SU440846A1 - Способ получения основы смазочного масла - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к нолучению основы смазочных масел и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ получени  основы смазочного масла с высоким индексом в зкости путем двухступенчатого каталитического гидрокрекинга углеводородного сырь  при повышенных температуре и давлении с последующей сепарацией полученных продуктов.

Однако при этом достигаетс  недостаточно высо-кий выход продукта.

С -целью повышени  выхода продукта, а также возможности получени  депарафинированной основы смазочного масла с пологим профилем индекса в зкости предлагаемый способ включает подачу на первую ступень гидрокрекинга т желого ларафинистого дистилл та с т. н. к. 427-49i6°C, смешение паровой фазы от сепарации полученных продуктов с легким парафинистым дистилл том с т. н. к. 316-460° С и гидрокрекинг полученной смеси на второй ступени в более м гких , чем на первой ступени, услови х. Парова  фаза, отсепарированна  из продуктов гидрокрекинга второй ступени, подаетс  на смешение с исходным т желым парафинистым дистилл том, а жидка  фаза от первой и второй ступеней гидрокрекинга смешиваетс  в необходимых соотношени х.

Этот способ позвол ет получать основу смазочного масла из различных фракций сырой нефти с индексом в зкости около 100. Один из вариантов способа предполагает менее жесткие слови  во второй ступени реакции гидрокрекинга. Сырье первого потока подбирают ст. н. к. примерно 427-496°С, в то врем  как углеводородное сырье второго потока имеет т. н. к. не ниже 316° С.

К числу пригодных видов сырь  относ тс  вакуумные газойли, дезасфальтизаты и др. Двухпоточный способ представл ет каталитический процесс, в котором используют сложные катализаторы. Катализатор на

