Каталитическая депарафинизация

АИНГ.Специальность 5В072100. Кафедра «Химия и химическая технология». Группа ХТНГ-10 к/о                          

Ф.И.О. студент: Жумабеков Асылхан

 

АИНГ.Специальность 5В072100. Кафедра «Химия и химическая технология». Группа ХТНГ-10 к/о                          

Ф.И.О. студент: Жумабеков Асылхан

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АТЫРАУСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

 

Факультет «Технологический»

Кафедра «Химия и химическая технология»

 

 

«Допустить»

Зав. кафедрой «Химия и химическая технология»

________________к.т.н., профессор Буканова А.С.

«___» ___________ 2013г.

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

 

на тему: «Процесс каталитической депарафинизации. Расчет реактора.»

 

шифр: «5В072100-Химическая технология органических веществ»

Группа ХТНГ – 10 к/о

 

 

 

 

 

                                                          Выполнил: Жумабеков А.А

 

 

 

Руководитель: пр. Буканова С.К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Атырау – 2013

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АТЫРАУСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

 

Факультет «Технологический»

Кафедра «Химия и химическая технология»

 

 

«Утверждаю»

Зав. кафедрой «Химия и химическая технология»

к.т.н., профессор Буканова А.С.

«__»  ___________ 2013г.

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

 

 

Студент  Жумабеков Асылхан

Специальность 5В072100 - «Химическая технология органических веществ»

Срок защиты курсовой работы:   до «__» ________________ 2013г.

 

 

 

 

 

Исходные данные проекта

1 _____________________________________________________________

2 _____________________________________________________________

3 _____________________________________________________________

4 _____________________________________________________________

 

 

 

 

Руководитель: пр.  Буканова С.К.

Задание принял к исполнению: «__» _____________2013 г.

Студент: _________Жумабеков А.

 

Содержание

	Введение
1.	Теоретические основы процесса
1.1	Значение и назначение процесса каталитической депарафинизации
1.2	Сырье каталитической депарафинизации
1.3	Подготовка сырья каталитической депарафинизации
1.4	Характеристика катализаторa
1.5 1.6	Химизм процесса Характеристика целевых и побочных продуктов
	Заключение
	Список использованной  литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В стране увеличилось потребление смазочного материала. Непрерывный рост добычи углеводородного сырья, связанная с ним необходимость переработки нефтей и рост потребности в моторных топливах и смазочных материлах, а также наличие в Казахстане уникальных масляных нефтей обусловили развитие процессов глубокой, деструктивной переработки сырья в условиях имеющихся в республике нефтеперерабатывающих заводов с получением продуктов улушенного качества.

В связи с эти, приоритетным направлением для развития экономики Казахстана является разработка и внедрение технологий, адаптированных к сырьевым условиям Казахстана и позволяющих перерабатывать тяжелые, вязкие и высокосернистые нефти с получением не только моторных топлив, но и минеральных масел. Как известно, все нефтеперерабатывающие заводы Казахстана работают по топливному варианту, то есть недоиспользуются другие ценные качества нефти, содержащей в своем потенциале в значительном количестве компоненты масел и парафинов, при этом весь потребляемый обьем смазочных материалов ввозится, причем с колоссальными затратамина приобретение и транспортировку.

Вместе с тем Казахстан располагает уникальнейшим сырьем для производства масел и парафинов, к которому относятся Мангышлакские             (Узенские, Жетыбайские), Кумкольские, нефти Эмбинского региона. Эффективность строительства маслоблока на базе переработки этих нефтей возрастаетв десятки раз, что определяется в основном следующим   обстоятельствами:необходимостью углубления переработки нефтяного сырья с целью экспортозамещения сырой нефти высококачественными нефтепродуктами; высокое содержание масляных фракций и парафинов в нефтях; существенный дефицит в республике основной продукции маслоблока.

Для них предложены различные варианты переработки с получением базовых масел.В силу разных физико-химических характеристик нефтей предложенные схемы переработки несколько отличаются друга от друга. Но общим результатом этих исследований является то, что в результате применения такой технологии получаются масла с высокими индесами вязкости, что является важнейшей характеристикой улучшенных эксплуатационных характеристик масел.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          1  Теоретические основы процесса:

 

1. Значение и назначение процесса каталитической депарафинизации

 

Каталитическая депарафинизация представляет собой технологию с использованием высоких температур и высокого давления, при которой катализатор избирательно расщепляет молекулы парафинов, имеющиеся в базовом масле, до легких продуктов, таких как газ и нафта. Хотя этот процесс рентабелен, он все же в некоторой степени неэкономичен, поскольку парафины с высокими параметрами преобразуется в газ и легкое топливо с более низкими параметрами. При изомеризации процесс такой же, но парафины избирательно преобразуется (изомеризируется) в очень высококачественное базовое масло. При использовании обеих технологий удаляется парафин, и, соответственно, снижается температура предела текучести базового масла, но в результате гидроизомеризации получается более высокий коэффициент вязкости базового масла (VI) и больший выход продукта.

