книги из ГПНТБ / Хейфец А.Е. Опыт работы установок масляного блока на сернистом сырье

ВВЕДЕНИЕ

В послевоенные годы бурными темпами развивается нефтепе­ рерабатывающая промышленность нашей страны. В различных районах введены в действие мощные нефтеперерабатывающие за­ воды, сооруженные по отечественным проектам с применением нового технологического оборудования и современных средств контроля и автоматики.

Новая программа Партии предусматривает огромный каче­ ственный и количественный рост нефтеперерабатывающей про­ мышленности нашей страны. В успешном развитии отечественной нефтеперерабатывающей промышленности, наряду с коллекти­ вами нефтезаводов и пусконаладочных бригад Союзной конторы Оргнефтезаводы, большая роль принадлежит научно-исследо­ вательским и проектным институтам, в частности ВНИИ НИ, Гипронефтезаводу, БашНИИ НИ, ГрозНИИ, Гипроазнефти и др., принимающим активное участие в разработке и освоении новых технологических процессов.

За последние годы на различных заводах полностью освоена технологическая схема производства смазочных масел из сернистых нефтей, разработанная ВНИИ НИ и Гипронефтезаводом в 1947— 1951 гг.

Расширение ресурсов сырья для производства смазочных ма­ сел за счет вовлечения в переработку сернистых нефтей восточных районов позволило рассредоточить производство масел по раз­ личным районам СССР. При пуске и эксплуатации установок маслоблока выявлены их достоинства и недостатки и проведены мероприятия, позволившие обеспечить бесперебойную работу установок на производительности, значительно превышающей проектную.

Целью настоящей работы является обобщение опыта работы масляных установок на различных заводах с тем, чтобы предотвра­ тить возможность повторения выявленных недостатков, и в даль­ нейшем при проектировании и строительстве аналогичных уста­ новок на новых заводах заранее предусмотреть внесение необ­ ходимых изменений в технологические схемы или конструкции отдельных аппаратов.

3

I. ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ ИЗ СЕРНИСТЫХ НЕФТЕЙ

На восточных нефтеперерабатывающих заводах для получе­ ния смазочных масел из сернистых нефтей применяется двухпо­ точная схема очистки дистиллятного и остаточного сырья, отби­ раемого из нефти при переработке ее на установках АВТ.

Длительный опыт промышленной эксплуатации установок на различных заводах показывает, что схема производства масел, разработанная Гипронефтезаводом по данным ВНИИ НИ, позво­ ляет получать смазочные масла в широком ассортименте и в ос­ новном соответствует своему назначению.

Однако промышленное освоение новых технологических про­ цессов производства смазочных масел из сернистых нефтей было сопряжено с известными трудностями. Это объясняется недоста­ точными исследовательскими данными, отсутствием надлежащего опыта проектирования подобных установок, отсутствием к момен­ ту пуска и освоения установок достаточно подготовленных кадров, недостатками в оборудовании, не всегда надежной системой кон­ троля и автоматики.

Неудачная конструкция вакуумной части масляных АВТ, а также частое изменение состава поступающих на переработку нефтей обусловливали низкое качество отбираемых продуктов.

Неудачные проектные решения отдельных узлов и аппаратов, работа которых осложнялась низким качеством сырья и приме­ няемых растворителей, потребовали внесения ряда серьезных технологических и конструктивных изменений, осуществление ко­ торых позволило достигнуть проектных показателей. Часть про­ блем, и в первую очередь подготовка сырья на АВТ, окончательно не решена до сих пор, что в значительной степени снижает эффек­ тивность работы установок по производству масел.

Нечеткая фракционировка мазута на АВТ, кроме усложне­ ния дальнейших процессов очистки, создает также известную диспропорцию в выходах остаточных и дистиллятных масел.

Низкий выход остаточного компонента масел объясняется недо­ статочно полным отбором от потенциала при последующих стадиях очистки (особенно на установках деасфальтизации). В этой связи приобретает интерес схема двухступенчатой деасфальтизации гудрона, разработанная в последние годы во ВНИИ НИ и внед-

5

\

ряемая в настоящее время на ряде нефтеперерабатывающих заводов (Ново-Куйбышевский, Волгоградский, Омский). По этой схеме деасфальтизация гудрона производится последовательно в двух экстракционных колоннах: сырьем для второй колонны служит раствор асфальта первой. При этом вязкость при 100° С деасфальтизата первой ступени составляет примерно 20 сст, а деасфальтизата второй ступени — 50—60 сст. Общий выход высоковязких, высокоиндексных компонентов масел в этом слу­ чае увеличивается примерно на 30% при той же производитель­ ности установки по сырью, а расход этих компонентов на приго­ товление базовых авиационных и дизельных масел значительно снижается. Коксовое число остаточных масел при двухступенча­ той деасфальтизации не выходит за пределы нормы (1,25—1,3% при работе на получение дизельного масла), а вязкость при 100° С остаточного компонента повышается до 35—37 сст [1].

