Способ получения базового масла

 

Использование: изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности касается получения базового масла на основе нефтяного сырья. Техническая задача: повышение эффективности способа и улучшение качественных показателей базового масла. Сущность изобретения: способ получения базового масла включает селективную очистку растворителями смеси вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти с тяжелым газойлем, депарафинизацию полученного рафината селективными растворителями и гидроочистку депарафинированного масла, причем от исходного сырья перед селективной очисткой отгоняют фракции, выкипающие до 290 - 330^oC. В качестве тяжелого газойля используют продукты каталитического и/или термического крекинга и/или коксования, и количество тяжелого газойля в исходном сырье составляет 0,5 - 100 мас.% предпочтительно 5 - 50 мас.% от вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти. 2 с. и 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности касается получения базового масла на основе нефтяного сырья.

Дефицит нефтей с высоким потенциальным содержанием высококачественных масляных фракций обусловливает поиск новых способов и источников сырья для получения базовых компонентов масел.

Известными способами, позволяющими получить качественные компоненты масел, являются гидрогенизационные процессы (гидрокрекинг, гидроизомеризация парафинов, гидрокаталитическая депарафинизация) и процессы, включающие селективную очистку от нежелательных примесей с последующей гидроочисткой базового масла. В каждом из способов используются первичные нефтепродукты, выделенные из нефти, например масляные вакуумные дистилляты различной вязкости, остатки атмосферной перегонки нефти, деасфальтизаты, парафиновые нефтепродукты и др., после обработки которых известными способами получают базовые масла с более высоким индексом вязкости и более низкой температурой застывания по сравнению с исходными масляными фракциями [1].

Известен способ получения смазочного масла путем атмосферно-вакуумной перегонки нефти с получением дистиллятных масляных фракций и гудрона, деасфальтизации последнего пропаном, селективной очистки дистиллятных фракций с получением рафината и последующей гидроочистки, в котором деасфальтизацию гудрона проводят до получения деасфальтизата с коксуемостью 0,2 - 0,5 мас.% и гидроочистке подвергают смесь деасфальтизата и рафината, причем при использовании высокопарафинистой нефти рафинат и деасфальтизат подвергают депарафинизации [2]. Способ использует глубокую деасфальтизацию, что связано с высокими технико-экономическими показателями, а полученное базовое масло имеет невысокий индекс вязкости (80 - 87).

Известен способ получения смазочного масла путем очистки дистиллятных фракций селективным растворителем с получением экстракта и рафината с последующей гидроочисткой, в котором для улучшения качественных показателей (индекса вязкости и температуры застывания) и увеличения выхода рафинат алкилируют альфа-олефинами C₈-C₁₄ в присутствии хлористого алюминия и инициатора - экстракта селективной очистки дистиллятной фракции и подвергают депарафинизации [3]. Способ сложен в технологическом оформлении, так как имеет дополнительную стадию - алкилирование в присутствии хлористого алюминия, который необходимо регенерировать из рафината (алкилата). Кроме того, используется дорогостоящий компонент алкилирования - альфа-олефины C₈-C₁₄. Это приводит к значительному удорожанию и усложнению процесса получения базового масла.

Для расширения сырьевых ресурсов в производстве смазочных нефтяных масел и улучшения их качества известно использование тяжелых газойлей.

В известном способе [4] базовое масло получают путем гидрокрекинга тяжелого и/или вакуумного газойля. Из полученного продукта гидрокрекинга выделяют масляную фракцию, которую депарафинизируют с растворителем (смесь метилэтилкетона и толуола), перегоняют в вакууме и получают целевой продукт с индексом вязкости > 105 и вязкостью 7 - 45 мм²/с при 40^oC. Однако способ гидрокрегинга исходного сырья, включающего тяжелый газойль, имеет существенные недостатки. Процесс осуществляется в жестких условиях при 350 - 450^oC, давлении до 150 ат и значительном расходе водорода - до 2 м³/л сырья на дорогостоящих гидрирующих катализаторах.