          Впервые  технологии каталитической депарафинизации  и гидроизомеризации парафина  были запущены в производство в семидесятые годы прошлого века. Компания Shell использовала технологию гидроизомеризации парафина в сочетании с депарафинизацией селективными растворителями для производства в Европе базовых масел со сверхвысоким коэффициентом вязкости (VI). Компания Exxon и другие создали такие же предприятия в девяностых годах. В Соединенных Штатах компания Mobil использовала каталитическую депарафинизацию вместо депарафинизации селективными растворителями, но все же сочетала ее с экстракцией селективными растворителями для производства обычных дистиллятных масел средней вязкости. Каталитическая депарафинизация была долгожданным шагом вперед по сравнению с депарафинизацией селективными растворителями, в особенности, для производства обычных дистиллятных масел средней вязкости, поскольку при этой технологии использовались более простые способы удаления н-парафинов и парафинистых боковых цепей из других молекул за счет их расщепления на более мелкие молекулы. Это снижало температуру предела текучести базового масла так, что оно становилось текучим при низких температурах подобно маслам, депарафинизированным селективными растворителями.

          Chevron была  первой компанией, применившей сочетание  каталитической депарафинизации, гидрокрекинга  и гидрорафинирования на своем предприятии по производству базовых масел в Ричмонде, Калифорния, в 1984 г. (рис.1).

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Предприятие по производству смазочных масел компании ChevronTexaco в Ричмонде, Калифорния (RLOP).

 

          Это  была первая промышленная демонстрация всей технологической схемы гидроочистки для производства базовых смазочных масел.

          В 1993 г., первая современная технология  изомеризации парафина –депарафинизации  была поставлена компанией Chevron на  коммерческую основу. Это был большой шаг вперед по сравнению с более ранними видами каталитической депарафинизации, поскольку температура предела текучести базового масла снизилась за счет изомеризации н-парафинов и других молекул с длинными боковыми цепями в требуемые соединения с разветвленной цепью с превосходными смазывающими свойствами вместо их расщепления и удаления. Данная революционная технология использовала катализатор компании Chevron ISODEWAXING для того, чтобы значительно повысить выход продукта при депарафинизации и улучшить эксплуатационные характеристики базового масла.

          К числу  преимуществ такого сочетания  технологий относится меньшая  зависимость от сорта сырой  нефти, из которого следует производить  высококачественные базовые масла. Кроме того, эксплуатационные характеристики базовых масел могут стать в значительной степени независимыми от источника сырой нефти, в отличие от базовых масел селективной очистки. На рисунке 2 дана технологическая блок-схема работы современной установки по производству базового масла с двумя параллельными технологическими линиями – одной для легких базовых масел и другой для тяжелых базовых масел на входе и с получением «нейтрального» высококачественного масла на выходе.

 

 

Рисунок 2. Гидроочистка. Группа II. (Гидрокрекинг, каталитическая депарафинизация, гидрорафинирование).

 

 

1.2 Сырье каталитической депарафинизации

 

Ползуясь только методами физического выделения углеводородов масел, получить высококачественные смазочные масло из любого сырья невозможно; если в нефти отсутствуют масляные фракции соответствующих качеств, то никакой метод физического разделения не даст желаемых результатов.

Природа нефти предопределяет не только качество и выход,но и ассортимент масел, который целесообразно получать из данного сырья.

В зарубежной практике для производства высокоиндексных базовых масел

(ИВ 95-105 и выше), наряду с гидрокрекингом, широко используют селективную  очистку отборных масляных нефтей (венесуэльской, пенсильванской, кувейтской  и других). В нашей стране до последнего времени имелось относительно небольшое количество нефтей, из которых можно было бы получать базовые масла с индексом вязкости 100 даже при существенном углублении очистки.

        Природа нефти  и свойства исходных фракций  оказывают громадное влияние на выход и качество масел. В частности, среди многих восточных нефтей (таких как волгоградские, ферганские, пермские, мангышлакские, туймазинская) наиболее ценным сырьем для производства высокоиндексных масел является западносибирская усть-балыкская нефть.

