СПОСОБ ОЧИСТКИ МАСЛЯНЫХ ФРАКЦИЙ Российский патент 1998 года по МПК C10G21/00 

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к очистке масляных фракций экстракцией селективным растворителем.

Известно, что для повышения выхода рафината в процессе очистки масляных фракций можно использовать различные способы:
1) применять растворитель с наилучшей растворяющей способностью (Казакова Л.П. и др. Физико-химические основы производства нефтяных масел., -М.:Химия, 978. с.318);
2) вводить присадки в процессе очистки масляных фракций селективным растворителем, например, полиметилсилоксан (Авт. св. СССР N 1377283, кл. C 10 G 21/16, 1986).

3) улучшать качество исходного сырья, причем чем уже фракционный состав и однороднее химический состав масляных фракций, тем больше выход рафината высокого качества (Демушева Э.П. и др. Исследование физико-химических узких по пределам выкипания фракций остаточного масла западно-сибирский нефтей. - в кн. "Совершенствование технологии производства смазочных масел "Труды ВНИИНП, вып.30.-М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1978, с. 82-87).

Однако в настоящее время при очистке масляных фракций наиболее широко используются лишь такие растворители, как фенол и фурфурол, которые не обеспечивают достаточного выхода рафината высокого качества. При применении фенола можно обеспечить высокий выход рафината, но худшего качества, а при использовании фурфурола - меньший выход рафината более высокого качества. Переход с одного типа растворителя на другой всегда сопряжен с необходимостью вносить конструктивные изменения в блок регенерации.

Проведение процесса очистки с использованием этих растворителей в присутствии добавок повышает выход рафината, однако в некоторых случаях добавки могут переходить в состав очищенного масла и ухудшать его эксплуатационные характеристики. Использование в качестве исходного сырья масляных фракций с более узким фракционным составом не всегда экономически выгодно, так как чем уже состав фракций, тем меньше их отбор в процессе выделения их вакуумной перегонкой из мазута.

Известно воздействие импульсного лазерного УФ-излучения на насыщенные углеводороды. Процесс осуществляют следующим образом. Алканы, содержащие поглощающие добавки, в стеклянной кювете подвергают воздействию импульсным лазерным УФ-излучением с длиной волны 248 нм, частотой поглощения 50 Гц. При этом было показано, что основными продуктами превращения алканов являются олефины C₂-C₆ и ароматические углеводороды (Пехаев А.И. и др. Превращение насыщенных углеводородов под действием лазерного УФ-излучения.-М.: Нефтехимия, т.30, N 6, 1990, с.728).

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки масляных фракций обработкой селективным растворителем, таким как фурфурол, фенол, N-метилпирролидон и др. Процесс ведут при температуре ниже критической температуры растворения сырья в данном растворителе (Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа, ч. 3,-М.:Химия, 1978, с. 93-150).

Недостатком прототипа является то, что в нем не обеспечивается необходимая степень очистки масляных фракций от смолистых и полиароматических соединений, при этом характеризуется недостаточно высоким выходом рафината.

Задачей изобретения является разработка способа очистки масляных фракций, позволяющего повысить степень очистки, улучшить качественные показатели масляных фракций и увеличить выход рафината.

Поставленная задача решается предлагаемым способом очистки масляных фракций, включающим обработку их избирательным растворителем, отличительная особенность которого состоит в том, что масляные фракции предварительно подвергают воздействию непрерывного лазерного излучения с длиной волны 0,2-5,0 мкм и мощностью 20-100 Вт, причем подачу масляных фракций в зону воздействия лазерного излучения осуществляют в ламинарном режиме, после чего осуществляют обработку избирательным растворителем. Желательно подавать масляные фракции в зону воздействия лазерного излучения с постоянной скоростью. Для обеспечения ламинарного режима истечения масляных фракций целесообразно их подогревать до 30-50^oC, в зависимости от исходной вязкости масляных фракций.

На чертеже приведена принципиальная схема установки, предназначенной для обработки масляных фракций лазерным излучением.

Для осуществления способа возможно использование лазерных излучателей с длиной волны 0,2-5,0 мкм, таких, как газовый молекулярный химический с активной средой HF, PF, DF, жидкостной с активной средой: различные красители или твердотельные (Технические лазеры// Справочник, в 2-х т. Т.1: Расчет, проектирование и эксплуатация //Под. ред./Г.А.Абильсиитова и др. М: Машиностроение, 1991, с.33-38). Выбор данного типа излучателей определяется мощностью генерируемого излучателя. Ниже приведено описание установки, в состав которой входит лазерный излучатель твердотельный многомодовый Nd:ИАТ с непрерывной накачкой серии ЛТП-103 с длиной волны 1,06 мкм, мощностью излучения 0-200 Вт.

В состав установки входят: лазерный излучатель 1, блок 2 зажигания, стойка 3 питания и охлаждения, подставка 4 под излучатель, верхняя емкость 5, стол 6, кран 7 с калиброванным отверстием в пробке, воронка 8, нижняя емкость 9, штатив 10, масляная фракция 11.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале при минимальной мощности лазера осуществляют юстировку оптики и регулировку пересечения струи масла с лучом лазера. После проведения регулировочных работ включают лазер на рабочий режим излучения мощностью 20-100 Вт. Заполняют верхнюю емкость 5 необходимым количеством нефтепродукта, открывают кран 7, на выходе из которого образуется ламинарная струя масляной фракции. Далее масляная фракция струей около 4 мм проходит через центр луча и подвергается воздействию его электромагнитного поля. После этого через воронку 8 фракция сливается в нижнюю емкость 9.

