Патент на изобретение №2279466

(54) СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ МАСЛЯНЫХ ФРАКЦИЙ НЕФТИ ОТ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может найти применение при очистке нефтяных масляных фракций нефти от полициклических ароматических углеводородов. Сущность: масляную фракцию нефти предварительно смешивают с низкокипящим углеводородным растворителем и проводят ступенчатую экстракцию при температуре 40-55°С с использованием в качестве избирательного растворителя диметилсульфоксида. Технический результат – повышение степени очистки без применения поверхностно-активных веществ, усложняющих и удорожающих процесс очистки, снижение расхода растворителя на 30-40% и снижение энергетических затрат. 1 табл.

Настоящее предлагаемое изобретение относится к химической либо нефтеперерабатывающей промышленности и может найти применение при очистке нефтяных масляных фракций нефти от полициклических ароматических углеводородов, ухудшающих качество масел.

Известны способы очистки нефтяных масел от нежелательных примесей жидкостной экстракцией с использованием в качестве селективных растворителей фенола, фурфурола, N-метилпирролидона (см. книгу Черножуков Н.И. «Технология переработки нефти и газа». М., Химия, 1978. – с.93-95). Однако эти способы недостаточно эффективны в связи с низкими экстракционными свойствами используемых растворителей (низкая селективность или низкая растворяющая способность экстрагентов по отношению к выделяемым компонентам).

Известен также способ очистки масляных фракций нефти селективными растворителями в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ), например ПСМ-200, где количество добавляемого ПАВ составляет от 0,002 до 0,02 мас.% на сырье (см. журнал «Химия и технология топлив и масел», 1992, №2, с.22).

Такой способ характеризуется недостаточной степенью воздействия ПАВ (ПСМ-200) на селективность растворителя по отношению к полициклическим ароматическим соединениям, что выражается в незначительном повышении выхода рафината без улучшения его качества.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки масляных фракций нефти селективными растворителями в присутствии ПАВ-1, общей формулы, приведенной в описании к патенту РФ №2081149, кл. С 10 G 21/16.

Согласно способу по патенту №2081149 очистку нефтяных масел проводят в 3 ступени в реакторе, снабженном мешалкой, с помощью известных растворителей (фенол, фурфурол, N-метилпирролидон) в присутствии подаваемого в сырье ПАВ: 1,1-бис(политокси)-2-гептадеценил-2-имидазолиний ацетата.

После проведения процесса эмульсия отстаивается, рафинатная часть отделяется от экстракционной с последующим отгоном растворителя и возвращением его в цикл. Качество рафината оценивается по индексу вязкости, содержанию тяжелой ароматики и асфальтосмолистых веществ.

Недостатком известного способа является удорожание и повышенная сложность процесса экстракции, связанные с применением ПАВ, а также ведение процесса при повышенной температуре, что также ведет к энергетическим затратам.

Настоящее предлагаемое изобретение направлено на решение задачи: снижение содержания полициклических ароматических углеводородов в исходном продукте без применения поверхностно-активных веществ, усложняющих и удорожающих процесс очистки, ведение процесса при пониженной температуре, а также сокращение потерь растворителя.

Для получения этого технического результата в предлагаемом способе селективной очистки масляных фракций нефти от полициклических ароматических соединений путем ступенчатой жидкостной экстракции избирательным растворителем сырье предварительно смешивают с низкокипящим углеводородным растворителем, в качестве избирательного растворителя используют диметилсульфоксид и очистку проводят при температурах 40-55°С.

Благодаря отличительным признакам, а именно тому, что в качестве избирательного растворителя используется диметилсульфоксид, а каждую предыдущую ступень очистки проводят с использованием отработанного экстрактного раствора, взятого с последующей ступени, при этом исходный продукт предварительно смешивают с промежуточным низкокипящим углеводородным растворителем, стало возможным получать очищенное масло с низким содержанием полициклических ароматических соединений без использования ПАВ поверхностно-активных веществ, усложняющих и удорожающих процесс очистки, а также снизить потери растворителя и сократить энергетические затраты.

Способ осуществляется следующим образом. Селективную очистку масляных фракций нефти проводят в 3-4 ступени в реакторе, снабженном мешалкой. Перед началом процесса исходный продукт смешивают с промежуточным низкокипящим углеводородным растворителем, что необходимо для снижения вязкости масла и улучшения контакта фаз, после чего в смесь загружается диметилсульфоксид. Диметилсульфоксид – (СН₃)₂SO- мол.м. 78,13 является гигроскопической жидкостью без цвета и запаха с температурой кипения 189°С. Хорошо растворяет многие органические и неорганические соединения, повышает скорость реакций. Широко используется в промышленности как компонент косметических и лекарственных средств. ДМСО – малотоксичен. Получается окислением (CH₃)₂S кислородом воздуха в присутствии оксидов азота или других соединений – переносчиков O₂.

