СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОИНДЕКСНЫХ КОМПОНЕНТОВ БАЗОВЫХ МАСЕЛ Российский патент 2018 года по МПК C10G65/12 C10G67/04 C10G73/02 C10G69/02 C10G71/00 

Изобретение относится к способу получения высокоиндексного компонента базовых масел, соответствующих группе II+/III по API, и может быть применено в нефтеперерабатывающей промышленности для получения высокоиндексного компонента базовых масел из непревращенного остатка гидрокрекинга с использованием процессов каталитической гидроочистки, каталитической депарафинизации, гидрофинишинга, ректификации и вакуумной дистилляции.

Способ позволяет получить высокоиндексный компонент базовых масел с кинематической вязкостью при 100°С от 5,1 до 5,3 мм²/с, индексом вязкости более 120 пунктов, содержанием серы менее 10 ppm (0,0010 мас.%) и содержанием насыщенных углеводородов не менее 90 мас.%

Из литературных данных известно, что технология производства компонентов базовых масел может включать в себя:

- или ряд физико-химических методов очистки сырья от нежелательных компонентов, в том числе процессы селективной очистки и депарафинизации;

- или набор процессов каталитического гидрооблагораживания (гидрокрекинг, гидрирование, гидроизомеризация, гидродепарафинизация);

- или совмещение одного или нескольких гидропроцессов с физико-химическими методами.

Основным недостатком при использовании для получения высокоиндексных базовых масел только физико-химических методов очистки является низкий выход целевого продукта до 50 мас.% на сырье. Сочетание гидропроцессов с физико-химическими методами очистки позволяет достигать необходимую очистку масляного сырья селективными растворителями с получением компонентов базовых масел необходимого качества и более высоким выходом целевого продукта.

Процессы каталитического гидрооблагораживания, как правило, проводятся при давлении выше 10,0 МПа, что требует применения дорогостоящего оборудования.

Несмотря на то, что в промышленном производстве базовых компонентов масел используется большое разнообразие технологических схем, рабочих условий и катализаторов, остается потребность в новых способах, включая способы с использованием топливного гидрокрекинга тяжелого сырья, которые могут обеспечивать снижение затрат и повышение эффективности работы.

Известен способ получения масел гидрооблагораживанием и депарафинизацией масляных фракций после селективной очистки с последующей вакуумной перегонкой депарафинированного продукта с получением дистиллятных и остаточного компонентов разной вязкости [Золотников В.З. и др. Гидрогенизационное облагораживание нефтяного сырья с целью совершенствования технологии производства смазочных масел. Тематический обзор. Серия: Переработка нефти. - М.; ЦНИИТЭнефтехим, 1986, с. 47-48].

Известен способ получения базовых компонентов нефтяных масел путем гидрокрекинга прямогонного вакуумного дистиллята с выделением остаточной фракции гидрокрекинга, которую частично направляют на рециркуляцию в сырье процесса в количестве от 0,5 до 60 мас.% на сырье процесса [RU 2109793]. Изменением количества остаточной фракции гидрокрекинга, идущей на рециркуляцию, регулируют повышение температуры конца кипения сырьевого потока до 480-520°С и выход легкой и тяжелой фракций, полученных фракционированием балансовой части остатка. Легкую и тяжелую фракции направляют на депарафинизацию селективными растворителями (МЭК/толуол). Депарафинированное масло подвергают доочистке глиной.

Способ позволяет получить базовые масла с кинематической вязкостью при 100°С от 3,1 до 5,5 мм²/с, индексом вязкости более 125.

Недостатком данного метода является снижение производительности установки гидрокрекинга за счет использования рецикла для увеличения доли превращения (нежелательных) полициклических ароматических углеводородов. Доочистка глиной является не экологичным процессом ввиду невозможности регенерировать основной компонент процесса - глины.

Известен способ получения базовых масел из остатка гидрокрекинга нефтяного сырья с использованием процессов экстракции растворителем (фенолом), депарафинизации (МЭК/МИБК), последующим фракционированием с выделением целевой фракции, направляемой на гидроочистку [US 2004245147]. Получают базовое масло с индексом вязкости до 117 пунктов, кинематической вязкостью при 100°С 7,05 мм²/с и температурой застывания - минус 12°С.

