PL166389B1 - Sposób wytwarzania lekkich, selektywnie rafinowanych olejów smarowych - Google Patents

Abstract

Sposób wytworzenia 1ekkich, selektywnie rafinowanych olejów smarowych zapobiegający zanieczyszczeniu furfurolu dzikim olejem, znamienny tym, że w trakcie destylacji pozostałości atmosferycznej z ropy naftowej uzyskuje się frakcję o lepkości w 100°C 3,5 - 4,5 mm2/s i zakresie wrzenia do 300°C destyluje nie więcej niż 2%, korzystnie 0,5% do 325°C destyluje nie więcej niż 6%, korzystnie 3,0% do 350°C destyluje nie więcej niż 15%, korzystnie 8-10% do 400°C destyluje 40-80%, korzystnie 45-60% do 450°C destyluje nie mniej niż 85%, korzystnie 90% którą poddaje się procesowi selektywnej rafinacji furfurolem na typowej instalacji do rafinacji olejów smarowych przy parametrach: stosunte masowy furfurolu do surowca 1,0 : 1do 3,0 :1, korzystnie 2,3 : 1- 2,5 :1 temperatura szczytu wieży ekstrakcyjnej 80 - 105°, korzystnie 90 - 98°C i temperatura dołu wieży ekstrakcyjnej 60 - 75°C, korzystnie 65 - 70°C a wyprowadzany z instalacji strumień roztworu furfurolowego ekstraktu poddaje się procesowi regeneracji utrzymując w bdpyrbwswaczyca atmosferycznych temperaturę 190 - 210°C, korzystnie 190 - 195°C w odparowywaczach próżniowych 150 - 170°C, korzystnie 155 - 160°C, a u dołu wież przepareiczsca 180 - 210°C, korzystnie 185 - 205°C.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lekkich, selektywnie rafinowanych, olejów smarowych. Sposób ten umożliwia prowadzenie procesu rafinacji furfurolem destylatów próżniowych z ropy naftowej bez zanieczyszczenia furfurolu węglowodorami wrzącymi poniżej temperatury 300°C.

Znany sposób rafinacji olejów napędowych i lekkich destylatów olejowych furfurolem, objęty licecją Texaco Development Corp., Petroleum Refiner 1950t. 29 NR 9 s. 196-198 polega na oddzieleniu furfurolu od lekkich węglowodorów wrzących poniżej temperatury 300°C w dodatkowej kolumnie do ekstrakcji wodą, wchodzącej w skład instalacji. Znany jest również sposób rafinacji acetonem destylatów lekkich przeznaczonych do produkcji paliw. Okazało się, że można prowadzić proces otrzymywania lekkich olejów smarowych z pominięciem dodatko166 389 wej regeneracji furfurolu z rafinatu i ekstraktu przy odpowiednio dobranym składzie frakcyjnym surowca.

Istota wynalazku polega na poddaniu rafinacji selektywnej furfurolem destylatu próżniowego z ropy naftowej o początkowej temperaturze wrzenia nie niżej niż 295°C i zastosowaniu następujących parametrów procesu: stosunek masowy furfurolu do surowca od 2:1 do 3:1, temperatura szczytu wieży ekstrakcyjnej 80 - 105°C, temperatura dołu wieży ekstrakcyjnej 60 75°C a wyprowadzany z instalacji strumień roztworu furfurolowego ekstraktu poddaje się procesowi regeneracji, utrzymując w odparowywaczach atmosferycznych temperaturę od 190 do 210°C, w odparowywaczach próżniowych temperaturę 150 - 170°C, a dołu wież przeparniczych temperaturę od 180°C do 210°C.

