Способ получения трансформаторного масла

 

Сущность изобретения нефтяной дистиллят подвергают обработке серной кислотой в аппарате колонного типа с инертной насадкой из поливинилхлоридных частиц при подаче нефтяного дистиллята в нижнюю часть аппарата, а серной кислоты - в верхнюю часть аппарата Полученное кислое масло подвергают последовательной обработке щелочью с получением нейтрализованного масла и горячей водой в аппаратах колонного типа с инертной насадкой в противотоке при подаче кислого и нейтрализованного масла в нижнюю часть аппаратов с объемной скоростью 0,6 - 1.0 ч Полученное масло подвергают сушке и контактной доочистке Обе стадии проводят одновременно в аппарате колонного типа с неподвижным слоем цеолита NaX. 2 табл, 1 ид

1 Ii (в) RU (ii) 20Î2796 С1 (51) Комитет Российской Федерации

IIo патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ : :: " ;:,, K ПА ЕН У (21) 5031064/04 (22) 22.01.92 (46) 15.11.93 Бюп. No 41-42 (75) Алиев Н.М„Бабаев И.M. (73) Алиев Насир Мамед оглы (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА (57) Сущность изобретения: нефтяной дистиллят подвергают обработке серной кислотой в аппарате колонного типа с инертной насадкой из поливинилхпоридных частиц при подаче нефтяного дистиллята в нижнюю часть аппарата, а серной кислоты — в верхнюю часть аппарата Полученное киспое масло подвергают последовательной обработке щелочью с получением нейтрализованного масла и горячей водой в аппаратах колонного типа с инертной насадкой в противотоке при подаче кислого и нейтрализованного масла в нижнюю часть аппаратов с объемной скоростью 0,6 — 1,0 ч. Полученное масло подвергают сушке и контактной доочистке

Обе стадии проводят одновременно в аппарате колонного типа с неподвижным слоем цеопита МаХ 2 ,табл. 1 ил.

2002796

25

40

50

Изобретение относится к производству изоляционных масел, в частности трансформаторных масел, Известен способ получения трансформаторного масла селективной очисткой нефтяных дистиллятов. В качестве селективного растворителя применяют фенол или фурфурол.

Способ осуществляют в экстракционной колонне, температурный градиент экстракции составляет обычно 6 — 10 С, Избирательнаяя способность растворителей зависит оттемпературы в колонне. При приближении температуры к критической точке ухудшается качЕство рафината, что в конечном итоге сказывается на качестве получаемого трансформаторного масла, которое по основному показателю термоокислительной стабильности не удовлетворяет требованиям ГОСТа. Этим и объясняется необходимость введения в состав масла антиокислител ьной присадки, В целом способ сложен и малоэффективен, используется большое количество токсичных растворителей. Трансформаторные масла получают гидрированием масляных дистиллятов в присутствии специальных катализаторов. Осуществляют способ при давлении 250 ати и температуре 400 С в связи с чем основным недостатком способа является сложность аппаратурного оформления.

Широко используют метод сернокислотной очистки при получении трансформаторных масел.

8 известном способе, принятым нами в качестве прототипа, масляный дистиллят обрабатывают 94% серной кислотой при температуре 45-55 С в три стадии. Расход серной кислоты составляет 12 — 16% от массы дистиллята, Проводится трехкратная порционная обработка масляного дистиллята кислотой, сопровождающаяся интенсивным перемешиванием с обязательным отстоем продукта и выводом кислого гудрона из мешалки, После полного осаждения кислого гудрона из кислого масла оно перекачивается в щелочные мешалки, где осуществляется нейтрализация (выщелачивание) кислого масла

3%-ным раствором щелочи NaOH, Обработка щелочью сопровождается перемешиванием при 40 — 45 С. После окончания нейтрализации масло дополнительно нагревается до 75 С и отстаивается, из отстоявшегося масла удаляют в основном соли нафтеновых кислот и сульфокислоты.

После отстоя и вывода щелочных вод масло переводится в промывочные мешалки, где производится тщательная промывка нагретого нейтрального масла горячей водой для полного удаление солей нафтеновых и сульфокислот, Затем проводится стадия продувки и просушки масла потоком воздуха (при температуре 95 С).

