Контактная,кислотно-контактная и кислотно-щелочная доочистка масел

НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ЧАСТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

Кубанский социально-экономический  институт

 

Кафедра Инженерно-технологических дисциплин, экономики и управления на предприятиях нефтегазового комплекса

 

Специальность 080502.65 Экономика и управление на предприятии (нефтяная и газовая промышленность)

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

По дисциплине: Технологии производства масел.

 

На тему: Контактная, кислотно-контактная и кислотно-щелочная доочистка масел.

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент 3 курса

  Группы 10-ЭУНГ

 Щербань М.С.

 

         Проверил преподаватель

   доцент, к.т.н. Фролова Н.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

Краснодар 2013

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1Контактная очистка масел…………………………………………………3

2Кислотно-контактная очистка масел……………………………………..8

3Кислотно-щелочная очистка масел……………………………………...10

Приложение……………………………………………………………….....13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………...………...14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Контактная очистка масел


При контактной очистке масла смешиваются с  тонко измельченной отбеливающей землей. Поскольку активность адсорбента зависит от степени его измельчения, применяют глину очень тонкого помола. Чтобы снизить вязкость масла и улучшить его проникновение в поры адсорбента, масло нагревают.

Чаще всего  легкие дистиллятные масла подвергают контактированию при температуре 80—120 °С, средние — при 140—170 °С, остаточные — при  180—220 °С.

Важными факторами, влияющими  на эффективность контактной очистки, являются температура и продолжительность  обработки масла адсорбентом. С  повышением температуры возрастает тепловое движение адсорбируемых молекул, что затрудняет их адсорбцию на активной поверхности поглотителя и снижает эффективность очистки. Если же вести очистку при низкой температуре, вязкость масла повышается, что препятствует диффузии адсорбируемых молекул к поверхности адсорбента. Контактную очистку в процессах производства масел ведут при 160-350 °C, а при регенерации масел поддерживают температуру в пределах 150-200 °C для вязких моторных масел и в интервале 70-75 °C для маловязких трансформаторных масел.

Продолжительность контактной очистки зависит от условий контактирования  очищаемого масла с адсорбентом. Процесс очистки осуществляют обычно при интенсивном перемешивании, чем обеспечивается максимальное контактирование  загрязнений с активной поверхностью адсорбента. Продолжительность адсорбции при контактной очистке в процессе производства масел составляет 20-25 мин, а в процессе их регенерации - до 30 мин. После окончания контактной очистки должно обязательно проводиться фильтрование смеси масла и адсорбента через фильтр-пресс с целью удаления адсорбента, что несколько усложняет технологию контактной очистки.

Процесс адсорбционной  очистки масел в движущемся слое адсорбента является непрерывным, в  отличие от перколяционной и контактной очистки, связанных с периодическими операциями регенераций или отфильтровывания адсорбента. Сущность метода очистки в движущемся слое адсорбента заключается в том, что в адсорбер противотоком подают оба компонента, участвующие в процессе: в нижнюю часть аппарата входит загрязненное масло, разбавленное растворителем, а в верхнюю часть - мелкодисперсный адсорбент. По мере опускания адсорбент насыщается загрязнениями и из нижней части адсорбера переходит на регенерацию в десорбер, откуда снова поступает в адсорбер, т. е. непрерывно циркулирует в системе. Процесс очистки осуществляют при 40 °С, так как вязкость масла невысока из-за применения растворителя. Очистка масла в движущемся слое адсорбента значительно увеличивает выход готового или регенерированного масла и повышает его качество по сравнению с другими адсорбционными методами, однако ввиду сложного аппаратурного оформления этот способ широкого распространения не получил.

Для адсорбционной очистки  нефтяных масел применяют как  природные вещества (отбеливающие глины, бокситы, природные цеолиты), так и синтетические адсорбенты (силикагель, окись алюминия, алюмосиликатный катализатор, синтетические цеолиты). Отбеливающие глины, силикагель, окись алюминия и алюмосиликат используют в основном при регенерации отработанных масел. Применяемый ранее для очистки нефтяных масел аморфный углерод (главным образом в виде активированного угля) в настоящее время для этих целей практически не используется.

Отбеливающие алюмосиликатные  глины, применяемые в качестве адсорбентов, очень разнообразны по химическому составу и минералогическому строению. В качестве отбеливающих глин употребляют опоки, монтмориллониты, каолины, бентониты и другие породы. Адсорбирующая способность глин зависит главным образом от их структуры и возрастает с увеличением пористости. Отбеливающие глины очень дешевы и широко распространены в природе, поэтому их повсеместно применяют при производстве масел и широко используют при регенерации, в основном методом контактной очистки. Попытки применить отбеливающие глины для адсорбции загрязнений непосредственно в системах смазки автомобильных и тракторных двигателей, делавшиеся в прошлом за рубежом, дальнейшего развития не получили в основном из-за того, что в автомобильных и дизельных маслах широко используются разного рода присадки, которые адсорбируются отбеливающими глинами.

