Производство моторных масел

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ НЕФТИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БАЗОВЫХ МАСЕЛ

Для производства базовых масел выбрана правдинская нефть. Это связано с тем, что при проектировании топливно-химического блока НПЗ в качестве сырья была выбрана именно эта нефть, а в данном проекте предполагается привязка маслоблока к топливно-химическому блоку. Такой выбор обоснован также по следующим причинам:

- месторождения восточных районов Сибири является одним из крупнейших месторождений России;

- нефть характеризуется высоким содержанием масляных фракций;

- масляные фракции правдинской нефти характеризуются высоким содержанием парафинонафтеновых и легких ароматических углеводородов, имеющих высокий ИВ и обладающих достаточно высокой вязкостью;

- гудроны правдинской нефти содержат большое количество компонентов остаточных базовых масел, имеющих высокую вязкость и ИВ и необходимых при производстве моторных масел.

2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПОТОЧНОЙ СХЕМЫ МАСЛОБЛОКА ЗАДАННОЙ МОЩНОСТИ

В соответствии с заданием по переработке, на маслоблок поступает мазут правдинской нефти. Головной установкой маслоблока любого НПЗ является вакуумная трубчатка, т. к., в настоящее время еще не разработаны процессы, позволяющие выделять качественные базовые масла непосредственно из мазута без его предварительного разделения на масляные фракции или ШМФ и гудрон. Деасфальтизация мазутов алканами или селективная очистка мазутов полярными растворителями в современных условиях дефицита энергоресурсов и высоких требований к качеству базовых масел не позволяют получить конкурентоспособную продукцию. Процесс гидрокрекинга мазута с целью получения базовых масел еще не разработан. Проводятся только исследования такого варианта производства масел.

В связи с вышесказанным мазут поступает на установку ВТ-1, где разделяется на масляные фракции 360-450°С, 450-500°С, гудрон > 500°С. Разбиение мазута на данные фракции обусловлен прежде всего нехваткой данных.

Фракция 360-450°С.

Т. к., фракция 360-450°С обладает высоким индексом вязкости-103, то эту масленную фракцию используем в качестве сырья установки депарафинизации с целью полученния масел обладающих низкой температурой застывания.

На установке депарафинизации с применением избирательных растворителей - смеси кетонов (ацетон) с ароматическими углеводородами (бензол) проведение депарафинизации будет более рационально. Использование карбамидной депарафинизации будет неоправданно, поскольку этот процесс неэффективен при температуре конца кипения сырья выше 400°С.

После проведения депарафинизации продукты - депарафинизированые масло направляем на станцию компаундирования, а гач используем для получения технического парафина на установке обезмасливания.

Фракция 450-500°C.

Повышение требований к эксплуатационным характеристикам смазочных материалов и усиление конкурентной борьбы этих продуктов на мировом рынке обусловливают необходимость скорейшего освоения новых технологий, позволяющих целенаправленно изменять химический состав базовых масел.

Эти технологии базируются на каталитических гидрогенизационных процессах, различающихся параметрами и катализаторами.

К таким процессам относятся, в частности, депарафинизация и изодепарафинизация.

Ведущие в облости производства смазочных материалов компании "Mobil" и "Shevron" имеют лицензии на технологию производства базовых масел с использованием этих процессов.

За последние 20 лет мировой объем производства смазочных масел на основе каталитических гидрогенизационных процессов увеличился в 3 раза, составив в 1998 г., около 5 млн. т.

Серьезным недостатком процесса каталитической депарафинизации - снижение индекса вязкости (на 7-8) депарафинизированных продуктов.

Т. к., наша фракция обладает низким индексом вязкости (Талица) и производство базовых масел по традиционной схеме (селективная очистка, депарафинизация) нецелесообразно. Такие базовые масла будут иметь низкий индекс вязкости.

Поэтому принимаю, что данная фракция поступает на установку гидрокрекинга, с целью улучшение вязкостно-температурных характеристик, но в результате проведения гидрокрекинга снижается стабильность, а также повышается температура застывания базовых масел.

