Деасфальтизация

Учитывая потребности страны в  твердых углеводородов  будем  получать при депарафинизации  масленой фракции три марки парафина: П-2, Т-3 и С, а из остаточной масла- церезин марки 70Н.

П-2- высокоочищенный парафин, применяют  для пропитки и покрытия гибкой упаковки пищевых продуктов, сохраняющей  эластичность при пониженных температурах, а также в качестве компонентов  сплавов для покрытия деревянных, бетонных, металлических емкостей, предназначенных для хранения пищевых продуктов, в производстве различных восковых составов, изделий медицинской техники и космических препаратов.

Т-3 и С— очищенные парафины технического назначения, применяют в качестве сырьевых материалов в различных отраслях промышленности (для пропитки и покрытий технических сортов бумаги, картона, текстиля, деревянных и металлических поверхностей и др).

Таблица 1.9

 Характеристика масла ВНИИНП-403 (по ГОСТ 16728-78)                                               

Показатели	Свойста
Плотность при 200С, кг/м3, не более	860-890
Вязкость кинематическая, при 400С, м2/с	41-51
Индекс вязкости, не менее	97
Кислотное число, мг КОН/г, не более	0,07-1,0
Температура, 0С:      вспышки в открытом  тигле, не ниже застывания, не выше	202 -20
Массовая доля,%, не более серы механических примесей воды	1,0 0,07 Отсутствие
Цвет, ед. ЦНТ, не более	4
Стабильность против окисления: кислотное число после окислкения, мг КОН/г, не более осадок после окисления	1,3 Отсутствие
Коррозионное воздействие на медь и сталь	Выдерживает

 

Таблица 1.10

Характеристика  масла МС-20 (ГОСТ 21743-76)

Показатели	Свойства
Вязкость кинематическая, мм2/с, при температуре: 100  0С	>20,5
Индекс вязкости, не менее	80
Коксуемость, %, не более	0,29
Температура, 0С: вспышки в открытом тигле, не ниже застывания, не выше	265 -18
Содержание  селективных растворителей, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей	Отсутствие
Термоокислительная стабильность по методу Папок при 250°с, мин, не менее	18

 

Нефтяные церезины (ТУ 38.401218—94) получают путем обезмасливания петролатумов от депарафинизации остаточных рафинатов. Применяют для приготовления смазок, восковых составов.

Учитывая выше приведенные свойства  мазута и нефтепродуктов необходимо поставить следующие установки: установку деасфальтизации, установку селективной очистки дистиллятов и деасфальтизированного остатка, установку депарафинизации дистиллятных и остаточного рафинатов, установку гидродоочистки полученных депарафинизированных масел, установки обезмасливания гачей и петролатума и гидроочистки парафинов-сырцов и церезина-сырца.

 

Таблица 1.11

Характеристика  твердых нефтяных парафинов (ГОСТ 23683-89).

	П-2	Т-3	С
Внешний вид	Кристаллическая масса белого цвета	Кристаллическая масса белого цвета, допускаются оттенки серого и  желтого цветов.
Температура плавления, 0С	>52	50-56	45-52
Массовая доля масла ,%, не более	0,80	3,0	2,20
Запах	Отсутствие	-
Содержание бенз-альфа- пирена	Отсутствие	-
Пенетрация иглой при 250С, единицы, не более	-
Массовая доля, %, не более воды  серы	Отсутствие -	0,2 -	0,2 0,05
Содержание: фенола, фурфурола  механических примесей   водорастворимых кислот и щелочей	Отсутствие

 

Таблица 1.12

Характеристика нефтяных  церезинов ( ТУ 38.4012118-94)

Показатель	Значение для 70Н
Температура каплепадения, 0С	70-75
Пенетрация иглой при 250С, 0,1мм, не более	25
Массовая доля,%, не более: механических примесей воды           золы серы	0,1 0,3 0,03 0,4
Кислотное число, мг КОН/г, не более	0,1

 

 

1.3 Обоснование выбора  и описание схемы производства  масел.

Нефть 1624,5 тыс. т. в год с установки  ЭЛОУ поступает в блок АТ, где  отбирается основная часть светлых  углеводородов (40,0% или 649,8 тыс. т./год), оставшаяся часть – мазут (60% или 974,7 тыс. т./год) направляется в блок ВТ, где разгоняется на три потока: фракции 350-450⁰С, 450-500⁰С и остаток  >500⁰ С, также в блоке ВТ дополнительно выделяется 1,5% светлых у. в. В итоге после блока АВТ мы имеем 40,5% светлых у.в. и  чисть с т. кип. >350 (58,5%). Условно принимаем время работы всех установок 340дней в году. После ВТ остаток >500°С направляется на установку деасфальтизации, где удаляются асфальтосмолистые вещества и полициклические ароматические углеводороды. После установки деасфальтизации деасфальтизат направляется на установку селективной очистки. Также на  установку селективной очистки идут дистиллатные фракции. На данной установке происходит  экстракция полициклических ароматических углеводородов и смолистых соединений. Рафинаты селективной очистки направляются на установку депарафинизации, для получения масел с требуемыми температурой застывания и низкотемпературными свойствами путем удаления из сырья наиболее высокоплавких (в основном парафиновых) углеводородов. Гачи и петролатум с установки депарафинизации поступают на обезмасливание с целью  удаление из парафинсодержащих продуктов жидких углеводородов для получения парафинов и церезинов с требуемым содержанием масла. Парафины и церезин с обезмасливание отводятся в парк как товарные продукты, а масло, вместе с депарафинизированным маслом с депарафинизации, поступает на гидродоочистку. Процесс гидродоочистки служит для улучшения цвета и повышения стабильности базовых масел. Товарные масла с установок доочистки направляются в парк.

