Файл: Суханов, В. П. Переработка нефти учебник.pdf

Адсорбционная очистка

Очистка нефтепродуктов с применением адсорбции основана на способности адсорбентов удерживать на своей поверхности приме­ си, снижающие качество очищаемого продукта, и содействовать явлениям полимеризации и конденсации непредельных углеводоро­ дов, содержащихся в этом продукте.

В качестве адсорбентов применяют естественные активирован­ ные глины, а также синтетические продукты: силикагель, аморфные и кристаллические цеолиты, алюмосиликаты. Наибольшей адсорбируемостью обладают асфальто-смолистые вещества, затем идут аро­ матические углеводороды; слабее адсорбируются нафтеновые и па­ рафиновые углеводороды. Непредельные углеводороды, особенно диолефины, интенсивнее адсорбируются на аморфных алюмосили­ катах, чем другие углеводороды и смолы; при этом происходит их полимеризация. На кристаллических алюмосиликатах (цеолитах), хорошо адсорбируются парафиновые углеводороды. В табл. 25 при­ водится химический состав отбеливающих глин.

* До по0 С. ** Выше 110° С.

Ряд глин в натуральном виде не имеет отбеливающих свойств. Некоторые из них после обработки слабой серной или соляной кис­ лотой при 90—95° С и последующей промывки водой для удаления избытка кислоты и сушки приобретают хорошие адсорбционные свойства. Такая обработка называется активацией. Можно подвер­ гать активации и глины, которые используют в натуральном виде, например гумбрин. Адсорбционные свойства глин после активации повышаются в 2 —4 раза.

Чем больше пористость адсорбента и его удельная поверхность, тем мельче его частицы и меньше молекулы адсорбируемого про­ дукта и тем выше при прочих равных условиях адсорбционная спо­ собность (активность) адсорбента, характеризуемая количеством поглощенного вещества.

Извлечение адсорбированных веществ из пор адсорбента (де­ сорбция) является процессом эндотермическим. Десорбцию прово­ дят как жидкостью (растворителем), так и паром. При десорбции паром необходимо, чтобы адсорбированное вещество в условиях процесса десорбции образовало летучую смесь с паром.

2 7 4

При использовании процесса десорбции для масляных фракций полностью извлечь такие соединения, как смолы и полициклические ароматические углеводороды, не удается. Их удаляют с поверхно­ сти адсорбента при помощи выжига.

В настоящее время в нефтеперерабатывающей промышленности во все уменьшающемся объеме применяют два способа очистки не­ фтепродуктов глинами-: контакную очистку — обработку масляных дистиллятов глиной в виде порошка, и перколяционную очистку — фильтрацию масляных дистиллятов и сырых парафинов через гли­ ну в виде крупки.

На рис. 118 показана принципиальная технологическая схема установки для контактной очистки смазочных масел. Масло насо­ сом 1 прокачивается через паровой подогреватель 2 в первый сме­ ситель 3, где смешивается с глиной. Снизу смесителя смесь масла с глиной непрерывно откачивается насосом 4 в трубчатую печь 5, нз которой затем поступает в колонну 6, где от масла отделяются легкие фракции, вода, остатки избирательных растворителей или S02 (если применялась кислотная очистка) и газы, образующиеся при разложении масла. Для лучшей отпарки этих продуктов в ниж­ нюю часть колонны подают перегретый водяной пар; это также предотвращает оседание глины в ней.

Продукты из верхней части колонны, пройдя через конденса­ тор 7, поступают в емкость 8. Несконденсировавшиеся продукты из емкости 8 переходят в конденсатор смешивания 9, где охлажда­ ются водой. Конденсат из емкости 8 откачивается в топливные бачки, а часть поступает на орошение колонны 6.

Из низа колонны 6 смесь масла с глиной насосом 10 через холодильник 11 перекачивается во второй смеситель 12, в котором адсорбент благодаря работе турбинной мешалки (такой же, как и в первом смесителе) поддерживается во взвешенном состоянии. Из этого смесителя насос 13 подает смесь к дисковым фильтрам 14. Отфильтрованное масло с дисковых фильтров через холодильник 15 поступает в емкость 16, откуда насосом 17 перекачивается на рамоч­ ные фильтры 18. Отсюда очищенное масло самотеком поступает в емкость 19, а из нее насосом 20 откачивается в резервуарный парк.

При контактной доочистке отбеливающими глинами выход гото­ вых продуктов составляет 97—98% от дистиллятного и 95—96% от остаточного масла. Содержание масла в отработанной отбеливаю­ щей глине достигает 30%. Часть этого масла можно регенериро­ вать, применяя растворитель Расход глины от 3 до 20%• Время контактирования масла с глиной от 40 до 60 мин. Смесь масла с глиной в печи подогревается в пределах 120—300° С "(обычно на 30—40°С выше, чем температура вспышки масла). Температура фильтрации на дисковых фильтрах от 120 до 170, а на рамочных

100—110° С.

После контактной доочистки масел улучшается их цвет и умень­ шается коксуемость.

Перколяционную очистку (или перколяционное фильтрование) применяют для масел, уже прошедших кислотно-щелочную или се-

лективную очистку избирательными растворителями. Этот способ используют только в тех случаях, когда необходимо улучшить цвет масла, например при очистке специальных масел, вазелннов, пара­ финов и церезинов.

