СПОСОБ ОЧИСТКИ МАСЛЯНЫХ ФРАКЦИЙ Российский патент 2010 года по МПК C10G53/04 C10G53/14 

Изобретение относится к усовершенствованию способа очистки масляных фракций и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

В настоящее время масляные фракции в основном очищают путем смешения их с избирательными растворителями (N-метилпирролидон, фенол, фурфурол, ацетон) с последующим разделением полученной смеси на рафинат и экстракт. Способ позволяет освободиться от нежелательной ароматики, асфальтенов и смолистых соединений. Однако при этом значительное количество нежелательных компонентов остается в рафинате. В промышленной и исследовательской практике гидрогенизационные методы очистки масел конкурируют с процессами очистки масел растворителями. Однако при этом происходит нежелательное гидрирование полициклических ароматических соединений, расщепление углеводородов и удаление из масел естественных ингибиторов окисления. Кроме того, эти процессы дорогостоящие и с большими потерями сырья.

Известен способ очистки масляных фракций путем обработки их избирательными растворителями отличающийся тем, что масляные фракции предварительно окисляют пероксидом водорода в присутствии катализаторов (прототип. Патент РФ 2243986. Б.И. №1 2005 г.). Недостатком способа является использование в качестве катализаторов окисления кислот с высокой коррозионной агрессивностью (муравьиной, уксусной) и недостаточная эффективность очистки.

Целью изобретения является исключение из технологии очистки кислот и улучшение качества получаемых масел. Поставленная задача решается тем, что в качестве катализаторов окисления (активирующих добавок) используют растительные масла (рапсовое, касторовое, подсолнечное, соевое, горчичное). При этом уменьшается токсичность, улучшаются стабильность, антикоррозионные и противоизносные свойства масел. Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. В четырехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой, загружают 100 мл дистиллята маловязкой масляной фракции с температурными пределами выкипания 300-400°С, полученной из западно-сибирской нефти, содержащей 1,5% общей серы. К дистилляту добавляют 1 г рапсового масла (катализатор). Затем вводят в предварительно нагретую до 60°С реакционную массу по каплям 2 г 30% водного раствора пероксида водорода при интенсивном перемешивании. После введения всего количества пероксида водорода выдерживают реакционную массу при заданной температуре и перемешивают в течение 30 минут. Момент начала реакции отсчитывают со времени добавления к реакционной термостатируемой массе рассчитанного количества пероксида водорода. По завершении реакции содержимое колбы охлаждают и отделяют органический слой (оксидат) от водного. Далее проводят селективную очистку N-метилпирролидоном для получения трансформаторного масла селективной очистки ГОСТ 1021-76. Для этого в экстрактор загружают 100 мл сырья и 300 мл растворителя. Смесь нагревают до 56°С и выдерживают в экстракторе в течение 10 минут, для того, что бы загруженное сырье и растворитель приняли заданную температуру эксперимента. Затем включают мешалку для перемешивания, которое осуществляют интенсивно в течение 5 минут. После окончания перемешивания выключают мешалку и содержимому экстрактора дают отстояться в течение 10 минут. За это время происходит разделение системы на два слоя: верхний слой - раствор рафината и нижний слой -раствор экстракта. Экстрактный раствор отделяют с низа эктрактора. Далее процесс ведут в пять рядов по ступеням экстракции в соответствии со схемой Нэша и Хантера (Нигматуллин Р.Г., Золотарев П.А., Сайфуллин Н.Р. и др. Селективная очистка масляного сырья. Нефть и газ. 1998. 208 с).

Полученные с рядов рафинатный и экстрактный растворы многократно промывают горячей (50-79°С) водой для удаления следов растворителя. Одноразовая порция горячей воды составляет не менее трех объемов рафината. Рафинат фильтруют через бумажный фильтр для удаления следов воды. Результаты опытов приведены в табл.1. Для сравнения приведены также данные масла, очищенного по известному способу (патент 2243986).

Результаты опытов по очистке дистиллята маловязкой масляной фракции для получения трансформаторного масла селективной очистки ГОСТ 10121-76

Таблица 1 Показатели Сырье дистиллят Очистка по известному способу патент 2243986 Очистка окисленного сырья в присутствии 1% растительного масла рапсовое касторовое Кратность сырья к растворителю   1:3 1:3 1:3 Выход рафината, %   41,5 49,2 44,2 Вязкость кинетическая, мм²/с, при 50°С 6,91 7,1 6,5 6,7 Кислотное число, мг КОН на 1 г масла 0,007 0,06 0,05 0,05 Стабильность против окисления: летучих низкомолекулярных кислот, мг КОН на 1 г масла 0,005 0,006 0,004 0,004 Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С 167 172 174 174 Цвет на колориметре ЦНТ, ед. ЦНТ 0,8 0,8 0,6 0,7 Тангенс угла диэлектрических потерь при 90°С, %   1,6 1,5 1,5 Массовая доля серы 1,38 0,12 0,09 0,1

Как видно из таблицы 1, применение рапсового масла улучшает показатели, характеризующие электрические свойства трансформаторного масла: тангенс угла диэлектрических потерь снижается на 7-8%, количество летучих низкомолекулярных кислот - с 0,005 до 0,004 мг КОН на 1 г масла. Уменьшается кислотное число на 10-15% и, следовательно, улучшается коррозионная стойкость и уменьшается токсичность масла.