На установках селективной очистки в качестве растворителя применяется фенол и для остаточных и для дистиллятных масел. Между тем, для последних фенол не является достаточно селек­ тивным. Он удаляет из очищенных масел часть ароматических углеводородов, способствующих обеспечению необходимой термо­ окислительной стабильности масел. Поэтому получение стабиль­ ных масел из легкого дистиллятного сырья (типа МС-8 и транс­ форматорного) в настоящее время на восточных заводах связано с большими трудностями.

Процесс фурфурольной очистки не нашел пока применения на отечественных заводах, вырабатывающих масла из сернистых неф­ тей. Очистка фурфуролом дистиллятных масел (особенно маловяз­ ких) более эффективна, чем очистка фенолом, о чем говорят и лабораторные исследования, и богатый промышленный опыт ра­ боты заводов США, на которых очистка фурфуролом получила более широкое распространение, чем очистка фенолом.

Унифицирование установок селективной очистки фенолом, наряду с отсутствием предусмотренного проектом растворителя для установок депарафинизации масел и обезмасливания пара­ фина, создало определенные трудности в расширении ассортимента смазочных масел, вырабатываемых из сернистых нефтей, и в зна­ чительной степени сдерживает дальнейшее развитие технологии производства масел. Замена метилэтилкетона (МЭК) менее эф­ фективным растворителем — ацетоном — отрицательно сказы­ вается на работе установок депарафинизации. Увеличенный тем­ пературный градиент депарафинизации, повышенная упругость паров ацетона и его более низкие селективные свойства привели к значительному удорожанию этих установок. Замена раствори­ теля вызвала еще большие трудности в работе установок глубо­ кой депарафинизации, на которых для получения масел с низкой температурой застывания (порядка —45 Ч-----48° С) приходится охлаждать смесь сырья с растворителем до —60 -----62° С.

6

В ближайшее время метилэтилкетон заменит ацетон, однако на повестке дня уже стоит вопрос о применении вместо МЭК бо­ лее качественных растворителей — высших кетонов, градиент депарафинизации которых близок к 0° С или имеет отрицательное значение. За рубежом уже длительное время успешно эксплуа­ тируются установки с подобными растворителями. Целесообраз­ ность и эффективность их применения была подтверждена также работами ВНИИ НИ.

В последнее время большое развитие получили процессы химической переработки парафина с целью получения жирных кислот (окисление парафина) и олефинов (термический крекинг парафина). Указанные процессы предъявляют особо жесткие требования к качеству сырья, которое должно быть тщательно подготовлено (глубоко обезмаслено и обессмолено).

Нужно отметить, что замена растворителя на установке обез­ масливания парафина вызвала такие же трудности, что и на установках депарафинизации масел.

Несовершенная конструкция, а также невозможность освоения регенерации адсорбента после перколяционной очистки парафина удорожили и затруднили процесс производства парафина.

Исследования ВНИИ НИ показывают, что при достаточно четкой работе АВТ из узких масляных фракций после глубокой их очистки фенолом и последующей депарафинизации получаются гачи, легко поддающиеся обезмасливанию с получением парафи­ нов, содержащих лишь 0,2—0,5% масла.

Особенно высокие выходы парафинов с низким содержанием масла получаются при обезмасливании гачей, содержащих 18—

несовершенен и трудоемок. Особого улучшения качества сма­ зочных масел, кроме некоторого улучшения цвета, при его помощи добиться не удается. Контактная очистка не обеспечи­ вает достаточной стабильности цвета товарных масел. Добавление к маолам присадки ЦИАТИМ-339, имеющей темный цвет, ликви­ дирует, по существу, и тот небольшой эффект, который дает кон­ тактная очистка.

Укрупнение установок значительно удешевляет процесс, улуч­ шает его технико-экономические показатели, снижает себестои­ мость готовой продукции. Проектные институты на основании на­ копленного опыта проектирования и эксплуатации установок создали в последние годы новые модернизированные укрупненные маслоблоки. Однако различные институты по-разному подошли к разрешению этой проблемы.

Так, Гипронефтезавод на основании работ ВНИИ НП создал схему, не имеющую принципиального отличия от рассмотренной

7

выше. Она характеризуется лишь увеличением производительно­ сти всех звеньев и модернизацией установки для выделения па­ рафина из гача и церезина из петролатума.

Гипрогрознефтью совместно с ГрозНИИ создана оригинальная схема, которая значительно отличается от, существующей. По этой схеме из сернистых нефтей на АВТ получают два масляных дистиллята и гудрон. Масляные дистилляты — фракции 350— 420° С (300-400° С) и 420-500° С (400-490° С) очищают фурфу­ ролом, а для очистки гудрона применяют дуосол-процесс. Рафи­ наты депарафинируют в растворе кетон-бензол-толуольной смеси. Масла вместо контактной очистки подвергают гидродоочистке. Из гачей и петролатумов, получающихся при депарафинизации, выделяют парафин и церезин. Парафин очищают серной кисло­ той и щелочью и доочищают перколяционным способом [2].

