Теоретические основы процесса получения основ гидравлических масел

Содержание

1 Характеристика  сырья и продукта……………………………………………………………….3

  1.1 Сырье……………………………………………………………………………………..…..3

  1.2 Продукт……………………………………………………………………………………….3

2 Химическое  превращение…………………………………………………………………….…..4

  2.1 Химизм  процесса…………………………………………………………………………….4

  2.2 Механизм  реакции………………………………………………………………………..….8

3 Теоретические  основы процесса………………………………………………………..………..9

4 Основы управления  процессом…………………………………………………………………..9

  4.1 Температура………………………………………………………………………………….9

  4.2 Давление…………………………………………………………………………………….10

  4.3 Объемная  скорость подачи сырья………………………………………………..………..11

  4.4 Кратность  циркуляции водородсодержащего  газа к сырью……………………………..11

  4.5 Активность  катализатора……………………………………………………………..……12

Выводы……………………………………………………………………………………………..14

Список использованных источников…………………………………………………………….15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1 Характеристика сырья и продукта

       1.1 Сырье

       Основным  сырьем для получения основ низкозастывающих гидравлических масел является дизельная фракция (240-350^оС). На стадию гидроочистки узкая дизельная фракция подается с блока вторичной перегонки дизельного топлива со следующими показателями [19]:

       1) 50% перегоняется при температуре  не выше 278^оС;

       2) 96% перегоняется до 358^оС;

       3) температура вспышки, определяемая  в закрытом тигле, не ниже 62^оС;

       4) кислотность, мг КОН на 100 см³ топлива, не более 4,5

       5) температура застывания не ниже  минус 10^оС;

       6) предельная температура фильтруемости  не выше минус 5^оС;

       7) фракция не должна быть мутной  и содержать крупные частицы  воды.

       Дополнительным  сырьем служит водородсодержащий газ, направляемый на стадию гидроочистки с установок риформинга.

       Основные  характеристики водородсодержащего газа [19]:

       1) содержание водорода не менее  90%;

       2) не содержит углеводородов С₄ и выше;

       3) содержание сероводорода не более  0,001% об.;

       4) содержание влаги не более  150 ppm (0,015%);

       5) содержание оксидов углерода (СО+СО₂) не более 20 ppm;

       6) не содержит хлоридов.

       1.2 Продукт

       На  масляном и нефтехимическом производстве из дизельной фракции 240-350^оС путем её гидроочистки, глубокого гидрирования и гидроизомеризации получают низкозастывающие основы гидравлических масел ВМГЗ. Данное масло предназначено для всесезонной эксплуатации в гидроприводах и гидравлических системах строительных, дорожных, лесозаготовительных, подъемно-транспортных и других машинах, в промышленном оборудовании в районах крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока, работающих на открытом воздухе, а также в качестве сезонного зимнего сорта в районах умеренного климата в интервале температур от -40 до +50^оС в зависимости от типа применяемого гидронасоса. Преимущества [5]:

       а) широкий диапазон рабочих температур;

       б) отличные противоизносные свойства;

       в) полностью защищают от коррозии;

       г) отличная высокотемпературная стабильность;

       д) высокая стойкость к механической деструкции;

       е) отличная фильтруемость;

       ж) легко отделяется от воды;

       з) совместимо с РТИ гидросистем.

       На  ООО «Лукойл ВНП» получают всесезонное  гидравлическое масло со следующими характеристиками:

       1) внешний вид – прозрачная жидкость  бесцветная или слегка желтоватая;

       2) кинематическая вязкость при  50^оС не менее 3,5 сСт;

       3) температура застывания не выше  минус 55^оС;

       4) плотность при 20^оС не более 0,865 г/см³;

       5) отсутствие механических примесей  и воды;

       6) температура вспышки в открытом  тигле не ниже 120^оС.

