Способ адсорбционной очистки нефтяного сырья с получением конденсаторного масла

Изобретение относится к области адсорбционных процессов. Изобретение касается способа адсорбционной очистки нефтяного сырья с получением конденсаторного масла. В качестве сырья используют депарафинированную дистиллятную фракцию, выделенную из парафинистых сернистых нефтей, выкипающую в температурных пределах 300-400°C. Сырье пропускают через алюмосиликатный адсорбент. Используют широкопористый однороднопористый алюмосиликат, имеющий объем пор с радиусом 25-35 Å, равный 0,28-0,29 см³/г, насыпную плотность, равную 0,48-0,55 г/см³, содержащий в пересчете на оксиды (масс.%): SiO₂ - 96,15-94,65, Al₂O₃ - 3,5-5. Технический результат - получение высококачественного масла с высоким выходом, снижение затрат за счет обеспечения возможности регенерации адсорбента и его многократного использования, а также за счет уменьшения необходимого количества адсорбента. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к адсорбционным процессам и может быть использовано для получения конденсаторных масел, обладающих высокими диэлектрическими показателями.

Конденсаторные низкозастывающие масла с требуемыми диэлектрическими свойствами получают из дистиллятов малосернистых беспарафинистых нефтей (нафтеновых) типа ранее используемой доссорской нефти, осуществляя при этом сернокислотную очистку. Однако из-за образования трудно утилизируемого опасного отхода - кислого гудрона, а также из-за сокращения ресурсов доссорской нефти актуальным становится вопрос разработки методов получения конденсаторных масел из других видов сырья.

Одним из методов, в котором по существу отсутствуют опасные отходы производства, считается адсорбционный способ очистки. Поэтому актуальным становится вопрос о поиске пригодных и недорогих адсорбентов, обеспечивающих высокую степень очистки нефтяного сырья.

Известен адсорбент для очистки масел, представляющий собой модифицированный и гранулированный синтетический алюмосиликат, который содержит 10% цеолита типа Y в катион-декатионированной форме с содержанием оксидов редкоземельных элементов 1,8-2,1 масс.%, имеющий силикатный модуль (SiO₂/Al₂O₃) от 5 до 10 (RU 2331466, 2008).

Однако введение в адсорбент редкоземельных элементов приводит к повышению стоимости процесса очистки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ адсорбционной очистки нефтяного сырья с получением конденсаторного масла, в котором в качестве сырья используют глубоко очищенную и депарафинированную маловязкую дистиллятную фракцию из парафинистых сернистых нефтей, выкипающую в температурных пределах 300-400°C, при этом упомянутое сырье подвергают адсорбционной очистке. В качестве адсорбента используют тонкопористый алюмосиликатный адсорбент, имеющий следующие характеристики: насыпная плотность 0,58-0,65 г/см³, удельный объем пор - не менее 0,55 см³/г, объем пор с радиусом 25-35 Å - 0,12 см³/г, удельная поверхность - не менее 370 м²/г, активность по толуолу - не менее 100%. При этом адсорбент содержит: SiO₂ - 89,45-86,45%, Al₂O₃ - 10-13%, Na₂O - 0,35, Fe₂O₃ - 0,2 и примеси (Технологический регламент №204/7035 получения очищенной основы низкозастывающего масла МС-8А методом адсорбционной деароматизации на установках предприятия п/я В-8535 из смеси приуральских и западносибирских нефтей. М., ВНИИ НП, 1980; Отчет ВНИИ НП №3640/7511 «Исследование масел - конденсаторного и МС-8А после длительных испытаний», М., 1983 г. ).

К недостаткам известного способа относятся: высокий расход адсорбента из-за низкой активности используемого тонкопористого адсорбента, неудовлетворительные регенерационные свойства адсорбента из-за спекания пор, нестабильность качества целевого продукта, особенно в части показателей диэлектрических свойств.