W odróżnieniu od znanych sposobów wytwarzania lekkich, o lepkościach w 100°C 3,5 - 5,0 mm²/s, głębokorafinowanych olejów smarowych, sposób według wynalazku polega na wydestylowaniu z ropy naftowej frakcji olejowej, charakteryzującej się określonym składem frakcyjnym i poddaniu jej procesowi rafinacji selektywnej furfurolem przy stosowaniu w procesie regeneracji furfurolu z roztworów rafinatu i ekstraktu odpowiednio dobranych parametrów odnośnie temperatur, ciśnień i przepływów. Przedmiotem wynalazku jest sposób przygotowania surowca to jest destylatu z ropy naftowej oraz przeprowadzeniu rafinacji tego surowca furfurolem w instniejących typowych instalacjach przemysłowych przy parametrach, zapewniających uzyskanie wymaganej, optymalnej z punktu widzenia kosztów, głębokości rafinacji a zarazem zapobiegających zanieczyszczeniu furfurolu lekkimi węglowodorami zwanymi dzikim olejem. Otrzymany rafinat furfurolowy poddaje się kolejnym procesom odparafinowania rozpuszczalnikowego oraz procesowi finalizacji ziemią odbarwiającą lub wodorem. Odpowiednio dobrany skład frakcyjny surowca oraz parametry rafinacji selektywnej zapewniają otrzymanie wysokoaromatycznego ekstraktu furfurolowego, charakteryzującego się dobrymi własnościami pod kątem wykorzystania go jako oleju procesowego do produkcji kauczuków.

Według wynalazku proces destylacji ropy na wieży próżniowej prowadzi się przy parametrach, które pozwalają otrzymać destylat o lepkości w 100°C 3,5 - 4,5 mm2/s korzystnie 3,7 - 4,1 mm2/s charakteryzujący się następującym zakresem wrzenia (według Prawdziwych Temperatur Wrzenia PTW):

do 300°C destyluje nie więcej niż 2%, korzystnie 0,5% do 325°C destyluje nie więcej niż 6%, korzystnie 3,0% do 350°C destyluje nie więcej niż 15%, korzystnie 8-10% do 400°C destyluje 40-80%, korzystnie 45-60% do 450°C destyluje nie mniej niż 85%, korzystnie 90%.

Destylat o podanym składzie frakcyjnym poddaje się procesowi rafinacji selektywnej furfurolem przy parametrach: stosunek masowy furfurolu do wsadu 2,0 : 1 - 3,0 : 1, korzystnie 2,3 : 1 - 2,5 :1.

Temperatura szczytu wieży ekstrakcyjnej 80 - 105°C, korzystnie 90 - 98°C.

Temperatura dołu wieży ekstrakcyjnej 60 - 75°C, korzystnie 65 - 70°C.

Regenerację roztworów furfurolowych rafinatu i ekstraktu prowadzi się przy odparowaniu furfurolu pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturach 190 - 210°C, korzystnie 190 -195°C, dla odparowywaczy próżniowych 150 - 170°C, korzystnie 155 - 160°C, dla dołu wież przeparniczych 180 - 210°C, korzystnie 185 - 205°C utrzymując temperaturę pary strippingowej 400 - 450° oraz regulując odpowiednio (minimalizując) wielkość jej przepływu. Utrzymywanie powyższych parametrów przy dobranym składzie frakcyjnym zapobiega zanieczyszczeniu furfurolu lekkimi węglowodorami, zwanymi dzikim olejem, które zdecydowanie pogarszają efektywność procesu rafinacji.

Uzyskanie wysokoaromatycznego ekstraktu - oleju procesowego do produkcji kauczuków wymaga schłodzenia otrzymanego z wieży ekstrakcyjnej roztworu ekstraktu do temperatur 40 - 55°C, korzystnie 40 - 45°C i przeprowadzenia rozdziału na tzw. rafinat II i ekstrakt wysokoaromatyczny. Odparafinowanie rozpuszczalnikowe rafinatu furfurolowego prowadzi się znanymi metodami.

Po poddaniu deparafinatu procesowi rafinacji finalizującej otrzymuje się lekki olej smarowy charakteryzujący się lepkością kinematyczną w 100°C 3,8 - 4,4 mm²/s, lepkością dynamiczną w -17,8°C 600 - 800 cP, wskaźnikiem lepkości rzędu 90-100 jednostek, temperaturą

166 389 płynięcia -12 - -20°C, punktem anilinowym 90 - 95°C, temperaturą zapłonu (tygiel otwarty) 170 - 190°C. Stwierdzono, że wychodząc z surowca o odpowiednio dobranym składzie frakcyjnym (do 350°C destyluje nie więcej niż 15% składników, korzystnie nie więcej niż 8% - 10%) i stosując szereg modyfikacji parametrów prowadzenia procesu w węźle regeneracji uzyskuje się furfurol obiegowy, zawierający nie więcej niż 0,2% H2O i tylko śladowe ilości oleju. Stwierdzono także, że wychodząc z tak przygotowanego surowca, który wchodzi w zakres wrzenia olejów napędowych można bardzo znacznie zmniejszyć ilość lekkich węglowodorów zwanych dzikim olejem w furfurolu obiegowym bez stosowania, jak to ma miejsce w procesie Texaco dodatkowej kolumny do ekstrahowania wodą warstwy olejowej z odstojnika.