всех ступен х не об зательно  вл етс  идентичным . Активные компоненты обычно представл ют собой металлы групп VI-В и VIII Периодической системы. Эти металлические компоненты нанос т на пористые материалы-носители и во многих случа х содержат галоидный компонент, как правило хлор или фтор, или их смесь. Пористый материал - носитель представл ет собой огнеупорный материал, стойкий к рабочим услови м, примен емым в зонах реакций гидрокрекинга. К числу подход щих материалов-носителей можно отнести окись алюмини , двуокись кремни , окись титана, окись циркони , окись магни , окись алюмини  - двуокись кремни , двуокись кремни  - окись магни , окись алюмини  - двуокись кремни  - фосфат бора и двуокись кремни  - окись циркони . Один из рекомендуемых материалов-иосителей нредставл ет собой СЛОЖНЫЙ материал из окиси алюмини  и двуокиси кремни , причем содержание двуокиси кремни  составл ет примерно 10,0- 90,0 вес. %. Материал-носитель может представл ть собой Кристаллический алюмосиликат , встречающийс  в природе или полученный синтетически. Сюда относ тс  морденит, фожазит и молекул рные сита типа А или Y в водородной форме или в форме, котора  образуетс  при обработке катионами. Рекомендуемые катализаторы содержат по меньшей мере один из металлов групп VI-В и VIII, приведенных в Периодической таблице элементов, хот  следует учесть, что эти металлы не  вл ютс  эквивалентными. Так, смесь хрома и кобальта не дает результатов, эквивалентных тем, которые получают при использовании молибдена и никел . Благородные металлы группы VIII, как правило, составл ют 0,01-2,0 вес. % от конечного сложного катализатора из расчета на элементарную основу. Компоненты, относ щиес  к числу благородных металлов, могут быть введены в катализаторы любым приемлемым способом, в-ключа  соосаждение, ионный обмен или пропитку. Металлы группы VI-В, хром, молибден и вольфрам употребл ют обычно в количестве 4-30 вес. % из расчета на катализатор. Компоненты, относ щиес  к металлам группы железа,- железо, кобальт и никель, - составл ют, как правило, 1 - 10 вес. % из расчета на катализатор. Способ гидрокрекинга исключает необходимость экстракции. Дл  нолучени  базовых масел подход щего состава примен ют конечную ступень - депарафинизацию. В соответствии с предлагаемым способом два различных вида сырь  перерабатывают двум  потоками. Одно сырье представл ет собой т желый кубовый продукт, называемый цилиндровым маслом, из которого получают очищенное от смол масло. Втора  запрузка представл ет собой более легкий парафинистый дистилл т. Начало кипени  цилиндрового масла предпочтительно составл ет примерно С в зависимости от типа и количества смол, а также от содержани  соединений С конденсированными кольцами с низким индексом в зкости. Другим Критерием  вл етс  количество асфальтеновых соединений, присутствующих в свежей загрузке. Продукты, отход щие из реакционной зоны, в которой перерабатываетс  очищенное от смолы масло, выдел ют в гор чем сепараторе в основном при том же давлении и температуре около 2&8-440°С дл  получени  парообразной фазы, содержащей некоторое количество углеводородов, кип щих при температуре выще 427° С. Эту «головную фракцию смешивают с более легким парафииистым дистилл том дл  переработки во втором потоке. В отсутствие исходного более т желого материала втора  ступень может осуществл тьс  в услови х, обеспечивающих достижение желательного индекса в зкости. Благодар  р ду последовательных операций разделени  происходит концентрирование и выделение остаточного цилиндрового масла с высоким индексом в зкости и  рким цветом отдельно от парафинистого базового масла, представл ющего собой продукт данного процесса. Это допускает обратное смешение высоков зкого остаточного цилиндрового масла  ркого цвета с различными нейтральными маслами, полученными из парафинистых базовых масел , дл  получени  смазочных масел с промежуточными значени ми индекса в зкости. При необходимости нарафинистый светлый материал может быть направлен на рециркул цию дл  смещени  с Очищенным от смол маслом дл  крекировани  до получени  .