       2 Химическое превращение

       2.1 Химизм процесса

       Серусодержащие  соединения, имеющиеся в нефтепродукте, подвергаются в процессе гидроочистки следующим реакциям:

       1) меркаптаны гидрируются до сероводорода  и соответствующего углеводорода:

       RSH + H₂ → RH + H₂S;

       2) сульфиды гидрируются через стадию  образования меркаптанов:

       RSR' + H₂ → RH + R'SH,

       R'SH + H₂ → RH + H₂S; 

       3) дисульфиды гидрируются до сероводорода  и соответствующего углеводорода  также через стадию образования  меркаптанов:

       RSSR' + H₂ → RSH + R'SH;

       4) тетрагидротиофены гидрируются  с образованием соответствующих  алифатических углеводородов:

       

       S + 2H₂ → C₄H₁₀ + H₂S, 

       5) тиофены дают такие же продукты, как и тетрагидротиофены:

        S + 4H₂ → C₄H₁₀ + H₂S;

       6) бензо- и дибензотиофены гидрируются  по схеме:

       

                                                                  + H₂ →                      ,

                                                    S                                        S

                                                    + 2H₂    →                          + H₂S,

                                          S                                            C₂H₅ 
 
 

       

                                                                                  + H₂S

                              + H₂

                                                                                                                                 + H₂S

              S                                                                       +H₂

                                                                                 

                                                              S

                                                                                                                  S

                                                                                                                    +H₂

       

                                                                                                                                 + H₂S. 

       Таблица 1 – Тепловой эффект и изменение энергии Гиббса при гидрировании сераорганических соединений (в кДж · моль^-1) [7]

       

Реакция	Тепловой  эффект		∆G0
	300 К	800 К	300 К		800 К
C4H9SH + H2 → C4H10 + H2S	+58	+67	-61	-63
C6H13SH + H2 → C6H14 + H2S	+59	+67	-62	-62
C12H25SH + H2 → C12H26 + H2S	+59	+67	-61	-61
(C4H9)2S + H2 → C4H9SH + C4H10	+46	+55	-55	-64
C4H9SH–C11H23 + H2 → C4H9SH + C11H24	+46	+55	-53	-60
C4H9SH–C11H23 + H2 → C11H23SH + C4H10	+49	+55	-54	-60
(C3H7)2S2 + H2 → 2C3H7SH	+18	+28	-31	-49
(C6H13)2S2 + H2 → 2C6H13SH	+17	+24	-32	-51
S + 2H2 → C4H10 + H2S	+113	+122	-97	-63

       Одновременно  с гидрированием серусодержащих соединений происходят многочисленные реакции углеводородов:

       1) изомеризация парафиновых и нафтеновых  УВ;

       2) насыщение непредельных;

       3) гидрокрекинг;

       4) гидрирование ароматических УВ.

        RCH=CH₂ + H₂ → RCH₂CH₃;

                                                                                                                                                   . 

       По  термодинамическим данным видно, что при температурах, представляющих практический интерес, равновесия реакций гидрирования серусодержащих соединений смещено в сторону углеводородов и сероводорода; для меркаптанов, сульфидов и дисульфидов с повышением температуры убыль энергии Гиббса при гидрировании увеличивается. Для всех сераорганических соединений, кроме тиофенов, термодинамические ограничения гидрирования в интервале 300-800 К отсутствуют. При низком парциальном давлении водорода наряду с гидрогенолизом могут протекать реакции типа 2RSH → H₂S + RSR; для их подавления необходимо высокое парциальное давление водорода. Для тиофенов большая глубина гидрирования может быть достигнута при не слишком высоких температурах, при повышении температуры глубина гидрирования термодинамически ограничивается.

       Таблица 2 – Равновесная степень гидрогенолиза тиофена до H₂S и бутана (в %) [7]

       

Температура	Давление
	0,1 МПа	1,0 МПа	4,0 МПа	10,0 МПа
500	99,2	99,9	100,0	100,0
600	98,1	99,5	99,8	99,8
700	90,7	97,6	99,0	99,4
800	68,4	92,3	96,5	98,0
900	28,7	79,5	91,8	95,1