Гидроочистка масел

   Введение

   ООО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез» проходит путь крупных реконструкций для повышения качества выпускаемой продукции. Перспективами развития в последние годы стали вопросы углубления переработки нефти и углубления очистки масляных фракций для получения более качественных товарных масел. Углубление переработки нефти достигается за счет более широкого использования в схемах НПЗ каталитических и термических процессов.

   Одним из направлений в плане реконструкций  является производство смазочных масел. Современный рынок требует высококачественные низкозастывающие масла, обладающие хорошими вязкостно-температурными свойствами. Выход масел и их качество при технологии производства, основанной на выделении нежелательных компонентов при помощи физических методов разделения, напрямую зависит от качества перерабатываемой нефти. Для улучшения качества смазочных масел назрела необходимость в модернизации существующей технологии их получения, используя процессы, позволяющие влиять на химический состав и свойства готовой продукции. Одним из таких процессов является гидрооблагораживание нефтяного сырья, позволяющее целенаправленно преобразовывать за счет каталитического взаимодействия с водородом нежелательные компоненты сырья в углеводороды нужной структуры. При этом происходит гидрирование сероорганических соединений и смол, уменьшается количество тяжелых ароматических и несколько повышается содержание легких ароматических и парафино-нафтеновых углеводородов. Тем самым улучшаются физико-химические и вязкостно-температурные свойства масел и повышается выход конечного продукта. В 2005 году была проведена реконструкция установки гидроочистки масел и парафина Г-24/1. Установка была приведена к нормам промышленной безопасности. Была внедрена система управления технологическим процессом.

   Полностью поменяли КИП, новые регулирующие клапана - герметичные и точно отрабатывающие задание. На производстве смазочных масел было осуществлено переоборудование линий по фасовке масел в канистры нового дизайна.

   В результате проведенных реконструкций, смазочные масла, прежде всего базовые, удалось привести в соответствие с требованиями спецификаций SN. В результате выпуск готовой продукции увеличен в 1,5 раза по сравнению с прошлым годом.

   Вообще, в развитии масляного производства на нашем предприятии есть определенная специфика развития. Завод перерабатывает татарскую, пермскую и башкирскую нефти, которые не содержат масляной основы, и тем не менее годовой объем производства масел составляет 350 тысяч тонн. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

        1.1 Назначение, краткая характеристика процесса. Выбор схемы

   Установка гидроочистки масел и парафина Г-24/1 предназначена для очистки дистиллятных и остаточных масляных фракций и  парафина с целью улучшения их цвета, стабильности, а так же удаления запаха парафина и канцерогенных веществ.

   Очищенные компоненты масел, полученные на установке, применяются для выработки индустриальных масел, моторных масел, масел трансмиссионного и турбинного.

   Вырабатываемые  на установке парафины нефтяные твёрдые предназначаются для применения в различных отраслях народного хозяйства. Процесс гидроочистки позволяет получать высокоочищенные технические и пищевые парафины. В процессе гидроочистки масел и парафинов образуется некоторое количество углеводородных газов и более низкокипящий, чем сырьё, продукт в виде отгона.

   Установка состоит из трёх параллельно работающих блоков гидроочистки, два из которых предназначены для очистки масел и один для очистки парафина, а так же из общего блока очистки водородсодержащего газа и регенерации катализатора.

   Цель  процесса гидроочистки масел – улучшение  цвета и стабильности, некоторое повышение индекса вязкости, значительное снижение содержания серы и кокса. Гидроочистка масел может эффективно применяться в различном сочетании с основными процессами масляного производства в зависимости от качества сырья и требований к готовым маслам. Обычно масла подвергают гидроочистке после очистки отбеливающими глинами.

   Гидроочистке  подвергают депарафинизированные масла  из дистиллятных рафинатов после очистки фенолом или фурфуролом, а так же депарафинизированные масла из остаточных фракций после деасфальтизации пропаном и фенольной очистки. Применение гидрирования, наоборот, приводит к получению высокостабильного масла.

   Масла, очищенные селективными растворителями, обладают более однородным составом, в них меньше серосодержащих соединений, смол и полициклических аренов, чем в неочищенных продуктах их же пределов выкипания. Это вызывает необходимость проводить гидрирование рафината в более мягких условиях.