Селективная очистка нефтяных масляных фракций ведется при массовом соотношении – исходный продукт:промежуточный растворитель:ДМСО как 1:0,5:4 на каждой стадии очистки. Время перемешивания 20 мин, отстаивания – 30 мин при той же температуре. Температура по ступеням очистки составляет 40, 45, 55°С, после каждой ступени экстрактный раствор сливают, а в рафинат добавляют отработанный экстрактный раствор, взятый с последующей ступени очистки.

При температуре ниже 40°С растворимость ПЦА в диметилсульфоксиде снижается и поэтому количество выделяемых из масляного сырья полициклических ароматических углеводородов снижается. При увеличении температуры выше 55°С кроме ПЦА будут выделяться ценные ароматические углеводороды вследствие их растворимости при этой температуре.

После окончания процесса растворители отгоняются от рафината обычными известными способами.

Примеры осуществления способа.

Пример 1

Очистку пластификатора нефтяного, содержащего 7,8% полициклических ароматических углеводородов (ПЦА), в растворе бензина (промежуточный растворитель) проводят в 3 ступени в стеклянном реакторе, снабженном мешалкой, с помощью ДМСО. Массовое соотношение: пластификатор: бензин-растворитель: ДМСО составляет 1:0,5:4 на каждой ступени. Время перемешивания – 20 мин, отстаивания – 30 мин при той же температуре. Температура по ступеням очистки 40, 45, 50°С, после каждой ступени очистки экстрактный раствор сливают, а рафинатный смешивают со свежим или регенерированым ДМСО. Растворители отгоняют от рафината под вакуумом. Содержание ПЦА в рафинате составляет 2,2%, выход рафината 87%. Содержание ПЦА в экстракте составляет 45%.

Пример 2

Очистку пластификатора нефтяного, содержащего 7,8% ПЦА, в растворе бензина (промежуточный растворитель) проводят по примеру 1 со следующими изменениями: очистку проводят в 4 ступени, на 1-ю ступень подают экстрактный раствор со 2-ой ступени, на вторую – с третьей, на третью – с четвертой, на четвертую ступень подают свежий или регенерированный ДМСО. Температура по ступеням поддерживается 40, 45, 50, 55°С. Проведено 15 рабочих циклов. Содержание ПЦА в рафинате составляет 2,3%, выход рафината 90%. Содержание ПЦА в экстракте составляет 57%.

Пример 3

Очистку компаундированного нефтяного масла, содержащего 10,0% ПЦА, проводят по примеру 2. Содержание ПЦА в очищенном масле составляет 2,8%, выход рафината 90%. Содержание ПЦА в экстракте составляет 75%.

Пример 4

Очистку пластификатора (масло ПН-6ш), содержащего 7,7% ПЦА, в растворе бензина (промежуточный растворитель) с помощью ДМСО проводят в 3 ступени в стальном реакторе емкостного типа с рабочим объемом 3 м³, снабженном мешалкой. На первую ступень очистки подают экстрактный раствор со второй ступени, на вторую с третьей, на третью свежий (регенерированный) ДМСО. Температура по ступеням очистки и соотношение компонентов поддерживается по примеру 1. Содержание ПЦА в рафинате составляет 2,5%, выход рафината 92%. Содержание ПЦА в экстракте составляет 68%.

Пример 5

Очистку пластификатора нефтяного, содержащего 7,8% полициклических ароматических углеводородов (ПЦА), в растворе бензина (промежуточный растворитель) проводят в 3 ступени в стеклянном реакторе, снабженном мешалкой, с помощью фурфурола. Массовое соотношение: пластификатор:бензин-растворитель:фурфурол составляет 1:0,5:4 на каждой ступени. Время перемешивания – 20 мин, отстаивания – 30 мин при той же температуре. Температура по ступеням очистки 50, 55, 60°С, после каждой ступени очистки экстрактный раствор сливают, а рафинатный смешивают с фурфуролом. Растворители отгоняют от рафината под вакуумом. Содержание ПЦА в рафинате составляет 3,2%, выход рафината 69%. Содержание ПЦА в экстракте составляет 18%.

В таблице 1 приводятся сравнительные свойства исходного сырья и готового пластификатора, очищенного по предлагаемому способу, где 1 исходный продукт, 2 – очищенный.

Предлагаемый способ позволяет решить задачу эффективной очистки масляных фракций нефти от полициклических ароматических углеводородов с четырьмя и более кольцами с сохранением высокого содержания ароматических углеводородов без использования ПАВ, усложняющих и удорожающих процесс очистки.

При этом экономия экстрагента составляет 30-40%, а также на 10-15% снижаются энергетические затраты, поскольку процесс ведется при достаточно низкой температуре.

Формула изобретения

Способ селективной очистки масляных фракций нефти от полициклических ароматических соединений путем ступенчатой жидкостной экстракции избирательным растворителем, отличающийся тем, что в сырье предварительно смешивают с низкокипящим углеводородным растворителем, в качестве избирательного растворителя используют диметилсульфоксид и очистку проводят при температуре 40-55°С.