Топливо селективной очистки что это
Статьи
Cелективная очистка маслянных фракций и остатков (Краткие сведения о процессах)
Сырьем процесса селектиновой очистки дистилляты и деасфальтизаты, а также фракции дизельных топлив. Однако в последнем случае температура кипения растворителя должна быть сравнительно низка и при его регенерации не должно быть потерь очищаемого продукта. При помощи селективных растворителей из нефтяного сырья могут быть извлечены такие нежелательные компоненты, как непредельные углеводороды, серо- и азотсодержащие соединения, полициклические ароматические и нафтено-ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями, а также смолистые вещества. Особое значение процесс селективной очистки имеет для производства нефтяных масел, так как в результате существенно улучшаются два важнейших эксплуатационных свойства масел: стабильность против окисления и вязкостно-температурные свойства. Помимо этого, очищенный продукт (рафинат) имеет по сравнению с сырьем меньшие плотность, вязкость, кислотность и особенно — коксуемость и более высокую температуру застывания; в нем меньше серосодержащих соединений и он менее интенсивно окрашен.
Расход растворителя на очистку обусловлен его свойствами, требованиями к качеству рафината, фракционным и химическим составом сырья и способом экстракции. На очистку одного и того же сырья для получения равного выхода рафината расход растворителя тем больше, чем меньше его растворяющая способность. Для получения рафината более высоких качеств очистку необходимо проводить при более высоком расходе растворителя. При выборе кратности растворителя необходимо учитывать также, что чрезмерный его расход может привести не только к уменьшению выхода рафината и в некоторых случаях — ухудшению его качества, но и к снижению производительности установки по сырью.
Результаты селективной очистки в значительной степени зависят от соблюдения заданных температурных пределов выкипания сырья и возможного сужения этих пределов при вакуумной перегонке мазута. При очистке избирательными растворителями широких нефтяных фракций вследствие близких значений растворимости низкокипящих желательных компонентов и более высококипящих нежелательных создается опасность удаления из сырья наряду с последними ценных компонентов очищаемой фракции. Поэтому для селективной очистки предпочтительно сырье более узкого фракционного состава.
При выборе растворителя для очистки конкретного сырья учитывают результаты предварительных исследований, позволяющие установить примерные выход и качество
В качестве избирательных растворителей для очистки нефтяных фракций испытано много соединений. Однако лишь немногие из них нашли практическое применение, так как растворители для данного процесса должны:
— обладать высокими избирательностью и растворяющей способностью по отношению к извлекаемым компонентам сырья при умеренных температурах, способствующих интенсивному контакту сырья с растворителем;
— плохо растворяться в смеси желательных компонентов;
— иметь плотность, отличающуюся от плотности сырья, для быстрого и четкого разделения фаз;
— обладать умеренной температурой кипения, отличающейся от температуры кипения сырья, что весьма важно при регенерации растворителя из образующихся фаз;
— быть химически и термически стабильными, т.е. не изменять своих свойств при эксплуатации и хранении;
— химически не взаимодействовать с компонентами очищаемого сырья;
— плохо растворяться в воде и растворять воду, не образовывать с ней азеотропных смесей;
— не вызывать коррозии аппаратуры, быть нетоксичными, неядовитыми, взрыво- и пожаробезопасными, дешевыми и недефицитными.
Преимуществом фенола перед фурфуролом является его большая растворяющая способность в отношении полициклических ароматических углеводородов, смол и серосодержащих соединений, что особенно важно при очистке высококипящих фракций и остатков. Кратность фенола к сырью обычно меньше, чем фурфурола. Однако фенол несколько уступает фурфуролу по избирательности, в результате при равном расходе растворителя на очистку одного и того же сырья выход рафината фурфурольной очистки обычно выше, чем фенольной. Для очистки масляных фракций и деасфальтизатов из сернистых нефтей используют преимущественно фенол; фурфурол более эффективен в тех случаях когда из-за низких критических температур растворения с сырьем нельзя использовать сухой фенол, т.е. для низкокипящих фракций и фракций, обогащенных ароматическими углеводородами. Парный растворитель, т.е. смесь фенола и крезола с пропаном (селекто), используют в так называемом дуосол-процессе, где одновременно осуществляются процессы деасфальтизации и селективной очистки. Ввиду своеобразия этого сложного растворителя более подробно он рассмотрен в соответствующем разделе.
