Процессы очистки и разделения нефтяных фракций с использованием избирательных растворителей применяют при производстве топлив, масел и твердых углеводородов, а также при разделении продук­тов переработки нефти с целью получения сырья для нефтехимиче­ского синтеза, компонентов топлив и других продуктов (извлече­ния ароматических углеводородов из бензинов платформинга, газоконденсатов, бензинов прямой перегонки и др.). В зависимости от химической природы растворителей они растворяют одни и не растворяют другие компоненты очищаемого сырья. При очистке избирательными растворителями из очищаемого сырья на разных стадиях удаляются следующие компоненты: смолы, асфальтены, полициклические ароматические и нафтено-ароматические углеводороды с корот­кими боковыми цепями, серо-, кислород- и азот­содержащие соединения, твердые углеводороды.

Непременным условием очистки избирательными раствори­телями является наличие двухфазной системы. Поэтому очистку прово­дят при кратностях растворителя к сырью и температурах, ис­ключающих полное растворение разделяемого на компоненты продукта в данном избирательном растворителе, но обеспечива­ющих высокий выход целевых продуктов требуемого качества. Эффективность процессов очистки избирательными растворителями прежде всего определяется их растворяющей спо­собностью и избирательностью; от этого в основном зависят и условия процессов (тип растворителя, его кратность к сырью, температура очистки).

В настоящее время для получения базовых масел группы API применяются следующие процессы очистки нефтяного сырья: деасфальтизация, селективная очистка, депарафинизация и обезмасливание гачей и петролатумов с получением депарафинированного масла и твердых углеводородов (парафинов и церезинов). Последо­вательное применение этих процессов при производстве масел позволяет после доочистки депарафинированного масла получать базовые масла, после смешения которых с другими базовыми маслами и присадками получают товарные масла.

Для производства базовых масел, отвечающих современным требованиям (масла групп II и III по API), увеличения их выхода и использования нефтей любых качеств, применяются новые технологические процессы: гидрооблагораживание рафинатов, гидрокрекинг (изокрекинг) при высоком давлении, изодепарафинизация и каталитическая депарафинизация высокопарафинистого сырья (парафин, гач, петролатум).

Внедрение гидрогенизационных процессов на современных нефтеперерабатывающих заводах позволяет получать широкий ассортимент высокоиндексных масел вне зависимости от качества перерабатываемой нефти.

Работа 1. СЕЛЕКТИВНАЯ ОЧИСТКА МАСЛЯНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ И ДЕАСФАЛЬТИЗАТОВ ИЗБИРАТЕЛЬНЫМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ

При селективной очистке из сырья удаляются нежелательные компоненты, отрицательно влияющие на эксплуатационные свой­ства товарных нефтепродуктов. К ним от­носятся полициклические ароматические и нафтено-ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями, серо-, кислород- и азотсодержащие соединения и смолистые вещества. При очистке улучшаются вязкостно-температурные и антиокислительные свойства масел, а также приемистость к присадкам.

Глубина селективной очистки и четкость разделения на желательные и нежелательные компоненты зависят от избира­тельной и растворяющей способности растворителя, его крат­ности к сырью и температуры очистки. Условия очистки выбирают в соответст­вии с требованиями к получаемому продукту и качеством очищаемого сырья (групповым химическим составом и молекулярной массой).

Растворители должны удовлетворять следующим требованиям:

- обладать высокими избирательностью и растворяющей способностью по отношению к извлекаемым компонентам сырья при умеренных температурах, способствующих интенсивному контакту сырья с растворителем;

- плохо растворяться в смеси желательных компонентов;

- иметь плотность, отличающуюся от плотности сырья, для быстрого и четкого разделения фаз;

- иметь температуру кипения, отличающейся от температуры кипения сырья;

- быть химически и термически стабильными;

- плохо растворяться в воде и растворять воду;

- не вызывать коррозии металлов.

Поскольку непременным условием селективной очистки является наличие двухфазной системы — легкой фазы (рафинатного раствора) и тяжелой фазы (экстрактного раствора), то верх­ний температурный предел очистки определяется критической температурой растворения (КТР), выше которой при любом соот­ношении растворителя и растворяемого продукта образуется однофазная система. Критическую температуру растворения опре­деляют примерно так же, как и анилиновую точку нефтепродук­тов, но при соотношениях растворителя и сырья, соответству­ющих условиям очистки данным растворителем. Температуру очистки выбирают исходя из критической температуры растворения: она должна быть на 10-15 °С ниже КТР при выбранной кратности растворителя к сырью.