Следует отметить, что продувка масла воздухом при указанных температурах приводит к окислению различных компонентов масла и в конечном итоге сказывается на качестве полученного масла. Завершающей стадией является контактная доочистка отбеливающими глинами, где масло тщательно перемешивается с тонкоизмельченной глиной нагревается до 100 С и выдерживается определенное время до завершения процесса сорбции. Затем смесь масла с глиной подается на фильтр-прессы, где производится отделение готового масла от отработанной глины.

Продол>кительность всего цикла складывается из затрат времени на последовательные операции: загрузку и перекачку масла, перемешивания с кислотой и щелочью, отстой кислого гудрона и щелочных вод, промывку, продувку, а также контактную обработку масла.

Проведение процесса по известному способу приводит к разрушению и уносу. ряда ценных компонентов из масла с кислым гудроном. Кроме того, потери при нейтрализации и промывке, при контактной очистке отбеливающей глиной s среднем составляют до 9% на каждой стадии, Периодичность процесса, громоздкость аппаратуры не обеспечивают э >фективности контакта рабочих сред, следствием чего является значительная затрата времени на производство технологических операций.

Использование механических мешалок приводит к значительным энергозатратам. а также к частой их замене, в связи с высокой коррозийностью реакционных сред. При перемешивании струей воздуха. происходит частичное окисление различных компонентов масла, кроме того использование при контактной очистке отбеливающей глины, не только увеличивает потери масла с ней, но и приводит к образованию экологически вредных отходов, не поддающихся регенерации.

Таким образом, недостатками известного способа являются сложность технологии, большие энергозатраты, а также образование большого количества экологически вредных отходов отбеливающей глины, не поддающихся регенерации.

Цель предлагаемого способа — упрощение технологии., сокращение энергозатрат и исключение экологически вредных отходов отбеливающей глины, Поставленная цель достигается тем., что стадии нейтрализации

2002796

55 щелочью и промывки водой проводятся в противоточных колонках с инертной насадкой, при объемной скорости подачи сырья

0,6-1 ч, Стадии сушки и контактной доочи-1 стки совмещаются и проводятся одной стадией в колонке с неподвижным слоем адсорбента (цеолит NaX). Предложенный способ заключается в том, что стадии кислотной очистки, нейтрализации щелочью и промывки водой осуществляются в колонках (1 — 3). В верхней и нижней частях колонки снабжены отстойными зонами.

В каждой из колонок (1-3) противоток создается за счет разности в плоскостях контактируемых жидкостей. В первой колонке, где проводится кислотная очистка, более тяжелая 92 серная кислота является дисперсной фазой и подается в верхнюю часть реакционной эоны. В нижнюю часть реакционной зоны подается дистиллят трансформаторного масла, Образовавшийся кислый гудрон удаляется из нижней отстойной зоны, а полученное кислое масло отводится из верхней отстойной зоны в нижнюю часть реакционной зоны колонки 2.

Объемная скорость подачи сырья составляет 0,6 — 1 ч, а температурный интер-1 вал равен 25 — 35 С, В качестве инертной насадки в колонке 1 использовали поливинилхлоридные частицы размером Зх4 MM.

В колонке 2 (см, чертеж), где проводится стадия нейтрализации, 1,5 — 2/-ный раствор едкого натра подается в верхнюю часть реакционной зоны. В нижнюю часть реакционной зоны непрерывно подводится кислое масло из колонки 1.

Из нижней отстойной эоны колонки 2 удаляются щелочные отходы, содержащие в основном растворенные в воде соли нафтеновых и сульфокислот. Масло из верхней отстойной зоны поступает в нижнюю часть реакционной зоны колонки 3. Объемная скорость подачи сыоья составляет 0,6-1 ч, а температурный интервал 65 — 70 С, B качестве инертной насадки в колонках 2, 3 используются керамические частицы размером Зх4 мм.

В колонке 3, где проводится промывка нейтрального масла водой для полного удаления солей нафтеновых и сульфокислот, промывочная горячая вода подается в верхнюю часть реакционной зоны. В нижнюю часть реакционной зоны подается нейтральное масло из колонки 2, Из нижней отстойной зоны колонки 3 удаляется промывочная вода, а полученное масло из верхней отстойной зоны колонки (3) подается в адсорбер 4 (см. чертеж). Стадия промывки водой осуществляется так же при объемной скорости сырья равной 0,6 — 1 ч . Температурный ин-1 тервал равен 70 — 75 С.

