Материальный баланс процесса деасфальтизации гудрона

Продукты	На сырье установки, %
Поступило:
Фракция > 500^оС	100,0
Получено:
Деасфальтизат	33,0
Асфальт	66,0
Потери	1,0
ВСЕГО:	100,0

3.3.5. Селективная очистка. Назначение. Сырье.

Основные параметры процесса.

Материальный баланс. Технологическая схема процесса.

Сырьем процесса служат масляные дистилляты и деасфальтизаты, а также фракции дизельных топлив.

Получаемые при вакуумной разгонке фракции, а также остаточные масла содержат ряд нежелательных элементов, которые ухудшают эксплуатационные свойства масел. Эти вещества требуется удалить. К ним относятся:

1. Асфальто-смолистые вещества.

2. Полициклические арены и нафтеноароматические углеводороды.

3. Непредельные углеводороды.

4. Гетероорганические соединения, содержащие серу, азот, кислород, металлы и т.д.

В основе процесса селективной очистки лежит экстракция. При этом улучшаются два свойства масел:

1. Термоокислительная стабильность возрастает.

2. Индекс вязкости (ИВ) возрастает.

Очищенный продукт именуется "РАФИНАТ". По сравнению с исходным сырьем рафинат имеет:

- более низкую плотность, вязкость, коксуемость, кислотность;

- более высокую температуру застывания;

- меньше серы и асфальто-смолистых веществ;

- Рафинат / экстракт.

В качестве растворителей селективной очистки (СО) применяются фенол, фурфурол, N-метилпирролидон.

фенол tпл = +41.0^оС, tкип = 182^оС	фурфурол tпл = -36.5^оС, tкип = 161.7^оС	N-метилпирролидон, tзаст = -24^оС, tкип = 206^оС

Требования к растворителю:

1. Высокая избирательность и высокая растворяющая способность.

2. Плохая растворимость для желательных компонентов.

3. Плотность, отличная от плотности сырья.

4. Умеренная температура кипения, не равная температуре кипения сырья.

5. Химически термостабилен, инертен к сырью.

6. Плохо растворим в воде, не образует азеотропных смесей.

7. Некоррозионноактивный, нетоксичный, невзрывоопасный, дешевый, доступный.

ФЕНОЛ:

- высокая растворяющая способность, что важно при очистке высокосмолистых остаточных фракций;

- небольшая избирательность.

ФУРФУРОЛ:

- низкая растворяющая способность;

- высокая избирательность.

N - МЕТИЛПИРРОЛИДОН:

- растворяющая способность как у фенола;

- высокая избирательность, как у фурфурола.

ФУРФУРОЛ применяют, когда из-за высокой критической температуры растворимости сырья нельзя применять фенол.

USSR - фенол;

USA - фурфурол.

Процесс осуществляется в абсорбционной противоточной колонне.

Растворитель подается вверх колонны,

Сырье - вниз колонны.

Растворитель контактирует с сырьем, сырье идет вверх, растворитель вниз, происходит контакт, в растворителе остаются извлеченные компоненты, получаются 2 фазы:

РАФИНАТ: очищенный продукт + 15...20 % растворителя;

ЭКСТРАКТ: 70...75 % растворителя + нежелательные компоненты.

Основные факторы процесса:

1. Температура.

2. Качество сырья.

3. Кратность растворителя на сырье.

4. Для фенольной очистки: подача антирастворителя.

С увеличением температуры растворимость сырья возрастает.

Температура процесса должна быть такова, чтобы существовало две фазы, то есть ниже КТР сырья в данном растворителе.

Температура верха < КТР на 8...12^оС.

С увеличением температуры снижается выход рафината, так как возрвстает растворимость сырья в растворителе.

	Нижняя температура для фенолов 40...45 (50)^оС, так как температура кристаллизации фенола 41^оС. Температура фенольной очистки 45...115^оС. Температура фурфурольной очистки 50...150^оС, для дизельного топлива 30...150^оС. Нижний предел определяется вязкостью сырья. Температура растворителя > температура верха > температура сырья > температура низа. Температура растворителя выше температуры верха на 3...4^оС.
Рис. 3.27.	Схема сырьевых потоков колонны селективной очистки

Разница между температурами верха и низа называется температурным градиентом экстракции (ТГЭ) (возбуждение внутренней рециркуляции).