После установки гидрокрекинга необходимо принять процесс устранения данных негативных свойств масла гидрокрекинга используем в качестве сырья установки каталитической депарафинизации. При депарафинизации наряду с реакциями расщепления н-парафиновых углеводородов преобладают реакции изомеризации с образованием высоко разветвленных молекул - наиболее желательных для смазочных масел. В этом процессе повышается выход базовых масел, их индекс вязкости становится значительно выше, чем в процессе каталитической депарафинизации.

Кроме того, процесс депарафинизации позволяет получать масла с индексом вязкости более 130 из гачей и твердых парафинов.

Существенным фактором, ограничивающим использование процесса каталитической депарафинизации, является высокая чувствительность катализаторов к присутствующих в сырье соединениям серы и азота.

В связи с этим наиболее приемлемым сырьем для данного процесса является продукты масленого или остатки топливного гидрокрекинга высокого давления, что в нашем случаи и выполняется.

Фракция > 500°С.

Гудрон > 500°С поступает на установку деасфальтизации с целью выделения масляных углеводородов и получения после последующей очистки наиболее высоковязких базовых масел. Выделить эти углеводороды из гудрона полностью с помощью глубокой вакуумной перегонки невозможно, и, поэтому, установка деасфальтизации обязательно должна входить в структуру маслоблока.

При производстве современных моторных масел остаточный компонент является дефицитным, в то время как дистиллятных базовых масел имеется относительный избыток. Эта ситуация характерна для производства минеральных масел во всем мире и решение проблемы недостаточно высокой вязкости зачастую решается введением в товарные масла больших количеств присадок.

В связи с этим для повышения удельного объема производства остаточного базового масла, а следовательно и объемов производства высоковязких моторных масел, на установку деасфальтизации применяем двухступенчатую схему экстракции гудрона пропаном.

В результате перехода от одноступенчатой деасфальтизации к двухступенчатой выход деасфальтизата увеличивается на 13-30%. Вместо гудрона на установку получения битума поступает асфальт деасфальтизации и производится переокисление этого продукта.

Такой подход позволяет получить битумы более высокого качества, чем при обычном окислении гудрона, так как снижается суммарная кислотность товарного битума, что приводит к изменению дисперсионной структуры продукта, образованию частицами асфальтенов лентовидных, а не клубковых ассоциатов, следствием чего является повышение его пластичности, теплостойкости и морозостойкости.

Деасфальтизат №1 и деасфальтизат №2 поступают на установку селективной очистки избирательными растворителями для выделения из этих продуктов тяжелых ароматических и смолистых соединений, имеющих низкий ИВ, повышенную коксуемость и т. д.

Для снижения удельных энергозатрат и капитальных вложений предлагается эксплуатировать укрупненную установку селективной очистки, в состав которой входят два параллельных экстрактора (по одному на каждый вид сырья) и общая секция регенерации растворителя.

Такой подход позволит при высокой селективности процесса экстракции (в каждом экстракторе можно поддерживать оптимальный температурный режим и кратность подачи растворителя) снизить удельные затраты на блоке регенерации по сравнению с обычным вариантом очистки. В качестве экстракторов на установке рекомендуется использовать роторно-дисковые контакторы для повышения глубины отбора от потенциала ценных масляных компонентов.

Также необходимо обратить внимание на разработки в области применения активирующих добавок к сырью и способы механической, гидроакустической и т. д., активации сырья.

В качестве экстрагента предлагается использовать N-метилпирролидон. Этот растворитель обладает одновременно и высокой растворяющей способностью и высокой селективностью, то есть оптимально подходит для очистки такого различного по фракционному и химическому составу сырья, которое поступает на установку.

Помимо этого N-МП обладает дополнительным рядом свойств, которые делают его использование предпочтительнее, чем фенола и фурфурола (невысокая токсичность, снижение энергозатрат на установке, повышение выхода базовых масел при том же значении ИВ и т. д.).

Недостатками этого растворителя являются высокая цена и низкая термостабильность. Экстракты селективной очистки обычно используются по следующим направлениям:

- как компонент котельного топлива;

- как пластификатор при производстве резинотехнических изделий (в частности в производстве шин) и кожзаменителей;

- как пластификатор при получении битумов и битумных мастик;

- как компонент сырь для производстве сажи и нефтяного кокса.

