Данная статья посвящена оптимизации блока регенерации экстрактного раствора установки селективной очистки масел N-метилпирролидоном, в частности, проанализирована работа колонны высокотемпературной регенерации экстрактного раствора К-5, а также рассчитано оптимальное количество подаваемого орошения в колонну высокотемпературной регенерации экстрактного раствора К-5.
Ключевые слова: N-метилпирролидон, блок регенерации экстрактного раствора, селективная очистка масел.
В современное время производство нефтяных смазочных масел основано, в частности, на использовании процессов экстракционного разделения вакуумных дистиллятов и деасфальтизатов. К числу таких процессов относится очистка дистиллятного и остаточного масляного сырья селективными растворителями, которые являются одним из основных процессов производства нефтяных масел.
Процессы очистки дистиллятного и остаточного масляного сырья селективными растворителями, обеспечивают селективный выбор из масляного сырья таких ненужных элементов, как полициклические ароматичные и нафтено-ароматичные углеводороды с краткими боковыми цепями, сернистые, азот, и кислородсодержащие соединения, полигетероатомные высокомолекулярные соединения (смолы).
До недавнего времени в России в процессах селективной очистки масел использовали в качестве селективных растворителей в основном фенол и фурфурол.
Однако в связи с повышением требований к качеству смазочных масел, возрастанием роли экологических и технических проблем при производстве и применении масел появилась необходимость усовершенствования процессов селективной очистки с целью увеличения глубины очистки масляного сырья и улучшения технических и экологических свойств реагентов и товарных масел. [1].
Процесс экстракции сырья селективными растворителями основан на различной растворимости в них желательных и нежелательных групп компонентов с последующим разделением их друг от друга. Для экстракции нежелательных компонентов необходимо достаточно сильное притяжение между молекулами растворяемого вещества и растворителем по сравнению с силами взаимного притяжения между молекулами сырья.
Таблица 1
Показатели очистки масляных фракций различными растворителями
|
Показатели |
N- МП |
Фенол |
Фурфурол |
|
Выход рафината, % отн |
100 |
93–96 |
93–98 |
|
Кратность растворителя к сырью, % отн |
100 |
100–115 |
130–150 |
|
Удельные энергозатраты на регенерацию 1 кг растворителя, кДж/кг |
750 |
746 |
629 |
|
Удельные энергозатраты единицу продукции, % отн |
100 |
107–120 |
117–131 |
|
Производительность, % отн.: |
100 |
87–100 |
67–77 |
|
-по сырью |
|||
|
-по рафинату |
100 |
83–93 |
64–76 |
Как видно из таблицы 1, применение N-метилпирролидона позволяет увеличить выход рафината при снижении энергозатрат на процесс.
На установке селективной очистки масел осуществляется экстрактивная очистка нефтепродуктов селективным растворителем –N-метилпирролидоном.
Целевым продуктом установки селективной очистки масел является рафинат, он применяется в качестве сырья на установках депарафинизации. Побочными продуктами установки селективной очистки масел являются- экстракты- они применяются как сырье для производства битумов, технического углерода, нефтяных коксов, пластификаторов каучуков в резиновой и шинной промышленности, как компонент котельного топлива.
Экстракция — это процесс извлечения одного или нескольких компонентов из раствора с помощью селективного растворителя, называемого экстрагентом. При этом извлекаемые компоненты переходят из одной жидкой фазы в другую.
Суть экстракции заключается в том, что в экстрагенте хорошо растворяются одни компоненты (в данном случае полициклические ароматические углеводороды) и значительно слабее — другие (нафтено-парафиновые углеводороды) [2].
На установке селективной очистки масел в блоке регенерации экстрактного раствора установки селективной очистки масел N-метилпирролидоном, проблемой является унос легких целевых фракций экстрактного раствора с растворителем, что приводит к потере целевых легких фракций и загрязнению растворителя с последующим отложением его в осушительной колонне К-8.
Нашей задачей является оптимизировать процесс блока регенерации экстрактного раствора установки селективной очистки масел N-метилпирролидоном путем изменения подачи орошения в колонну высокотемпературной регенерации экстрактного раствора К-5 и минимизировать унос целевых фракций. Оптимизация будет заключаться в настройке подачи количества орошения и выводе на основе полученных данных. Исходя из вышеперечисленного мы смоделируем процесс, добавив в него дополнительно 3 экстракционные колонны высокотемпературной регенерации экстрактного раствора К-5 именуемыми на схеме К-5/1, К-5/, К-5/3, нормы технологического режима останутся прежними.
Таблица 2
Полученные данные свойств потоков.
|
Колонна |
Орошение, кг/ч. |
Унос, кг/ч. |
|
К-5 |
5634 |
71,8977 |
|
К-5/1 |
3830 |
223,0576 |
|
К-5/2 |
4378 |
75,9758 |
|
К-5/3 |
4925 |
75,1784 |
Из полученных из таблицы 2 данных видно, что подача орошения влияет на унос целевых нефтепродуктов с растворителем.
Рис. 1. Соотношение уноса целевых легких фракций к орошению в колонну высокотемпературной регенерации экстрактного раствора К-5
Проанализировав полученные в таблице 2 и рисунке 1 данные видим, что при подаче орошения количеством 3830 кг/ч. количество уноса целевых фракций составляет 223,0576 кг/ч., при 4378 кг/ч. составляет 75,9758 кг/ч., при 4925 кг/ч. составляет 75,1784 кг/ч, при 5634 кг/ч. составляет 71,8977 кг/ч., тем самым мы можем сделать вывод, что количество уноса целевых фракций зависит от количества подаваемого орошения в колонну К-5, чем больше подаваемого орошения, тем меньше составляет унос целевых фракций. Оптимальное орошение будет составлять- 5634 кг/ч. Однако стоит отметить, что чрезмерное количество подаваемого орошения может снизить температуру на верху колонны К-5, что может отразиться на тепловом режиме низа экстракционной колонны К-4.
Литература:
- Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002. 672 с.
- Желободько В. Ф. и др. //Нефтепереработка и нефтехимия — М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1986.С. 41–427.
