Способ очистки масляных фракций

Способ очистки масляных фракций

Реферат

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

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.