Недостатком данного метода является получение одной целевой узкой фракции с низким выходом. Полученный продукт базового масла по уровню индекса вязкости не соответствует спецификации, установленной Американским институтом нефти (API) на базовые масла III группы.

Известен способ получения смазочного базового масла низкой кинематической вязкости с высоким индексом вязкости путем гидрокрекинга нефтяного сырья с выделением остатка гидрокрекинга, последующей его депарафинизацией и гидроочисткой [US 5460713]. В качестве сырья гидрокрекинга используется смесь не только вакуумного газойля и газойля коксования, но и гач - парафиновый продукт процесса депарафинизации дистиллятных рафинатов. Получают базовое масло с индексом вязкости более 120 пунктов, кинематической вязкостью при 100°С от 3,0 до 7,5 мм²/с и температурой застывания - минус 10°С.

К недостаткам данного метода относится получение одной широкой фракции базового масла.

Известен способ получения смазочного базового масла с высоким индексом вязкости и низкой кинематической вязкостью путем гидрокрекинга нефтяного сырья (смеси вакуумного газойля и газойля коксования) с выделением остатка гидрокрекинга с последующей его депарафинизацией и гидроочисткой [US 5462650].

Способ позволяет получить базовое масло с кинематической вязкостью от 3 до 5 мм²/с, индексом вязкости не менее 120 и температурой застывания минус 10°С.

Смесевое сырье гидрокрекинга относится к классическому варианту смеси вакуумного газойля и газойля коксования, верхний предел температуры кипения которых не превышает 480°С.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения высококачественного базового масла с использованием каталитических процессов гидрокрекинга, гидродепарафинизации (улучшение низкотемпературных показателей за счет изменения структуры длинноцепочечных парафинов) и гидрооблагораживания (улучшение цвета, стабильности) [US 5358627].

Способ позволяет получить базовое масло после проведения дистилляции с индексом вязкости в пределах 95-100 пунктов.

Недостатком данного способа является низкий индекс вязкости.

Целью предлагаемого технического решения изобретения - является разработка способа получения высокоиндексного масляного компонента базовых масел, соответствующих группе II+ и III по API, с использованием в качестве сырья непревращенного остатка гидрокрекинга топливного направления по технологической схеме с последовательным применением процессов гидроочистки, каталитической изодепарафинизации, гидрофинишинга, проводимых при давлении ниже 6,0 МПа и на заключительном этапе - ректификации и вакуумной дистилляции.

Поставленная цель достигается использованием в качестве сырья установки гидрокрекинга наряду с прямогонным сырьем - вакуумным газойлем и продуктами вторичной переработки: газойлем коксования, остаточного экстракта - побочного продукта селективной очистки, в количестве от 4 до 6 мас.%, и петролатума - побочного продукта депарафинизации остаточного рафината, в количестве от 1 до 3 мас.%. Это позволяет: повысить температуру конца кипения смесевого сырья гидрокрекинга до 586°С и получить гидрооблагороженный непревращенный остаток гидрокрекинга, содержащий не менее 90 мас.% насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30 мас.%; и индексом вязкости более 120 пунктов, являющимся высококачественным сырьем для получения высокоиндексных масляных компонентов.

Далее, непревращенный остаток гидрокрекинга последовательно подвергается: гидроочистке, с целью насыщения непредельных углеводородов и удаления соединений серы, азота и окрашивающих веществ, затем каталитической депарафинизации - с целью снижения температуры застывания до температуры не выше минус 17°С; далее гидрофинишингу - с целью насыщения олефинов, остаточных ароматических соединений и удаления окрашивающих веществ в депарафинированном продукте. На заключительном этапе путем ректификации и вакуумной дистилляции выделяется целевая фракция с кинематической вязкостью при 100°С от 5,1 до 5,3 мм²/с.

