СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ОСНОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАСЕЛ Российский патент 2019 года по МПК C10G65/04 C10M101/00 

Изобретение относится к способу получения низкозастывающих основ гидравлических масел и может быть применено в нефтеперерабатывающей промышленности для получения низкозастывающих основ гидравлических масел из непревращенного остатка гидрокрекинга, с использованием процессов каталитической гидроочистки, каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), гидрофинишинга, ректификации, вакуумной дистилляции и компаундирования.

Способ позволяет одновременно получать маловязкую низкозастывающую основу гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 9,0 мм²/с до 22,0 мм²/с и температурой застывания не выше минус 35°С, и средневязкую низкозастывающую основу гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 22,0 мм²/с до 50 мм²/с и температурой застывания не выше минус 25°С, которые могут быть использованы для производства широкого ассортимента гидравлических масел классов вязкости 10, 15, 22, 32, 46 и выше по ГОСТ 17479.3-85, ISO 3448 и DIN 51519, масел для гидромеханических передач (Марка «А» и марка «Р» по ТУ 38.1011282-89), амортизаторных жидкостей, а также в композициях консистентных смазок.

Одним из наиболее применяемых в отечественной промышленности маловязких гидравлических масел [Справочник под редакцией В.М. Школьникова. «Топлива/Смазочные материалы/Технические жидкости ассортимент и применение, - М., Издательский центр «ТЕХИНФОРМ» Международной Академии Информатизации, 1999, с. 211-213] является масло ВМГЗ (ТУ 38.101479-86) представляющие собой низкозастывающую маловязкую основу ВМГЗ, получаемую из дизельной фракции малосернистых парафинистых нефтей, с использованием гидрокаталитических процессов, загущенную полиметакрилатной присадкой, с добавлением противоизносной, антиокислительной и антипенной присадки. Основными недостатками применяемого процесса производства ВМГЗ являются низкий отбор целевой фракции и значительный процент вовлечения загущающей присадки, что приводит к существенному удорожанию конечного продукта.

Одними из наиболее применяемых в отечественной промышленности средневязких гидравлических масел [Справочник под редакцией В.М. Школьникова. «Топлива/Смазочные материалы/Технические жидкости ассортимент и применение, - М., Издательский центр «ТЕХИНФОРМ» Международной Академии Информатизации, 1999, с. 214-215] являются масло АУ (ТУ 38.1011232-89) и масло АУП (ТУ 38.10111258-89), представляющие собой композицию низкозастывающей средневязкой основы, получаемой из малосернистых и сернистых парафинистых нефтей с использованием процессов селективной очистки фенолом прямогонной фракции нефтей, выкипающей в пределах 275-440°С и каталитической депарафинизации полученного рафината, с антиокислительной присадкой и антиокислительной и антикоррозионной присадкой соответственно.

Основными недостатком применяемого процесса селективной очистки фенолом являются:

- накопление в растворителе селективной очистки (феноле) низкокипящих углеводородов, содержащихся во фракции нефтяной 310-400°C с температурами кипения, близкими к температуре кипения фенола, что приводит к проблемам с регенерацией фенола и к ухудшению технико-экономических показателей процесса селективной очистки;

- используемый в процессе селективной очистки растворитель фенол относится ко 2 классу опасности и оказывает вредное влияние на экологию и здоровье человека.

Одними из наиболее применяемых в отечественной промышленности вязких гидравлических масел [Справочник под редакцией В.М. Школьникова. «Топлива/Смазочные материалы/Технические жидкости ассортимент и применение, - М., Издательский центр «ТЕХИНФОРМ» Международной Академии Информатизации, 1999, с. 216-217] является масло МГЕ-46 В (ТУ 38 001347-83) для гидрообъемных передач, вырабатываемое на базе индустриальных масел с антиокислительной, противоизносной, депрессорной и антипенной присадками. Применяемые при производстве индустриальных масел процессы селективной очистки фенолом и сольвентной депарафинизации характеризуются высокими энергозатратами на регенерацию растворителей, кроме того, применяемые растворители оказывают вредное влияние на экологию и здоровье человека.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения основ низкозастывающих гидравлических (арктических) масел, с использованием каталитических процессов гидрокрекинга, гидроизомеризации (улучшение низкотемпературных показателей за счет изменения структуры длинноцепочечных парафинов) [RU 2570649 С1].

Способ позволяет получить маловязкую основу низкозастывающего арктического масла с кинематической вязкостью при температуре 100°С 2,11-5,05 мм²/с. Средневязкая и высоковязкая низкозастывающие основы получаются по указанному способу путем гидрирования на платиновом катализаторе маловязкой основы и последующим фракционированием с выделением фракций с кинематическими вязкостями при температуре 100°С. Недостатком данного способа является необходимость проведения дополнительных технологических операций для получения средневязкой и высоковязкой фракций, что приводит к увеличению затрат на производство.