Poza doborem składu frakcyjnego w proponowanym procesie stosuje się: obniżenie temperatury szczytu parownicy ciśnieniowej o 10 - 15°C i kolumn przeparniczych o 10 - 15°C zwiększając ilość podawanego refluksu z 15,0% do 20% w kolumnach przeparniczych i 25% do 32% w odparowywaczach ciśnieniowych. Równocześnie należy zmniejszyć ilość pary strippingowej podawanej do kolumn przeparniczych o 0,3% do 0,5% w przeliczeniu na destylat wyjściowy.

Dziki olej przechodzący wraz z parami suchego rozpuszczalnika (furfurolu) należy wydzielić wraz z kwaśnymi składnikami furfurolu (wrzącymi powyżej 162°C) w parowniku wysokiego ciśnienia i wyprowadzić wraz z nadmiarem refluksu. W parowniku ciśnieniowym i przeparniku ekstraktu należy zastosować refluks furfurolu lub roztwór zagęszczonego ekstraktu w odpowiednio zwiększonych ilościach przyjmując, że temperatura refluksu wynosi 46°C. Zadaniem refluksu jest odbiór ciepła przegrzania par od temperatury 185°C do temperatury nasycenia oraz wykroplenia oddestylowanego oleju lekkiego. Reszta dzikiego oleju przechodzącego wraz z parami azeotropu furfurol/ woda w kolumnach przeparniczych wydziela się w odstojniku kondensatu w obecności nadmiaru wody, gdzie utrzymuje się temperaturę odstawania 40 - 60°C, korzystnie 40°C i odpowiedni stosunek fazy furfurolowej do fazy wodnej od 9:1 do 8:2. Wydzieloną już w niewielkich ilościach warstwę olejową zawierającą roztwór dzikiego oleju w furfurolu i wody odprowadza się do zbiornika zlewek. W efekcie po przejściu pełnego cyklu regeneracji uzyskuje się suchy furfurol obiegowy o zawartości wody 0,2% i zawierającego już tylko śladowe ilości oleju nie przekraczające 0,1% masowych. Taki furfurol może być już ponownie użyty w procesie rafinacji.

Przykład I. Z przeróbki pozostałości atmosferycznej z ropy rurociągowej uzyskano w trakcie destylacji próżniowej frakcję charakteryzującą się następującymi własnościami: lepkość kinematyczna w 100°C 4,1 mm²/s, lepkość kinematyczna w 50°C 15,2 mm²/s, zakres wrzenia według PTW:

do 300°C 1,10% do 400°C 47,0% do 325°C 3,7% do 450°C 90,0% do 350°C 9,7% do 475°C 97,0%

000 000 kg tak przygotowanego destylatu poddano rafinacji selektywnej furfurolem na kolumnie z wypełnieniem przy stosunku masowym furfurolu do surowca jak 2,6:1 oraz temperaturach: szczytu kolumny 98°C, dół kolumny 73°C uzyskując z góry kolumny roztwór rafinatu w ilości 647 000 kg a z dołu kolumny roztwór ekstraktu w ilości 2 953 000 kg.

Regenerację roztworu rafinatu przeprowadzono w kolumnie pracującej pod próżnią (ciśnienie absolutne 170 mm Hg = 226 hPa), wprowadzając surowiec z temperaturą 210°C i utrzymując temperaturę szczytu kolumny 95 - 97°C a temperaturę dołu kolumny 202 - 203°C. Na spód kolumny wprowadzano przegrzaną parę wodną w ilości 2,5%. Jako orosienie stosowano furfurol o temperaturze 45°C. Z regeneracji otrzymano 550 000 kg rafinatu o następujących własnościach: lepkość kinematyczna w 100°C 3,75 lW/s, wskaźnik lepkości 118, zawartość furfurolu: brak.

