Главная -> Словарь

Нежелательных продуктов

Основное назначение процесса вакуумной перегонки мазута масляного профиля — получение узких масляных фракций гаданной вязкости, являющихся базовой основой для получения товарных масел путем последующей многоступенчатой очистки от нежелательных компонентов .

Масляная основа нефтяных смазочных масел представляет собой сложную смесь высококипящих углеводородов с числом углеродных атомов 20 — 60 , выкипающих в интервале 300 —650 °С. Сырьем для их производства является мазут, а главным процессом — вакуумная перегонка, в результате которой получают узкие масляные фракции и гудрон. В этих фракциях содержатся: парафиновые углеводороды ; нафтеновые углеводороды , соде эжащие пяти- и шестичленные кольца с парафиновыми цепями разнэй длины; ароматические углеводороды ; гибридные углеводороды, а также смолисто —ас — фал!теновые вещества и серо-, азот- и кислородсодержащие гете — роорганические соединения . В исходных масляных фракциях нефти содержатся компоненты, составляющие основу базовых масе\, и так называемые нежелательные компоненты, ухудшающие физико-химические и эксплуатационные свойства товарных масел, таки*, как смолисто-асфальтеновые, полициклические ароматические и высокомолекулярные парафиновые углеводороды. Поэтому технология производства базовой основы смазочных масел основана на избирательном удалении из масляных фракций нежелательных компонентов при максимально возможном сохранении компонентов, обеспечивающих требуемые физико-химические и эксплуатационные свойства конечных товарных масел.

Методы удаления нежелательных компонентов, то есть очистки масляных фракций, делятся на химические и физические.

щелочная очистки. В процессе сернокислотной очистки из исходного сырья удаляются преимущественно смолисто-асфальтеновые пещества и поли циклические ароматические углеводороды. Кислые нещества, остающиеся в очищенном масле после удаления кислого 1удрона, удаляют обработкой водным раствором щелочи или контактированием с отбеливающими землями. При гидрогенизацией — ных методах очистки требуемое качество масел достигается химическим преобразованием нежелательных компонентов сырья в углеводороды нужной структуры.

Выбор растворителей для промышленных экстракционных процессов очистки масляного сырья значительно облегчается тем обстоятельством, что удаление нежелательных компонентов масел осуществляют путем последовательной экстракции: вначале проводят деасфальтизацию и обессмоливание гудронов , затем деароматизацию деасфальтизата и масляных дистиллятов и далее депарафинизацию рафинатов . Следовательно, целевым назначением каждой ступени экстракции становится извлечение только одного компонента, а не сразу всех нежелательных компонентов масляного сырья, для чего, естественно, значительно легче подобрать оптимальный раствори — тель.

Нефтяные и природные газы наряду с углеводородами могут содержать кислые газы — диоксид углерода и сероводород , а также сероорганические соединения—серооксид углерода , сероуглерод , меркаптаны , тиофены и другие примеси, которые осложняют при определенных условиях транспортирование и использование газов. При наличии диоксида углерода, сероводорода и меркаптанов создаются условия для возникновения коррозии металлов, эти соединения снижают эффективность каталитических процессов и отравляют катализаторы. Сероводород, меркаптаны, серооксид углерода — высокотоксичные вещества. Повышенное содержание в газах диоксида углерода нежелательно, а иногда недопустимо еще и потому, что в этом случае уменьшается теплота сгорания газообразного топлива, снижается эффективность использования магистральных газопроводов из-за повышенного содержания в газе балласта. Если рас= сматривать этот вопрос с указанных позиций, то серо- и кислородсодержащие соединения можно отнести к разряду нежелательных компонентов. Однако такая постановка вопроса не исчерпывает всей полноты проблемы, так как кислые газы являются в частности высокоэффективным сырьем для производства серы и серной кислоты. Поэтому при выборе процессов очистки газов учитывают возможности достижения заданной глубины извлечения «нежелательных» компонентов и использования их для производства соответствующих товарных продуктов. В Канаде, например, сера в зависимости от содержания в газе сероводорода рассматривается как основной, сопутствующий или побочный продукт, и в зависимости от этого распределяются затраты на очистку газа и производство серы, а также регламентируются условия разработки и эксплуатации некоторых месторождений . Известны случаи, когда сероводородсодержащий природный газ добывают с целью производства серы, очищенный газ после извлечения сероводорода закачивают обратно в пласт для поддержания пластового давления. В ряде стран мира открытие крупных месторождений природного сероводородсодержащего газа положило начало широкому развитию в 50-х годах добычи и очистки такого газа и производству серы из этого сырья. В Канаде из сероводородсодержащего газа получено около 5,3 млн. т серы .