Из числа новых, исследованных для селективной очистки растворителей наиболее полно удовлетворяют перечисленным требованиям нитроэтан и хлорнитроэтан, которые по растворяющей способности превосходят фурфурол, а по избирательности практически не отличаются от фенола и фурфурола. В качестве растворителя для селективной очистки исследуется N-метилпирролидон, характеризующийся термической и гидролитической стабильностью. низкими температурами застывания (-24С) и кипения (206С); он коррозионно-неагрессивен, нетоксичен, обладает высокой растворяющей способностью в отношении ароматических углеводородов и высокой избирательностью. Однако масла после очистки N-метиллирролидоном несколько уступают маслам фенольной очистки по индексу вязкости и термической стабильности.
При выборе растворителя для очистки конкретного сырья учитывают результаты предварительных исследований, позволяющие установить примерные выход и качество получаемых продуктов, а также технико-экономические показатели процесса, являются температура и кратность растворителя к сырью; в свою очередь эти факторы зависят от характера очищаемого сырья и требований к качеству очищенного продукта.
При очистке нефтяного сырья избирательными растворителями необходимо поддерживать такую температуру экстрации, при которой система состоит из двух фаз — рафинатного раствора, содержащего очищенный продукт (рафинат) и сравнительно небольшую часть растворителя, и экстрактного раствора, состоящего в основном из растворителя и растворенных в нем нежелательных компонентов (экстракта). Это условие выполнимо при температурах очистки ниже КТР данного сырья в данном растворителе; таким образом, верхним температурным пределом очистки является КТР сырья в данном растворителе. Для масляных дистиллятов одной и той же нефти Н.И. Черножуков и Ю.А. Пинкевич установили следующее: чем больше в данном дистилляте ароматических углеводородов, тем ниже его КТР; чем выше его КТР; рафинат имеет более высокую КТР, чем исходный дистиллят, и чем глубже очищен последний, тем больше разница между КТР рафината и сырья.
Низкокипящие дистилляты, особенно вторичного происхождения (например, фракции газойля каталитического крекинга), могут иметь такую низкую КТР в данном растворителе, что смесь необходимо охлаждать для образования двухфазной системы или понижать растворяющую способность растворителя добавлением к нему антирастворителя, чтобы повысить КТР смеси. Очистку нефтяного сырья необходимо проводить при оптимальной температуре (или интервале температур), когда достигаются лучшие показатели по избирательности и растворяющей способности растворителя, т.е. достаточно высокий выход рафината заданных качеств. Эта температура различна для разных растворителей и очищаемого сырья и до настоящего времени определяется в каждом конкретном случае экспериментально.
Расход растворителя на очистку обусловлен его свойствами, требованиями к качеству рафината, фракционным и химическим составом сырья и способом экстракции. На очистку одного и того же сырья для получения равного выхода рафината расход растворителя тем больше, чем меньше его растворяющая способность. Для получения рафината более высоких качеств очистку необоходимо проводить при более высоком расходе растворителя. При выборе кратности растворителя необходимо учитывать также, что чрезмерный его расход может привести не только к уменьшению выхода рафината и в некоторых случаях — ухудшению его качества, но и к снижению производительности установки по сырью.
Результаты селективной очистки в значительной степени зависят от соблюдения заданных температурных пределов выкипания сырья и возможного сужения этих пределов при вакуумной пергонке мазута. При очистке избирательными растворителями широких нефтяных фракций вследствие близких значений растворитмости низкокипящих желательных компонентов и более высококипящих нежелательных создается опасность удаления из сырья наряду с последними ценных компонентов очищаемой фракции. Поэтому для селективной очистки предпочтительно сырье более узкого фракционного состава.
Дистилляты одной и той же нефти с повшенными температурами пределами выкипания необходимо очищать при более высоких температуре и кратности растворителя к сырью. выход и качество рафината зависят и от химического состава сырья. так. при очистке сырья из высокоароматизированных смолистых нефтей, масляные фракции которых содержат небольшое количество малоциклических углеводородов с длинными боковыми цепями, выход рафината высокого качества невелик.