Задачей изобретения является разработка способа адсорбционной очистки нефтяного сырья с получением высококачественного конденсаторного масла, имеющего стабильные характеристики, удовлетворяющие требованиям ТУ 38.401-58-132-95 на специальное конденсаторное масло, снижение затрат на его производство за счет обеспечения возможности регенерации адсорбента и, соответственно, его многократного использования, а также за счет уменьшения необходимого количества адсорбента.

Поставленная задача решается способом адсорбционной очистки нефтяного сырья с получением специального конденсаторного масла, который включает пропускание сырья - депарафинированной дистиллятной фракции, выделенной из парафинистых сернистых нефтей, выкипающей в температурных пределах 300-400°C, через адсорбент, в качестве которого используют широкопористый однороднопористый алюмосиликат, имеющий объем пор с радиусом 25-35 Å, равный 0,28-0,29 см³/г, насыпную плотность, равную 0,48-0,55 г/см³, содержащий в пересчете на оксиды (масс.%): SiO₂ - 96,15-94,65, Al₂O₃ - 3,5-5, оксиды металлов - остальное.

В качестве оксидов металлов алюмосиликат предпочтительно содержит Na₂O - 0,2%, Fe₂O₃ - 0,15%.

Используемый адсорбент характеризуется общим удельным объемом пор - не ниже 0,75 см³/г, удельной поверхностью - не менее 400 м²/г, активностью по толуолу - не менее 105%.

Предпочтительно, пропускание сырья через адсорбент осуществляют снизу вверх с линейной скоростью 0,1-1,0 см/мин.

Способ предусматривает, что после пропускания сырья (стадия адсорбции) отработанный адсорбент подвергают десорбции при его обработке растворителем и последующей термической регенерации в токе инертного газа при ступенчатом подъеме температуры от 200 до 500°C, и далее - до 600°C в токе воздуха.

Технология приготовления адсорбента состоит из следующих стадий: смешение раствора силиката натрия и раствора серной кислоты, содержащего сульфат алюминия, формование сферических частиц гидрогеля в углеводородной среде, обработка полученных частиц гидрогеля раствором карбоната натрия. Затем проводят стадии синерезиса, активации раствором сернокислого алюминия, промывки, сушки и прокаливания.

Использование предложенного адсорбента обеспечивает возможность его эффективной регенерации, т.е. многократного использования на стадии адсорбции, а также позволяет уменьшить необходимое количество адсорбента за счет уменьшения насыпной плотности.

Отработанный адсорбент после цикла адсорбции подвергают десорбции растворителем, преимущественно, при температуре 75°C, при объемном отношении адсорбент/растворитель, равном 1:2,6. В качестве растворителя можно использовать бензин-галоша (пределы выкипания 80-120°C).

Дальнейшая регенерация адсорбента, проведенная путем ступенчатого подъема температуры в токе азота со скоростью 1,5 град/мин от 200°C до 500°С, и далее с той же скоростью - до 600°С в токе воздуха, обеспечивает восстановление первоначальных характеристик адсорбента. После регенерации адсорбент охлаждают и вновь подают на стадию адсорбции, что приводит к значительному удешевлению процесса очистки в целом.

В заявленном способе расход адсорбента составил 10% масс. в расчете на тонну исходного сырья и обеспечил выход очищенного продукта 80-85% масс. при стабильных характеристиках полученного конденсаторного масла.

Ниже приведены конкретные примеры осуществления изобретения.

Пример 1. 10 кг депарафинированной дистиллятной фракции из парафинистых нефтей, выкипающей в температурных пределах 300-400°С с вязкостью при 50°С - 8,62 сСт, плотностью - 0,857 кГ/м³, температурой застывания - минус 55°С и содержанием серы - 0,54%, пропускают через слой свежего и просушенного в течение 2 часов при 200°С адсорбента (1 кг) снизу вверх с линейной скоростью 0,3 см/мин. Используемый алюмосиликатный адсорбент имеет следующие характеристики: насыпная плотность - 0,5 г/см³, удельный объем пор - 0,806 см³/г, удельная поверхность - 495,6 м²/г и активность по толуолу - 133%.

