Материальный баланс установки

Таким образом, сточки зрения эксплуатационных свойств для производства электроизоляционных масел целесообразно использовать базовые масла средней вязкости с НВ не менее 90. Переочистка масел нежелательна, поскольку это может привести к повышенному газовыделению. Наряду с антиокислительными и вязкостными присадками в электроизоляционные масла вводят присадки, улучшающие их диэлектрические свойства.

Гидравлические  масла служат несжимаемой жидкой средой для передачи энергии в  гидравлической системе от одного угла или агрегата машины к другому  и превращения этой энергии в  полезную работу. Масла для гидравлических систем представляют собой высокоочищенные  нефтяные фракции, содержащие различные  присадки. При повышении вязкости затрудняется запуск и снижается  чувствительность гидросистемы, при резком снижении вязкости появляются утечки жидкости, снижается смазочная способность. Гидравлические масла имеют индекс вязкости не менее 85. Важной характеристикой гидравлических масел противопенные свойства, способность жидкости выделять растворенный воздух или другие газы без образования пены. Интенсивное пенообразование сокращает срок службы масла, так как при этом усиливается его окисление, ухудшается охлаждающая способность. При контакте с резинами гидравлические масла могут резко изменять их свойства, резины могут набухать, впитывая значительное количество некоторых углеводородов масла, или твердость и терять эластичность вследствие растворения в масле некоторых компонентов. Современный ассортимент гидравлических масел в зависимости от состава базового масла и наличие присадок можно разделить на три группы: масла без присадок, масла на обычной основе с присадками и глубокоочищенные масла с присадками.

Технологические масла используют при производстве разнообразных материалов и продуктов  в качестве сырьевых компонентов  и добавок, а также для различных  целей в технологических процессах. К таким маслам относятся закалочные, абсорбционные (поглотительные), текстильные (для замасливания хлопка и производства химических волокон), пластификаторы и  смягчители-наполнители, теплоносители, для производства смазок и присадок, белые масла - медицинские и парфюмерные. В большинстве случаев технологические  масла

готовят на основе маловязких дистиллятных фракций нефти, иногда в них добавляют присадки.

 

 

 

1.2     Теоретические основы процесса  селективной очистки масляных фракций

 

           1.2.1 Сведения о процессе

 

Несмотря  на то, что в последнее время  нефтепереработке все большее значение приобретают процессы адсорбции, особой производства масел продолжают оставаться традиционные процессы очистки дистиллятной и деасфальтированных нефтяных остатков селективными растворителями.

Наибольшее  растворение в мировой практике нефтепереработки  получили фурфурол и фенол и N-метилпирролидон, которые имеют свои преимущества и недостатки. Процесс селективной очистки совершенствуется по пути исследования более эффективного и менее экономически опасного растворителя.

Анализ  экстракционных и других свойств  N-метилпирролидона и зона в сопоставлении с фенолом и фурфуролом послужил основанием для перевода за рубежом установок фенольной очистки масел на N-метилпирролидон. Процесс очистки нефтяных масляных фракций растворителями основан на теории растворимости углеводородов в растворителях, согласно которой состояние системы определяется двумя противоположно действующими закторами: межмолекулярным взаимодействием за счет сил пространственной ориентации и водородных связей, а также тепловым движением молекул. В производстве нефтяных масел наиболее широко применяют полярные растворители. Компоненты масляных фракций в основном являются неполярными веществами, поэтому растворение их в растворителях этой группы происходит в результате поляризации неполярных молекул под влиянием электрического поля молекул растворителя с высоким дипольным моментом.

Наибольшим  значением поляризуемости характеризуются ароматические углеводороды, наименьшим парафиновые, нафтеновые занимают промежуточное положение. При помощи селективных растворителей из нефтяного сырья могут быть извлечены такие нежелательные компоненты, как непредельные углеводороды, серо- и азотосодержащие соединения, поликциклические ароматические и нафтеноароматические углеводороды с короткими боковыми  цепями,  а также смолистые вещества.  Существенно

улучшаются  две важнейших эксплуатационных масел: стабильность против окисления  и вязкостно-температурные свойства. Помимо этого, очищенный

продукт (рафинат) имеет по сравнению с сырьем меньшую плотность, вязкость, плотность, и   особенно – коксуемость, и более высокую температуру

застывания; в нем меньше   серосодержащих соединений и он менее интенсивно окрашен.