Стадии сушки и контактной доочистки полученного масла совмещаются и проводятся одной стадией в адсорбере 4. В качестве адсорбента используется цеолит МаХ, Объемная скорость подачи сырья в адсорбер 4 равна 0,6 — 1 ч, температурный интер-1 вал адсорбции равен 90-95 С, Пример 1. 450 г/ч масляного дистиллята и 50 г/ч 92 -ной серной кислоты противотоком подаются в колонку с поливинилхлоридными частицами при температуре 25 — 35 С. Полученный кислый гудрон непрерывно удаляется иэ нижней отстойной зоны колонки 1, а полученное кислое масло из верхней отстойной зоны колонки 1 подается в нижнюю часть реакционной эоны колонки 2, где нейтрализуется 2 -ным раствором NaOH, который подается в верхнюю часть реакционной зоны колонки 2 при температуре 65 — 70 С. В качестве инертной насадки используются керамические частицы. Объемная скорость подачи сырья составляет 0,8 ч . Образующиеся при этом

-! щелочные отходы удаляются из нижней отстойной зоны, а полученное щелочное масло . направляется в нижнюю часть реакционной зоны колонки 3 на промывку водой, при температуре 70 — 80 С.

При этом вода подается в верхнюю часть реакционной зоны колонки 3. Промывная вода удаляется из нижней отстойнои эоны колонки 3, а полученное нейтральное масло из верхней отстойной зоны колонки 3 направляется колонку 4 с неподвижным слоем адсорбента NaX с диаметром частиц

4 мм, где осуществляется одновременная сушка и контактная доочистка полученного рафината при температуре 90 — 95 С. и объемной скорости подачи сырья 0,8 ч .

Материальный баланс примера 1

Сернокислотная очистка г/ч

Взято:

Масляный дистиллят 450 90

Серная кислота 50 10

Всего 500 100

Получено:

Кислое масло 412 82 4

Кислый гудрон 82 16 4

Потери 6 1,2

Всего 500 100

Нейтрализация щелочью

Взято:

2 раствор NaOH 100 19,53 кислое масло 412 80,47

Всего 512 100

Получено:

Щелочное масло 396 77,34

Щелочные отходы 108 21,09

2002796

396 85,90

65 14,10

461 100

Потери 8 157

Всего 512 100

Промывка масла

Взято:

Щелочное масло

Вода

Всего

Получено:

Нейтральное масло 392 85.03

Промывочные отходы 62 13,45

Потери 7 1,52

Всего 461 100

Сушка и контактная доочистка

Взято:

Нейтральное масло 392 100

Всего 392 100

Получено;

Товарное масло 379 96,68

Продукты десорбции 13 3,32

Всего 392 100

Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,3% . Полученное трансформаторное масло по всем физикохимическим показателям соответствует требованиям ГОСТа N 982-80.

Последующие примеры осуществляли в соответствии с описанием способа по примеру 1 поэтому в примерах(2 — 9) указываются в основном изменения.

Пример 2, Насадки используемые в колонках 1-3 те же, что и в примере 1. Температурный режим на всех стадиях тот же. что и в примере 1, В качестве адсорбента е колонке 4 используется цеолит NaX. Однако объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,6 ч . Выход трансформаторного масла на дистиллят — 85%. Полученное масло соответствует требованиям ГОСТа М 982-80.

Пример 3. Насадки используемые в колонках 1-3 те же, что и в примере 1, Температурный.режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1. В качестве адсорбента в колонке 4 используется цеолит NaX. Однако объемная скооость подачи сырья на всех стадиях 1,0 ч, Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,8%, Полученное трансформаторное масло соответствует требованиям ГОСТа N 982-80.

Пример 4. Насадки используемые в колонках 1-3 те же, что в примере 1, Температурный режим на всех стадиях тот же, что и е примере 1. В качестве адсорбента в колонке 4 используется цеолит NaX, Однако объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,5 ч, Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84.1%, Полученное масло не соответствует требованиям ГОСТа 982-80.

Пример 5, Насадки используемые в колонках 1 — 3 те же, что в примере 1, Темпе40 промышленный алюмосиликатный катали45

55

30 ратурный режим на всех стадиях TQT же, что и в примере 1. В качестве адсорбента в колонке 4 используется цеолит МаХ. Однако объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 1,1 ч . Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,5%. Полученное масло не соответствует требованиям ГОСТа 982-80, Ниже приводятся примеры в которых s качестве адсорбента в колонке 4 использовались различные адсорбенты. Условия проведения опытов такие же, как в примере 1.