Выход очищенного продукта составил 80%. Физико-химические показатели очищенного продукта - конденсаторного масла - представлены в таблице. Полученное конденсаторное масло удовлетворяет требованиям ТУ 38.401-58-132-95 на специальное конденсаторное масло (КМД).

После отработки в цикле адсорбции осуществляют процесс десорбции.

1 объем адсорбента промывают 2,6 объемами растворителя при 75°С. Затем промытый адсорбент подвергают термической регенерации в токе азота со скоростью 1,5 град/мин от 200°С до 500°С и далее с той же скоростью - до 600°С в токе воздуха. При этом на каждой ступени нагрева, через каждые 100°С (200°С, 300°С, 400°С, 500°С и 600°С) адсорбент выдерживают при данной температуре в течение 1,5-2 часов. После охлаждения адсорбент направляют на следующий цикл адсорбции.

Пример 2. 10 кг депарафинированной дистиллятной фракции из парафинистых нефтей, выкипающей в температурных пределах 300-400°С с вязкостью при 50°С - 8,62 сСт, плотностью - 0,857 кГ/м³, температурой застывания - минус 55°С и содержанием серы - 0,54%, пропускают через слой свежего и просушенного в течение 2 часов при 200°С адсорбента (1 кг) снизу вверх с линейной скоростью 1 см/мин. Адсорбент имеет следующие структурные характеристики: насыпная плотность - 0,5 г/см³, удельный объем пор - 0,806 см³/г, удельная поверхность - 495,6 м²/г и активность по толуолу - 133%. Выход очищенного продукта составил 85%. Физико-химические показатели очищенного продукта представлены в таблице. Полученное конденсаторное масло удовлетворяет требованиям ТУ 38.401-58-132-95 на специальное конденсаторное масло (КМД).

Процесс десорбции и последующей регенерации осуществляют, как в примере 1.

Пример 3. 10 кг депарафинированной дистиллятной фракции из парафинистых нефтей, выкипающей в температурных пределах 300-400°С с вязкостью при 50°С - 8,62 сСт, плотностью - 0,857 кГ/м³, температурой застывания - минус 55°С и содержанием серы - 0,54%, пропускают через слой свежего и просушенного в течение 2 часов при 200°С адсорбента (1 кг) снизу вверх с линейной скоростью 0,5 см/мин. Адсорбент имеет следующие структурные характеристики: насыпная плотность - 0,48 г/см³, удельный объем пор - 0,806 см³/г, удельная поверхность - 495,6 м²/г и активность по толуолу - 133%.

Выход очищенного продукта составил 82%. Физико-химические показатели очищенного продукта представлены в таблице. Полученное конденсаторное масло удовлетворяет требованиям ТУ 38.401-58-132-95 на специальное конденсаторное масло (КМД).

Процесс десорбции и последующей регенерации осуществляют, как в примере 1.

Пример 4. 10 кг депарафинированной дистиллятной фракции из парафинистых нефтей, выкипающей в температурных пределах 300-400°С с вязкостью при 50°С - 8,62 сСт, плотностью - 0,857 кГ/м³, температурой застывания - минус 55°С и содержанием серы - 0,54%, пропускают через слой свежего и просушенного в течение 2 часов при 200°С адсорбента (1 кг), прошедшего снизу вверх с линейной скоростью 0,1 см/мин. Использован алюмосиликатный адсорбент со следующими структурными характеристиками: насыпная плотность - 0,5 г/см³, удельный объем пор - 0,806 см³/г, удельная поверхность - 495,6 м²/г и активность по толуолу - 133%.

Выход очищенного продукта составил 70%. Физико-химические показатели очищенного продукта представлены в таблице. Полученное конденсаторное масло удовлетворяет требованиям ТУ 38.401-58-132-95 на специальное конденсаторное масло (КМД).