влияние на выбор растворителя или процесса очистки газа. Важное значение при рассмотрении этого вопроса имеет соотношение H2S : СО 2 в исходном газе — концентрация сероводорода в кислых газах может оказаться определяющей при выборе процессов и технологии очистки исходного сырья и способов утилизации «нежелательных» компонентов. Это отношение может быть настолько низким, что для переработки кислых газов в элементарную серу использовать наиболее распространенный метод термокаталитического окисления сероводорода будет невыгодно.

Основными критериями при выборе абсорбентов, а следовательно, и процессов являются начальное и конечное содержание извлекаемых «нежелательных» компонентов в газе и заданное рабочее давление в системе или начальное и конечное парциальное давление их в условиях очистки. Начальное давление предопределяет кратность циркуляции абсорбента . Конечное парциальное давление зависит в первую очередь от степени регенерации абсорбента и от равновесного давления извлекаемого газа над раствором от температуры. Капитальные и эксплуатационные затраты определяются главным образом кратностью циркуляции и условиями регенерации растворителя. Следовательно, экономика процесса предопределяется в основном парциальными давлениями извлекаемых «нежелательных» компонентов в сыром и очищенном газе. На основе этих данных можно оценить, какой из растворителей — химический или физический — наиболее приемлем для заданных условий. После этого, учитывая специфику содержащихся в газе примесей и возможные варианты взаимодействия их с растворителями данной конкретной группы, можно выбрать процесс, который целесообразно будет использовать для проведения технико-экономического исследования.

Одно- и многоступенчатые схемы имеют свои достоинства и недостатки. Как известно из теории процессов испарения и конденсации, в результате одноступенчатого процесса образуется больше жидкой фазы, чем при многоступенчатой конденсации сырья . Однако в первом случае в жидкой фазе будет больше легких нежелательных компонентов , чем во втором, т. е. при одноступенчатом процессе селективность разделения на блоке НТК более низкая. Это приводит к увеличению эксплуатационных затрат на блоке деметанизации ШФУ.

Известно, что процесс абсорбции углеводородных газов протекает с выделением тепла — наибольший экзотермический эффект наблюдается в верхней и нижней частях абсорбера, так как наверху поглощается основная масса метана и этана, а внизу — бутана и более тяжелых углеводородов . При переработке нефтяного газа средней «жирности» в абсорбере больше поглощается метана и этана, чем пропана и более тяжелых углеводородов . А это значит, что извлечение нежелательных компонентов приводит к большему выделению тепла, чем абсорбция высокомолекулярных целевых углеводородов, так как метан и этан имеют более высокие теплоты абсорбции при рабочих давлениях процессов. При этом профиль изменения концентрации пропана, например, формируется по высоте аппарата так, что в ряде случаев в средней части абсорбера начинается десорбция пропана из абсорбента, стекающего с вышележащих тарелок .

Следовательно, в этих условиях развитие процесса может лимитироваться по некоторым компонентам из-за наступления термодинамического равновесия. Поэтому, вероятно, увеличение числа реальных тарелок в абсорбере не способствует повышению эффективности процесса. Таким образом, в условиях адиабатического режима поглощение нежелательных компонентов в абсорбере приводит к повышению средней температуры абсорбции и неблагоприятному формированию профиля температур по высоте аппарата и, как следствие, является одной из причин снижения эффективности процесса разделения природных и нефтяных газов.

