Способ получения электроизоляционного масла

 

Использование: нефтепереработка. Сущность: нефтяное сырье подвергают гидроочистке, депарафинизации и гидрообработке. Гидроочистку осуществляют в присутствии катализатора следующего состава, мас.%: оксид кобальта или никеля 0,5 - 5,0; оксид молибдена 2,0 - 15,0; оксид алюминия - остальное, при 320 - 390^oС и давлении 15 - 30 МПа. Депарафинизацию осуществляют на катализаторе состава, %: оксид молибдена (VI) и/или никеля (II) 0,5 - 4,0; оксид бора 2,0 - 15,0; оксид алюминия 10,0 - 40,0; высококремнеземный цеолит - остальное, при 320 - 390^oС, давлении 15 - 30 МПа. Гидрообработку проводят в присутствии катализатора состава, %: оксид или сульфид никеля (II) 7,0 - 25,0; оксид или сульфид вольфрама и/или молибдена (VI) 20 - 45,0; оксид алюминия - остальное, при 340 - 420^oС, давлении 15 - 30 МПа. Процесс проводят при соотношениях загрузок катализаторов, об.%: гидроочистки 3,0 - 6,0; депарафинизации 28,0 - 60,0; гидрирования - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к нефтепереработке, а именно к способам получения электроизоляционного масла, применяемого в различных видах маслонаполненного электрооборудования: трансформаторах, конденсаторах кабелях, выключателях. Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта. Указанная цель достигается способом получения электроизоляционного масла с использованием стадий гидроочистки в присутствии окисного катализатора и стадии гидродепарафинизации нефтяного сырья в присутствии катализатора, содержащего оксид металла, оксид алюминия, высококремнеземный цеолит, проводимых при повышенных температуре и давлении. Гидроочистке подвергают исходное сырье с использованием катализатора, содержащего оксид кобальта или никеля, оксид молибдена и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. Оксид кобальта (II) или никеля (II) 0,5-5,0 Оксид молибдена (VI) 2,0-15,0 Оксид алюминия Остальное полученный продукт подвергают гидродепарафинизации с использованием катализатора, содержащего в качестве оксида металла оксид молибдена и/или оксид никеля и дополнительно содержащего оксид бора при следующем соотношении компонентов, мас. Оксид молибдена (VI) и/или оксид никеля (II) 0,5-4,0 Оксид бора 2,0-15,0 Оксид алюминия 10,0-40,0 Высококремнеземный цеолит Остальное продукт гидродепарафинизации дополнительно подвергают гидрированию в присутствии катализатора, содержащего, мас. Оксид или сульфид никеля (II) 7,0-25,0
Оксид или сульфид воль-
фрама и/или молибде-
на (VI) 2,0-45,0
Оксид алюминия Остальное и процесс проводят при следующих соотношениях загрузок катализаторов, об. Катализатор гидро-
очистки 3,0-6,0
Катализатор депарафи-
низации 28-60,0
Катализатор гидриро-
вания Остальное
Гидроочистку проводят при температуре 320-390^оС, давлении 15-30 МПа. Гидродепарафинизацию проводят при температуре 320-390^оС, давлении 15-30 МПа. Гидрирование проводят при температуре 340-420^оС, давлении 15-30 МПа. Полученный гидрогенизат подвергают ректификации с целью отгона продукта расщепления и выделения электроизоляционного масла. Для иллюстрации предлагаемого способа приведены следующие примеры. П р и м е р 1. Прямогонную нефтяную фракцию смеси западно-сибирских нефтей, выкипающую в пределах 270-430^оС со следующими характеристиками
Вязкость при 50^оС, мм²/с 7,1
Температура застывания, ^оС + 10
Содержание серы, мас. 0,3
Содержание общего азо-
та, мас. 0,045
Плотность при
20^оС, кг/м³ 979
Показатель преломления
при 20^оС 1,4925
Содержание ароматических
углеводородов, мас. 45,4 подвергают превращению с целью получения трансформаторного масла в реакторной системе, в которую загружены следующие катализаторы (по ходу сырья): гидроочистки состава, мас. оксид кобальта (II) 3,0; оксид молибдена (VI) 12,5; оксид алюминия до 100:
депарафинизации состава, мас. оксид молибдена (VI) 3,4; оксид бора 2,0; оксид алюминия 35; высококремнеземный цеолит до 100;