Для дистиллятов ТГЭ = t_в - t_н = 10...15^оС.

Для остаточного сырья ТГЭ = 20^оС.

Температура сырья на 5-7^оС выше температуры низа.

Для поддержания температуры низа колонны существует рециркуляция экстракта. Температура рециркулирующего экстракта ниже на 10-15^оС.

С увеличением температуры очистки качество рафината проходит через максимум, так как с увеличением растворяющей способности снижается избирательность растворителя.

Следовательно, нельзя сильно повышать температуру за счет снижения кратности растворителя к сырью.

Качество сырья. Чем выше содержание ароматических углеводородов в сырье ниже КТР и ниже температура в колонне.

Чем выше температура выкипания фракций, тем выше КТР и выше температура в колонне, ниже выход продукта.

КТР рафината выше, чем выше КТР сырья и чем лучше очищен рафинат, тем больше разница между КТР рафината и сырья.

Кратность растворителя. С увеличением температуры выкипания фракции и с увеличением коксуемости сырья, кратность растворителя к сырью растет.

ФЕНОЛ

Для маловязких масляных дистиллятов кратность равна	1.2-1.5 / 1 масс.
Для остаточных фракций	2.5-3.5 / 1
Если получают масла с высоким ИВ
Для маловязких	2.5-3.5 / 1
Остаточных	3.5-4.5 / 1

ФУРФУРОЛ

Для легких фракций	2-3.5 / 1
Для тяжелых	6-4.5 / 1

С увеличением кратности снижается выход рафината, повышается его качество, снижается производительность установки по сырью.

Подача антирастворителя. Используется для снижения растворяющей способности фенола и повышения избирательности в тех случаях, когда нельзя понизить КТР сырья.

Антирастворитель - вода. Подается в экстракторную зону (низ колонны) в виде фенольной воды (вода + 10-12% масс. фенола). Количество 3-9% масс. на фенол.

Фенольная вода иногда подается и в рафинатную зону в количестве 1-5 % масс.

Рис. 3.28.

Принципиальная схема установки селективной очистки масляных фракций

Предварительно подготовленное и нагретое сырье и нагретый растворитель подается в колонну 1, где вступает в контакт, в результате чего нежелательные компоненты извлекаются растворителем и в виде экстракта уходят с низа колонны (часть циркулирует для поддержания температуры низа). Сверху колонны отводится очищенный продукт в виде рафинатного раствора, который греется в печи 2 и поступает в испарительную колонну 3, где от рафината отгоняется основная часть растворителя, которая конденсируется в теплообменниках и конденсаторах-холодильниках и собирается в емкости сухого растворителя 9.

С низа 3 рафинат с остатком растворителя (£5% масс.) идет в отпарную колонну 4, где с помощью острого водяного пара, подаваемого в низ колонны, происходит отпарка остатков растворителя.

Сверху водяной пар и пары растворителя идут на блок регенерации влажного растворителя 8, где идет отделение воды от растворителя.

С низа 4 отводится рафинат.

С низа 1 экстрактный раствор проходит теплообменники, греется в печи 5 и идет в испарительную колонну 6, сверху которой отводится либо сухой растворитель (в случае использования фурфурола или N-метилпирролидона) или вся вода, содержащаяся в растворителе и влажный растворитель (фурфурольная очистка). С низа первой испарительной колонны, уже частично освобожденный от растворителя, экстракт поступает во вторую испарительную колонну 6^а, где отгоняется основная масса растворителя. С низа колонны экстракт с содержанием растворителя не более 5% масс. идет в отпарную колонну 7, где острым водяным паром производится отпарка остатков растворителя. С низа 7 выводится чистый экстракт. С верха 7 пары растворителя и водяной пар идут на блок регенерации влажного растворителя 8. Сухой растворитель из испарительных колонн конденсируется и собирается в емкости сухого растворителя 9, куда также подается растворитель с блока регенерации влажного растворителя 8, а также свежий растворитель на восстановление потерь

Дата добавления: 2014-01-04