В этих условиях использование тяжелого газойля для получения масла в чистом виде или в смеси с вакуумным газойлем по известному способу отрицательно влияет на работу катализаторов гидроочистки, вызывая усиленное коксообразование и быструю потерю активности вследствие наличия в тяжелом газойле ароматических соединений, в том числе до 25 - 30% полициклической ароматики.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения электроизоляционного масла [5], в котором вакуумный газойль или смесь вакуумного газойля и тяжелого газойля с пределами выкипания 540 - 633 К (267 - 360^oC), взятого в количестве 0,8 - 30 мас.% на вакуумный газойль, подвергают селективной очистке растворителями (фурфурол, N-метил-2-пирролидон). Полученный рафинат или смесь рафината и 0 - 30% тяжелого газойля подвергают гидроочистке на никель- или кобальтмолибденовом катализаторе на окиси алюминия, а затем депарафинизации растворителями (смесь дихлорэтана и хлористого метилена). Полученную смесь направляют на гидроочистку на катализаторе, содержащем железо, а затем перегоняют в вакууме для получения базового масла с пределами выкипания 563 - 673 К (290 - 400^oC). Вязкость масла при 40^oC составляет 9 - 12 мм²/с. При введении депрессатора температура застывания масла по способу минус 45 - 47^oC. Без присадок базовое масло имеет температуру застывания - 15^oC и индекс вязкости 95 и соответствует по основным показателям отечественному базовому маслу типа И-8А (ГОСТ 20799-88).

Однако известный способ обладает рядом недостатков. Добавление тяжелого газойля в вакуумный газойль в случае подачи его на селективную очистку приводит к тому, что часть легких фракций, находящихся в тяжелом газойле и выкипающих до 290^oC, является "балластом", в связи с чем необходимо увеличивать количество растворителя, объемы оборудования. То же самое относится к случаю, когда тяжелый газойль добавляется к рафинату перед его гидроочисткой. Кроме того, как было указано выше, тяжелый газойль имеет в своем составе нежелательные компоненты - полициклические ароматические углеводороды, что затрудняет работу катализатора гидроочистки и приводит к более быстрой его дезактивации. По-видимому, ухудшается и качество продуктов гидроочистки, поэтому в способе предусмотрена вторая ступень гидроочистки депарафинированного масла.

В связи с тем что целевая фракция 290 - 400^oC выделяется в известном способе на заключительной стадии, все предыдущие стадии (селективная очистка, гидроочистка, депарафинизация и гидродоочистка) протекают с нежелательными легкими компонентами. Это приводит к дополнительным затратам, что снижает эффективность получения базового масла по известному способу.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности способа получения базового масла (упрощение способа и увеличение выработки масла) и улучшение качественных показателей базового масла (увеличение индекса вязкости и снижение температуры застывания).

Поставленная задача решается тем, что в способе получения базового масла, включающем селективную очистку растворителями смеси вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти с тяжелым газойлем, депарафинизацию полученного рафината селективными растворителями и гидроочистку депарафинированного масла, от исходного сырья перед селективной очисткой отгоняют фракции, выкипающие до 290 - 330^oC. В качестве тяжелого газойля используют продукты каталитического и/или термического крекинга и/или коксования, и количество тяжелого газойля в исходном сырье составляет 0,5 - 100 мас.%, предпочтительно 5 - 50 мас.% от вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти.

Отличительным признаком изобретения является то, что от исходного сырья, представляющего собой смесь вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти с тяжелым газойлем, перед селективной очисткой предварительно отгоняют фракции, выкипающие до 290 - 330^oC.

Другим отличием является то, что в качестве тяжелого газойля используют газойли вторичных процессов нефтепереработки, а именно продукты каталитического и/или термического крекинга и/или коксования, и количество тяжелого газойля в исходном сырье составляет 0.5 - 100 мас.%, предпочтительно 5 - 50 мас.% от вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти.

В результате решения поставленной технической задачи целевой продукт - базовое масло из смеси вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти с тяжелым газойлем, полученное путем селективной очистки исходного сырья растворителями, депарафинизации рафината селективными растворителями и гидроочистки депарафинированного масла, причем при его получении от исходного сырья перед селективной очисткой предварительно отгоняют фракции, выкипающие до 290 - 330^oC, имеет кинематическую вязкость при 40^oC 5 - 75 мм²/с и температуру застывания не выше минус 15^oC.

По имеющимся сведениям, предлагаемая совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, не известна из уровня техники, следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна".

Сущность изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники. Совокупность признаков, характеризующих известный способ, не обеспечивает достижение улучшенных качественных показателей и повышение эффективности способа, и только наличие отличительных признаков предлагаемого способа позволяет получить новый технический результат. Следовательно, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изобретение может быть многократно или постоянно использовано в производстве базового масла с получением технического результата, заключающегося в повышении эффективности способа (упрощении способа и увеличении выработки базового масла) и улучшении качественных показателей базового масла (увеличении индекса вязкости и снижении температуры застывания).