Желательные степень очистки нефтяного сырья и выход рафината помимо оптимальных расхода растворителя и температуры очистки достигаются также применением наиболее совершенных методов экстракции. На современных промышленных установках селективную очистку осуществляют методом непрерывной противоточной экстрации. Преимущества его перед другими методами (однократным и многократынм периодическими) заключаются в простоте аппаратурного оформления, меньшем расходе растворителя при большем выходе рафината несколько лучшего качества. При экстрагировании методом проивотока очищаемый продукт по мере непрерывного движения навстречу растворителю все в большей степени освобождается от нежелательных компонентов, извлекаемых растворителем. Так как при этом КТР очищаемого сырья все время повышается, то для доизвлечения остающихся в рафинате нежелательных компонентов необходима более высокая температура экстракции. С этой целью создают разность между температурами растворителя и очищаемого сырья. входящих в систему экстрации, которую называют температурным градиентом экстракции. Температурный градиент экстракции неодинаков при использовании различных растворителей и сырья; устанавливают его экспериментально.
Содержание групп углеводородов в экстракте, %
СЕЛЕКТИВНАЯ ОЧИСТКА
нефтепродуктов, осуществляется путем экстракции р-рителями вредных примесей из нефтяных фракций для улучшения их физ.-хим. и эксплуа-тац. характеристик; один из главных техвол. процессов произ-ва смазочных масел из нефтяного сырья. С. о. основана на способности полярных р-рителей избирательно (селективно) растворять полярные или поляризуемые компоненты сырья-полициклич. ароматич. углеводороды и высокомол. смолисто-асфальтеновые в-ва.
Нефтяное сырье: масляные вакуум-дистилляты и деас-фальтизаты-гудроны, прошедшие деасфальтизацию жидким пропаном; продукты: целевой-рафинат (содержит нафтено-парафиновые и маловязкие полициклич. ароматич. углеводороды), побочный-экстракт (содержит высоковязкие полициклич. ароматич. углеводороды и смолистые в-ва).
Типовая пром. установка С. о. включает секции экстракции и регенерации р-рителя соотв. из рафината и экстракта. Экстракцию проводят в противоточных (за счет разности плотностей сырья и р-рителя) насадочных или ситчатых экстракц. колоннах (см. Экстракция жидкостная) либо в напорных центробежных экстракторах с горизонтальной осью вращения. Протекание С. о. определяется, наряду с хим. составом сырья и природой р-рителя, также соотношением объемов, или кратностью, р-ритель: сырье (S), т-рой экстракции ( Т,°С), подачей антирастворителя. Зависимость выхода рафината (R, % по объему) от S м. б. выражена эмпирич. ур-нием:
где a, b, c, d- константы, находимые экспериментально.
Параметр S-осн. фактор, обусловливающий выход и требуемое качество рафината. В зависимости от него Sможет изменяться в широких пределах (от 1,5:1 до 3,5:1). Селективность процесса в значит. степени определяется температурным режимом: как правило, Т на 5-15°С ниже т-ры полного смешения равных объемов р-рителя и сырья, или критич. т-ры растворения (КТР). Для создания внутр. циркуляции потоков в экстракторе и повышения четкости разделения по высоте колонны создается (вследствие разности т-р подаваемых в аппарат р-рителя и сырья, а также рециркуляцией части охлажденного экстракта) и поддер-живается т. наз. температурный градиент экстракции: т-ра в рафинатной зоне (верх колонны) на 5-30 °С выше т-ры в зоне экстракции (низ колонны). Объем антирастворителя обычно составляет 3-8% от объема р-рителя; при этом чем ниже КТР, тем больше воды целесообразно подавать в экстрактор.