гидрирования состава, мас. сульфид никеля (II) в пересчете на никель 16,0; сульфид вольфрама в пересчете на оксид вольфрама (VI) 31,5; сера в сульфидах никеля и вольфрама 17,5; оксид алюминия до 100. Соотношение объемов загрузки катализаторов в реактор составляет 4:48:48. Процесс осуществляют при давлении водорода 23 МПа (парциальное) температуре в зоне катализаторов гидроочистки и депарафинизации 360^оС, в зоне катализатора гидрирования 340^оС, объемной скорости подачи сырья 0,6 ч^-1 и циркуляции водородсодержащего газа (ВСГ) 1500 нл/л сырья в час. Из полученного гидрогенизата перегонкой выделяют фракцию трансформаторного масла, характеристика которого приведена в талице. Температура застывания масла составляет минус 48^оС, т.е. отпадает необходимость в стадиях промежуточной разгонки гидрогенизата и его депарафинизации на отдельных технологических установках. Полученное в условиях примера 1 трансформаторное масло характеризуется высокой термоокислительной стабильностью и низкими диэлектрическими потерями. Для определения термоокислительной стабильности в масло добавляют 0,2 мас. ионола и определяют индукционный период окисления масла по методике Международной электротехнической компании. Испытание масла проводят следующим образом: через слой масла при 120^оС в присутствии медной проволоки продувают кислород со скоростью 1 л/ч. За критерий стабильности масла принимают длительность индукционного периода, т.е. время, за которое из масла выделится количество низкомолекулярных летучих кислот, эквивалентное 0,28 мг едкого кали на 1 г масла. Индукционный период окисления масла по методу МЭК составляет 194 ч. Выход масла на исходную прямогонную нефтяную фракцию 59,2 мас. П р и м е р 2. Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, подвергают превращению в реакторе, в который загружена следующая композиция катализаторов:
гидроочистки состава, мас. оксид кобальта (II) 0,5; оксид молибдена (VI) 2; оксид алюминия до 100;
депарафинизации состава, мас. оксид молибдена (VI) 4; оксид бора 5; оксид алюминия 40; высококремнеземный цеолит до 100;
гидрирования состава, мас. оксид никеля (II) 15; оксид молибдена 45; оксид алюминия до 100. Соотношение объемов загрузки катализаторов гидроочистки: депарафинизации: гидрирования составляет 5:47,5:47,5. Процесс осуществляют при давлении 23 МПа, температуре в слое катализаторов гидроочистки депарафинизации 355^оС, в слое катализатора гидрирования 350^оС, объемной скорости подачи сырья 0,6 ч^-1, циркуляции ВСГ 15000 нл/л сырья. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из полученного гидрогенизата, приведена в таблице. Масло характеризуется достаточно высокой термоокислительной стабильностью и низкими диэлектрическими потерями. Индукционный период окисления масла равен 186 ч. Выход трансформаторного масла, считая на исходную нефтяную фракцию, составляет 57,5 мас. П р и м е р 3. Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, подвергают превращению в реакторе, в который загружена следующая композиция катализаторов:
гидроочистки состава, мас. оксид никеля (II) 5; оксид молибдена (VI) 15; оксид алюминия до 100;
депарафинизации состава, мас. оксид молибдена (VI) 0,5; оксид бора 15; оксид алюминия 10; высококремнеземный цеолит до 100;
гидрирования состава, мас. оксид никеля (II) 25; оксид вольфрама (VI) 45, оксид алюминия до 100. Соотношение объемов загрузки катализаторов гидроочистки: депарафинизации: гидрирования составляет 3:47:50. Процесс осуществляют в оперативных условиях примера 1. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из полученного гидрогенизата, приведена в таблице. Температура застывания масла составляет минус 45^оС, что ниже чем у масла, полученного в условиях примера 1, но достаточно для обеспечения требуемого качества масла. Индукционный период окисления масла 190 ч. Выход масла, на исходную прямогонную нефтяную фракцию, составляет 59,0 мас. П р и м е р 4. Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, подвергают превращению в реакторе, в который загружена следующая композиция катализаторов:
гидроочистки состава, мас. оксид кобальта (II) 1,2; оксид молибдена (VI) 4,3; оксид алюминия до 100;
депарафинизации состав, мас. оксид никеля (II) 3,2; оксид бора 5; оксид алюминия 35: высококремнеземный цеолит до 100;
гидрирования состава, мас. оксид никеля (II) 15; оксид молибдена (VI) 45; оксид алюминия до 100. Соотношение объемов загрузки в реактор катализаторов гидроочистки: депарафинизации: гидрирования составляет 6:28:66. Процесс осуществляют при давлении водорода 15 МПа, температуре в слое катализаторов гидроочистки и депарафинизации 390^оС, в слое катализатора гидрирования 340^оС, объемной скорости подачи сырья 0,5 ч^-1и циркуляции ВСГ 1500 нл/л сырья. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из гидрогенизата, полученного в условиях примера 4, приведена в таблице. Индукционный период окисления масла равен 192 ч. Выход трансформаторного масла, считая на сырье процесса, составляет 58,4 мас. П р и м е р 5. Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, подвергают превращению в реакторе, в который загружена следующая композиция катализаторов:
