Способ очистки масляных фракций нефти

Способ очистки масляных фракций нефти

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Для очистки масляных фракций нефти путем экстракции в качестве селективного растворителя используют N-метилморфолон-3. 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕспуБлик (sl)s С 10 G 21/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В I ,spщЯ

М"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4883107/04 (22) 16.11,90 (46) 07.01,93, Бюл. ¹ 1 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) Л,Л.Колдобская, А,А.Гайле, Л.В.Семенов, А.В.Вишневский и ГЛ.Поташников (56) Биттрих Г.И. и др. Разделение углеводородов с использованием селективных растворителей. Л.: Химия, 1987, с. 130 — 133, Патент США № 3472757, кл. 208-36, 1969, Авторское свидетельство СССР № 732362, кл. С 10 6 21/20, 1980.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для очистки масляных фракций нефти от полициклических ароматических углеводородов, смолистых веществ и гетероатомных соединений, которые ухудшают эксплуатационные качества масел — снижают индекс вязкости, термическую и термоокислительную стабильность смазочных масел; ухудшают диэлектрические свойства трансформаторных масел и т.д.

Известны способы очистки масел от нежелательных примесей жидкостной экстракцией с использованием в качестве селективных растворителей диметилсульфоксида, диметилформамида, триметилфосфата. морфолина, фенола, фурфурола, й-формилморфолина, N-ацетилоксазолидина, 2,5-диметил-1,3,4-оксадиазола. Однако эти способы недостаточно эффективны в связи с низкими экстракционными свойствами используемых растворителей — низкая селективность или низкая растворяющая

„„5U„„1786059 А1 (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ МАСЛЯНЫХ ФРАКЦИЙ НЕФТИ (57) Для очистки масляных фракций нефти путем экстракции в качестве селективного растворителя используют N-метилморфолон-3. 5 табл.

ЪФ способность по отношению к извлекаемым компонентам, недостаточная термическая стабильность, высокая токсичность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению v наиболее эффективным из известных способов является способ очистки дистиллятных масляных фракций, 3 заключающийся в обработке масляной СО фракции селективным растворителем — Й- О метилпирролидоном при температуре выше (10 С и соотношении экстрагент . масляная у фракция (0,5 — 4,5):1. Индекс вязкости смазочного масла после депарафинизации рафината повышается на 10 единиц по сравнению с исходной фракцией. Недостатком этого способа является низкий выход очищенного масла (62% на фракцию 420—

500 С) в связи со сравнительно невысокой селективностью И-метилпирролидона по отношению к полициклическим аренам, что приводит к потерям ценных компонентов масел с экстрактом. Повышение селективности N-метилпирролидона путем использования его в смеси с водой приводит к

1786059 снижению качества рафината и увеличению энергетических затрат вследствие необходимости повышения кратности экстрагента к сырью, Цель изобретения — увеличение выхода 5 и улучшение качества очищенного масла.

Цель достигается тем, что в качестве экстрагента используют N-метилморфалан-3, N-Метилморфолон-3

О (о

N сн (НОСН2СН2) 20 — — э

О О

pi p pRg pp 40 " З 1

N-Метилморфолон-3 проявляет хорошее сочетание экстракционных и эксплуатационных свойств; 45

1) селективность N-метилморфолона-3 по отношению к стандартной системе гексан - бензал. оцениваемая как отношение коэффициентов активности гексана и бен- . зола при бесконечном разбавлении в рас- 50 творителе, составляет при 25 C 16,5, в то время как селективность N-метилпирролидона в тех же условиях 13,1, 2) N-метилморфолон-3 проявляет высокую термическую и гидролитическую ста- 55 бильность, что является необходимым свойством селективного растворителя, Кипячение N-метилморфолона-3 при 230 С на воздухе в течение 100 ч, как безводного, так и в присутствии 5% воды, практически не представляет собой бесцветную жидкость 15 са слабым характерным запахом, хорошо растворимую в воде, т.кип. 103 С при 13 мм рт.ст„плотность при 20 С 1,14 г/см, пока-. затель преломления при 20 С 1,4780.

Ранее N-метилмарфолон-3 был предло- 20 жен для выделения низших ароматических углеводородов из их смесей с неароматиче-" скими углеводородами.

К-Метилмарфолан-3 относится к классу циклических амидов(лактамов), в отличие от 25

N-метилпирралидона имеет в своей структуре дополнительный гетероатом - кислород, что и обеспечивает более высокую селективность его no отношению к ароматическим углеводородам и гетероатомным соедине- 30 ниям различнаго строения, B промышленности N-метилморфолан-3 может быть получен из доступного сырья — диэтиленгликоля и метиламина в две стадии по схеме вызывает изменения его вязкости, что свидетельствует об отсутствии процесса смолообразования,. Хроматографический анализ показывает отсутствие как,низкокипящих, так и высокакипящих продуктов разложения. Высокая гидролитическая и термическая стабильность позволяет регенерировать растворитель из экстрактной фазы ректификацией, а из рафинатной фазы отмывкой водой с последующей ее отгонкой;

Экстракционные свойства N-метилморфолона-3 оценивали как на искусственных смесях, моделирующих состав масляных фракций нефти, так и на промышленных фракциях.