На установках разл. типов предусмотрены вспомогат. операции, обусловленные особенностями процесса и р-рителя. Так, на установках фенольной очистки (см. рис.) применяют предварит. абсорбцию горячим сырьем р-рителя из смеси паров его и воды; на установках фурфурольной очистки предварительно деаэрируют сырье (вследствие легкой окисляемости р-рителя) и защелачивают фурфурол (для нейтрализации продуктов окисления). На совр. укрупненных установках реализована двух- или трехпо-точная схема экстракции, что позволяет перерабатывать одновременно неск. разных видов сырья для получения, напр., дистиллятных и остаточных смазочных масел.
Установка селективной очистки масляного сырья фенолом: 1, 2, 5, 8, 9, 13, 15, 17, 19, 22-теплообменники; 3-емкость для фенола; 4-абсорбер; 6-экстрактор; 7-насос для откачки экстракта; 10-емкость для рафината; 11, 12 и 16, 21, 2.4-колонны для регенерации фенола соотв. из рафината и экстракта; 14, 18-трубчатые печи; 20, 23-емкости для фенольной воды; I-сырье; II-фенол; III-рафинат; IV-экстракт; V-фенольная вода; VI-водяной пар.
Селективная очистка нефтяных фракций
Известно, что нефть в чистом виде не пригодна к использованию в качестве топлива. Поэтому перед преобразованием в товарный нефтепродукт она должна пройти определенные этапы переработки, одним их которых является селективная очистка нефтяных фракций.
В общем случае селективной очисткой нефтяных фракций называют процесс переработки нефти или нефтяного сырья, который призван улучшить качество масляных фракций. На практике ее реализуют за счет избирательного воздействия растворителей на компоненты «черного золота». Далее сам растворитель отгоняется из рафинатного и экстрактного растворов.
Такой вид обработки позволяет удалить из исходного сырья вредные и нежелательные примеси, к которым относят асфальто-смолистые вещества, полициклические ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями, гетероатомные соединения и др. Основная цель селективной очистки – получение рафината, который представляет собой очищенную масляную фракцию из моноциклических ароматических углеводородов с длинными боковыми цепями, а также парафиновых и нафтеновых углеводородов.
Разница между исходным сырьем и продуктом селективной очистки нефтяных фракций
Если сравнить продукт, полученный в результате селективной очистки и исходное сырье, то можно увидеть, что рафинат имеет повышенный индекс вязкости и более высокую температуру застывания. А также характеризуется более светлым оттенком цвета. Но рафинат – это еще не товарный нефтепродукт, поэтому его отправляют на депарафинизацию для извлечения твердых углеводородов. В результате образуется так называемый экстракт – вещество, состоящее из удаленных компонентов и имеющее темный цвет. Его можно использовать как компонент котельного топлива, мягчитель резины или пластификатор. В качестве растворителей чаще всего применяются фурфурол и фенол. Таким образом, селективная очистка нефтяных фракций является важнейшей операцией в современных процессах нефтепереработки.
Очистка нефтепродуктов
Этими компонентами могут быть сернистые и азотистые соединения, асфальтово-смолистые вещества, нефтено-ароматические и твердые углеводороды и тд.
Технологии очистки н/продуктов предполагают использование комплексов дорогостоящего высокотехнологичного оборудования, включающего колонны, экстракторы, роторно-дисковые контакторы, инжекторные смесители и тд.
В промышленности применяются химические, физико-химические и каталитические методы очистки.
Производится путем воздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов.
Для удаления сернистых соединений применяют плюмбит натрия и некоторые др. реагенты.
Производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта.
Полициклические ароматические и нефтено-ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями, непредельные углеводороды, сернистые и азотистые соединения, смолистые вещества из масляных дистиллятов и деасфальтизата удаляют с помощью полярных растворителей, к примеру,фенол, фурфурол и тд.
Твердые углеводороды из рафинатов (продуктов селективной очистки масляных дистиллятов и остатков), удаляют также в процессе деасфальтизации, с помощью полярных и неполярных растворители и их смесей, к примеру, кетонов в смеси с толуолом, хлорпроизводных углеводородов в смеси с бензолом и тд.
Твердые парафины удаляют путем кристаллизации их из растворов очищаемого продукта.
Очистка дизельного топлива, керосина, тяжелого бензина и маловязкого нефтяного масла производится комплексообразованием нормальных парафиновых углеводородов с карбамидом (карбамидная депарафинизация).