компонентов смазочных масел с более низкой температурой кипени . Ка« правило, получаемый светлый материал содержит меньще примерно 20,0 об. % углеводородов, кип щих ниже примерно 482° С. Может примен тьс  в обеих зонах реакнии гидрокрекиига один и тот же сложный катализатор, хот  возникают ситуации, когда лучшие результаты достигаютс  при использовании различных катализаторов. Контактирование может быть осуществлено с использованием катализатора в неподвижном или движущемс  слое, а также псевдоожиженном . В св зи с опасностью истирани  .катализатора рекомендуетс  пользоватьс  системой с неподвижным слоем. В такой системе реагенты могут контактироватьс  с катализатором при течении в направлении кверху, «низу или при радиальном течении, лричем предпочтение оказывают подаче сырь  сверху. Рабочие услови  завис т от химических и физических характеристик загруз.ки. В первой зоне реакции гидрокрекинга, в которой проходит переработка более т желого масла, рабочие услови  включают давление 103-206 атм, объемную скорость подачи сырь , объем поступающей жидкости в час при 15°С на объем катализатора примерно от 0,3 до 3,0 и соотношение между водородом и маслом, равное примерно 535-2680 об. газа при 15° С и .давлении 1 атм на 1 объем жидкости при 15° С. В св зи с тем, что реакци  гидрокрекинга  вл етс  экзотермической, по мере прохождени  водорода и загрузки через слой катализатора температура повышаетс . Максимальна  температура сло  катализатора в первой зоне реакции гидрокрекинга олжна предпочтительно поддерживатьс  на уровне от примерно 371 до 462°С. Продукт, отход щий из первой зоны реакии гидрокрекинга, раздел ют дл  выделеи  водорода и сравнительно легких углевоородов , которые объедин ют с парафинитым дистилл том, а смесь загружают во вторую зону реакции гидройрекинга. Втора  зона реакции гидрокрекинга может поддерживатьс  в менее жестких рабочих услови х. Эти услови  создаютс  либо путем снижени  температуры, либо путем объемной скорости или тем и другим. Таким образом, несмотр  на то, что давление  вл етс  примерно тем же, максимальна  температура сло  катализатора , будет более низкой и составл ет примерно 316-460° С, в то врем  как объемна  скорость будет равн тьс  примерно 0,5-4. В описании термин «примерно то же давление обозначает, что давление в емкости, расположенной ниже по потоку  вл етс  таким же, как и в емкости, расположенной выше по потоку и что происходит лишь обычное снижение давлени , обусловленное течением л идкости . Давление в первой зоне гидрокрекинга 181 атм и температура отход ш,его материала 469° С привод т к тому, что давление в первой зоне разделени  составл ет примерно 174 атм, а температура примерно 441° С. На фиг. 1 приведена технологическа  схема осуществлени  апосо ба (По примеру 1); на фиг. 2 - то же, вариант по примеру 2. Дл  проведени  опытов использовали промышленную установку с подачей свежей загрузки ОКоло 29,8 . Пример 1. Загрузка представл ла собой парафинистый дистилл т и очищенное от смол масло, полученное из сырой нефти. Парафинистый дистилл т составл л примерно 28,3 об. % от сырой нефти, в то врем  как цилиндровое масло составл ло 16,6 об. % от сырой нефти. Эта последн   фракци  содержала очищенное от смол масло. Загрузка имела характеристики, приведенные в табл. 1. Таблица 1 кого .цвета, оба из которых после депарафинизации имеют индекс в зкости 100-105 или более. Очищенное от смол масло в количестве 10,85 , или 14,32 моль/час, поступает на установку по трубопроводу 1 и смешиваетс  с богатым водородом рециркулирующим газом в трубопроводе 2, поступающим в количестве около 500 .кг-моль/час. Добавочный водород, необходимый дл  восполнени  расхода и потерь водорода, поступает в трубопровод 2 по трубопроводу 3. Около 102 кг-моль/час репиркулирующего газа употребл етс  в качестве агента охлаждени  в реакторе дл  того, чтобы ограничить повышение температуры до 28°С. После теплообмена, служащего дл  по вышени  температуры примерно до 316°С, смесь поступает в подогреватель 4 под давлением около 185 атм. Здесь температура повышаетс  и смесь направл етс  по трубопроводу 5 в реактор. Температупа на входе в реактор 6 составл ет примерно 413° С, а давление примерно 182 атм. Объемна  скорость в реакто:ре 6 примерно 0,5. Катализатор содержит 1,8 вес. % никел  и 16,0 вес. % молибдена в сочетании с аморфным материалом - носителем, состо щим из 63,0 вес. % окиси алюмини  и 37,0 вес. % ДВУОКИСИ кремПИЯ . Диализ компочеитоп .грузки в реактор 6 (трубопровол 5) и отход щего материала (трубопровод 7) приведен в табл. 2. Таблица 2