Способ использования экстракта для повышения выхода базовых масел путем привлечения данного сырья в сырье гидрокрекинга высокого давления фракции.

Рафинад №1 и рафинад №2 направляем на установку депарафинизации с применением избирательных растворителей - смеси кетонов (ацетон) с ароматическими углеводородами (бензол) проведения более рационально. Использование карбамидной депарафинизации будет неоправданно, поскольку этот процесс неэффективен при температуре конца кипения сырья выше 400°С.

После проведения депарафинизации продукты - депарафинизированые масло направляем на станцию компаундирования, и используем для получения церезинов на установке обезмасливания.

3 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИИ ГУДРОНА ПРОПАНАМ

Для расчета принимаю установку деасфальтизации гудрона пропаном ПО "Нафтан".

В результате прохождения технологической практики было установлено, что в асфальте деасфальтизации содержится довольно много ценных компонентов парафинонафтеновых и мало-циклических ароматических углеводородов.

Для их извлечения в технологической схеме установки рассматриваем наличие второй ступени деасфальтизации асфальтного раствора пропаном. В результате перехода от одноступенчатой деасфальтизации к двухступенчатой выход деасфальтизата при переработке гудронов увеличивается на 13-30% масс. Извлекаемые ценные компоненты во второй ступени деасфальтизации, можно существенно увеличить ресурсы для производства высоковязких остаточных масел.

Пропан из раствора деасфальтизатов I и I ступеней регенерируют раздельно. Колонны деасфальтизации на двухступенчатой установке соединены по схеме, приведенной на рисунке. Насос для подачи асфальтного раствора во вторую колонну деасфальтизации не требуется, так как давление в первой колонне выше.

Тип деасфальтизационной колонны принимаем по литературным данным.

Данный тип деасфальтизациионных колон также применяется на установке деасфальтизации гудрона пропаном ПО "Нафтан".

Рисунок - Принципиальная схема блока экстракции на установке двухступенчатой деасфальтизации гудрона пропаном:

Вместо выводимого гудрона на установку получения битума поступает асфальт деасфальтизации и производится переокисление этого продукта деасфальтизации. Такой подход позволяет получить битумы более высокого качества, чем при обычном окислении гудрона, так как снижается суммарная кислотность товарного битума, что приводит к изменению дисперсионной структуры продукта, образованию частицами асфальтенов лентовидных, а не клубковых ассоциатов, следствием чего является повышение его пластичности, теплостойкости и морозостойкости. Установка получения окисленных битумов не оказывается недогруженной по сырью, так как при производстве переокисленных битумов с высокой температурой застывания значительно снижается объёмная скорость подачи сырья и возникает необходимость в более частых остановках на очистку оборудования и ремонт. дистилляция гидрокрекинг экстракция

Недостатками данной реконструкции является, увеличение потер технического пропана. Потери пропана на двухступенчатых равны 5-6 кг/т. Увеличивается расход водяного пара на 15-25%.

Также происходит увеличение затрат на перекачку технического пропана.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Проблема совершенствования технологии и улучшения качества нефтяных масел. Сборник трудов. - М.: Нефть и газ, 1996. - 198 с.

2. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. - Л.: Химия, 1974. - 344 с.

3. Сасковец В.В. Использование избирательных растворителей в нефтеперерабатывающей промышленности. - Новополоцк: НПИ, 1994. - 106 с.

4. Хайрудинов И.Р., Ткачук И.И., Султанов Ф.М. Регенерация пропана из деасфальтизатного раствора в сверхкритических условиях. // Химия и технология топлив и масел. - 1994. - №12. - с. 14.

5. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Химия, 1991. - 496 с.

6. Машины и аппараты химических производств. / Под ред. В.Н Соколова - Л.: Машиностроение. - 1982. - 383 с.

7. Технология переработки для студентов специальности Т.15.02. Новополоцк: ПГУ, 2000. - 57 с.

8. Школьников В.М., Усакова Н.А., Степура О.С. Каталитические процессы депарафинизации в производстве базовых масел. // Химия и технология топлив и масел. - 2000. - №1. - с. 23.

Размещено на Allbest.ru