Непредельные углеводороды, смолы, кислоты и тд, полициклические ароматические и нафтеноароматические углеводороды удаляют с использованием адсорбционной очистки.
Адсорбционная очистка осуществляются прохождением нагретого продукта через тонкодисперсные адсорбенты (контактная очистка) или фильтрацией продукта через зёрна адсорбента.
Избирательная адсорбция при помощи молекулярных сит (цеолитов) позволяет выделить нормальные парафины из лёгких бензиновых и керосино-газойлевых фракций.
Сернистые, азотистые и кислородные соединения, переходящие в углеводороды и легко удаляемые соединения (сероводород, аммиак, воду) удаляют путем гидрогенизации в мягких условиях ( технология гидроочистки).
Для депарафинизации масляного сырья, а также получения масел с высоким индексом вязкости, используется технология гидрогенизации в жёстких условиях, при которой происходит деструкция твёрдых углеводородов с образованием низкомолекулярных и низкозастывающих углеводородов.
Установка селективной очистки масел
Процесс селективной очистки масел. Назначение, сырье и целевые продукты. Аппаратурное оформление блока регенерации экстрактного раствора и осушки растворителя. Регенерация растворителя из экстрактного раствора. Монтаж технологических трубопроводов.
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра «Технологические машины и оборудование»
об учебной практике
на кафедре «Технологические машины и оборудование»
Студент гр. БМЗ 13-01
Руководитель практики от кафедры,
канд. техн. наук, доцент
На нефтеперерабатывающих заводах топливно-масляного профиля установка селективной очистки может находиться в составе маслоблока.
селективная очистка масло трубопровод
1.1 Общая характеристика производственного объекта
Установка селективной очистки масел 37/1 предназначена для удаления из масляных фракций смолистых веществ, полициклических ароматических и нафтено-ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, сернистых соединений с целью повышения индекса вязкости, снижения коксуемости, улучшения цвета и вязкостно-температурных свойств смазочных масел.
На установке осуществляется очистка N-метил—пирролидоном (метилпирролидоном) дистиллятных фракций (фр.350-420 о С, 420-500 о С, 450-550 о С) и деасфальтизата.
Установка состоит из:
блока регенерации рафинатного раствора;
блока регенерации экстрактного раствора и осушки растворителя.
1.2 Описание процесса селективной очистки масел
1.2.1 Назначение, сырье и целевые продукты
В качестве растворителей на ранних этапах развития процессов селективной очистки масел использовались анилин, нитробензол, жидкий сернистый ангидрид, хлорекс (в, в’-дихлорэтиловый эфир) и др. Основными промышленными растворителями в настоящее время являются фенол, фурфурол и находящий все большее применение N-метилпирролидон (NMП).
1.2.2 Влияние оперативных параметров на эффективность процессов очистки масел селективными растворителями
Процесс экстракции углеводородов избирательными растворителями является многофакторным: на результаты очистки влияют химический состав и качество сырья, природа и количество растворителя, температурный режим и эффективность экстракционного аппарата [1].
Поскольку целевым назначением процесса очистки масел избирательными растворителями является повышение индекса вязкости, то качество сырья следует рассматривать в первую очередь с точки зрения содержания в нем высокоиндексных компонентов.
Известно, что в масляных фракциях нефтей парафино-нафтенового основания содержится больше углеводородов, обеспечивающих высокий индекс вязкости, чем в соответствующих фракциях тяжелых высокоароматизированных нефтей. Поэтому, с точки зрения производства масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами, первые нефти являются более предпочтительным исходным сырьем, чем вторые. Наоборот, высокая концентрация в исходном сырье смолистых и гетероорганических соединений, а также полициклических ароматических углеводородов, характеризующихся отрицательным индексом вязкости и подлежащих удалению при очистке, делает нецелесообразным использование такого сырья.