Предлагаемый способ получения базового масла обладает преимуществами перед известным [5]. Предварительная отгонка от исходного сырья перед селективной очисткой фракций, выкипающих до 290 - 330^oC, позволяет улучшить все последующие стадии очистки и получения базового масла, так как исключаются нежелательные легкие фракции, которые являются балластом, а также ухудшают качественные показатели масла. Кроме того, в новом способе смесь рафинатов масляного дистиллята и тяжелого газойля, предварительно освобожденного как от легких углеводородов, так и от нежелательных полициклических ароматических соединений, подвергается депарафинизации без предварительной стадии гидроочистки, которую проводят только для депарафинированного масла, как стадию его доочистки с целью улучшения качества. В связи с этим катализатор гидроочистки работает устойчиво и в более мягком режиме.

Использование в предлагаемом способе в качестве сырьевого компонента тяжелого газойля вторичных процессов (каталитического, термического крекинга, коксования) привело к неожиданному эффекту, выражающемуся в улучшении качества базового масла по индексу вязкости и температуре застывания по сравнению с известными способами. Это связано, по-видимому, с тем, что в термокаталитических процессах происходит изомеризация парафиновых углеводородов нормального строения в изопарафины, которые являются желательными компонентами масел вследствие их низкой температуры застывания и высокого индекса вязкости. Также за счет добавления в сырьевую смесь для получения масел практически некалькулируемого продукта - тяжелого газойля увеличивается выработка базового масла улучшенного качества на переработанный дистиллят.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Исходное нефтяное сырье - смесь вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти с тяжелым газойлем, взятым в количестве 0,5 - 100 мас.% в исходном сырье, предпочтительно 5 - 50 мас.% от вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти, направляют на разгонку для отделения легких фракций, выкипающих до 290 - 330^oC. В качестве тяжелого газойля используют тяжелый каталитический газойль, и/или термогазойль, и/или тяжелый газойль коксования, предпочтительно тяжелый каталитический газойль.

Полученную дистиллятную масляную фракцию в смеси с тяжелым газойлем, из которого отогнаны легкие фракции, подвергают селективной очистке растворителями (фурфурол, N-метил-2-пирролидон), взятыми в количестве 150 - 400 мас. % на исходное сырье, поступающее на очистку. Экстракцию осуществляют при известных условиях [1, 5]. Рафинат, включающий смесь прямогонного и вторичного рафинатов, подают на депарафинизации селективными растворителями (метилэтилкетон и толуол или дихлорэтан и метиленхлорид) при отношении растворитель: рафинат (2 - 4,5): 1. Депарафинизацию и фильтрование осуществляют при известных условиях [1, 5]. Полученное депарафинированное масло подвергают затем гидроочистке на Ni - Mo или Co - Mo катализаторах на окиси алюминия при известных условиях [1]. В результате получают дистиллятные базовые масла с вязкостью 5 - 75 мм²/с при 40^oC, индексом вязкости не менее 105 и температурой застывания не выше минус 15^oC.

Пример 1. Тяжелый каталитический газойль в количестве 20 мас.% с кинематической вязкостью при 100^oC 3,4 мм²/с и пределами выкипания 257 - 442^oC смешивают со 100 мас.% вакуумного дистиллята с кинематической вязкостью при 100^oC 7,45 мм²/с и пределами выкипания 330 - 490^oC и подают на ректификацию для отгонки из него фракций, выкипающих до 330^oC (18% на исходный газойль, 3,0% на исходную смесь) и получения масляного дистиллята 330 - 380^oC. В результате добавления 20% тяжелого каталитического газойля к исходному вакуумному дистилляту к масляному погону 330 - 380^oC добавляется 8,4% компонента тяжелого газойля тех же пределов выкипания. Затем полученную смесь подвергают селективной очистке N-метил-2-пирролидоном, взятым в соотношении к исходному сырью очистки 2:1 по массе. Экстракцию проводят при температуре верха колонны 75 - 80^oC и низа 70 - 75^oC. Полученный рафинат депарафинизируют растворителем, состоящим из смеси 60 мас.% метилэтилкетона и 40 мас.% толуола, взятым в соотношении к рафинату 3:1 по массе, после чего при температуре минус 25 - 35^oC отфильтровывают парафины. Депарафинированное масло направляют на гидродоочистку на алюмокобальтмолибденовом катализаторе при температуре 290 - 300^oC, давлении 3,5 - 4,0 МПа, количестве водорода 600 л/л сырья и объемной скорости 1 ч^-1. В результате получают базовое масло типа И-5А (ГОСТ 20799 - 80) с кинематической вязкостью при 40^oC 5,88 мм²/с, индексом вязкости 118, температурой застывания минус 18^oC, температурой вспышки, определяемой в открытом тигле, 152^oC. Выход базового масла с пределами выкипания 330 - 380^oC на исходный вакуумный дистиллят составляет 10,8 мас.% (в известном способе 6,6%).