Осуществление изобретения

Углеводородное сырье, в состав которого входит прямогонный вакуумный газойль, полученный из смеси малосернистых нефтей, тяжелый газойль коксования, а также побочные продукты вторичных сольвентных процессов - остаточный экстракт селективной очистки деасфальтизата в количестве от 4 до 6 мас.% и петролатум - продукт депарафинизации остаточного рафината в количестве от 1 до 3 мас.%, последовательно проходит следующие стадии переработки:

а) гидрокрекинг смесевого углеводородного сырья при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380 до 430°С, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч^-1 со степенью конверсии не менее 75% с выделением непревращенного остатка гидрокрекинга, содержащего не менее 90 мас.% насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30 мас.%;

б) гидроочистка непревращенного остатка гидрокрекинга в присутствии катализатора, содержащего по меньшей мере один из металлов VI и VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 300 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 500 до 1100 нм³/м³ водородсодержащего газа;

в) каталитическая депарафинизация гидроочищенного непревращенного остатка гидрокрекинга, полученного на стадии б), в присутствии катализатора, содержащего по меньшей мере один из металлов VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 290 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 1200 до 3800 нм³/м³ водородсодержащего газа;

г) гидрофинишинг гидроочищенного депарафинированного непревращенного остатка гидрокрекингана, полученного на стадии в), в присутствии катализатора содержащего по меньшей мере один из металлов VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 180 до 300°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 1200 до 3800 нм³/м³ водородсодержащего газа;

д) ректификация при температуре в кубе ректификационной колонны не более 330°С и давлении не более 0,17 МПа, гидрооблагороженного непревращенного остатка гидрокрекинга, полученного на стадии г), с выделением фракции НК-260°С, используемой в дальнейшем в качестве компонента товарных топлив, и фракции 260°С-КК;

е) вакуумная дистилляция при температуре в кубе вакуумной колонны не более 315°С и давлении абс. не более 0,05 МПа, фракции 260°С-КК, полученной из гидрооблагороженного непревращенного остатка гидрокрекинга на стадии д), с выделением фракций 260-370°С, направляемой в качестве компонента в товарные топлива, и фракции 370°С-КК - высокоиндексного компонентов базовых масел.

В таблице 1 приведены физико-химические характеристики смесевого сырья установки гидрокрекинга и вовлекаемых в него компонентов.

Исходное смесевое сырье подвергают каталитическому гидрокрекингу, при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380 до 430°С, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч^-1 и конверсии не ниже 75%.

В таблице 2 приведены физико-химические характеристики непревращенного остатка гидрокрекинга с массовой долей серы менее 30 ppm (0,0030 мас.%), а именно 0,0024 мас.%, и содержанием насыщенных углеводородов не менее 90 мас.%, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30 мас.%, который является перспективным, с точки зрения его использования в качестве сырья, для получения высокоиндексных компонентов базовых масел II+ и III группы по классификации API.

Полученный непревращенный остаток гидрокрекинга, содержащий не менее 90 мас.% насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мае, подвергают гидроочистке непревращенного остатка гидрокрекинга в присутствии катализатора, содержащего по меньшей мере один из металлов VI и VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 300 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 500 до 1100 нм³/м³ водородсодержащего газа.

В таблице 3 приведены физико-химические характеристики гидроочищенного непревращенного остатка. Лабораторная вакуумная дистилляция непревращенного остатка гидрокрекинга проведена на аппарате «Fisher», имеющем остаточное давление 1,0 мм рт.ст. и обеспечивающем при низкой скорости разгонки четкое разделение фракций по методу ASTM D 1160. Гидроочистка проводилась при следующих параметрах ведения процесса: объемная скорость V = 0,8 ч^-1; давление Р = 5,0 МПа; температура Т=350°С; кратность циркуляции ВСГ/сырье = 600 нм³/м³.

Далее, полученный гидроочищенный непревращенный остаток гидрокрекинга проходит каталитическую депарафинизацию в присутствии катализатора, содержащего по меньшей мере один из металлов VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 290 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции водородсодержащего газа от 1200 до 3800 нм³/м³ и гидрофинишинг в присутствии катализатора, содержащего по меньшей мере один из металлов VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 180 до 300°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 1200 до 3800 нм³/м³ водородсодержащего газа.

В таблице 4 приведены характеристики гидроочищенного непревращенного остатка гидрокрекинга после каталитической депарафинизации и гидрофинишинга.