К достоинствам процесса следует отнести возможность  легко регулировать степень очистки, определяемую цветом готового продукта путем изменения температуры процесса и соотношения адсорбент : масло. Сырье очищается непрерывно, вредные примеси извлекаются все сразу. К недостаткам процесса относятся: трудность регенерации адсорбента, потери масла с адсорбентом (30—40 % мае. от адсорбента), частичное разложение масла вследствие того, что при высоких температурах природные алюмосиликаты проявляют крекирующую способность. Кроме того, в ряде случаев контактная очистка не позволяет получить масла достаточно высокого качества по цвету. Адсорбент не регенерируется на установке.

Технологическая схема адсорбционной очистки масел контактным способом приводится на рис 1. Она имеет две секции — нагревательно-контактную и фильтровальную.

Сырье (депарафинированное масло) 1 через паровой подогреватель 2 подается в проточный смеситель 3, где смешивается со свежей отбеливающей землей III. Далее смесь поступает в холодный смеситель 4. В смесителе 4, оборудованном турбинной мешалкой, масло контактирует с молотой отбеливающей землей (глиной). Из смесителя 4 суспензия направляется через теплообменник в змеевик печи 9 и далее — в отгонную колонну 8. В нижнюю секцию колонны 8 подается острый водяной пар II, отходящая из верхней части колонны 8 смесь паров через холодильник  поступает в сепаратор 6. Водяной пар уходит из верхней части сепаратора б и затем конденсируется в конденсаторе смешения 5. Из колонны 8 суспензия масла с отбеливающей землей через теплообменник подается в горячий смеситель 10. Часть суспензии возвращается в нижнюю секцию колонны 8 для предотвращения выпадения адсорбента. Выходящая из горячего смесителя 10 суспензия проходит холодильник и подается сначала на дисковый фильтр 12, а затем для более полного удаления адсорбента из очищенного масла на рамный фильтр 13.

Земля IX удаляется с фильтров на регенерацию или в отвал. Для уменьшения потерь масла глину промывают тяжелым бензином.

 

Рис 1. Принципиальная схема установки  контактной доочистки масла.

 

1 — насос; 2 — теплообменник; 3 — проточный смеситель; 4 — холодный смеситель: 5 — конденсатор смешения; 6— сепаратор; 7— холодильник; 8 — отгонная ко-лонна; 9 — печь; 10 — горячий смеситель; 11 — холодильник; 12 — дисковый фильтр; 13— рамный фильтр; 14 — емкость очищенного масла; I — сырье; II — водяной пар; III — свежая отбеливающая земля; IV — вода; V — углеводородный газ; VI — отгон; VII — топливный газ; VIII — дымовые газы; IX — отработанная земля; X — очищенное масло. 

Назначение процесса – улучшить цвет и повысить стабильность масла при хранении.

Из масла удаляют  остатки смолистых и полициклических  углеводородов путем контакта (смещения) его с тонкодисперсным природным адсорбентом – отбеливающими землями (глина и опоки), характеристики которых приведены в табл 1.

 

Таблица 1. Характеристики отбеливающих земель

Отбеливающие земли

Химический состав, %

Плотность,кг/м3

Пористость, %

SiO2

Al2O3

Fe2O3+FeO

Коллоид SiO3

насыпная

истинная

Опоки

Зикеевская

84,1

8,2

3,2

17,7

440

2350

81,4

Балашеевская

82,0

9,2

3,0

-

460

2300

80,1

Саринская

76,1

10,3

4,1

12,0

520

2370

47,9

Курьинская

81,8

7,7

1,8

19,4

336

2560

86,9

Глины

Гумбрин

61,0

14,8

2,9

-

750

2200

66,0

Никополь-марганцевая

56,6

20,5

8,5

-

854

2630

68,0

Трошковская

51,9

34,5

0,9

-

890

2610

69,0


 

В табл. 2 для сравнения  приводятся характеристики дистиллятного  и остаточного масел до и после  конкретной доочистки.