 

   1.2.2 Растворители процесса

 

Избирательными  или селективными растворителями называют такие-жидкие вещества, которые обладают способностью извлекать при определенной температуре из смеси только какие-то определенные компоненты, не растворяя остальных компонентов и не растворяясь в них. Наибольший интерес для целей очистки представляют такие растворители, которые способны растворять различные вещества, входящие в состав масел, при резко отличающихся критических температурах растворения.

В качестве избирательных растворителей для  очистки масел предложено большое  количество разнообразных веществ. Однако среди них лишь немногие соответствуют  технологическим требованиям процесса очистки. Общие требования к растворителям  следующие:

1. Растворитель должен обладать ярко выраженной избирательной растворимостью, сохраняющейся в широком интервале температур.

2. Растворитель не должен хорошо растворяться в очищенном продукте.

3. Желательна большая разница плотностей растворителя и сырья, что 
облегчает процесс разделения на фазы.

4. Растворитель должен быть химически инертным и стабильным по 
отношению к сырью, нетоксичным, невзрывоопасным и не должен 
вызывать коррозию аппаратуры.

5. Растворитель должен легко и полностью регенерироваться. Для этого его температура кипения должна быть значительно ниже температуры 
кипения масла. При слишком низкой температуре кипения процесс 
необходимо вести под наблюдением.

6. Растворитель должен иметь низкую температуру испарения, что 
способствует снижению энергетических затрат и расхода охлаждающей 
воды.

7. Растворитель должен быть дешевым и недефицитным. Практически ни один из испытанных и используемых в промышленности растворителей 
перечисленным выше требованиям полностью не отвечает. Предпочтение 
отдается растворителям, которые удовлетворяют большинству 
упомянутых требований.

Таблица 1.2.1 - Сравнительная характеристика растворителей

 

Продолжение таблицы 1.2.1

 

В последние  годы за рубежом осуществляется переход  установка фенольной очистки, но значительно более безопасный в экономическом аспекте растворитель N-метилпирролидон, отличающийся и тому же хорошими эксплуатационными характеристиками. По растворяющей способности, химической и термической стабильности N- метилпирролидон превосходит фенол и фурфурол. При одинаковом соотношении растворителя к сырью применение N-метилпирролидона позволяет увеличить выход рафината на 4-5%. Физические и термохимические свойства N- метилпирролидона обеспечивают при его регенерации из рафинатного и экстрактного растворов больший коэффициент разделения, чем у фенола.

N-метилпирролидон обладает достаточно термической стабильностью, подобной стабильности фенола и значительно превосходит стабильность фурфурола.

К недостаткам  N-метилпирролидона относят высокую стоимость, ограниченность ресурсов для производства и высокую температуру кипения, затрудняющую очистку сырья с температурой начала кипения ниже 300°С, этих недостатков лишен N-метилпирролидон. В странах СССР очистку деасфальтизатов в основном проводят с помощью N-метилпирролидона, и в меньшей степени с использованием фурфурола.

N - метилпирролидон обладает меньшей токсичностью по сравнению с фенолом и фурфуролом, имеет хорошую растворяющую способность, высокую

 

избирательность   и   применим   для   очистки   сырья   как  рафинатного  так и -2фтеного основания.

Однако, в связи с отсутствием достаточной  температуры и данных по N -метилпирролидону,   в   качестве   избирательного   растворителя   при   расчете

остановки   селективной   очистки   масляного   сырья   -   фракции   420-500°С жетыбайской нефти применяли N-метилпирролидон .

 

1.2.3 Технологический режим процесса

 

Главнейшими факторами, определяющими эффективности  процесса, является температура и  кратность растворителя к сырью; в свою очередь эти факторы  зависят от характера очищенного сырья и требований к качеству очищенного продукта.