         Для выявления  нефтей, близких по качеству к  усть-балыкской по показателям  действующей технологической классификации, проведена сопоставительная оценка  ряда новых нефтей как сырья  для производства масел.В зависимости  от потенциального суммарного содержания дистиллятных и остаточных масел нефти делятся на четыре группы (М1 – не менне 25% на нефть и 45% на мазут, М2  - 15-25%  на нефтьи не менее 45% на мазут, М3 -15-25% на нефть и 30-45% на мазут, М4 –менкк 15% на нефть и менее 30% на мазут), а по качеству масел, выраженному наиболее обобщающим покащателем – индексом вязкости, - на две группы – (И1 – ИВ выше 85 и И2  - 40-85)

            Практически любое смазочное  масло представляет собой масляную  основу – базовое масло, в которое  вводят присадки разного функционального назначения.Масляная основа нефтяных масел представляет собой сложную смесь высококипящих углеводородов с числом углеродных атомов 20-60 (молекулярной массы 300-750), выкипающих в интревале 300-650°С. Сырьем для их производства является мазут, а главным процессом – вакуумная перегонка, в результате которой получают узкие масляные фрации (от 1 до 4) и гудрон. В этих фракциях содержатся: парафиновые углеводороды (алканы нормального и изостроения); нафтеновые углеводороды (цикланы), содержащие пяти- и шестичленные кольца с парафиновыми цепями разной длины; ароматические углеводороды (арены моно- и полициклические); гибридные углеводороды, а также смолисто-асфальтеновые вещества и серо-, азот- и кислородсожержащие гетереоорганические соединения. В исходных масляных фракциях нефти содержатся компоненты, составляющие основу базовых масел, и так называемые нежелательные компоненты, ухудшающие физико-химические и эксплуатационные свойства товарных масел, такие, как смолисто-асфальтеновые, полициклические ароматические и высокомолекулярные парафиновые углеводороды. Поэтому технология производства базовой основы смазочных масел основана на избирательном удалении из масляных фракций нежелательных углеводородов при максимально возможном сохранении компонентов, обеспечивающих требуемые физико-химические и эксплуатационные свойства конечных  товарных масел.

            По источнику сырья масла подразделяются  на: дистиллятные, полученные ищ  соответствующих масляных фракций  вакуумной перегонки мазута, т.е. из гудрона; компаундированные, полученные при смешении дистиллятного и остатоного компонентов; загущенные, полученные введением в базовые масла загущающих полимерных присадок (в марках масел обозначаются индексом «3»).

     

 

1.3 Подготовка сырья каталитической депарафинизации

 

          Далнейшие технологии производства базовых масел включает в себе ряд

процессов; назначение каждого из них – удаление из сырья групп углеводородов и соединений, присутствие которых в масле нежелательно (асфалтосмолистых соединений, полициклических ароматических углеводородов). К числу этих процессов относятся:

         1)Очистка  сырья: экстракционная (селективными  оастворителями), гидрогенизационная (гидрокрекинг, гидроизомеризаций), адсорбционная, сернокислотная (кислотно-щелочная  или кислотно-контактная).

        2)Депарафинизция  очищенного сырья с использованием растворителей или гидрокаталитическая.

        3) Доочистка  депарафинированных масел – контактная (отбеливающей землей) или гидрогенизационная.

        При переработке  остаточного сырья – гудрона  перед подачей сырья на селективную  или гидрогенизационную очистку осуществляется его деасфальтизация пропаном. На некоторых предприятиях при переработк остаточного сырья используется процесс дуосол-очистки,сочетающий функции процессов деасфальтизации и селективной очистки. В настоящее время основной обьем базовых масел производится с использованием экстракционых процессов: пропановой деасфальтизации, селективной очистки фенолом, фурфуролом или N-метилпириллидоном,депарафинизации в кетонсодержащем растворителе. Для доочистки депарафинированных масел на современных маслоблоках процесс гидроочистки.

 

 

1.4 Характеристика катализаторa

 

В области каталитической депарафинизации проводятся непрерывные исследования с целью улучшения выхода и индекса вязкости (ИВ) смазочного масла, получаемого этим способом. Более того, делаются попытки разработать способ каталитической депарафинизации, который может конкурировать со способами депарафинизации растворителями, например по показателям выхода масла и индекса вязкости при аналогичной спецификации на температуру потери текучести. Депарафинизация растворителем является трудным в эксплуатации полунепрерывным процессом. Поэтому желательно заменить способ депарафинизации растворителем на способ каталитической депарафинизации.

Цель изобретения была достигнута, когда весовое соотношение кристаллитов металлосиликата и связующего в катализаторе находится между 5:95 и 35:65.