Regenerację roztworu ekstraktu przeprowadzono w trzech stopniach wprowadzając strumień surowca o temperaturze 170°C do odparowywacza atmosferycznego, na szczycie którego utrzymywano temperaturę 125-130°C a u dołu 165- 166°C, stosując jako orosienie zawodniony furfurol lub roztwór zagęszczonego ekstraktu. Częściowo zagęszczony roztwór ekstraktu z dołu odparowywacza atmosferycznego po podgrzaniu do 210° C wprowadzony zostaje do odparowywacza pracującego pod ciśnieniem 1,2 ata (1175 hPa) przy temperaturach dołu aparatu

166 389

188-190°C, do którego doprowadzany jest jako orosienie furfurol o temperaturze 45°C, a ze szczytu odbierany suchy furfurol. Produkt z dołu tego odparowywacza wprowadzano do kolumny przeparniczej pracującej pod próżnią (ciśnienie absolutne na dnie kolumny 230 - 240 mm Hg = 307 - 320 hPa) przy temperaturach szczytu 102 - 104°C, dół 200 - 203°C, stosując jako orosienie furfurol suchy. Z dołu kolumny przeparniczej otrzymano 450 000 kg ekstraktu o lepkości 5,4 mm²/s w 100°C, gęstość /d 4° / 0,950 g/cm³ i zawartości furfurolu 5-10 mg/kg.

Furfurol z regeneracji nie wykazywał w tym wypadku zwiększonej zawartości oleju dzikiego, którego stężenie utrzymywało się na wyjściowym poziomie 0,1%. Otrzymany rafinat poddano procesowi odparafinowania przy użyciu jako rozpuszczalnika mieszaniny aceton - toluen. Proces prowadzono, utrzymując temperaturę wlotu na filtry obrotowe -28° -29°C, uzyskując 418 000 kg deparafinatu o temperaturze krzepnięcia -23 - 24°C, lepkość w 100°C 4,15 mm²/s, wskaźniku lepkości 98 i temperaturze zapłonu w tyglu otwartym 198°C. Otrzymany z trzeciego stopnia odparafinowania gacz parafinowy charakteryzował się temperaturą krzepnięcia 48°C i zawartością oleju 1,5%. Deparafinat poddano procesowi hydrofinishingu uzyskując olej bazowy o lepkości w 100°C 4,17 mm2/s, lepkości w 50°C 14,57 mm2/s, wskaźniku lepkości 100, temperaturze krzepnięcia -21°C, temperaturze zapłonu w tyglu otwartym 195°C, punkcie anilinowym 95°C i zawartości węgla w strukturze aromatycznych według IR 6,8%.

Przykład II. Podczas destylacji ropy radzieckiej otrzymano na drodze destylacji próżniowej pozostałości atmosferycznej lekki destylat próżniowy o następującej charakterystyce:

- lepkość kinematyczna w 100°C 3,7 mm²/s

- lepkość kinematyczna w 50°C 13,0 mm²/s

- temperatura zapłonu, t.o. 200°C

- zakres wrzenia wg PTW:

do 300°C 0,4% do 325°C 2,7% do 350°C 8,8% do 400°C 50,4% do 450°C 96,9% do 475°C 99,0%.

Tak wydestylowaną frakcję w ilości 1750 Mg poddano procesowi rafinacji selektywnej furfurolem na kolumnie z wypełnieniem, utrzymując następujące parametry:

- stosunek furfurolu do surowca 2,3:1

- temperatura szczytu kolumny 95 - 105°C

- temperatura dołu kolumny 65°C.

Z góry kolumny odbierano roztwór rafinatu z dołu roztwór ekstraktu, z którego w oddzielaczu w temperaturze 40°C wydzielał się rafinat II. Roztwory rafinatu i ekstraktu poddano procesowi regeneracji na drodze oddestylowania furfurolu w kolumnach przeparniczych przy następujących parametrach:

dla rafinatu:

- temperatura roztworu rafinatu na wyjściu z pieca 210°C

- temperatura dołu kolumny 190 - 200°C dla ekstraktu:

- temperatura roztworu ekstraktu na wyjściu z pieca 190-195°C

- temperatura dołu kolumny 180-200°C

Na spód kolumny wprowadzano przegrzaną parę wodną o temperaturze 400 - 430°C.