Пример 1. В делительную воронку загружают 6,66 г смеси, содержащей 35 мас. дифенилсульфида и 65 мас,% тетрадекана, и 13,32 г N-метилморфолона-3. После перемешивания в течение 10 мин и отстаивания в течение 20 мин образуются два слоя, которые разделяют и взвешивают.

Вес нижнего (экстрактного) слоя 15,28 г, Вес верхнего(рафинатного) слоя 4,70 г. Экстрактная и рафинатная фазы анализируют хроматографически. Состав рафинатной фазы, мас. : тетрадекан 90,5; дифенилсульфид

6,4; растворитель 3,1. Состав экстрактной фазы, мас.%: тетрадекан 2,1; дифенилсульфид 11,7; растворитель 86,7. Степень извлечения дифенилсульфида 76,7,. Выход рафината 68,3 мас,%, Пример 2, В делительную воронку загружают 8,28 г смеси, содержащей 34 4% гексилбензола и 65,6 мас. тетрадекана, и

16,08 г N-метилморфолона-3. После перемешивания в течение 10 мин и отстаивания в течение 20 мин образуются два слоя, которые разделяют и взвешивают. Вес экстрактной фазы 17,13 г, вес рафинатной фазы

7,22 г, Обе фазы анализируют хроматографически. Состав рафинатной фазы, мас.%: тетрадекан 71,0; гексилбензол 25,1; растворитель 3,9. Состав экстрактной фазы, мас, : тетрадекан 1,7; гексилбензол 5,6; растворитель 92,7. Степень извлечения гексилбензола 33,7 мас.%, Выход рафината

83,9 мас.%.

Пример 3. В делительную воронку загружают 6,78 г смеси, содержащей 35,2 мас. диметилнафталина и 64,8 мас.% тетрадекана, и 13,56 r растворителя (N-метилморфолона-3). После перемешивания в течение 10 мин и отстаивания в течение

20 мин образуются два слоя, которые разделяют и взвешивают. Вес экстрактной фазы

15,66 r, вес рафинатной фазы 4,68 г; Обе фазы анализируют хроматографически, Состав экстрактной фазы, мас, %: тетрадекан

1786059

10

40

55

3,0; 1,3-диметилнафталин 11,4; растворитель 85,6, Состав рафинатной фазы, (мас.%): тетрадекан 80,0; 1,3-диметилнафталин 15,0; растворитель 5,0, Степень извлечения 1,3диметилнафталина 74,8% от потенциала.

Выход рафината 66,7 мас.%, Пример 4. В делительную воронку загружают 6,93 r масляной фракции 300—

400 С и 19,03 г N-метилморфолона-3. После перемешивания в течение 15 мин и отстаивания в течение 20 мин образуются два слоя, которые разделяют и взвешивают, Вес рафинатной фазы 5,736 г, вес экстрактной фазы

20,22 г, Растворитель из рафинатной фазы отмывают водой, Вес полученного рафината

5,39 г. Исходное масло и полученный рафинат анализируют на спектрофотометре. Ссстав экстрактной фазы и экстракта определяют flo разности масс компонентов исходной загрузки и рафинатной фазы. Состав сырья, (мас,%): бензольные 40,1; нафталиновые 4,6; парафиновые 55,3. Состав рафината, мас.%: бензольные 28,4; нафталиновые 2,6; парафиновые

68,1. Состав экстракта, мас.%: бензольные

81,6; нафталиновые 11,8; парафиновые 6,6.

Степень извлечения бензольных углеводородов составляет 44,9 мас. %, нафталиновых

57,5 мас.%. Выход рафината 77.8 мас.%.

Пример 5. Трехступенчатая противсточная экстракция проводится в системе делительных воронок, Температура на выходе рафинатной фазы 90 С, на выходе экстрактной фазы — 70 С. Соотношение растворитель, сырье 2:1 масс (1,5:1 об.). Количество сырья, пропущенное в течение опыта, составляет 1 кг, После выхода на режим количество полученной рафинатной фазы составляет 820 г. После отмывки рафинатной фазы от растворителя водой и осушки количество рафината составляет 730 г.

Сырье и рафинат анализируют на спектрофотометре. Состав сырья, мас.%: бензольные 40; нафталиновые 4,6; парафиновые

55,3, Состав рафината, (мас.%): бензольные

23; нафталиновые 1,7; парафиновые 75,3, Показатель преломления при 50 С 1,4595.