   Побочными продуктами гидроочистки является сероводород, углеводородные газы и отгон. Сероводород используется для производства серы или серной кислоты, углеводородные газы применяются в качестве топлива непосредственно  на установке,  отгон  добавляется  к  котельным топливам для снижения их вязкости.

   Эффективность существующих процессов селективной  очистки масляного сырья не всегда достаточно высока из-за удаления с  нежелательными компонентами значительной части ценных углеводородов, особенно при выработке масел с индексом вязкости 90 и выше. Исследования показали, что предварительная гидроочистка масляных дистиллятов и деасфальтизатов остаточных масел на обычных катализаторах гидроочистки позволяет значительно улучшить работу установок селективной очистки.

   1.2 Теоретические основы процесса

   При гидроочистке происходит гидрирование непредельных углеводородов, сернистых, азотистых и кислородсодержащих соединений с выделением сероводорода, воды и аммиака. В зависимости от строения сернистого соединения: меркаптаны, сульфиды, дисульфиды и тиофены, превращаются в парафиновые или ароматические углеводороды с выделением сероводорода.

   В связи с интенсивным развитием  техники и потребностью в высококачественных низкозастывающих маслах, проводятся модернизации технологии существующих установок с использованием новых реагентов при других параметрах процесса. Одним из таких процессов является гидрооблагораживание нефтяного сырья, позволяющее целеноправленно преобразовывать за счет каталитического взаимодействия с водородом нежелательные компоненты сырья в углеводороды нужной структуры. При этом помимо гидрирования сероорганических соединений и смол, уменьшается количество тяжелых ароматических соединений и повышается содержание легких ароматических и парафино-нафтеновых углеводородов. Это в свою очередь улучшает   физико-химические  и   вязкостно-температурные   свойства масел при увеличении выхода конечного продукта. По такой схеме предложено проводить гидрооблагораживание масляных рафинатов с использованием АКМ катализаторов.

   Проведение  гидрооблагораживания рафинатов снимает  необходимость глубокой селективной  очистки сырья, что приводит к  увеличению производительности установки фенольной очистки, а при депарафинизации очищаемого рафината увеличивается скорость фильтрации. Это объясняется снижением содержания смол в сырье. Необходимо отметить, что содержание общей серы в гидрогенизате не рекомендуется понижать менее 0,2% масс. Для повышения уровня антиокислительной стабильности.

   При депарафинизации повышается отбор депарафинированного масла до 3%, а индекс его вязкости повышается на 2-4 пункта.

   Кроме того, вследствие улучшения структуры  кристаллизации, примерно на 10% повышается скорость фильтрации на вакуум-барабанном фильтре, что приводит к возможности увеличения производительности установки депарафинизации.

   Основные  технологические параметры:

   Температура - повышение температуры ускоряет достижение равновесий реакций гидрирования непредельных. Гидроочистка ведется при температуре от 280^оС до 360^оС.

   Давление  – повышение общего давления в  системе способствует увеличению глубины обессеривания и срока службы катализатора за счет повышения парциального давления водорода. Повышение давления смещает равновесие побочной реакции гидрирования в сторону получения насыщенных соединений. Увеличение давления выше 40 кгс/см² дает незначительное увеличение глубины обессеривания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1.3 Характеристика сырья, готовой  продукции и вспомогательных материалов

Таблица 1 – Характеристика сырья, материалов, реагентов, продукции

Продолжение таблицы 1

Продолжение таблицы 1

Продолжение таблицы 1

   1.4 Применение готовой продукции

   На  установке гидроочистки масел и  парафина Г-24/1 происходит гидроочистка базовых компонентов масел от сернистых, азотистых и кислородсодержащих соединений с целью улучшения цвета масла, его стабильности, а также удаления запаха парафина и канцерогенных веществ.

   Очищенные компоненты масел, полученные на установке, применяют для выработки индустриальных, моторных, турбинных и трансмиссионных масел. После гидроочистки компоненты масла отправляются на компаундирование, т.е. на добавление к маслам присадок различного назначения для улучшения их эксплуатационных свойств. 

      Вырабатываемый на установке гидроочищенный парафин предназначен для применения в различных отраслях народного хозяйства. Их применяют для пропитки древесины в спичечном и карандашном производствах, как изоляционный   материал, как химическое сырье,  для производства  различных изделий народного потребления, используется в медицине.