Для обеспечения текучести масляных фракций их предварительно подогревают до 30-50^oC. Нагревать выше 50^oC не следует исходя из условий пожарной безопасности, предотвращения возгорания масляных фракций. Скорость истечения поддерживают в пределах 0,30 л/мин для фракций, выкипающих в пределах 275-400^oC, и 0,2 л/мин фракций, выкипающих в пределах 325-450^oC.

Масляные фракции после лазерной обработки подвергают селективной экстрактивной очистке избирательным растворителем, таким, как фенол, фурфурол, N-метилпирролидон и др.

Процесс обработки масляных фракций растворителем ведут при температурах ниже критической растворения фракций в растворителе. При необходимости для повышения выхода рафината процесс очистки можно проводить в присутствии добавок, например, полиметилсилоксана (ПМС-200А) для фенола, фенозана и агидола для фурфурола и др.

В примерах 1, 2 и табл. 1, 2 приведены условия лазерной обработки и качественные показатели масляных фракций до и после обработки. В примере 3 и табл. 3 приведены условия очистки III масляной фракции фенолом без лазерной и с предварительной лазерной обработкой. III масляная фракция является базой для приготовления широкого ассортимента индустриальных товарных масел.

Пример 1 (контрольный). В верхнюю емкость устройства заливают по 3 л II масляной фракции плотностью 0,8843 г/см³. Ведут обработку струи масла лазерным лучом с длиной волны 1,06 мкм и мощностью 10 Вт. После чего проводят экспериментальные исследования по определению физико-химических свойств нефтепродуктов: кинематическая вязкость, плотность, фракционный состав, групповой химический состав.

Разницы в величине показателей II масляной фракции до и после лазерной обработки не обнаружено.

Пример 2. В условиях примера 1 ведут обработку II и III масляных фракций лазерным лучом с длиной волны 1,06 мкм и мощностью 20, 50, 100 Вт.

Пример 3. Трехступенчатой экстракции Фенолом подвергают дистиллятную масляную фракцию, выкипающую в пределах 350-420^oC с плотностью при 20^oC 901,9 г/см³, кинематической вязкостью при 20^oC 19,6 сСт, содержанием серы 1,2 мас. %. Количество вводимой фенольной воды составляет 5 мас.% к фенолу. Кратность растворителя к сырью 1,7:1, обводненность фенола 1,5 мас.%.

Условия сменности и отстоя: время перемешивания 15 мин, время отстоя 30 мин, интенсивность перемешивания 120 об/мин. Температура экстракции на первой ступени 55^oC, на второй - 60^oC, на третьей 65^oC. О достижении стационарности процесса судят по качеству рафинатов и экстрактов опытным путем. Условию противотока отвечают конечные продукты четвертого и последующего циклов. Растворитель из рафинатного и экстрактного растворов удаляют многократной промывной горячей водой до нейтральной реакции водной вытяжки.

Результаты очистки по примерам приведены в табл. 3.

В табл.4 приведены условия лазерной обработки и качественные показатели III масляной фракции до и после обработки лазерным излучением. В табл.5 представлены результаты селективной очистки той же III фракции.

Как видно из представленных данных, предварительная обработка масляных фракций непрерывным лазерным лучом с длиной волны 0,2-5,0 мкм и мощностью 20-100 Вт при подаче масляной фракции в зону облучения в ламинарном режиме с постоянной скоростью позволяет улучшить химический состав фракций и сузить их фракционный состав, что дает возможность при обработке селективным растворителем увеличить выход рафината и поднять его качественные показатели (уменьшается содержание серы и смол).

Использование нефтепереработка, очистка масляных фракций селективным растворителем. Сущность изобретения: предварительное воздействие на масляные фракции непрерывного излучения с длиной волны 0,2 - 5,0 мкм и мощностью 20 - 100 Вт, причем подачу масляных фракций в зону воздействия лазерного излучения осуществляют в ламинарном режиме. Целесообразно осуществлять подачу масляных фракций с постоянной скоростью, нагретыми до 30 - 50^oС для улучшения текучести. После лазерной обработки осуществляют обработку селективным растворителем. Предлагаемый способ позволяет увеличить выход рафината до 64,5 - 65,0 мас.% и улучшить его качественные показатели (содержание серы снижается до 0,6 мас.%, смол до 0,7 мас.%). 2 з.п. ф-лы, 5 табл., 1 ил.

1. Способ очистки масляных фракций путем обработки их избирательным растворителем, отличающийся тем, что масляные фракции предварительно подвергают воздействию непрерывного лазерного излучения с длиной волны 0,2 - 5,0 мкм и мощностью 20 - 100 Вт при подаче масляных фракций в зону воздействия лазерного излучения в ламинарном режиме. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что масляные фракции подают в зону воздействия лазерного излучения с постоянной скоростью. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что масляные фракции перед подачей в зону лазерного излучения нагревают до 30 - 50^oС.