Процесс селективной очистки наиболее широко применяется в производстве масел, где основными растворителями являются фенол, фурфурол и N-метилпирролидон (N-МП). Характеристика растворителей приведена в табл.1.

Таблица 1

Физико-химические свойства n - мп, фенола и фурфурола

Показатели	N – МП	Фенол	Фурфурол
Вязкость при 50 ^оС, мм^2/ с	1,01	3,24	1,15
Плотность при 20 ^оС, кг/м^3	1033	1071	1598
Температура, ^оС:
кипения	204	182	162
плавления	-24,2	+41,1	-38,6
вспышки в закрытом тигле	91	79	59
Молекулярная масса	99	94	96
Термическая стабильность	Хорошая	Очень хорошая	Умеренная
Температура кипения азеотропной смеси растворителя с водой, ^оС	Не образует	98,0	97,8
Содержание растворителя в азеотропной смеси, % мас.	Не образует	9,1	35
Коррозионная агрессивность	Умеренная	Умеренная	Средняя
Предельно-допустимая концентрация в воздухе, мг/м^3	100	0,3	5,0

В заводских условиях селективную очистку проводят в аппаратах непрерывного действия (колоннах, смесителях, цент­робежных экстракторах). При исследовательских работах и в лабораторном практикуме очистку проводят как в экстракто­рах периодического действия, так и на установке непрерывного действия в противоточных экстракционных колоннах.

Периодический процесс селективной очистки (экстракции) в лабораторных условиях

Наиболее простым и доступным методом селективной очистки в лабораторных условиях является периодическая экстракция. Ее можно осуществлять однократной или многократной обработ­кой очищаемого продукта селективным растворителем (обвод­ненным или сухим фенолом, фурфуролом и N-метилпирролидоном). В лабораторной практике также широко применяется противоточно-периодическая экстракция (псевдопротивоток), при которой создаются условия, близкие к условиям непрерывного процесса в противоточной экстракционной колонне.

При периодической экстракции выполняются следующие опе­рации: смешение растворителя с сырьем при выбранной темпера­туре экстракции; отстаивание смеси при той же температуре; разделение рафинатного и экстрактного растворов; отгон растворителя из рафинатного и экстрактного растворов. Продол­жительность перемешивания и отстаивания зависит от свойств и соотношения сырья и растворителя.

Периодическая экстракция осуществляется в цилиндрическом стеклянном экстракторе (рис.1) с конусным дном, рубашкой для обогрева и мешалкой, приводимой в действие электромотором. Число оборотов мешалки регулируется с помощью латра. В качестве теплоносителя в нем применяют нагретые воду или масло, цирку­лирующие через ультратермостат. В нижней части экстрактора находится кран для слива экстрактного и рафинатного растворов.

Работа 2. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ДЕПАРАФИНИЗАЦИЯ

РАФИНАТОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ИЗ РАСТВОРОВ

Для получения масел с низкой температурой застывания используют процесс депарафинизации (удаление твердых углеводородов) рафинатов, полученных из парафинистых или высокопарафинистых нефтей. При производстве масел из малопарафинистых нефтей депарафинизацию, как правило, не применяют.

Депарафинизация осуществляется кристаллизацией твердых углеводородов из раствора депарафинируемого сырья в растворителе. К растворителю предъявляются следующие требования:

• при температуре процесса растворять жидкие и не растворять твердые углеводороды;

• обеспечивать минимальную разность между температурами депарафинизации (конечное охлаждение) и застывания депарафинированного масла. Упомянутая разность температур называется температурным эффектом депарафинизации (ТЭД);

• иметь не слишком высокую и не слишком низкую температуру кипения;

• иметь низкую температуру застывания, чтобы не кристаллизоваться при температуре депарафинизации и не забивать фильтровальную ткань;

• быть коррозионно-неагрессивным.

Наиболее распространенные растворители – смесь кетонов (метилэтилкетона или ацетона) с толуолом. Кетон является осадителем твердых углеводородов, а толуол – растворителем жидких. Характеристика растворителей приведена в табл,1.

Таблица 1.