Фильтрование производят в цилиндрических башнях, доверху засыпанныхслоем крупки или зерен адсорбента. Внизу башни во избежание потерь глины натянута фильтровальная ткань. Продукт

башню подают растворитель — лигроин. После промывки лигроин выдувают и? глины водяным паром в течение 4—5 ч, после чего башня снова готова к работе.

Из раствора масла лигроин отгоняют для дальнейшей промыв­ ки, а регенерированное масло используют. Раз в 1—1,5 месяца гли­ ну подвергают регенерации, для чего ее загружают в специальную печь, где прокаливают горячими газами при температуре свыше

500° С.

В последнее время применяют установки для непрерывной очи­ стки продукта адсорбентом.

Заслуживает также внимания процесс адсорбционной очистки масел мелкозернистым адсорбентом с регенерацией его в кипящем слое. Для этой цели наиболее пригодны синтетические алюмосили­ катные адсорбенты с частицами размером 0,25—0,50 мм. В табл. 26 приведены показатели качества продуктов, получаемых при такой адсорбционной очистке.

Схема этого процесса, разработанная ВНИИ НП, включает че­ тыре основных блока: 1) адсорбции и десорбции; блок состоит из двух объединенных аппаратов, снабженных распределительными, замачивающими и сборными устройствами; 2) отпарки раствори­ теля из пульпы засмоленного адсорбента, выводимого из десорбера, с соответствующими сепарационными, пылеулавливающими и теп­ лообменными устройствами; 3) окислительной регенерации и ох­ лаждения адсорбентов с теплоутилизационными устройствами; 4) регенерации растворителя.

277

Г л а в а 10

ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА МАСЕЛ И ПЛАСТИЧНЫХ (КОНСИСТЕНТНЫХ) СМАЗОК

§ 39. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СЕЛЕКТИВНЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ

Органические и некоторые неорганические растворители по спо­ собности растворять углеводороды ведут себя по-разному. Одна группа растворителей при обычной температуре образует с жидки­ ми углеводородами раствор, однородный во всех отношениях (эти­ ловый эфир, хлороформ, четыреххлористый углерод и др.). Другая группа растворителей при комнатной температуре растворяет угле­ водороды в небольших количествах, а при большом их избытке об­ разуются две жидкие фазы. В одной из фаз содержится углеводо­ род (нефтепродукт) с небольшой примесью растворителя, в другой растворитель содержит в растворенном виде часть углеводородов исходной фракции. При очень большом добавлении растворителя образуется единый раствор.

Принцип применения селективных растворителей для очистки масел заключается в использовании различной растворимости угле­ водородов в отдельных растворителях. Растворитель, применяемый для селективной очистки масел, должен извлекать из них нежела­ тельные компоненты, не затрагивая полезных, и образовывать при очистке две фазы. Фаза, включающая полезные компоненты масла (парафиновые и нафтеновые углеводороды), называется рафинат­ ной; фаза, включающая нежелательные примеси, называется эк­ страктной. После отгонки от рафинатного слоя растворителя полу­ чается очищенное масло— рафинат, после отгонки экстрактного растворителя получается остаток — экстракт.

Результаты очистки зависят от избирательности растворителя, т. е. способности его извлекать из очищаемого продукта нежелатель­ ные компоненты, и его растворяющей способности. С повышением растворяющей способности растворителя качество рафината улуч­ шается, но выход его уменьшается. Обычно при большой раство­ ряющей способности растворитель имеет худшие избирательные свойства. Растворимость масел в растворителях в основном зависит от их углеводородного состава й в меньшей степени — от фракцион­ ного состава. Высококипящие масла хуже растворяются в раство­ рителе, чем низкокипяшие.

Большое значение имеет соотношение между растворителем и очищаемым продуктом. Этот фактор зависит от технологии процес­ са, сырья и применяемого растворителя (см. ниже).

2 7 8

С повышением температуры при данном соотношении раствори­ теля п очищаемого продукта увеличивается растворимость углево­ дородов нефтяной фракции и при достижении определенной темпе­ ратуры, называемой критической температурой растворения, (КТР),.

и выше этой температуры углеводороды полностью смешиваются с

ароматические углеводороды имеют КТР более низкую, чем соответствующие им по строению нафтеновые углеводороды. Наиболее высокую КТР имеют парафиновые углеводороды нор­ мального строения.

Растворимость компонентов масел в растворителях изменяется в зависимости от природы растворителя и химического состава ма­ сел, а также под влиянием различных добавок (в основном воды и органических веществ).

Растворяющая способность по отношению к содержащимся в маслах углеводородам таких растворителей, как спирты и фенол, в присутствии воды понижается. Например, при добавлении воды к фурфуролу его растворяющая способность резко снижается, что

Аналогично этому понижается растворяющая способность фено­ ла и других подобных растворителей, что характеризуется повыше­ нием КТР масла в этих растворителях. Например, масляная фрак­ ция из туймазинской нефти, выкипающая в пределах 300—400° С, в смеси 1 : 1 с фенолом имела КТР = 47° С, а в аналогичной смеси, но с фенолом, содержащем 10% воды, КТР поднялась до 98° С. При этом наблюдалось повышение избирательного действия фенола.

При добавлении бензола или толуола к таким растворителям, как фенол, фурфурол и кетоны, резко повышается их растворяющая

2 7 9