Целью предлагаемого технического решения изобретения - является разработка способа одновременного получения маловязкой и средневязкой низкозастывающих основ гидравлических масел, соответствующих классам вязкости 10, 15, 22, 32, 46 по ГОСТ 17479.3-85, с использованием в качестве сырья непревращенного остатка гидрокрекинга топливного направления, по технологической схеме с использованием процессов гидроочистки, каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), гидрофинишинга, проводимых при давлении ниже 6,0 МПа, ректификации и вакуумной дистилляции и, на заключительной стадии, компаундирования для достижения требуемых значений вязкости и содержания ароматических углеводородов.

С целью достижения поставленной цели непревращенный остаток гидрокрекинга последовательно подвергается: гидроочистке, с целью насыщения непредельных углеводородов и удаления соединений серы, азота и окрашивающих веществ, затем каталитической депарафинизации (гидроизомеризации) - с целью снижения температуры застывания маловязкой основы до температуры не выше минус 35°С, средневязкой основы до температуры не выше минус 25°С; далее гидрофинишингу - с целью насыщения олефинов, остаточных ароматических соединений и удаления окрашивающих веществ в депарафинированном продукте; далее путем ректификации и вакуумной дистилляции выделяются низкозастывающая маловязкая основа гидравлического масла с кинематической вязкостью при 40°С от 9,0 мм²/с до 22,0 мм²/с и средневязкая основа с кинематической вязкостью при 40°С от 22,0 мм²/с до 50,0 мм²/с. На заключительном этапе, с целью корректировки вязкости, в зависимости от предполагаемого дальнейшего применения, путем компаундирования, полученные основы смешиваются в любых соотношениях, кроме того, для снижения вязкости и насыщения ароматическими углеводородами добавляется до 70% основы промывочного масла, полученной из узкой дизельной фракции 340°С - КК или основы ВМГЗ, полученной из узкой дизельной фракции 250-340°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, последовательно проходит следующие стадии переработки:

а) гидрокрекинг смесевого углеводородного сырья при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380°С 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 группы и/или побочной подгруппы VIII группы 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 (гидроизомеризация) гидроочищенного непревращенного остатка гидрокрекинга, полученного на стадии б), в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI группы и/или побочной подгруппы VIII группы 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 (гидроизомеризованного) непревращенного остатка гидрокрекинга, полученного на стадии в), в присутствии катализатора содержащего, по меньшей мере, один из металлов побочной подгруппы VIII группы 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-275°С, используемой в дальнейшем в качестве компонента товарных топлив, и фракции 275°С - КК.

е) вакуумная дистилляция, при температуре в кубе вакуумной колонны не более 315°С и давлении абс. не более 0,05 МПа, фракции 275°С - КК, полученной из гидрооблагороженного непревращенного остатка гидрокрекинга на стадии д), с выделением фракций 275-370°С - маловязкой основы гидравлических масел и фракции 370°С - КК - средневязкой основы гидравлических масел.

ж) в случае необходимости корректировки вязкости, полученные маловязкая и средневязкая основы смешиваются в любых соотношениях. Кроме того, с целью снижения вязкости, а также увеличения содержания ароматических углеводородов для обеспечения совместимости с материалами уплотнений гидросистем, к полученным на этапе е) основам добавляется до 70% основы промывочного масла по СТО 00148599-012-2008, полученной из узкой дизельной фракции 340-390°С и/или основы ВМГЗ по СТО 00148599-012-2008, полученной из узкой дизельной фракции 250-340°С, с использованием процессов и режимов стадий б), в), г), д), е).

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

В таблице 1 приведены типичные 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.

Полученный непревращенный остаток гидрокрекинга, содержащий не менее 90% мас. насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас., подвергают гидроочистке в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI группы и/или побочной подгруппы VIII группы 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 2 приведены физико-химические характеристики гидроочищенного непревращенного остатка. Гидроочистка проводилась при следующих параметрах ведения процесса: объемная скорость V=0,8 ч^-1; давление Р=5,0 МПа; температура Т=320°С; кратность циркуляции ВСГ/сырье = 600 нм³/м³.

Далее, полученный гидроочищенный непревращенный остаток гидрокрекинга проходит каталитическую депарафинизацию (гидроизомеризацию) в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI и/или побочной подгруппы VIII группы 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 побочной подгруппы VIII группы 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 3 приведены характеристики гидроочищенного непревращенного остатка гидрокрекинга после каталитической депарафинизации (гидроизомеризации) и гидрофинишинга.

V - объемная скорость подачи сырья, Р - давление в каталитической системе, Ткд - температура проведения каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), 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 фракции 275-370°С - низкозастывающей основы маловязких гидравлических масел и 370°С - КК - низкозастывающей основы средневязких гидравлических масел.

Материальные балансы разгонки гидрооблагороженного непревращенного остатка гидрокрекинга приведены в таблице №4.