 

Таблица 2. Сравнительная  характеристика дистиллятного и остаточного масел до и после доочистки

Показатели

Дистиллятное масло

Остаточное масло

исходное

после доочистки

исходное

после доочистки

Плотность при 20 oC, кг/м3

885

889

895

898

Вязкость при 100 oC, мм2/с

8,0

8,3

20,5

20,4

Индекс вязкости

85

86

87

87

Температура вспышки, oC

195

205

225

230

Содержание серы, %

0,9

0,88

1,1

1,0

Цвет по ЦНТ

7

4,5

8

6


 

В приложении 1 приведена принципиальная схема установки контактной доочистки масла, которая имеет две секции – нагревательно-контактную и фильтровальную.

1,4,6,9,11 - теплообменно-холодильная  аппаратура; 2 - холодный смеситель; 3 - печь; 5 - отгонная колонна; 7,12,15 - приемники; 8 - конденсатор смешения; 10 - горячий смеситель; 13 - дисковой фильтр; 14 - рамный фильтр;

Потоки: i - сырье; II - свежая отбеливающая земля; III - отработанная земля; IV- очищенное масло;  V - водяной пар; VI - вода VII - отгон в приемник

Сырье – депарафинизированное масло через паровой подогреватель 1 подается в холодный смеситель 2. В  смесителе, оборудованном турбомешалкой, масло смешивается с молотой отбеливающей землей (глиной), подаваемой шнековым дозатором. Из смесителя суспензия направляется через теплообменник 4 в змеевик печи 3 и далее в отгонную колонну 5. Вниз колонны 5 подается острый водяной пар, отходящая сверху колонны смесь паров через конденсатор 6 поступает в приемник 7. Водяной пар сверху колонны конденсируется в конденсаторе смешения 8.

Из колонны 5 суспензия  масла с отбеливающей землей через  теплообменник 4 и холодильник 9 подается в горячий смеситель 10, а затем на фильтрацию на дисковые 13 и рамные 14 фильтры.

Технологический режим  очистки следующий:

 

Температура суспензии, оС:

  в холодном смесителе  ……………………………………………………..70-80

  на выходе из  змеевика печи…………………………………………..…130-220

Температура фильтрования, оС:

  на дисковых фильтрах…………………………………………………...130-170

  на рамных фильтрах…………………………………………………….…70-110

Давление, МПа

  на дисковых фильтрах………………………………………………………...0,4

  на рамных фильтрах……………………………………………………..…..0,35

Расход отбеливающей земли, % на масло…………………………………...2-10

Выход доочищенного масла, %......................................................................96-98

Общее количество отгона, % на доочищенное масло…………………....0,5-1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Кислотно-контактная очистка

На установках кислотно-контактной очистки подвергаются регенерации масла высокой степени отработанности (с кислотным числом 0,3-0,4 мг КОН/г). 
На рис. 2 приведена принципиальная технологическая схема установки кислотно-контактной очистки. Масло обрабатывается серной кислотой в кислотной мешалке при перемешивании воздухом и после спуска кислого гудрона поступает в контактную мешалку, которая оборудована перемешивающим механизмом, приводимым в действие от электродвигателя через редуктор (реже — воздушным перемешиванием).

        В контактной мешалке масло нагревается при помощи парового подогревателя, после чего обрабатывается отбеливающей глиной. В ОРГРЭС разработаны проекты стационарной и передвижной (на автоприцепе) установок для регенерации трансформаторных (и турбинных) масел по методу «кислота — глина» производительностью 1 ж за цикл. 
На рис. 3 приведена технологическая схема установки регенерации масел по методу «кислота — глина», эксплуатируемой на регенерационной станции МКС. Отработанное трансформаторное масло из емкости 1 насосом 15 закачивается в кислотную мешалку 2, где обрабатывается серной кислотой (до 2%). Кислота подается в мешалку из мерника 11 под давлением воздуха, создаваемым компрессором 13. В мерник 11 кислота поступает самотеком из емкости 8. Масло в мешалке 2 обрабатывается серной кислотой без нагрева (20° С) при непрерывном перемешивании лопастной мешалкой (25 об/мин) в течение 1 ч. Затем масло отстаивается не менее 6 ч Рис.2. Принципиальная схема установки для регенерации масел по методу «кислота — глина»

  1. — мерник для кислоты; г — кислотная мешалка; з — воздушная труба с маточником; 4 — контактная мешалка; 5 — паровой змеевик; 6 — емкость регенерированного масла; 7 — насос; 8 — компрессор; 9 — фильтрпресс.

Линии: I — серная кислота; II — воздух; III — отработанное масло на очистку, IV — кислый гудрон; V — отбеливающая глина; VI — отстой; VII — регенерированное масло.