При очистке  сырья избирательными растворителями необходимо поддерживать такую температуру  экстракции, при которой система  состоит из двух фаз - рафинатного раствора, содержащего очищенный продукт (рафинат) и сравнительно небольшую часть растворителя, и экстрактного раствора, состоящего в ней нежелательных компонентов. Это условие выполнимо при температурах очистки ниже КТР (критической температуры растворения) данного сырья в данном растворителе, таким образом верхним температурным пределом очистки является КТР сырья в данном растворителе.

Низкокипящие  дистиллятные, особенно вторичного происхождения, могут иметь такую низкую КТР в данном растворителе, что смесь охлаждает для образования двухфазной системы или понижать растворяющую способность растворителя давлением к нему антирастворителя, чтобы повысить КТР смеси.

Очистку нефтяного сырья необходимо проводить  при оптимальной температуре (или  интервале температур), когда достигаются  лучшие показатели по избирательности  и растворяющей способности растворителя, т.е. достаточно высокий выход рафината заданных качеств. Эта температура различие для разных растворителей и очищаемого сырья и до настоящего времени в каждом конкретном    случае    экспериментально.    Максимумом    индекса    вязкости определяется  оптимальная  температура  очистки,   выше  которой  наряду  со значительным возрастанием растворяющей способности растворителя резко снижается  его  избирательность  в  отношении  нежелательных  компонентов очищенного сырья, что приводит к ухудшению качества очищенного продукта. Выход и качество рафината зависят также от кратности растворителя к сырью. Для одного и того же вида сырья и при неизменной температуре очистки с увеличением кратности растворителя к сырью, снижается выход рафината и повышается его качество.

При экстрагировании  методом противотока очищаемый  продукт по мере непрерывного движения на встречу растворителю все в  большей степени освобождается  от нежелательных компонентов, извлекаемых  растворителем. так как при этом КТР очищаемого сырья все время повышается, то для до извлечения остающихся в рафинате нежелательных компонентов необходима более высокая температура экстракции. С этой целью создают разность между температурами растворителя и очищаемого сырья, входящих в систему экстракции, которую называют температурным градиентом экстракции.

Зона  наибольшей температуры в системе  экстракции находятся в месте  температуры в системе экстракции находятся вместе ввода в системе  растворителя, наименьший - на выходе экстрактного раствора, т.е. существует равенство: температура ввода растворителя > температура вывода рафинатного раствора > температура ввода сырья> температура экстрактного раствора.

 

 

1.3     Селективная  очистка N-метилпирролидоном

 

1.3.1  Назначение процесса и его  сущность

 

Основными показателями, характеризующими качества смазочных масел, являются их эксплуатационные свойства: вязкость и ее изменение  от температуры (индекс вязкости), стойкость  против окисления водородом, нагаро- и шламообразования, подвижность при низких температурах (температура застывание), температура вспышки, органическая кислотность, коррозионность и др.. Как известно, масляные фракции нефти состоят из сложной смеси углеводородов, обладающих различными физико-химическими свойствами, и подразделяются на желательные и нежелательные компоненты масел. Краткая оценка основных групп углеводородов с точки зрения получения качественных масел сводится к следующему. Парафиновые углеводороды нормального строения с числом углеродных атомов 16 и выше при обычной температуре твердые, а углеводороды изостроения с короткими боковыми цепями -жидкие. При увеличении длины боковой цепи температура застывания изопарафинов повышается, во фракциях, выкипающих выше 400°С, они имеют плюсовую температуру застывания. Содержание твердых парафиновых углеводородов в масляных фракциях из различных нефтей колеблятся в, широких пределах: от следов до 40% и более.

Твердые парафиновые углеводороды, обладающие и низкой вязкостью и высокой  температурой застывания, являются нежелательными компонентами масел. В N-метилпирролидоне они плохо растворимы, и их выделяют на установках депарафинизации.

Ароматические углеводороды имеют различное строение и могут содержать как одно или несколько ароматических  колец, так и нафтеновые и ароматические  кольца с парафиновыми цепями. В  зависимости от этого ароматические  углеводороды подразделяют на моно- и полициклические, нафтеноароматические,   а   также   ароматические   с   парафиновыми   цепями.