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.

В таблицах №5,6 приведены показатели качества фракций 275°С - 370°С и 370°С - КК - маловязкой и средневязкой низкозастывающих основ гидравлических масел, полученных из гидроочищенного, депарафинированного (гидроизомеризованного), гидрированного непревращенного остатка гидрокрекинга.

V - объемная скорость подачи сырья, Ткд - температура проведения каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), Тгф - температура проведения гидрофинишинга.

В случае необходимости, маловязкая основа и средневязкая основа смешиваются друг с другом в требуемых соотношениях, коме того для снижения вязкости и насыщения ароматическими углеводородами добавляется до 70% основы промывочного масла, полученной из узкой дизельной фракции 340-390°С и/или основы ВМГЗ, полученной из узкой дизельной фракции 250-340°С путем гидроочистки, гидродепарафинизации, гидрирования с последующим фракционированием

В таблице 7 показаны типичные качественные показатели основы промывочного масла и основы ВМГЗ по СТО 00148599-12-2008:

В таблице 8 показано качество основ гидравлических масел, полученных путем компаундирования образцов 4 и 8 (таблицы 5, 6) в соотношении 1:1 (образец 9); образца 4 с 50% основы промывочного масла по СТО 00148599-12-2008 (образец 10); образца 4 с 50% основы ВМГЗ по СТО 00148599-12-2008 (образец 11); образца 8 с 50% основы промывочного масла по СТО 00148599-12-2008 (образец 12):

В таблице 9 приведены показатели качества масла ВМГЗ, АУ и МГЕ-46В и в таблице 10 показаны требования к вязкости гидравлических масел по ГОСТ 17479.3-85, ISO 3448 и DIN 5151917:

Анализ данных, представленных в таблице 5, 6, 8, 9 и 10, показывает, что полученные низкотемпературные маловязкая и средневязкая основы гидравлических масел, благодаря хорошим вязкостным и низкотемпературным свойствам, могут быть использованы для производства широкого ассортимента маловязких, средневязких и вязких масел класса вязкости гидравлических масел класса вязкости 15, 22, 32 и 46 без вовлечения загущающей и депрессорной присадки, что позволит снизить затраты на их производство. Применение загущающей присадки позволит получить гидравлические масла класса 46 и выше.

Технический результат - получение маловязкой и средневязкой низкозастывающей основы средневязких гидравлических масел из непревращенного остатка гидрокрекинга, соответствующей 10, 15, 22, 32 и 46 классу вязкости по ГОСТ 17479.3-85 при давлении ведения гидропроцессов менее 6,0 МПа. Высокое содержание насыщенных соединений (более 98%) обеспечивает снижение затрат на производство гидравлических масел улучшение эксплуатационных характеристик товарных гидравлических масел, которое не достигается ни применением новых многофункциональных присадок, ни загущением масел.

Изобретение касается способа получения низкозастывающих основ маловязких и средневязких гидравлических масел, в котором нефтяное сырье подвергается 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 со степенью конверсии не менее 75% с получением непревращенного остатка гидрокрекинга, содержащего не менее 90 мас.% насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30 мас.%, который подвергается последовательно: гидроочистке, каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), гидрофинишингу, ректификации с выделением фракции 275°С - КК и вакуумной дистилляции с выделением фракций 275-370°С и 370°С - КК в качестве низкозастывающих основ маловязких гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 9,0 до 22,0 мм²/с и средневязких гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 22,01 до 50,6 мм²/с соответственно и их компаундированию, при этом гидропроцессы проводят при давлении менее 6,0 МПа. Технический результат - одновременное получение маловязкой и средневязкой низкозастывающих основ гидравлических масел, соответствующих классам вязкости 10, 15, 22, 32, 46 и выше по ГОСТ 17479.3-85. 1 з.п. ф-лы, 10 табл.

1. Способ получения низкозастывающих основ маловязких и средневязких гидравлических масел, отличающийся тем, что нефтяное сырье подвергается 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 со степенью конверсии не менее 75% с получением непревращенного остатка гидрокрекинга, содержащего не менее 90 мас.% насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30 мас.%, который подвергается последовательно: гидроочистке, каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), гидрофинишингу, ректификации с выделением фракции 275°С - КК и вакуумной дистилляции с выделением фракций 275-370°С и 370°С - КК в качестве низкозастывающих основ маловязких гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 9,0 до 22,0 мм²/с и средневязких гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 22,01 до 50,6 мм²/с соответственно и их компаундированию, при этом гидропроцессы проводят при давлении менее 6,0 МПа.

2. Способ получения низкозастывающих основ гидравлических масел по п. 1, отличающийся тем, что для снижения вязкости и насыщения ароматическими углеводородами в полученные из остатка гидрокрекинга низкозастывающие основы маловязких и средневязких гидравлических масел добавляется до 70% основы промывочного масла и/или основы ВМГЗ.