-нафтеновые углеводороды, которые характеризуются высоким показателем индекса вязкости, низкой температурой  потери текучести и отличной устойчивостью к термическому окислению. Масла каталитической изодепарафинизации по углеводородному составу приближаются  к синтетическим поли-альфа-олефинам (ПАО), на 96% состоящим из изопарафиновых углеводородов.

Результаты исследования минеральных базовых масел, полученных различными способами депарафинизации, в сравнении в синтетическим (ПАО) аналогичной вязкости показали значительные преимущества проуесса каталитической  депарафинизации (табл. 2).

Таблица 2

Показатели Минеральные масла Синтетический ПАО Депарафинизации растворителями Каталитической изодепара-финизации Вязкость, мм /с при 40 С                                       20,3                         19,5                        16,8 при 100 С   4                             4,3                          3,85 Индекс вязкости  95                            130                        123 Температура,  С Вспышки (в открытом                196                           216                        224 тигле) потери текучести                        -15                             -21                        -72 Испаряемость (по NOACK),     23                              12                          <11,5 %(масс.)          Низкотемпературные  свойства после добавления депрессорных присадок        температура  потери текучести, С    -45                      -51                        -72 вязкость (по Брукфильду) при -40 С,Мпа с   36700      5510  2140

 

Базовые масла, полученные с  использованием каталитических процессов, более восприимчивы к присадкам, повышающим индекс вязкости,и низкотемпературным депрессорам [4]. Низкотемпературные свойства этих масел в присутствии депрессорных присадок значительно превосходят аналогичные свойства масел, полученных депарафинизацией растворителями, и приближаются к свойствам синтетического ПАО.

Введение в состав товарных масел базовых компонентов каталитических процессов способствует улучшению их испаряемости, противоокислительной стабильности,  устойчивости к механической  деструкции и других характеристик. При этом стоимость высокоиндексных масел, полученных при совмещении гидрокрекинга и изодепарафинизации, существенно ниже стоимости синтетических масел. Поэтому масла полученные с использованием  каталитической депарафинизации и изодепарафинизации, являются желательной основой для всего ассортимента смазочных масел.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение 

Отечественной промышленностью  накоплен определенный  опыт применения каталитических процессов депарафинизации для получения масел. Так, в ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» успешно используется процесс гидрокрекинга высокого давления в сочетании с каталитической депарафинизацией для получения высококачественного транспортного масла, в ОАО «Уфанефтихим» - процесс гидрооблагораживания масляного сырья.

На Волгоградском НПЗ в 1988г. был введен в действие комплекс КМ-3 по производству масел на основе каталитических гидрогенизационных процессов. Его схема предусматривала получение низкозастывающих маловязких масел с использованием гидроочистки, каталитической депарафинизации и деароматизации фракций дизельного топлива, а также изомеризации твердых парафиновых углеводородов с получением изопарафинового масла ИПМ-10А.

Однако из-за ряда недоработок  в технологическом проекте этот комплекс введен в эксплуатацию не полностью. В результате не освоено  производство всей предусмотренной  проектом номенклатуры масел. Кроме  того, в последние годы существенно  снизилась потребность в маслах, вырабатываемых на комплексе.

Для повышения рентабельности производства базовых масел на комплексе КМ-3 решено расширить ассортимент вырабатываемой продукции. С учетом преимущества описанных новых технологий ОАО «Лукойл» совместно с ведущими зарубежными и отечественными фирмами отделяются наиболее целесообразные пути модернизации этого комплекса с целью получения высокоиндексных основ моторных масел при сохранении существующего ассортимента основ гидравлических масел.