гидроочистки состава, мас. оксид кобальта (II) 4,2; оксид молибдена (VI) 14,3; оксид алюминия до 100
депарафинизации состава, мас. оксид молибдена (VI) 3,4; оксид бора 5,0; оксид алюминия 35, высококремнеземный цеолит до 100;
гидрирования состава, мас. сульфид никеля (II) в пересчете на никель 16,1; сульфид вольфрама (VI) в пересчете на оксид вольфрама (VI) 32; сера в сульфидах никеля и вольфрама 17,4, оксид алюминия до 100. Соотношение объемов загрузки катализаторов в реактор составляет 3:60:37. Процесс осуществляют при давлении водорода 30 МПа, температуре в слое катализаторов гидроочистки и депарафинизации 320^оС, в слое катализатора гидрирования 400^оС, объемной скорости подачи сырья 0,7 ч^-1и циркуляции ВСГ 1500 нл/л. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из гидрогенизата, полученного в условиях примера 5 приведены в таблице. Индукционный период окисления масла равен 156 ч, а температура застывания масла составляет минус 46^оС. Выход трансформаторного масла считая на исходное сырье, 57,2 мас. П р и м е р 6. Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, смешивают в объемном соотношении 60:50 с рециркулятом, в качестве которого используют трансформаторное масло, полученное в условиях примера 1. Полученную в результате нефтяную фракцию со следующими характеристиками:
Вязкость при 50^оС, мм²/с 7,2
Температура
застывания, ^оС +6
Содержание серы, мас. 0,25
Содержание общего
азота, мас. 0,036
Плотность при 20^оС, кг/м³ 865
Показатель преломления
при 20^оС 1,4882
Содержание ароматических
углеводородов, мас. 38,2 подвергают превращению в условиях примера 1, но при температуре в слое катализатора депарафинизации 355^оС и объемной скорости подачи сырья 0,8 ч^-1 в том числе по прямогонной фракции сырья 0,6 ч^-1. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из гидрогенизата, полученного в условиях примера 6 приведена в таблице. Индукционный период окисления масла по методу МЭК составляет 200 ч. Выход трансформаторного масла, не считая на прямогонное сырье, состаляет 60,3 мас. П р и м е р 7. Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, смешивают в объемном соотношении 60:40 с рециркулятом, в качестве которого используют трансформаторное масло, полученное в условиях примера 1. Полученную в результате нефтяную фракцию со следующими характеристиками:
Вязкость при 50^оС, мм²/с 7,3
Температура
застывания, ^оС +2
Содержание серы, мас. 0,2
Содержание общего азота,
мас. 0,025
Плотность при 20^оС, кг/м³ 872
Показатель преломления
при 20^оС 1,4840
Содержание ароматических
углеводородов, мас. 30,5 подвергают превращению в условиях примера 1, но при температуре в слое катализатора депарафинизации 355^оС и объемной скорости подачи сырья 1,0 ч^-1, в том числе по прямогонной фракции сырья 0,6 ч^-1. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из гидрогенизата, полученного в условиях примера 7, приведена в таблице. Температура застывания масла равна минус 51^оС, а индукционный период окисления 226 ч. Таким образом, введение рециркулята в сырье позволяет увеличить глубину депарафинизации и повысить термоокислительную стабильность масла по сравнению с достигнутыми в условиях примера 1 при сохранении такой же производительности, по прямогонной нефтяной фракции. Выход трансформаторного масла, не считая на исходную прямогонную фракцию, составляет 61,4%
П р и м е р 8. Нефтяную фракцию, описанную в примере 7, подвергают превращению в условиях этого примера, но загружают катализатор гидрирования следующего состава, мас. оксид никеля (II) 7,0; оксид вольфрама (VI) 2,0; оксид молибдена 24,2; оксид алюминия до 100. Гидрирование на данном катализаторе осуществляют при температуре 420^оС. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из полученного в примере гидрогенизата, дана в таблице. Масло характеризуется высокой термоокислительной стабильностью. Выход масла, считая на исходное прямогонное сырье, составляет 56,8 мас. П р и м е р 9. Нефтяную фракцию, описанную в примере 7, подвергают превращению в условиях этого примера, но загружают катализатор гидрирования следующего состава, мас. оксид никеля (II) 10; оксид молибдена (IV) 18; оксид кремния (IV) 9, оксид алюминия до 100. Гидрирование на данном катализаторе осуществляют при 390^оС. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из полученного в примере 9 гидрогенизата, дана в таблице. Выход масла, считая на исходное прямогонное сырье, составляет 57,4 мас. П р и м е р ы 1-9 показывают, что предлагаемый способ получения электроизоляционного масла с использованием оговоренной в формуле изобретения последовательности стадий процесса и композиции катализаторов обеспечивает выработку трансформаторного масла в единой реакторной системе с выходом, считая на исходное прямогонное нефтяной сырье, 56,8-61,4 мас. Из технологической схемы производства исключается отдельная установка депарафинизации, что позволяет снизить эксплуатационные расходы. Предлагаемый способ обеспечивает получение трансформаторного масла высокого качества индукционный период окисления по методу МЭК составляет 156-226 ч. П р и м е р 10 (для сравнения). Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, подвергают превращению в условиях примера 4, но соотношение загрузок катализаторов гидроочистки: депарафинизации: гидрирования составляет 6:24:70. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из гидрогенизата, приведена в таблице. Температура застывания полученного трансформаторного масла равна минус 40^оС, т.е. данное соотношение объемов загрузки катализаторов депарафинизации и гидрирования не обеспечивает достижения требуемой температуры застывания масла. П р и м е р 11 (для сравнения). Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, подвергают превращению в условиях примера 5, но соотношение загрузок катализаторов гидроочистки: депарафинизации: гидрирования составляет 4:68:28. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из полученного гидрогенизата, представлена в таблице. Масло имеет температуру застывания минус 50^оС, но индукционный период окисления по методике МЭК равен 135 часов, что недостаточно для обеспечения требуемого уровня термоокислительной стабильности масла. П р и м е р 12 (для сравнения). Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, подвергают превращению в условиях примера 1, но катализатор гидроочистки не загружают. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из полученного гидрогенизата, приведена в таблице. Температура застывания масла равна минус 38^оС, т.е. не достигается требуемая глубина удаления парафиновых углеводородов вследствие блокирования активных центров узкопористого цеолитного компонента катализатора депарафинизации смолистыми соединениями, содержащимися в прямогонной нефтяной фракции. П р и м е р 13 (для сравнения). Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, подвергают превращению в реакторе, в который загружена композиция катализаторов, описанная в примере 1, но последовательность загрузки обратная по отношению к примеру 1, т.е. нефтяное сырье первоначально подвергают гидрированию, затем депарафинизации и гидроочистке. Процесс осуществляют в оперативных условиях примера 1. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из полученного гидрогенизата, приведена в таблице. Температура застывания масла составляет минус 25^оС, т. е. не достигается требуемая глубина удаления парафиновых углеводородов из-за отравления кислотных активных центров катализатора депарафинизации аммиаком, образующимся в результате гидрогенизации азотсодержащих соединений прямогонной нефтяной фракции на алюмоникельвольфрамовом сульфидном катализаторе гидрирования. В известном способе указанного явления не наблюдается, так как процесс осуществляют на раздельных технологических установках, а азотсодержащие соединения полностью гидрируются на стадии гидрокрекинга. П р и м е р 14 (для сравнения). Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, смешивают в объемном соотношении 50:50 с рециркулятом, в качестве которого используют трансформаторное масло, полученное в условиях примера 1. Полученную в результате нефтяную фракцию со следующими характеристиками:
Вязкость при 50^оС, мм²/с 7,4
Температура застывания, ^оС 0
Содержание серы, мас. 0,18
Содержание общего
азота, мас. 0,02
Плотность при 20^оС 878
Показатель преломления
при 20^оС 1,4832
Содержание ароматических