где V - объемная скорость подачи сырья, Р - давление в каталитической системе, Ткд - температура проведения каталитической депарафинизации, Тгф - температура проведения гидрофинишинга.

Кратность циркуляции ВСГ/сырье на всех режимах = 2000 нм³/м³.

Далее полученный гидрооблагороженный непревращенный остаток гидрокрекинга проходит ректификацию и вакуумную дистилляцию с выделением целевой фракции 370°С-КК.

В таблице 5 указан материальный баланс фракций, получаемых из гидрооблагороженного непревращенного остатка гидрокрекинга при различных режимах проведения процессов каталитической депарафинизации и гидрофинишинга.

В таблице 6 приведены показатели качества целевой фракции 370°С-КК, полученной при различных режимах проведения процессов каталитической депарафинизации и гидрофинишинга

В таблице 7 приведены требования классификации API на базовые масла.

Анализ данных, представленных в таблице 6 и 7, показывает, что индекс вязкости полученного компонента базовых масел при различных режимах проведения процессов каталитической депарафинизации и гидрофинишинга составил от 120 до 127 пунктов, содержание насыщенных соединений не менее 98,0% мае, серы - менее 10 ppm (0,0010 мас.%), что соответствует требованиям к качеству базовых масел II+ и III группы по API.

Технический результат - получение высокоиндексного компонента базовых масел из непревращенного остатка гидрокрекинга, соответствующего требованиям к маслам II+ и III групп по API, при давлении ведения гидропроцессов менее 6,0 МПа. Получение высокоиндексных базовых масел с высоким уровнем насыщенных соединений обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик товарных масел, которое не достигается ни применением новых многофункциональных присадок, ни загущением масел.

Изобретение относится к способу получения высокоиндексных компонентов базовых масел, соответствующих группе II+ и III по API. Описан способ получения высокоиндексного компонента базовых масел II+ и III группы по API путем каталитического гидрокрекинга нефтяного сырья при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380 до 430°C, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч^-1 со степенью конверсии не менее 75% с получением не превращенного остатка гидрокрекинга, содержащего не менее 90 мас.% насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30 мас.%, который подвергается последовательно: гидроочистке, каталитической депарафинизации, гидрофинишингу, ректификации и вакуумной дистилляции, причем в качестве сырья гидрокрекинга наряду с прямогонным сырьем - вакуумным газойлем и продуктом вторичной переработки - газойлем коксования используются побочные продукты процесса селективной очистки - остаточный экстракт в количестве от 4 до 6 мас.% и депарафинизации - петролатум - от 1 до 3 мас.%, что позволяет повысить температуру конца кипения смесевого сырья гидрокрекинга до 586°C; при этом требуемое качество высокоиндексного компонента базовых масел достигается при давлении ведения гидропроцессов менее 6,0 МПа. Технический результат - получение высокоиндексного компонента базовых масел из непревращенного остатка гидрокрекинга, соответствующего требованиям к маслам II+ и III групп по API, при давлении ведения гидропроцессов менее 6,0 МПа, что обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик товарных масел, которое не достигается ни применением новых многофункциональных присадок, ни загущением масел. 7 табл.

Способ получения высокоиндексного компонента базовых масел II+ и III группы по API путем каталитического гидрокрекинга нефтяного сырья при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380 до 430°C, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч^-1 со степенью конверсии не менее 75% с получением не превращенного остатка гидрокрекинга, содержащего не менее 90 мас.% насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30 мас.%, который подвергается последовательно: гидроочистке, каталитической депарафинизации, гидрофинишингу, ректификации и вакуумной дистилляции, отличающийся тем, что:

- в качестве сырья гидрокрекинга наряду с прямогонным сырьем - вакуумным газойлем и продуктом вторичной переработки - газойлем коксования используются побочные продукты процесса селективной очистки - остаточный экстракт в количестве от 4 до 6 мас.% и депарафинизации - петролатум - от 1 до 3 мас.%, что позволяет повысить температуру конца кипения смесевого сырья гидрокрекинга до 586°C;

- требуемое качество высокоиндексного компонента базовых масел достигается при давлении ведения гидропроцессов менее 6,0 МПа.