Пример 2. Тяжелый газойль термического крекинга в количестве 0,8 мас.%, имеющий кинематическую вязкость при 100^oC 4,82 мм²/с и пределами выкипания 240 - 505^oC, в смеси со 100% остатка атмосферной перегонки нефти с кинематической вязкостью при 100^oC 20,45 мм²/с и началом выкипания 288^oC, подают на ректификацию для отгонки из него фракций, выкипающих до 290^oC (15 мас.% на исходный газойль, 0,12 мас.% на исходную смесь), и получения вакуумного дистиллята 290 - 400^oC. В дистилляте содержится 0,5 мас.% тяжелого газойля (62,5% на исходный газойль) тех же пределов выкипания. Смесь подают на селективную очистку, депарафинизацию и гидроочистку, которые осуществляют, как в примере 1.

Полученное базовое масло с пределами выкипания 290 - 400^oC имеет следующие характеристики: кинематическая вязкость при 40^oC 10,32 мм²/с, индекс вязкости 105, температура застывания минус 16^oC, температура вспышки 164^oC. Выход базового масла с пределами выкипания 290 - 400^oC на вакуумный дистиллят 32,8 мас.% (в известном способе 32,4%).

Пример 3. Тяжелый газойль замедленного коксования в количестве 100 мас.% с кинематической вязкостью 5,11 мм²/с при 100^oC и пределами выкипания 255 - 510^oC смешивают со 100% вакуумного дистиллята, как в примере 1, и подают на ректификацию для отгонки из него фракций, выкипающих до 330^oC (10% на исходный тяжелый газойль, 5% на исходную смесь), и получения масляного дистиллята с пределами выкипания 380 - 420^oC. При этом к масляному дистилляту добавляется 28 мас.% вторичного компонента тех же пределов выкипания.

Далее процесс получения дистиллятного базового масла проводят аналогично примеру 1, за исключением соотношения растворитель: исходное сырье на стадии селективной очистки, которое берут равным 4:1. Полученное базовое масло типа И-20А (ГОСТ 20799 - 80) имеет кинематическую вязкость при 40^oC 31,88 мм²/с, индекс вязкости 113, температуру застывания минус 17^oC, температуру вспышки 197^oC. Выход базового масла на вакуумный дистиллят составляет 37,4 мас.% (в известном способе 25,2%).

Из приведенных примеров видно, что в предлагаемом способе получено базовое масло с более высоким выходом (увеличение от 0,4 до 12,2 мас.%) и улучшенного качества (снижение температуры застывания на минус (1 - 3)^oC и увеличение индекса вязкости на 5 - 23 пунктов) по сравнению с известными способами.

При добавлении тяжелого газойля к исходному дистилляту менее 0,5 мас.% не достигается заметного увеличения выхода базового масла, а при введении более 100% тяжелого вторичного газойля ухудшаются условия гидроочистки и качество базового масла.

Таким образом, предлагаемый способ эффективен, позволяет увеличить выработку высококачественного базового масла за счет использования смеси вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти с тяжелым газойлем вторичных процессов, из которой перед селективной очисткой предварительно отогнаны фракции, выкипающие до 290 - 330^oC.

Формула изобретения

1. Способ получения базового масла, включающий селективную очистку растворителями смеси вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти с тяжелым газойлем, депарафинизацию полученного рафината селективными растворителями и гидроочистку депарафинированного масла, отличающийся тем, что от исходного сырья перед селективной очисткой предварительно отгоняют фракции, выкипающие до 290 - 330^oC.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве тяжелого газойля используют продукты каталитического и/или термического крекинга, и/или коксования.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что количество тяжелого газойля в исходном сырье составляет 0,5 - 100 мас.%, предпочтительно 5 - 50 мас.% от вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти.

4. Базовое масло из смеси вакуумного дистиллята и/или остатка атмосферной перегонки нефти с тяжелым газойлем, полученное путем селективной очистки исходного сырья растворителями, депарафинизации рафината селективными растворителями и гидроочистки депарафинированного масла, отличающееся тем, что при его получении от исходного сырья перед селективной очисткой отгоняют фракции, выкипающие до 290 - 330^oC, с образованием целевого продукта, имеющего кинематическую вязкость при 40^oC 5 - 75 мм²/с и температуру застывания не выше минус 15^oC.