Плотность при 20 С 0,835 кгlм, Выход рафината составляет 73 мас.%. Индекс вязкости рафината 142. В аналогичных условиях при использовании N-метил пирролидона выход рафината 69,7 мас,%, а индекс вязкости 124,5., В табл.1 приведены результаты одно-. ступенчатого экстрагирования ароматических углеводородов и гетероатомных соединений из смеси с тетрадеканом N-ме.тилмофолоном-3, Как следует из данных, представленных в табл.1, N-метилмофолон3 проявляет высокую селективность к компонентам, подлежащим удалению из масляной фракции — бициклическим аренам (1,3-диметилнафталин) и гетероатомным соединениям — дифенилсульфиду и хинолину, Степень извлечения этих соединений за одну ступень экстракции составляет 69,7-81,6 мас.%. В то же время моноциклические арены с длинными алкильными заместителями, не снижаю цие эксплуатационные свойства масел, слабо увлекаются N-метилморфолоном в экстракт, Так, 66,3% гексилбензола остается в рафинатной фазе. Таким образом, N-метилморфолон-3 проявляет не только высокую групповую селективность, но и достаточно высокую селективность к аренам с раъ ичным числом конденсированных ароматических колец.

Высоцкая селективность N- ìåòèëìîðôoлона-3 по отношению к бициклическим аренам подтверждается результатами одноступенчатой экстракцион ной очистки дистиллятной масляной фракции 300—

400 С, содержащей 4,6 мас. нафталиновых углеводородов. Как следует из данных, представленных в табл,2, при практически одинаковом выходе рафината, содержание в нем нафталиновых углеводородов существенно ниже при использовании в качестве селективного растворителя N-метилморфолона-3 (2 5 и 3,5%) по сравнению с N-метилпирролидоном (3,6 и 4,3%), Трехступенчатая очистка дистиллятной масляной фракции 300 — 400 С (характери- . стика фракции приведена в табл.З) N-метилморфолоном-3 позволяет получить выход рафината на 3,3 мас,% выше, чем при использовании N-метилпирролидона (табл,4).

Содержание серы при этом снижается с 0,97 до 0,2 мас.%, Индекс вязкости полученного масла на 17,5 единиц выше индекса вязкости рафината, полученного при очистке этой же фракции N-метилпирролидоном.

Результаты трехступенчатой противоточной экстракции масляной фракции 300400 С селективными растворителями приведены в табл.4, В табл.5 приведены данные по сравнению результатов очистки дистиллятных мас.ляных фракций N-метилморфолоном-3 и

N-ацетилоксазол иди н ом (а вт.св. СССР ¹

732362).

Поскольку трехступенчатая противоточная очистка с использованием N-ацетилоксазолидина и N-метилморфолона-3 проводилась на фракциях с различными пределами кипения, сравнение эффективности экстрагентов осуществлялось по относительному уменьшению отношения о о

5о с, "00 с Как следует из данных табл.5, при очистке масляной фракции N1786059

Таблица 1

Результаты одноступенчатой экстракции аренов и гетероатомных соединений из смеси с тетрадеканом N-Метилморфолоном-3, Соотношение растворитель: сырье (массовое) 2:1. температура 50 С

Содержание экстрагируемого компонента, мас.

Экстрагируемый компонент

Степень извлечения, мас. h

Выход рафината после экст ак ии экстракт

N-метил N-метил морфоло пирроли ном-3 оном рафинат сырье

Гексилбензол

1,3 — Диметилнафталин

Дифенилсульфид

26,1

15,8

6,6

1,3

1;0

76,7

79,2

84,8

75,0

74,3

33,7

74,8

76,7

68;7

81,6

34,4

35,2

35,0

5,1

5,1

83,9

66,7

68,3

93,2

94,1

79,7

64,4

62,5

89,8

905

Хинолин

Таблица 2

Результаты одноступенчатой очистки фракции 300 — 400 С

Таблица 3

Характеристика дистиллятной масляной фракции 300-400 С ацетилоксазолидином уменьшение отношения 50 C /м100 с исходной фракции и рафината составляет 1,04, а для

N-метилморфолона-3 — 1,12, что свидетельствует о большей эффективности N-метилморфолона-3.

Таким образом, использование изобретения позволит увеличить выход очищенной масляной фракции с одновременным повышением ее качества за счет более селективного извлечения би- и полициклических аранов, а также N- u S-содержащих гетероатомных соединений.

Формула изобретения

5 Способ очистки масляных фракций нефтй путем зкстракции селективным растворителем, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества масла, в качестве селективного растворителя используют N-метил10 морфолон-3.

1786059

Продолжение табл.З

Таблица 4

Таблица 5

Результаты очистки. масляных фракций нефти полярными растворителями

Составитель Л. Колдобская

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор M. Петрова

Редактор

Заказ 227 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101