 

1.4 Материальные балансы  отдельных процессов и схемы  в целом.

Таблица 1.13

Материальный  баланс вакуумной перегонки мазута.

Наименование продукта	мас. % от загрузки	мас. % от мазута	кг/ч	т/сут	т/год
Приход
Мазут	100	100	117717,4	2825,2	974700,0
Итого	100	100	117717,4	2825,2	974700,0
Расход
Вакуумный газойль	1,5	1,5	1765,8	42,4	14620,5
фр. 350-4000С	12,7	12,7	14914,8	358,0	123494,5
фр. 400-4500С	14,2	14,2	16680,6	400,3	138115,0
фр. 450-5000С	17,3	17,3	20400,4	489,6	168915,5
гудрон	54,3	54,3	63955,9	1534,9	529554,5
Итого	100,0	100,0	117717,4	2825,2	974700,0

Установка деасфальтизации пропаном.

Процесс деасфальтизации применяют  для удаления смолисто-асфальтеновых веществ из остатков вакуумной перегонки нефти – гудрона, с целью получения высоковязких остаточных масел.

Целевым продуктом одноступенчатой  установки деасфальтизации гудронов жидким пропаном является деасфальтизат, в котором концентрация парафино-нафтеновых углеводородов значительно выше, чем в сырье. Пропан растворяет предпочтительно парафиновые, парафино-нафтеновые и легкие ароматические углеводороды, присутствующие в гудроне. Асфальтены и полициклические ароматические углеводороды концентрируются в побочном продукте – битуме деасфальтизации.

В результате деасфальтизации значительно уменьшается коксуемость, вязкость, плотность, показатель преломления, содержание металлов (Ni, V), содержание серы в деасфальтизате меньше, чем в сырье, но глубокого обессеривания не наблюдается.

Теоретические основы. Особенностью гудрона является наличие большого количества тяжелых асфальтосмолистых веществ, плохо растворимых в полярных растворителях. Поэтому для их удаления используются неполярные растворители — сжиженные легкие углеводороды ряда метана, способные коагулировать асфальтосмолистые вещества (в первую очередь асфальтены). Одновременно происходит избирательная экстракция углеводородов. По растворимости в легких неполярных растворителях углеводороды выстраиваются в следующий ряд; нафтено-парафиновые > моноциклические ароматические с длинными боковыми алифатическими цепями > полициклические ароматические с короткими боковыми алифатическими цепями.

Таким образом, в процессе деасфальтизации  происходят одновременно два процесса: коагуляция и осаждение асфальтосмолистых веществ (уходящих с асфальтом) и экстракция углеводородов (уходящих в деасфальтизат). При этом с ростом молекулярной массы растворителей растет их растворяющая способность и уменьшается селективность.

Из возможных растворителей  по сочетанию селективности и растворяющей способности ближе всего к оптимальному стоит пропан, что и обусловило его доминирующее применение.

Сырье и продукция. Сырьем процесса является гудрон — остаток вакуумной перегонки мазута. Продукцией являются деасфальтизаты, используемые для выработки остаточных масел  и асфальты, служащие сырьем для производства битумов или компонентами котельного топлива. При использовании двухступенчатой схемы деасфальтизации и применении в качестве сырья утяжеленных гудронов (выкипающих выше 500 °С) этот показатель может быть повышен до 50—64 °С.

Растворители. На большинстве промышленных установок деасфальтизации применяется пропан 95—96%-ной чистоты. Содержание в пропане более, 2—3% метана или этана ведет к снижению отбора деасфальтизата, повышает давление в экстракционной колонне и системе регенерации. Присутствие бутана и более тяжелых углеводородов ведет к увеличению выхода деасфальтизата, но одновременно ухудшается его качество (возрастают коксуемость и вязкость, ухудшается цвет). Особенно нежелательно наличие в пропане олефинов (пропилена, бутиленов), снижающих его селективность, вследствие чего резко возрастает содержание смол и полициклических ароматических углеводородов в деасфальтизате.

В последние годы в связи с внедрением в производство масел процессов гидрокрекинга, снижающих вязкость перерабатываемого сырья, возникла необходимость в получении деасфальтизатов повышенной вязкости — 30 мм2/с и более при 100 °С. Для получения таких деасфальтизатов применяют растворитель с повышенной растворяющей способностью — пропан, содержащий до 15% бутана или изобутана.

Технологический режим:

- температура процесса, ⁰С                                                                              75-85

- давление процесса, МПа                                                                               3,5-4,5

- кратность пропана к сырью  по объему                                                          8 : 1

Для   определения выхода деасфальтизата воспользуемся  формулой Б.И. Бондаренко:

y’ = 94 - 4*x + 0.1*(x-10)², где

y’ - % масс, выход деасфальтизата с коксуемостью  от 1,2 до 1,3% масс;

x - % маcс, коксуемость сырья (гудрона, концентратов).

y’ = 94 - 4*22,72 + 0.1*(22,72-10)²=19,3

Таблица 1.14

Материальный  баланс установки деасфальтизации.

Наименование продукта	мас. % от загрузки	мас. % от мазута	кг/ч	т/сут	т/год
Приход
гудрон	100	54,3	63955,9	1534,9	529554,5
Итого	100	54,3	63955,9	1534,9	529554,5
Расход
деасфальтизат	19,3	10,5	12343,5	296,2	102204,0
битум	80,7	43,8	51612,4	1238,7	427350,5
Итого	100,0	54,3	63955,9	1534,9	529554,5