Существенное влияние на качество базовых масел и на техникоэкономические показатели процессов селективной очистки оказывает фракционный состав сырья. При очистке масляных фракций, выкипающих в широком интервале температур, вместе с низкоиндексными компонентами удаляются и приближающиеся к ним по растворимости низкокипящие ценные углеводороды сырья. В то же время часть полициклических углеводородов, имеющих высокие КТР, остается в рафинате. Влияние фракционного состава масляных дистиллятов из сернистой нефти на эффективность очистки фенолом показано в таблице 1.
Предел выкипания фракций,°С
Чем уже температуры выкипания дистиллятных фракций, тем более эффективно проходит их очистка селективным растворителем.
При очистке деасфальтизатов важную роль играет глубина деасфальтизации, оцениваемая коксуемостью. Очевидно, что легче «деароматизировать» деасфальтизат с низким содержанием полициклических ароматических углеводородов, то есть деасфальтизат с меньшей коксуемостью. Поэтому коксуемость деасфальтизатов не должна превышать 1,2 % (предпочтительно около 1,0 %) [1,2].
В настоящее время в мировой нефтепереработке для селективной очистки масел применяются в основном следующие три избирательных растворителя: фенол, фурфурол и N-метилпирролидон.
Фенол как избирательный растворитель для очистки масел известен давно. Еще в 1922 г. был взят патент на применение фенола для очистки нефтепродуктов. В 1930 г. в Канаде была построена первая промышленная установка селективной очистки масел фенолом.
По растворяющей способности фенол значительно превосходит фурфурол, поэтому очистка масел фенолом производится при меньшем расходе растворителя и при более низких температурах.
При очистке масел фенолом достаточно полно извлекаются полициклические углеводороды с короткими боковыми цепями. В значительно меньшей степени извлекаются фенолом смолистые соединения. Практически совсем не растворимы в феноле асфальтены, поэтому остаточные продукты (гудроны, полугудроны) должны быть предварительно деасфальтизированы.
При фенольной очистке масляные фракции одновременно обессериваются и деазотируются в результате их удаления в составе полициклических углеводородов и смол.
Сравнительно низкая плотность и высокая температура плавления, вязкость и поверхностное натяжение фенола при температурах очистки, относящиеся к его недостаткам, затрудняют массообмен и способствуют образованию эмульсии. В результате при очистке масел фенолом не могут быть использованы высокоэффективные экстракционные аппараты, в частности роторно-дисковые контакторы, хорошо зарекомендовавшие себя при очистке фурфуролом.
Фурфурол обладает более высокой плотностью, и в этой связи сепарация рафинатной и экстрактной фаз по высоте экстракционной колонны будет осуществляться более полно при очистке масел фурфуролом. Для улучшения разделения фаз при фенольной очистке масел приходится несколько снижать производительность установки по сырью.
Фурфурол имеет более низкую температуру плавления, а это в свою очередь обеспечивает более широкий диапазон рабочих температур в экстракционной колонне при фурфурольной очистке масел. Температура низа экстракционной колонны при фенольной очистке ограничена температурой плавления фенола.
Фурфурол имеет и более низкую температуру кипения, что снижает тепловые затраты при регенерации растворителей из фаз.
Из-за пониженной растворяющей способности фурфурол применяется при очистке преимущественно дистиллятных масляных фракций.
Основным недостатком фурфурола являются его низкие термическая и окислительная способности. По этой причине в технологическую схему фурфурольной очистки масел приходится ввести дополнительную стадию деаэрации сырья, где под вакуумом с подачей перегретого водяного пара из сырьевого потока удаляются воздух и влага. Кроме того, для предотвращения окисления фурфурола его вынуждены хранить под защитным слоем масла или инертного газа.
N-метилпирролидон имеет более высокую по сравнению с фурфуролом и несколько меньшую по сравнению с фенолом растворяющую способность. От фенола N-метилпирролидон (NMП) отличается большей избирательностью по отношению к углеводородам ароматического ряда, нетоксичностью и более низкой температурой плавления. При экстракции масел NMП обеспечивает больший (на 5-7 %) выход и лучшее качество рафината при в 1,5 раза меньшей кратности растворителя по сравнению с фенолом. Кроме того, NMП не образует азеотропа с водой, что практически исключает необходимость водного контура в блоке регенерации растворителя, при этом достигается снижение энергозатрат примерно на 25-30 %.