Пример 2. В четырехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой, загружают 100г дистиллята средневязкой масляной фракции с температурными пределами выкипания 350-420°С, содержащего 1,8% (масс) общей серы. К дистилляту добавляют 3% касторового масла (катализатор). Затем вводят в предварительно нагретую до 70°С реакционную массу по каплям 3 г 30% водного раствора пероксида водорода при интенсивном перемешивании. После введения всего количества пероксида водорода выдерживают реакционную массу при заданной температуре и перемешивают в течение 30 минут. По завершении реакции содержимое колбы охлаждают и отделяют органический слой (оксидат) от водного. Далее проводят селективную очистку оксидата N-метилпирролидоном для получения рафината компонента турбинного масла ТП-22Б ТУ 38.401-58-48-92. Анализ качества рафината приведен в табл.2. Для сравнения приведены такие данные масла, очищенного по известному способу (патент РФ 2243986). Результаты опытов по очистке дистиллята средневязкой масляной фракции для получения масла турбинного Тп-22Б ТУ 38. 401-58-48-92.

Таблица 2 Показатели Сырье дистиллят Очистка по известному способу, патент 2243986 Очистка окисленного сырья в присутствии 3% растительного масла рапсовое касторовое Кратность сырья к раствороителю - 1:4 1:4 1:4 Выход рафината, % - 38,2 42,2 41,5 Вязкость кинематическая при 40°С, мм²/с 30,5 27,6 29,2 29,4 Индекс вязкости 90 95 98 98 Кислотное число, мг КОН +1 г масла 0,04 0,07 0,02 0,03 Стабильность против окисления: в течение 24 ч и расхода кислорода 5 дм³/л при 130°С 0,01 0,008 0,007 0,007 -массовая доля осадка после окисления - кислотное число после окисления, мг КОН на 1 г масла 0,08 0,12 0,05 0,04 - содержание летучих низкомолекулярных кислот, мг КОН на 1 г масла 0,08 0,14 0,03 0,04 Время деимульсации, с 175 178 169 170 Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С 180 192 191 191 Цвет базового масла на калориметре ЦНТ, ед. ЦНТ 1,8 1,9 0,8 0,9 Массовая доля серы, % 1,82 0,18 0,11 0,11

Как видно из таблицы 2, применение касторового масла повышает стабильность масла против окисления: массовая доля осадка (по ГОСТ 981-95) уменьшается с 9,08 до 0,07%, кислотное число с 0,07 до 0,3 мг КОН на 1 г масла. Повышается скорость деэмульсации на 10%.

Пример 3. Окисление проводят в реакторе колонного типа в пенно-эмульсионном репсиме. Вспенивание реакционной смеси создают продуванием воздуха со скоростью в полном сечении реактора 0,05 м/с через перфорированную тарелку, вмонтированную в нижнюю часть реактора. 100 г деасфальтизата остаточной фракции, содержащего 1,92% общей серы и 3г рапсового масла, загружают в реактор при подаче воздуха. Реактор нагревают и при достижении температуры 60°С вводят 4 г 30% водного раствора пероксида водорода. После окисления в указанном режиме в течение 30 минут подачу воздуха прекращают. Момент начала реакции отсчитывают со времени добавления к реакционной термостатируемой массе рассчитанного количества пероксида водорода. По завершении опыта содержимое реактора охлаждают, сливают в колбу и проводят селективную очистку продукта N-метилпирролидоном для получения компрессорного масла КС-19 по методике, описанной в примере 1. Анализ качества полученного масла приведен в таблице 3. Для сравнения приведены также данные масла, очищенного по известному методу. Основными требованиями, предъявляемыми к этим маслам, является высокая стабильность их против окисления кислородом воздуха и малая испаряемость, т.е. высокая температура вспышки. Как видно из полученных данных, при окислении в присутствии рапсового масла осадок после окисления уменьшается на 7%, температура вспышки повышается с 268 до 278°С.

Результаты опытов по очистке деасфальтизата остаточной масляной фракции для получения масла компрессорного КС-19

Таблица 3 Показатели Сырье - деасфальтизат Очистка по известному способу, патент 2243986 Очистка окисленного сырья в присутствии 3% растительного масла рапсовое касторное Кратность сырья к растворителю   1:4 1:4 1:4 Выход рафината, % - 30,9 37,2 37,1 Вязкость кинематическая при 100°С мм²/с 20,3 21,1 20,2 20,1 Индекс вязкости 81 88 92 93 Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С 260 268 278 279 Температура застывания, °С -13 -13 -16 -16 Коксуемость, % 0,5 0,4 0,3 0,3 Осадок после окисления, % 0,06 0,04 0,03 0,03 Массовая доля серы, % 1,92 0,6 0,5 0,6

Изобретение относится к усовершенствованию способа очистки масляных фракций и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Описан способ очистки масляных фракций путем обработки их избирательным растворителем - N-метилпирролидоном, фенолом, фурфуролом или ацетоном. Способ включает предварительное окисление пероксидом водорода в присутствии в качестве катализатора растительного масла - рапсового или касторового. Технический результат - уменьшение токсичности, улучшение стабильности, антикоррозионных и противоизносных свойств масел. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ очистки масляных фракций путем обработки их избирательным растворителем, включающий предварительное окисление пероксидом водорода, отличающийся тем, что окисление проводят в присутствии в качестве катализатора растительного масла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют рапсовое или касторовое масло.