После депарафинизации индекс в зкости составл ет примерно 98.

Требуетс  получить максимальные количества нейтрального базового масла и высоков зкого остаточного цилиндрового масла  рМатериал , отход щий из реактора, поступает по трубопроводу 7 в гор чий сепаратор 8. Температура этого сепаратора в основном равн етс  температуре на выходе из реактора

6. В данном примере гор чий отход щий материал используетс  в качестве теплообмепивающей среды, котора  снижает свою температуру примерно до 316°С до поступлени  в гор чий сепаратор под давлением,

составл ющим примерно 179 атм. Жидка  фаза удал етс  из гор чего сепаратора по трубопроводу 9 в гор чую зону мгновенного испарени  10, температура в которой состав.т ет примерно 314° С, а давление 7,1 атм. Эта

зона может функционировать при давлении

2,7-21,4 атм. Газы из сепаратора S поступают по трубопроводу 11 во вторую зону реакции гидрокрекинга - реактор 12. Состав потока , отход щего из сепаратора 8, представлен в табл. 3.

Таблица 3

Количество, кг-моль

Парафинистый дистилл т в количестве 18,53 вводитс  по трубопроводу 13 в подогреватель 14 и проходит по трубопроводу 15 дл  объединени  с материалом в трубопроводе 11. Смесь проходит по этому трубопроводу и поступает в реактор 12. Эта зона работает при давлении около 176 атм, причем температура на входе в слой катализатора составл ет примерно 385° С, а объемна  скорость 1,0. Катализатор в основном идентичен никель-молибденовому катализатору, примеи емо .му в реакторе 6. Отход щий материал , удал емый при 413° С по трубопроводу 16, используетс  в качестве тешюобмепивающей среды и направл етс  в холодный сепаратор 17 под давлением около 171 атм при 60°С. Результаты анализа материала, отход щего из реактора 12 по трубопроводу 16, приведены в табл. 4.

Таблица 4

Количество компоКомпоненты нентов, кг-моль/час

0,4

1,2

401

84,0

15,8

4.5

2,5

1,0

5,6

° С

2,7

39,3

Жидкость из сепаратора 8, удал юща с  по трубопроводу 9, поступает в камеру 10 под давлением около 7,1 атм и при температуре около . Состав потоков газа (трубопровод 18) и жидкости (трубопровод 19),

удал ющихс  из гор чей камеры мгновенного испарени  10, и результаты анализа потоков после мгновенного испарени  приведе-ны в табл. 5.

Таблица 5

Жидкость после камеры 10 поступает в ректификационную колонну 20. Она дает возможность получить высОКов зкое остаточное цилиндровое масло  ркого цвета, кип щее при температуре выше 330°С, удал емое по трубопроводу 21, которое содержит менее 20,0 об. % углеводородов, кип щих ниже температуры около 482° С. Головна  фракци , кип ща  при температуре ниже 330° С, удал етс  по трубопроводу 22 и направл етс  в камеру холодного мгновенного испарени  23 по трубопроводу 24. Камера

5 23 может функционировать при давлении 2,7-21 атм.

Материал, отход щий из реактора 12, поступает в холодный сепаратор 17 по трубопроводу 10. Давление в сепараторе 17 в основном  вл етс  таким же, как и в реакторе 12, по температура составл ет примерно 15-60° С. Из сепаратора 17 отходит богатый водородом рециркулирующий газ по трубопроводу 2, а поток жид-кости удал етс  по

5 трубопроводу 24. Жидкий поток из холодного сепаратора смешиваетс  с парами после гор чего мгновенного испарени , поступаю-, щими по трубопроводу 18, и с головной фракцией из ректификационной колонны 20 в

0 трубопроводе 22, после чего смесь поступает в камеру 23 под давлением о-коло 6,8 атм с температурой около 57° С. Потоки газа (трубопровод 25) и жидкости (трубопровод 26) из камеры 23 имеют состав, приведенный в та;бл. 6.