В структуре мощностей селективной очистки масел за рубежом, особенно в США, преобладают процессы с использованием NMП (
Количество растворителя подбирается в зависимости от качества сырья и требуемого качества рафината. Чем выше содержание низкоиндексных компонентов в сырье, тем выше должна быть кратность растворителя к сырью. Аналогично, ужесточение требований к качеству рафината требует увеличения расхода растворителя. При прочих равных условиях деароматизация дистиллятного сырья широкого фракционного состава, по сравнению с сырьем более узкого фракционного состава, требует большей кратности растворителя. При селективной очистке деасфальтизатов требуемая кратность растворителя симбатно возрастает с повышением их коксуемости. В таблице 2 приведены сравнительные характеристики деасфальтизатов с разным процентом коксуемости.
Кратность фенола к сырью
Увеличение кратности растворителя к сырью сопровождается дополнительным растворением компонентов сырья и переходом их в экстрактный раствор. Поэтому выход рафината с увеличением кратности растворителя монотонно снижается, а его индекс вязкости и стабильность против окисления повышаются. Однако улучшение качества масел наблюдается лишь до определенного момента, после которого как индекс вязкости, так и стабильность против окисления ухудшаются.
1.2.2.4 Температурный режим экстракции
Температурный режим экстракции подбирается в зависимости от КТР сырья и требуемого качества рафината.
Чем выше температура кипения сырья, тем выше величина его КТР и тем при более высокой температуре можно его очищать. Повышенное содержание асфальто-смолистых веществ и полициклических ароматических углеводородов понижает КТР и требует более низкой температуры экстракции. Практически температура очистки поддерживается на 10-25°С ниже КТР сырья в зависимости от требуемого качества рафината и составляет 55-70°С для дистиллятного сырья, 75-95°С для деасфальтизатов при очистке фенолом, 60-90 и 95-115°С соответственно при использовании фурфурола.
Повышение температуры очистки приводит к улучшению качества рафината и снижению его выхода вследствие увеличения растворяющей способности растворителя и соответственно более полного извлечения низкоиндексных компонентов сырья. Однако избирательность разделения при этом ухудшается, особенно в области предкритических температур. Поэтому на практике целесообразно избегать применения температур, близких к КТР, а регулирование качества осуществлять путем увеличения кратности растворителя, подбором оптимального температурного градиента экстракции, методом возбуждения рисайкла и другими приемами.
В таблице 3 показано влияние температуры верха на выход и качество рафинатов фенольной очистки деасфальтизата [1].
Вязкость при 100°С, сСт
Регенерация растворителя из рафинатного раствора и последние ступени регенерации растворителя из экстрактного раствора осуществляется под вакуумом. Это связано с тем, что фурфурол имеет низкую термостабильность, что не позволяет нагревать его выше 220-230 о С.
В качестве экстрактных аппаратов используются роторнодисковые контакторы [3].
1.3 Аппаратурное оформление блока регенерации экстрактного раствора и осушки растворителя
1.3.1 Колонное оборудование
Ввиду большого многообразия колонной аппаратуры не представляется возможным провести её классификацию, используя какой-либо один классифицирующий признак. Поэтому, как и во многих других случаях, колонное массообменное оборудование классифицируется по нескольким основным признакам:
по виду массообменного процесса аппараты подразделяются на ректификационные и дистилляционные (разделение систем пар-жидкость); абсорбционные и десорбционные (разделение систем газ-жидкость); экстракционные (разделение систем жидкость-жидкость) и адсорбционные (поглощение газа или жидкости твердым адсорбентом);
в зависимости от давления, создаваемого в аппарате, аппараты подразделяются на вакуумные, атмосферные и работающие под давлением (низким, средним, высоким);
в зависимости от режима аппараты делятся на колонны с периодическим и непрерывным режимом работы;
в зависимости от направления движения фаз оборудование подразделяется на прямоточные, противоточные, с перекрестным и смешанным током массообменные колонны;
в зависимости от типа контактного устройства распространены насадочные, тарельчатые и роторные массообменные колонны.