 

Рис. 3. Технологическая схема установки МКС для сернокислотной очистки масел

1 — приемная (сырьевая) емкость; 2 — кислотная мешалка: з — контактная мешалка, 2 — емкость, оборудованная индукционным обогревом; 5, 6, 7 — отстойники; 8 — емкость для кислоты; 9 — емкость регенерированного масла; 10 — бункер для отбеливающей глины, 11        — мерник кислоты; 12 — фильтрпрессы: 13 — компрессор; 14 — насос для кислоты; 15, 16 — насосы для масла.

Кислый гудрон спускают в специальную передвижную  емкость. Кислое масло из мешалки 2 перекачивают насосом 16 в контактную мешалку 3, где  его предварительно обрабатывают (1 ч) отбеливающей глиной, оставшейся от предыдущего процесса регенерации (глина из отстойника 6). При непрекращающемся перемешивании масло с глиной перекачивают в отстойник 5 или 6. Масло, отстоявшееся от глины, насосом 16 подается на фильтрпресс 12. Фильтрованное масло поступает в емкость 4, оборудованную индукционным обогревом, и нагревается до 80—90° С. Нагретое масло насосом 16 перекачивают в контактную мешалку 3 и обрабатывают (при непрерывном перемешивании) 6% отбеливающей глины, поступающей из бункера 10. Смесь масла с глиной насосом 16 перекачивают в отстойник 7. Отсюда масло подают на фильтрапресс 12. Фильтрованное масло поступает в емкость 9. Глину из отстойника 7 используют вторично для нейтрализации кислого масла в мешалке 3.

Установки кислотно-контактной очистки наиболее целесообразно  применять для регенерации отработанных трансформаторных масел повышенной степени окисленности (кислотное  число более 0,3— 0,4 мг КОН/г).

3 Кислотно-щелочная очистка

Первой операцией очистки  масел является очистка серной кислотой. За ней следует обработка щелочью или очистка отбеливающей землей.

Для предварительного удаления нафтеновых кислот щелочная промывка иногда производится и до сернокислотной очистки.

Обработка серной кислотой масляных фракций осуществляется в кислотных мешалках при температуре от 20 до 60 оС (в зависимости от вязкости масла). Перемешивание производится воздухом и продолжается 30-70 мин. Применяется серная кислота 92-97% концентрации. Только в производстве белых масел очистку ведут дымящейся кислотой (олеумом).После перемешивания и отстоя кислотный гудрон спускается. Обработанное серной кислотой масло нейтрализуется в щелочных мешалках 2-3%-ым раствором щелочи при температуре 35-65 оС. Затем нейтрализованное масло промывается несколько раз нагретой водой и, наконец, сушится путем продувания воздухом при температуре 70-90 оС.

После кислотно-щелочной очистки масло окончательно доочищается  путем фильтрования под давлением  через отбеливающую глину при температуре 20-100 оС.

В некоторых случаях и нейтрализацию масла проводят не щелочью, а отбеливающей глиной. В этом варианте очистки осуществляется так называемая контактная обработка. Она заключается в том, что кислое масло смешивается с тонко измельченной отбеливающей глиной, и вся смесь нагревается в трубчатой печи при выбранной температуре (от 80 до 350 оС). Затем на специальных фильтрах и фильтрпрессах масло отделяется от глины.

Разберем краткое назначение каждой операции при такой комбинированной очистке и ее результаты.

Обработка серной кислотой предпринимается в основном для удаления непредельных углеводородов и асфальтосмолистых веществ. Непредельные углеводороды под влиянием серной кислоты полимеризуются. Главная масса полимеров попадает в кислый гудрон. Нейтрализованные смолы частично сульфируются до сульфокислот, частично уплотняются в асфальтены и, наконец, просто растворяются в серной кислоте. Асфальтены уплотняются в еще более высокомолекулярные вещества. Все продукты реакции переходят в кислый гудрон. В зависимости от условий очистки (концентрации серной кислоты, количества ее, температуры, времени перемешивания) может быть достигнута различная степень удаления смолистых веществ. В жестких условиях очистки можно добиться полной деасфальтизации масла. Углеводороды полициклических рядов в обычных условиях  очистки почти не затрагивается серной кислотой. Легче других реагируют и растворяются в серной кислоте ароматические углеводороды. Однако чем больше боковых цепей и чем они длиннее , тем слабее ароматические углеводороды вступают в реакцию сульфирования. В случае необходимости удаления полициклических углеводородов обработку проводят большими количествами дымящейся серной кислоты. Азотистые основания и некоторая часть сернистых соединений также при  очистке переходят в кислый гудрон. Низкомолекулярные нафтеновые кислоты физически растворяются  в серной кислоте. Высокомолекулярные нафтеновые кислоты частично сульфируются до сульфонафтеновых кислот, содержащих в своей молекуле  и карбоксильную и сульфогруппу. Эти кислоты тоже растворяются в кислом гудроне.