Пример 6. Насадки, используемые в колонках 1 — 3 то же, что в примере 1. Температурный режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1. Обьемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,8 ч, Однако в каче-1 стае адсорбента в колонке 4 использовался цеолит СаА с диаметром частиц — 4 мм, Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,5%. Полученное масло не соответствует требованиям ГОСТа 98280, Пример 7. Насадки используемые в колонках 1 — 3 те же, что в примере 1, Температурный режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1. Объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,8 ч . Однако в качестве адсорбента в колонке 4 использовался цеолит NaA с диаметром частиц — 4 мм, Выход тра нсфо рматорно го масла на дистиллят составил 84,2% . Полученное масло не соответствует требованиям ГОСТа 982-80.

Пример 8. Насадки, используемые в колонках 1-3 те же, что в примере 1, Температурный режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1. Объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,8 ч, Однако в качестве адсорбента в колонке 4 использовался затор с диаметром частиц 4 мм, Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,2%. Полученное масло не соответствует требованиям ГОСТа 982-80.

Пример 9. Насадки, используемые в колонках 1-3 те же, что в примере 1. Температурный режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1. Объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,8 ч, Однако в каче-1 стве адсорбента в колонке 4 использовался активный оксид алюминия с диаметром частиц — 4 мм. Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,6%

Полученное масло соответствует требованиям ГОСТа 982-80.

Физико-химические показатели полученного трансформаторного масла приведен в табл, 1.

Как видно из вышеприведенных примеров проведение способа при объемной ско2О02796

5

45

50 рости подачи сырья равной 0,6 — 1 ч обеспе-1 чивает необходимое качество трансформаторного масла примеры (1 — 3). Уменьшение объемной скорости подачи сырья приводит к снижению скорости массопередачи, что отрицательно влияет на качество получаемого масла пример 4. Увеличение обьемной скорости подачи сырья выше 1 ч приводит к плохому разделению щелочного и нейтрального масла от воды и щелочных отходов пример 5. Приведенные примеры показывают, что совмещение стадий сушки и контактной доочистки возможно только лишь при условии применения s качестве адсорбента цеолита NaX (пример 1).

Из анализов следует, что при использовании СаА и NaA (примеры б — 7) происходит должное обезвоживание полученного масла, но эти адсорбенты не обеспечивают удаления остатков сернистых соединений, полициклической ароматики, органических кислот и т.д., что в конечном итоге отрицательно сказывается на качестве полученного трансформаторного масла.

При применении в колонке s качестве адсорбента активного оксида алюминия и промышленного алюмосиликатного катализатора (примеры 8 — 9) наблюдается обратная картина, остатки (сернистых соединений полициклической ароматики и т.д,) удаляются достаточно полно, но не происходит полного обезвоживания полученного масла, что так же отрицательно сказывается на качестве полученного трансформаторного масла.

Приведенные примеры (1 — 3) показывают, что совмещение стадий сушки и контактной доочистки возможно только лишь при условии применения в качестве адсорбента цеолита NaX в совокупности с указанными режимными параметрами проведения процесса. Причем в связи с тем, что после кислотно-щелочной очистки масляного дистиллята s нем остается очень незначительное количество вредных примесей (сернистых соединений и т.д.) и почти не содержится смолистых соединений, то не требуется частой регенерации адсорбента, а использование двух колонок 4 и 5 (см. чертеж) позволяет чередовать стадии адсорбции с десорбции с целью непрерывного проведения всех стадий процесса получения трансформаторного масла. Кроме того получение трансформаторного масла по неllðåðblвной смехе позволяет автомэтизиро" вать процесс в целом, э также осуществить метрологическое обеспечение каждой стадии, Данный способ, как показано в описании и примерах, прост в технологическом оформлении, Совмещение стадий контактной доочистки и сушки позволяет не только простить технологию получения трансфооматорного масла, исключить экологически вредные отходы отбеливающей глины, но и предотвратить прямой контакт масла с кислородом воздуха на стадии сушки при те. 1пературах 95 — 100 С тем самым, исключив окисление различных его компонентов, Следует отметить низкую стой„ость к окислению нэфтено-парафиновых фракций маловязкого трансформаторного масла и легкость образования в нем глубоких продуктов окисления при любых температурах.