Таким образом, в технологическую схему производства сма­ зочных масел из сернистых нефтей вводятся три новых процесса. Для очистки дистиллятов сооружается одна фурфурольная уста­ новка, двухпоточная по рафинатным растворам и с общей секцией регенерации растворителя из смешанного раствора экстракта. При той же стоимости, что и фенольная установка аналогичной производительности, она позволяет значительно поднять (в сред­ нем на 25%) выход рафинатов и получить дистиллятные мало­ вязкие масла с повышенной стабильностью против окисления.

Очистка гудрона фенол-крезольной смесью в растворе пропана на комбинированной установке дуосол-процесса позволяет увели­ чить выход высоковязких компонентов примерно на 30—33% по сравнению с деасфальтизацией гудрона пропаном и последующей очисткой деасфальтизата фенолом [2].

Представляет интерес экономическое сопоставление дуосолпроцесса с перспективной двухступенчатой деасфальтизацией гуд­ рона пропаном и последующей очисткой деасфальтизата фенолом.

Применение гидродоочистки масел вместо контактной очистки выгодно отличает эту схему от схемы, предложенной Гипронефтезаводом. При гидродоочистке потери составляют 4—2% вместо 6—8% при контактной, и масла получаются высококачественными.

В последние годы во ВНИИ НП разработана схема с приме­ нением нового технологического процесса адсорбционной очистки смазочных масел на адсорбенте — алюмосиликатной крошке (авторы: Л. Г. Жердева, Д. И. Орочко, И. А. Михайлов, С. 3. Левинсон). По этой схеме масляные дистилляты АВТ и концентрат, полученный в результате двухступенчатой очистки гудрона пропаном, раздельно поступают на адсорбционную очистку. Рафинаты затем депарафинируют в растворе кетон- бензол-толуольной смеси, а из гачей и петролатумов, получаемых при депарафинизации, выделяют парафин и церезин.

Применение адсорбционной очистки вместо очистки масляных компонентов фенолом или фурфуролом позволит увеличить вы>

8

ходы целевых продуктов до величин, близких к их потенциальному содержанию в исходном сырье, и значительно повысить качество получаемых продуктов — цвет, термоокислительную стабиль­ ность, антикоррозийные свойства и т. д.

Этот процесс дает возможность в каждом конкретном случае извлекать из сырья необходимое количество смолистых и серни­ стых соединений, полициклических ароматических углеводородов и др., в результате чего получаются светлые, глубоко обессмоленные, частично деароматизированные и обессеренные про­ дукты заданного химического состава.

Кроме полуфабрикатов, получаемых при селективной очистке масел, в процессе адсорбционной очистки получается еще один целевой продукт — высокоароматизированный рафинат, который может найти применение как компонент цилиндровых масел, а также в резиновой промышленности в качестве наполнителей каучуков и мягчителей-пластификаторов резины.

Включение этого процесса в схему производства масел позво­ лит, благодаря, глубокому обессмоливанию, резко увеличить скорость фильтрации и отбор целевых продуктов на установках депарафинизации, получать гачи и петролатумы высокого ка­ чества, облегчая тем самым операции по их дальнейшей обработке. И, наконец, появляется возможность исключить из схемы про­ изводства смазочных масел ее конечное звено — контактную очистку отбеливающими землями (или гидродоочистку).

Предварительные технико-экономические расчеты, прове­ денные авторами процесса, показывают, что применение этой схемы очистки смазочных масел позволит увеличить выход оста­ точных и дистиллятных компонентов соответственно на 5,4 и 13,3% при снижении себестоимости на 10—20% и капитальных затрат на сооружение маслоблока примерно на 1,5%.

Несмотря на недостатки, выявившиеся в процессе пуска и про­ мышленного освоения установок масляного блока, производство смазочных масел из сернистых нефтей полностью освоено. В про­ цессе эксплуатации на различных заводах подготовлено огромное количество высококвалифицированных рабочих и инженерно-тех­ нических работников и накоплен богатейший опыт, необходимый для дальнейшего совершенствования действующих и проектиро­ вания новых технологических процессов и установок.

II. АТМОСФЕРНО-ВАКУУМНАЯ ПЕРЕГОНКА НЕФТИ (АВТ)

Качество дистиллятов, получаемых в результате атмосферно­ вакуумной перегонки нефти, имеет исключительно важное значе­ ние для последующих процессов переработки нефти. Особенно это относится к производству смазочных масел.

За последнее десятилетие на восточных заводах по типовым проектам Гипронефтезавода и Гипроазнефти построено большое

9