Так как накопление нафтеновых кислот в серной кислоте снижает  ее концентрацию, то при значительном содержании в очищаемом продукте нафтеновых кислот их рекомендуется  предварительно удалять щелочью.

При предварительной  щелочной обработке из масла удаляются нафтеновые кислоты и фенолы, которые в виде солей и фенолятов переходят в щелочной слой.

Щелочная очистка после  сернокислотной преследует цели нейтрализации, т.е удаления всех кислых соединений. К ним относятся остатки серной кислоты, сульфокислоты, фенолы, нафтеновые кислоты и эфиры серной кислоты, образовавшиеся в результате сульфирования непредельных углеводородов. Выше уже упоминалось, что полного удаления нафтеновых кислот щелочной очисткой удалить не удается ввиду гидролиза образующихся солей (щелочных нафтенатов), а увеличение концентрации щелочи, с целью уменьшения гидролиза, влечет за собой образование стройных эмульсий.

Эти осложняющие щелочную обработку обстоятельства имеют  особое значение при очистке масел. Поэтому нейтрализацию проводят слабыми растворами щелочи, а окончательное удаление этих кислых примесей осуществляется при доочистке отбеливающими глинами.

Очистка отбеливающими глинами является завершающим этапом очистки масел. В некоторых случаях обработка глинами может применятся и как самостоятельный метод очистки. Наиболее легко адсорбируются высокомолекулярные смолистые вещества и высшие нафтеновые кислоты. Менее эффективно применение глин для удаления смол и нафтеновых кислот невысокого молекулярного веса. Целью фильтрования масел через глину при невысоких температурах является окончательное удаление смолистых и других  высокомолекулярных соединений.

Наиболее полно используется адсорбционная способность глин при контактной очистке т.е. при  нагреве смеси масла с очень мелко измельченной глиной. В этом случае достигаются и нейтрализация масла и его доочистка и нежелательных примесей, которые так же, как и кислые соединения, являются полярными, поверхностно-активными веществами.

В зависимости от цели обработки глиной контактную очистку ведут при различных температурах. При доочистке (после щелочной очистки) от незначительных количеств солей различных кислот и смолистых соединений температура не превышает 70-80о. Для нейтрализации масла после серно-кислотной очистки контактирование проводят при температуре до 350о. При температурах выше 300о адсорбация полярных компонентов масла сопровождается различными химическими превращениями, которые стимулируются повышенной температурой и каталитическим влиянием адсорбента. Смолы и полициклические ароматические углеводороды конденсируются в асфальтены. Частично идет крекинг различных углеводородов: распад церезинов, деалкилирование циклических углеводородов с боковыми цепями, дегидрогенезация нафтенов и т.п. Нафтеновые кислоты декарбоксилируются с выделением углекислоты.  Протекание многих из указанных выше реакций разложения и конденсации повышает эффект деасфальтизации. Однако, с другой стороны, углубление реакций разложения нежелательно  так как оно может отрицательно сказаться на различных качествах масла. Поэтому для торможения крекинга при контактной очистке смесь измельченной глины и масла продувается паром. Одновременно этим достигается удаление газообразных и легких продуктов разложения из очищенного масла.

Контактная обработка и метод фильтрования через глины в настоящее время весьма широко применяются при очистке разнообразных масел.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Ахметов А. Технология и оборудование переработки нефти и газа. Санкт-Петербург, Недра, 2006. 871с.
  2. Брай И. В. Регенерация трансформаторных масел, Москва 1972 [Электронный ресурс]. URL: http://forca.ru/knigi/arhivy/regeneraciya-transformatornyh-masel.html [Дата обращения 16.04.2013]
  3. Физико-химические методы очистки [Электронный ресурс]. URL: http://tehmasla.com/spravochnik/ochistka_masel/metody_ochistki/fiziko-khimicheskie_metody3/ [Дата обращения 16.04.2013]
  4. Андреев А.Способы очистки трансформаторных масел [Электронный ресурс]. URL: http://leg.co.ua/transformatori/praktika/sposoby-ochistki-transformatornyh-masel.html [Дата обращения 16.04.2013]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Контактная,кислотно-контактная и кислотно-щелочная доочистка масел 📙 Реферат → 🆔 124698

Контактная,кислотно-контактная и кислотно-щелочная доочистка масел 📙 Реферат → 🆔 124698

Контактная,кислотно-контактная и кислотно-щелочная доочистка масел