Процесс десорбции и последующей регенерации осуществляют, как в примере 1.

Пример 5. 10 кг депарафинированной дистиллятной фракции из парафинистых нефтей, выкипающей в температурных пределах 300-400°С с вязкостью при 50°С - 8,62 сСт, плотностью - 0,857 кГ/м³, температурой застывания - минус 55°С и содержанием серы - 0,54%, пропускают через слой адсорбента (1 кг), прошедшего 20 циклов регенерации снизу вверх с линейной скоростью подачи - 0,3 см/мин и имеющего следующие структурные характеристики: насыпная плотность - 0,55 г/см³, удельный объем пор - 0,797 см³/г, удельная поверхность - 400 м²/г и активность по толуолу - 106%.

Выход очищенного продукта составил 78%. Физико-химические показатели очищенного продукта представлены в таблице. Полученное конденсаторное масло удовлетворяет требованиям ТУ 38.401-58-132-95 на специальное конденсаторное масло (КМД).

Процесс десорбции и последующей регенерации осуществляют, как в примере 1.

Пример 6. 10 кг депарафинированной дистиллятной фракции из парафинистых нефтей, выкипающей в температурных пределах 300-400°С с вязкостью при 50°С - 8,62 сСт, плотностью - 0,857 кГ/м³, температурой застывания - минус 55°С и содержанием серы - 0,54%, пропускают через слой адсорбента (1 кг), прошедшего 20 циклов регенерации снизу вверх с линейной скоростью подачи - 1 см/мин и имеющего следующие структурные характеристики: насыпная плотность - 0,55 г/см³, удельный объем пор - 0,797 см³/г, удельная поверхность - 400 м²/г и активность по толуолу - 106%.

Выход очищенного продукта составил 76%. Физико-химические показатели очищенного продукта представлены в таблице. Полученное конденсаторное масло удовлетворяет требованиям ТУ 38.401-58-132-95 на специальное конденсаторное масло (КМД).

Процесс десорбции и последующей регенерации осуществляют, как в примере 1.

Из анализа конкретных данных, приведенных в таблице, следует, что предложенное изобретение позволяет обеспечить стабильный процесс адсорбционной очистки нефтяного сырья - депарафинированной дистиллятной фракции, выделенной из парафинистых сернистых нефтей, и выкипающей в температурных пределах 300-400°С. В результате осуществления изобретения достигается получение специального конденсаторного масла, обладающего улучшенными диэлектрическими показателями, а также обеспечивается снижение расхода адсорбента за счет уменьшения его насыпной плотности и регенерации, и соответственно, удешевление процесса в целом.

1. Способ адсорбционной очистки нефтяного сырья с получением конденсаторного масла, включающий пропускание сырья - депарафинированной дистиллятной фракции, выделенной из парафинистых сернистых нефтей, выкипающей в температурных пределах 300-400°C, через адсорбент, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют широкопористый однороднопористый алюмосиликат, имеющий объем пор с радиусом 25-35 Å, равный 0,28-0,29 см³/г, насыпную плотность, равную 0,48-0,55 г/см³, и содержащий в пересчете на оксиды (масс.%): SiO₂ - 96,15-94,65, Al₂O₃ - 3,5-5, оксиды металлов - остальное.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве оксидов металлов алюмосиликат содержит Na₂O - 0,2%, Fe₂O₃ - 0,15%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что адсорбент характеризуется общим удельным объемом пор не ниже 0,75 см³/г, удельной поверхностью - не менее 400 м²/г, активностью по толуолу - не менее 105%.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сырье пропускают через адсорбент снизу вверх с линейной скоростью 0,1-1,0 см/мин.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после пропускания сырья отработанный адсорбент подвергают десорбции путем обработки растворителем и последующей термической регенерации в токе инертного газа при ступенчатом подъеме температуры от 200 до 500°C и далее до 600°C в токе воздуха.