   Сероводород, получаемый на установке, может использоваться в производстве серной кислоты, которая применяется в металлургии (разложение руд), для очистки нефтепродуктов, как осушитель.

   Легкие  углеводороды, получаемые в процессе гидроочистки, применяют как топливо  для печей установки. 

   1.5 Описание технологической схемы  процесса. Нормы технологического режима

   Сырье - остаточный рафинат с установки  селективной очистки с температурой не более 90^оС поступает на прием насоса Н1 и подается на узел смешения с циркулирующим водородсодержащим газом.

   Свежий  ВСГ с температурой 30-45⁰С поступает через приемный сепаратор Е6 на прием газового компрессора ГК1. В сепараторе Е6 происходит отделение метилдиэтаноламина от циркулирующего ВСГ.

   ВСГ с выкида ГК1 поступает в сепаратор  Е16, из которого направляется в узел смешения с сырьем.

          Газосырьевая смесь поступает в межтрубное пространство теплообменника Т1/1,где нагревается до температуры 120⁰С. Количество сырья, подаваемого в тройник смешения, регулируется регулятором расхода, клапан которого смонтирован на линии выкида сырьевых насосов. Количество   циркулирующего   водородосодержащего   газа,   подаваемого   в тройник смешения, регулируется регулятором расхода, клапан которого установлен на линии водородсодержащего газа. Из теплообменника Т1/1 газосырьевая смесь проходит  межтрубное пространство теплообменника Т2/1, где нагревается до температуры 150-170⁰С. Для окончательного нагрева газосырьевая смесь проходит змеевик печи П1, где нагревается до температуры 260-360⁰С.

   После печи П1 газосырьевая смесь поступает  в реактор Р1, где происходит гидроочистка рафината в присутствии катализатора при давлении до 50 кгс/см².

         Из реактора Р1 смесь очищенного  рафината с ВСГ и  побочными   продуктами реакции проходит через трубное пространство теплообменника Т2/1, где отдает часть своего тепла исходной газосырьевой смеси и с температурой 180-240⁰С поступает в высокотемпературный сепаратор высокого давления Е1/1, где происходит отделение легких углеводородов и ВСГ от гидрогенизата.

   Пары  легких углеводородов и циркулирующий  ВСГ из сепаратора Е1/1 поступает на охлаждение последовательно в две секции аппарата воздушного охлаждения АВГ1 и в две секции аппарата воздушного охлаждения АВЗ6 и направляется в сепаратор низкого давления Е2/1, где происходит дополнительное отделение легких углеводородов и циркулирующего ВСГ от жидкого отгона.

   Сверху  сепаратора Е2/1 ВСГ через ротационный  компрессор ГК3 поступает в абсорбер К3 для очистки от сероводорода.

   Гидрогенизат  из сепаратора Е1/1 перетекает в отпарную колонну К1/1 для отпарки растворенных газообразных продуктов реакции перегретым водяным паром. Отгон из сепаратора Е2/1 перетекает в емкость Е9^а.

   Отпаренные  в колонне К1/1 легкие фракции и  водяной пар конденсируются в двух секциях АВЗ5.5 и поступают в емкость Е9^а. Вода из емкости Е9^а сбрасывается в канализацию, а углеводородный конденсат-отгон насосом Н16 откачивается в парк.

     Гидроочищенный рафинат снизу  колонны К1/1, содержащий влагу,  поступает в колонну вакуумной осушки К2/1. Вакуум создается водокольцевым вакуум-насосом Н20. Пары воды из колонны К2/1 проходят холодильник-конденсатор Т5 и в виде охлажденной оборотной воды поступают на прием насоса Н20. Для отделения воды от газа с выкида насоса жидкость попадает в водосборник Е20, соединенный с атмосферой. Вода из Е20 дренируется в канализацию.

   Гидроочищенный рафинат из колонны К2/1 насосом Н5 с температурой 150-200⁰С откачивается через трубное пространство теплообменника Т1/1, охлаждается в аппарате воздушного охлаждения АВГ3 и с температурой не выше 95⁰С поступает на установку депарафинизации.

   Возможна  очистка гидроочищенного рафината от механических примесей и катализаторной пыли на пресс-фильтре Ф1.

Таблица 2- Нормы технологического режима

Продолжение таблицы 2