Газ из трубопровода 25 используетс  в качестве топливного газа, а жидкость из трубопровода 26 направл етс  в ректификационную колонну 27. В ней получают парафинистое основание состава смазочного масла, удал емое по трубопроводу 28, дизельное или топочное топливо, кип щее при 204-329° С, удал емое по трубопроводу 29, и фракцию, .КИПЯШ.УЮ в интервале кипени  лигроина, ко5 тора  отводитс  по трубопроводу 30. Таблица 6 Свойства высоков зкого остаточного цилиндрового масла  ркого цвета и базового масла приведены в табл. 7. Оба продукта в основном полностью освобождены от соединений азота и серы. Приме.р 2. В этом примере используют гор чий сепаратор, после которого помещен холодный сепаратор дл  газа, поступающего из второй зоны гидрокрекинга. (В примере 1 материал, отход щий из второй зоны гидрокрекинга , направл лс  непосредственно в холодный сепаратор без промежуточного разделени ). Таблица 7 Скорость подачи загрузки така  же, как в примере 1, т. е. 29,8 . Загрузка идентична  и характеристики ее показаны на фиг. 1. Очищенное от смол масло из трубопровода 1 смешиваетс  с рециркулирующим богатым водородом газом из трубопровода 2 (см. фиг. 2). Этот поток содержит добавл емый свежий водород, поступающий из трубопровода 3. Концентраци  водорода около 1780 об. газа при 15° С, 1 атм на 1 об. жидкой загрузки при 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 15°С. Общее потребление водорода составл ет примерно 1,92% по весу из расчета на общее количество свежей загрузки масла и парафинистого дистилл та. До поступлени  в подогреватель 4 смесь водорода с очищенным маслом подвергаетс  теплообмену с различными гор чими отход щими потоками (на чертеже не показаны). В подогревателе температура повышаетс  до такого уровн , что максимальна  температура сло  катализатора устанавливаетс  на уровне около 441° С. Нагрета  смесь проходит по трубопроводу 5 в реактор гидрокрекинга 6 под давлением около 171 атм. Объемна  скорость составл ет 0,5. Катализатор, наход щийс  в реакторе 6, содержит 1,8% по весу никел  и 16,0% по весу молибдена, нанесенных на аморфный материал - носитель, состо щий из 63,0 вес. % окиси алюмини  и 37,0 вес. % двуокиси кремни . Материал, отход щий из реактора по трубопроводу 7, поступает в гор чий сепаратор 8 дл  отделени  жидкой фазы, содержащей некоторое количество углеводородов, кип щих при температуре выше 44ГС. Жидка  фаза вводитс  по трубопроводу 9 в гор чую зону мгновенного испарени  10 под давлением около 7,8-21,4 атм. Газ удал етс  из сепаратора 8 по трубопроводу 11 и поступает во вторую зону гидрокрекинга - реактор 12. Парафинистый дистилл т поступает по трубопроводу 13 и после теплообмена вводитс  в подогреватель 14. Нагрета  загрузка в трубопроводе 15 смешиваетс  с нагретым газом в трубопроводе И. В результате этого нагрузка на подогреватель 14 значительно снижаетс . В св зи с тем, что газ из гор чего сепаратора 8 содержит большое количество водорода , требуетс  только один компрессор дл  поддержани  давлени  водорода в обоих реакторах гидрокрекинга б и 12. Давление в реакторе 12 составл ет около 161атм. Нагреватель 14 контролируетс  таким образом , чтобы максимальна  температура сло  катализатора в реакторе 12 составл ла примерно 374°С. Катализатор, наход щийс  в этом реакторе, идентичен катализатору, наход щемус  в реакторе 6. Объемна  скорость в реакторе 12 составл ет 1,0. Материал, отход щий из него с температурой около 374°С, проходит по трубопроводу 16 в гор чий сепаратор 17 в основном при тех же температуре и давлении. Газ удал етс  по трубопроводу 19 в холодный сепаратор 20. До поступлени  туда гор чий газ используетс  в качестве теплообменивающей среды и затем охлаждаетс  дл  снижени  его температуры примерно до 16-60° С., Богатый водородом газ, удал ющийс  по трубопроводу 2, подаетс  на рециркул цию дл  объединени  с загрузкой в трубопроводе 1. Этот поток репиркулируемого газа может быть подвергнут обработке дл  удалени  сероводорода и легких обычно газообразных углеводородов до повыщени  чистоты водорода. Жидкость удал етс  из холодного сепаратора 20 по трубопроводу 21 и поступает в камеру холодного мгновенного испарени  23. Температура в основном не измен етс , но давление снижаетс  до 1 -11 атм. В камеру холодного мгновенного испарени  поступает также газ по трубопроводу 18 из камеры гор чего