Как показали кинетические исследования, энергия активации в реакциях крекинга значительно больше, чем в реакциях уплотнения. Применительно к последовательным реакциям пиролиза это озна — чает что с повышением температуры должно расти отношение скоростей образования олефинов в первичных реакциях крекинга и образования жидких ароматизированных продуктов по вторичным реакциям уплотнения. Отсюда следует вывод о том, что пиролиз углеводородного сырья с максимальным выходом целевого олефина следует проводить при технически возможных высоких температурах и оптимальном времени контакта. Необходимо однако иметь в виду, что при чрезмерно высоких температурах пиролиза увеличивается выход таких нежелательных продуктов глубокого дегидриро — вания сырья, как ацетилен и пироуглерод.

Наряду с основной реакцией дегидрирования протекает ряд побочных реакций, приводящих к образованию нежелательных продуктов .

Важным фактором является также диспропорция между масштабами потребления бензина и других легких дистиллятов и содержанием их в нефтях: прямая перегонка нефти дает их слишком мало, нужна деструкция тяжелых углеводородов до более ле'гких. В прошлом эта причина вызвала к жизни сначала термический, а затем каталитический крекинг. Эти процессы и сейчас играют важную роль в переработке нефти, но их возможности ограничены из-за низкого содержания водорода. Хиндс 2 подсчитал потенциальный выход бен-/ зина как функцию содержания водорода в сырье в случае так называемого идеального катализа, когда водород совсем не участвует в образовании нежелательных продуктов . Если учесть, что содержание водорода в тяжелом сырье обычно равно 12%, теоретический выход бензина составит не более 75—80%. Фактические выходы из-за газообразования существенно ниже. Следовательно, для повышения выходов ценных дистиллятных продуктов в переработке нефти неизбежно применение гидрогенизационных процессов.

При дальнейшем развитии этих реакций может произойти гидро-генолиз органического вещества с образованием нежелательных продуктов деструкции:

В основе некоторых процессов очистки нефтяных фракций лежит взаимодействие нежелательных продуктов с химическими реагентами с образованием соединений, удаляемых из очищаемого продукта . В других процессах происходит физическое разделение нефтяных фракций на составляющие без изменения структуры углеводородов, содержащихся в исходном сырье .

Нефтяные масла представляют собой смесь углеводородов, содержащих 20—60 атомов углерода молекулярной массы 300—750, выкипающих в интервале 300—650 °С. Головным процессом производства нефтяных масел является вакуумная перегонка мазута; в результате которой получают масляные дистилляты и гудрон . Все последующие стадии производства масел сводятся к очистке этих продуктов от смолисто-асфальтеновых веществ, полициклических углеводородов с короткими боковыми цепями, высокомолекулярных парафиновых углеводородов, серо-, кислород- и азотсодержащих соединений, ухудшающих эксплуатационные свойства масел. В зависимости от состава и свойств исходного сырья в нем содержится до 80% нежелательных продуктов, подлежащих удалению; поэтому его необходимо очищать различными способами и с различной глубиной. Выбором оптимального сырья и эксплуатационными затратами на очистку определяются основные технико-экономические показатели производства масел.

После извлечения жирных спиртов из неомыляемых-П парафиновую фракцию углеводородов направляют вновь на окисление, при этом уменьшается выход нежелательных продуктов окисления.

Наряду с этой основной реакцией протекает ряд побочных реакций, приводящих к образованию нежелательных продуктов :

Образующиеся дисульфиды отмываются из очистного раствора лигроином. Часть регенерированного раствора пропускают через фильтр для удаления следов нежелательных продуктов окисления.

нию нежелательных продуктов. При таких условиях непрерыв-

пониженной концентрации нежелательных продуктов в мыльном