Z dołu kolumn przeparniczych otrzymano:

- rafinat w ilości 1045,5 Mg

- ekstrakt 469,5 Mg

Własności rafinatu:

lepkość kinematyczna w 100°C 3,36 mm²/s

Wskaźnik lepkości 113

166 389

Zawartość furfurolu Własności ekstraktu;

Lepkość kinematyczna w 100° pon . 20 mg/kg

5,66 mm /s 0,9952

Furfurol z regeneracji nie zawierał zwiększonej ilości dzikiego oleju. Otrzymany rafinat poddano procesowi odparafinowania rozpuszczalnikowego, stosując mieszaniny aceton - toluen i następujące parametry:

- temperatura odparafinowania -20 - -22°C

- rozcieńczenie 1:4

Uzyskano deparafinat w ilości 856 Mg o lepkości kinematyczej w 100°C 3,51 wskaźniku lepkości 95 temperaturze krzepnięcia -20°C i temperaturze zapłonu w tyglu otwartym 169°C.

Otrzymany gacz parafinowy charakteryzował się temperaturą krzepnięcia 47°C i zawartością oleju 2%.

Deparafinat poddano kontaktowaniu z ziemią odbarwiającą w ilości 1 % w temperaturze 150°C i otrzymano filtrat charakteryzujący się lepkością kinematyczną w 100°C 3,66 mm²/s, wskaźnikiem lepkości 94, temperaturą krzepnięcia -18°C, temperaturą zapłonu 176°C, punktem anilinowym 96°C i zawartością węgli w strukturach aromatycznych (Ir) 9,8%.

Gęstość /d 2° /

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,100 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytworzenia lekkich, selektywnie rafinowanych olejów smarowych zapobiegający zanieczyszczeniu furfurolu dzikim olejem, znamienny tym, że w trakcie destylacji pozostałości atmosferycznej z ropy naftowej uzyskuje się frakcję o lepkości w 100°C 3,5 - 4,5 mm²/s i zakresie wrzenia do 300°C destyluje nie więcej niż 2%, korzystnie 0,5% do 325°C destyluje nie więcej niż 6%, korzystnie 3,0% do 350°C destyluje nie więcej niż 15%, korzystnie 8-10% do 400°C destyluje 40-80%, korzystnie 45-60% do 450°C destyluje nie mniej niż 85%, korzystnie 90% którą poddaje się procesowi selektywnej rafinacji furfurolem na typowej instalacji do rafinacji olejów smarowych przy parametrach: stosunke masowy furfurolu do surowca 1,0 : 1 do 3,0:1, korzystnie 2,3 : 1-2,5 :1 temperatura szczytu wieży ekstrakcyjnej 80 -105°, korzystnie 90 - 98°C i temperatura dołu wieży ekstrakcyjnej 60 - 75°C, korzystnie 65 - 70°C a wyprowadzany z instalacji strumień roztworu furfurolowego ekstraktu poddaje się procesowi regeneracji utrzymując w odparowywaczach atmosferycznych temperaturę 190 - 210°C, korzystnie 190 - 195°C w odparowywaczach próżniowych 150 - 170°C, korzystnie 155 - 160°C, a u dołu wież przeparniczych 180 - 210°C, korzystnie 185 - 205°C.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie regeneracji roztworów furfurolowych ekstraktu ilości podawanego orosienia zwiększa się z 15% do 20%, korzystnie 18% dla kolumn przeparniczych i z 25% do 32%, korzystnie 28% dla odparowywaczy ciśnieniowych równocześnie ilość pary strippingowej zmniejsza się o 0,3% do 1,0%, korzystnie o 0,5% licząc na destylat wyjściowy.
3. 3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że lekkie węglowodory wrzące poniżej 300°C przechodzące wraz z parami suchego rozpuszczalnika wydziela się wraz z kwaśnymi składnikami furfurolu wrzącymi powyżej 162 w parowniku wysokiego ciśnienia i wyprowadza z układu wraz z nadmiarem orosienia.
4. 4. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że lekkie węglowodory wrzące poniżej 300°C przechodzące wraz z parami furfurol - woda w kolumnach przeparniczych wydziela się w odstojniku kondensatu w obecności nadmiaru wody a temperaturę odstawania faz utrzymuje się w granicach 40 - 60°C, korzystnie 40°C zachowując stosunek masowy fazy furfurolowej do fazy wodnej jak 8:2.