мгновенного испарени  10. Жидкость из гор чего сепаратора 17 проходит по трубопроводу 31 во вторую камеру гор чего мгновенного испарени  32. Оттуда газ проходит по трубопроводу 32 в камеру холодного мгновенного испарени  23. Гор чие газы из трубопроводов 18 и 32 используют в качестве теплообменивающих сред, а затем охлаждают до 16-60° С. Из камеры 23 легкие углеводороды, водород и сероводород выпускаютс  в атмосферу по трубопроводу 25. Жидкость из камер 32 и 23 удал етс  соответственно по трубопроводам 34 и 26, объедин етс  и поступает в ректификационную колонну 27. Жидкость из камеры гор чего мгновенного испарени  10, содержаща  углеводороды, кип щие при температуре выше примерно 482° С, удал етс  по трубопроводу 35 в колонну вакуумной, разгонки 36. Колонна вакуумной разгонки работает в основном при той же температуре, при которой находитс  жидкость в трубопроводе 35, но абсолютное давление , под которым она находитс , составл ет менее 100 мм рт. ст. Высоков зкое остаточное цилиндровое масло  ркого цвета удал етс  по трубопроводу 37 в качестве продукта . Часть этого потока может быть пущена на рециркул цию в первую зону гидрокрекинга по трубопроводу I или 5. Весь материал, кип щий при температуре ниже примерно 316-343° С, удал етс  из колонны 36 и через трубопровод 38 направл етс  в ректификационную колонну по трубопроводу 26 вместе с жидкостью из камеры холодного мгновенного испарени  23. В одном варианте этот легкий материал может быть использован в качестве разбавител  дл  высоков зкого остаточного цилиндрового масла  ркого цвета и это разбавленное высоков зкое остаточное цилиндровое масло  ркого цвета направл етс  на рециркул дию в реактор гидрокрекинга 6. Парафинистое базовое масло, пригодное дл  изготовлени  нейтрального масла, может быть удалено из колонны вакуумной разгонки 36 по трубопроводу 39 или может быть остановлено в потоке 37 дл  получени  кип щего в широком интервале температур более низков зкого цилиндрового масла  ркого цвета. В колонне 27 желаемое парафинистое базовое масло выдел етс  в качестве кубового продукта по трубопроводу 28 и, будучи объединено с потоком смазочного масла из трубопровода 39, образует парафинистое смазочное масло. К числу других типичных продуктов относ тс  фракци , кип ща  в интервале кипени  лигроина, удал юща с  по трубопроводу 30, керосинова  фракци , удал юща с  по трубопроводу 40 (204-274°С), и фракци  дизельного масла, удал юща с  по трубопроводу 41 (274-316°С). Парафинистое базовое масло, удал емое по трубопроводам 28 и 38, составл ет 70% от загрузки. Индекс в зкости 118,8, в зкость при 38° С - 81,11, в зкость 99° С - 38,08. Высоков зкое остаточное цилиндровое масло  ркого цвета из трубопровода 37 выдел етс  в количестве 68,01 об. % из расчета на свежую загрузку; индекс в зкости составл ет примерно 13Э. После депарафинизации, при которой происходит удаление 15,0 об. % парафинов, высоков зкое остаточное цилиндровое масло  ркого цвета имеет индекс в зкости , равный примерно 123,5. Предмет изобретени  1.Способ получени  основы смазочного масла каталитическим гидрокрекингом углеводородного сырь  при повышенных темнературе и давлении в две ступени с последующей сепарацией полученных продуктов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  выхода и качества целевого продукта, на первую ступень гидрокрекинга подают т желый парафинистый дистилл т с температурой начала кипени  427-496° С, правую фазу от сепарации полученных при этом продуктов смешивают с легким парафинистым дистилл том с температурой начала кипени  316- 460° С и подвергают гидрокрекингу во второй ступени в более м гких, чем на первой ступени, услови х с последующей подачей части паровой фазы, отсепарированной из полученных продуктов, на смешение с исходным парафинистым дистилл том и смещением жидкой фазы от первой и второй ступеней гидрокрекинга в необходимых соотношени х . 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что гидрокрекинг на первой ступени преимущественно осуществл ют при температуре сло  катализатора 371-482° С, давлении 103-205 атм и объемной скорости подачи сырь  0,3-3 час-. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что гидрокрекинг на второй ступени преимущественно осуществл ют при температуре сло  катализатора 316-460° С, давлении 103-205 атм и объемной скорости 0,3- 3 час-.