1.3.1.1 Тарельчатые массообменные аппараты
Тарельчатыми называют колонные аппараты, у которых внутренними устройствами в рабочей зоне являются тарелки. Тарельчатые колонные аппараты состоят из вертикального корпуса, сферической или эллиптической крышки, днища и жестко скрепленной с корпусом опорной обечайки цилиндрической или конической формы. Использование конических опор для высоких колонн небольшого диаметра способствует повышению их устойчивости и уменьшению нагрузки на опорную поверхность фундаментального кольца. Внутри корпуса колонны смонтированы тарелки, устройство для ввода сырья, отбойное устройство и штуцера для жидкости и пара.
На корпусе колонны предусматриваются штуцера для ввода продукта и вывода пара, ввода флегмы и пара из кипятильника, вывода кубового остатка и циркулирующей кубовой жидкости в кипятильник. Кроме того, аппарат снабжают штуцерами для измерения давления и температуры по высоте аппарата, уровня жидкости, отбора проб и др.
Корпуса аппаратов, работающих при больших рабочих давлениях, а также аппаратов диаметром более 1200 мм выполняют цельносварными. Аппараты диаметром 400-1000 мм изготавливают в царговом исполнении, если рабочее давление в них не превышает 1,6 МПа. Аппараты в царговом исполнении снабжают неразъемными тарелками, представляющими собой отбортованный металлический диск с устройствами (отверстиями, колпачками, клапанами и пр.) для ввода пара на тарелку и слива жидкости. Для создания необходимого уровня жидкости на тарелке установлены сливная и переливная перегородки. Высота переливной перегородки постоянна; она образует так называемый переливной карман, в который погружена сливная труба расположенной выше тарелки. Высоту сливной перегородки можно регулировать для поддержания необходимого уровня жидкости на тарелке.
В аппаратах диаметром 1200 мм и более используют тарелки разборной конструкции. Тарелки собирают из отдельных полотен, ширина которых позволяет заносить их в колонну через люки. Полотна размещают на опорных балках. Для соединения полотен используют прижимные планки, струбцины, клиновые соединения. Вертикальная полка уголка и ребро, полученное отгибом одной из кромок полотна, увеличивают жесткость полотна тарелок. Герметичность соединений обеспечивают установкой прокладок [1].
1.3.1.2 Экстракционные аппараты для систем жидкость-жидкость
В соответствии е агрегатным состоянием взаимодействующих фаз различают жидкостную экстракцию, характеризующуюся извлечением компонента, растворенного в одной жидкости другой жидкостью, не растворимой и не смешивающейся с первой, и экстрагирование (выщелачивание), заключающееся в растворении компонента, находящегося в твердой фазе, жидкостью с последующим удалением его вместе с ней.
Движущей силой процесса экстракции является разность концентраций извлекаемого компонента в исходной смеси и в растворителе [3].
Экстракторы подразделяются на гравитационные, в которых взаимное движение фаз осуществляется за счет сил гравитации и центробежные, где взаимодействие и сепарация фаз обусловлены полем центробежных сил.
Насадочные колонны по конструкции аналогичны насадочным колоннам для процессов ректификации и абсорбции. В качестве насадки в них используют преимущественно кольца Рашига.
Ситчатая экстракционная колонна показана на рисунке 1.3 Она имеет вертикальный цилиндрический корпус 1 и перфорированные (ситчатые) тарелки 2, снабженные переливными устройствами 3. Колонна работает следующим образом. Тяжелая фаза ТФ через штуцер 4 подается непрерывно в колонну, сплошным потоком опускается по колонне и удаляется через штуцер 7. Легкая фаза ЛФ непрерывно поступает через штуцер 6 в колонну под нижнюю тарелку 2. Пройдя через отверстия тарелки, эта фаза диспергируется и в виде капель поднимается на следующую тарелку. В верхней части дисперсная фаза коалесцирует в сплошной слой, образуя уровень раздела фаз а и удаляется через штуцер 5. В процессе образования капель и их движения осуществляется процесс массообмена [4].
В данном блоке используется экстрактная испарительная колонна К-5. Технические характеристики экстрактной испарительной колонны К-5 приведены в таблице 4.
Наименование оборудования (тип, наименование