углеводородов, мас. 26,8 подвергают превращению в условиях примера 7, но при объемной скорости подачи 1,1 ч^-1, в том числе по прямогонной фракции сырья 0,6 ч%1. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из полученного гидрогенизата, приведена в таблице. Температура застывания масла составляет минус 52^оС, а индукционный период окисления 225 ч, т.е. увеличение объемного соотношения прямогонное сырье: рециркулят до 50:50 не приводит к существенному улучшению качества трансформаторного масла, полученного в условиях примера 7. П р и м е р 15 (для сравнения). Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 7, подвергаю превращению в условиях примера 8, но используют катализатор гидрирования состава, мас. оксид никеля (II) 7,5; оксид вольфрама (VI) 5,0; оксид молибдена (VI) 23,4; оксид кремния (IV) 14,2; оксид алюминия до 100. Характеристика трансформаторного масла, выделенного перегонкой из гидрогенизата, дана в таблице. Масло характеризуется высокой термоокислительной стабильностью, но его выход, считая на исходное прямогонное сырье, составляет 52,2 мас. П р и м е р 16 (известный способ). Прямогонную нефтяную фракцию, описанную в примере 1, подвергают гидрокрекингу при давлении 23 МПа, температуре 380^оС, скорости подачи сырья 1,0 ч^-1; циркуляции водородсодержащего газа 1000 нл/л сырья в час на катализаторе, содержащем, мас. оксида никеля 18,5; оксид молибдена 30,0, аморфный 7,5 алюмосиликат с размером частиц 0,4 мм и оксид алюминия 44,0. Из полученного гидрогенизата перегонкой выделяют целевую фракцию трансформаторного масла, выкипающую выше 280^оС (выход фракции составляет 77,4 мас.), которую подвергают каталитической депарафинизации, совмещенной с гидроочисткой на катализаторе, содержащем 6,6% оксида молибдена, 26,8% оксида алюминия, 5,5% оксида кальция и 61,1% высококремнеземного цеолита. В низ реактора депарафинизации загружают катализатор гидроочистки в объеме 20% от загрузки катализатора депарафинизации. Депарафинизацию проводят при давлении 3,5 МПа, температуре 320^оС, скорости подачи сырья 1,2 ч^-1. Характеристика трансформаторного масла, выделенного из полученного гидрогенизата, дана в таблице. Выход депарафинированного масла на стадии депарафинизации составляет 68,5 мас. Индукционный период окисления масла равен 195 ч. Выход трансформаторного масла, считая на исходную прямогонную нефтяную фракцию, рассчитанный как произведение выходов целевой фракции, выкипающей выше 280^оС, на стадии гидрокрекинга и каталитической депарафинизации, равен 0,774 х 0,685 0,53 или 53,0 мас. Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход электроизоляционного масла, считая на исходную прямогонную нефтяную фракцию с 53,0% (прототип) до 61,4 мас.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО МАСЛА с использованием стадий гидроочистки в присутствии окисного катализатора и стадии гидродепарафинизации нефтяного сырья в присутствии катализатора, содержащего оксид металла, оксид алюминия, высококремнеземный цеолит, проводимых при повышенных температуре и давлении, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, гидроочистке подвергают исходное сырье, полученный продукт подвергают гидродепарафинизации с использованием катализатора, содержащего в качестве оксида металла оксид молибдена (VI) и/или оксид никеля (II) и дополнительно оксид бора при следующем соотношении компонентов, мас. Оксид молибдена (VI) и/или оксид никеля (II) 0,5 4,0
Оксид бора 2,0 15,0
Оксид алюминия 10,0 40,0
Высококремнеземный цеолит Остальное
продукт гидродепарафинизации дополнительно подвергают гидрированию в присутствии катализатора, содержащего, мас. Оксид или сульфид никеля (II) 7,0 25,0
Оксид или сульфид вольфрама и/или молибдена (VI) 2,0 45,0
Оксид алюминия Остальное
и процесс проводят при следующих соотношениях загрузок катализаторов, об. Катализатор гидроочистки 3,0 6,0
Катализатор депарафинизации 28,0 60,0
Катализатор гидрирования Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют катализатор гидроочистки, содержащий, мас. Оксид кобальта или никеля 0,5 5,0
Оксид молибдена 2,0 15
Оксид алюминия Остальное
и гидроочистку проводят при температуре 320 390^oС, давлении 15 - 30 МПа. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидродепарафинизацию проводят при 320 390^oС, давлении 15 30 МПа. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидрирование проводят при 340 -420^oС, давлении 15 30 МПа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.06.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 19-2003

Извещение опубликовано: 10.07.2003        

---