Осуществление данного способа практически исключает применение сжатого воздуха на всех стадиях процесса, что в конечном итоге не только уменьшает энергозатраты, но и улучшает качество полученного трансформаторного масла. Кроме того данный способ осуществляется не в пять стэдий, как в (3), а в четыре стадии и для его осуществления требуется значительно меньше энергозатрат. В табл. 2 представлены энергозатраты на 1 тонну перерабатываемого сырья.

Учитывая значительно меньшую энергоемкость предлагаемого способа, ожидается и меньшая себестоимость в целом получаемого масла, Таким образом данный способ прост восуществлении,,экономичен, обеспечивает непрерывную работу, исключает экологически вредные отходы отбеливающей глины и при этом обеспечивает качество конечного продукта — трансформаторного масла, (56) Вознесенская Е,В. и др, Труды научнотехнического совещания. M.: Гостоптехиздат, 1962.

Гольштейн Д,Л. и др. Труды научно-технического совещания. M.: Гостоптехиздат, 1962.

Брай И.В, Регенерация трансформаторных масел. MÄ 1972, с. 3-11.

2002796

Показатель по примеру ки

1 — 3

0,895

По ГОСТ

3900-85 ет еПо ГОСТ

33-82

8 10 (8) 30.10 (10) вует

По ГОСТ

5985-79

0,05 твувует

Не соответ

По ГОСТ

12, 1.044-84

135 твувует ет

Не соответ

По ГОСТ

6370-75

Отсутству тветствуетстет вует

Соответств

По ГОСТ

6370 †

Отсутству тветствутвует ет

По ГОСТ

20287-74

Не соответ

Минус 4 етсттветствувует

Не соответ

По ГОСТ

20287 — 74

1,8 тветствуетствует ет

Прозрачн тветствует твует стоящего стандарта

По ГОСТ

6581 — 75

2,5 етсттветствует ет ла, не более

Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, С, не ниже

Содержание водорастворимых кислот и щелочей

Содержание механических примесей

Температура застывания, (С), не выше

Натровая проба, оптическая плотность, не более

Прозрачность при5 С

Тангенс угла диэлектрических потерь, ь, не более при 700С

Стабильность против окисления, не более:

ГОСТ 982-80

ТК вЂ” без присадки

Соответствует

Соответствует

Соответствует

Соответствует

СоответствуСоответствует

Соответствует

Соответствует

Не соответст

СоответствуСоответствует

Не соответстТаблица 1

Методы испытания

По ГОСТ на200279б

Продолжение табл. 1

Методы испытания

Показатель по примеру

ГОСТ 982 — 80

ТК вЂ” без присадки

Характеристики

6 — 9

4 — 5

По ГОСТ 981—

75 и п.5,4 намасса летучих низкомо стоящего стандарта лекулярных кислот, мг

КОН на1г

Соответствует

Не соответстСоответствует

0,005 вует масла массовая доля осадка, fo. кислотное

Не соответстНе соответстСоответствует

0,1 вует вует

ЧИСЛО ОКИСленного масла, мг КОН на 1 г масла

Соответствует

0,35

Соответствует

Не соответствует

Таблица 2

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА путем обработки нефтяного дистиллята серной кислотой с последующей нейтрализацией полученного кислого масла щелочью, промывкой нейтрализованного масла горячей водой, сушкой и контактной доочисткой, .отличающийся тем, что обработку серной кислотой проводят в аппарате колойного типа с инертной насадкой из поливинилх-

- лоридных частиц при подаче нефтяного дистиллята в нижнюю часть аппарата, а серной кислоты - в верхнюю часть аппарата, стадии нейтрализации кислого масла и промывки горячей водой нейтрализованного масла проводят в последовательно соединенных аппаратах колонного типа с инертной насадкой при подаче кислого масла и нейтрализованного масла в нижнюю часть аппаратов с объемной скоростью 0,6 - 1,0 ч ", а щелочи и горячей водыв верхнюю часть аппаратов и стадии сушки и контактной доочистки проводят одновременно в аппарате колонного типа с неподвижным слоем цеолита NaX.

2002796

Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель M. Колесникова

Редактор Л. Самерханова Техред M.Moðãåíãàë

Заказ 3216 Тираж

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва. Ж-35. Раушская наб„4/5

Корректор А. Обручар

Подписное