Способ очистки отработанных масел экстракцией растворителями
Настоящее изобретение относится к очистке отработанных нефтяных масел для повторного использования их в качестве базовых смазочных масел. Сущность: после экстракции и удаления алифатического растворителя проводят следующие стадии: а) непрерывное однократное испарение при атмосферном или близком к атмосферному давлении с целью отделения легких фракций в присутствии небольших количеств основного соединения или восстанавливающего агента, или смеси того и другого, b) непрерывную перегонку на фракционирующей колонне донной жидкости, получаемой на стадии (а), при умеренных вакууме и температурах в присутствии основного соединения или восстанавливающего агента, или смеси того и другого с применением рециркуляции донного продукта колонны в сырье, отделение в виде боковых экстрактных потоков вакуумного газойля или веретенного масла и базовых масел, а также котельного топлива или асфальтового компонента со дна колонны. Технический результат - улучшение цвета и снижение кислотности без дополнительных стадий очистки. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники
Способ в целом относится к очистке отработанных масел - промышленному процессу, состоящему из регенерирования базовых масел путем отделения от них других продуктов и загрязнений таким образом, чтобы они могли бы быть повторно использованы в качестве базовых смазочных масел. Более конкретно, изобретение описывает способ очистки отработанных масел экстракцией алифатическими растворителями, отличающийся тем, что процесс после удаления экстракционного растворителя включает различные разделительные стадии.
Очищенные нефтяные масла, которые используют для производства смазочных материалов и других промышленных масел, называют смазочными основами (базовыми маслами) или основами смазочных масел.
Смазочные материалы и другие промышленные масла, получаемые смешением базовых масел с присадками, некоторые из которых содержат металлы (Са, Zn и т.д.), придают маслам необходимые для их эксплуатации свойства (стойкость к окислению, сдвигу и температуре, эмульгирующие и противовспенивающие свойства, минимальное изменение вязкости с температурой и т.д.).
Масла, выбрасываемые после их эксплуатации в двигателях и других машинах, называют отработанными маслами. Они содержат смазочную основу, присадки и продукты распада (легкие нефтяные фракции, такие как нафта и газойль, и более тяжелые фракции, такие как асфальт и кокс). Они содержат также загрязнения, которые попадают в них при их сборе в гаражах и на бензозаправочных станциях, такие как вода, гликоль и растворители.
Предпосылки для создания изобретения
Отделение асфальтов, присадок и продуктов распада обычно производится с помощью вакуумной перегонки базовых масел. Этот процесс включает нагревание отработанного до температур выше 300°С, что приводит к реакциям крекинга, осложняющим теплообмен, загрязняющим перегонное оборудование и вызывающим коррозию.
С целью уменьшения загрязнения оборудования при отделении с помощью перегонки асфальтов и присадок были использованы несколько способов. В патенте WO 9407798 (Viscolube Italiana Spa, 1994) отработанное масло перед отделением асфальтов и присадок обрабатывается сильным основанием, а отделение производится с помощью перегонки в умеренном вакууме (20-30 мбар) и при высоких температурах (350°С), при которых происходит распад молекул присадок. В патенте WO 9471761 (Sotulub, Tunez, 1994) отделению асфальтов и присадок предшествует ряд обработок сильными основаниями при 150-250°С, причем отделение в этом случае производится на оборудовании для упаривания в тонком слое при весьма умеренных температурах (310°С) в высоком вакууме (1 мбар). В других способах ("The Vaxon Process", К. Kenton и J. Hedberg, Первый Международный конгресс по очистке жидких отходов, 23 мая 1994, Сан Франциско) используется серия операций однократного испарения.
Все названные способы, в которых асфальты и присадки отделяют с помощью перегонки, требуют нагревания до температур выше 300°С, в результате чего получаемые смазочные основы обладают запахом, цветом, кислотностью и коррозионной активностью большими по сравнению с теми же характеристиками базового масла после первичной очистки, в результате чего существует необходимость в завершающей стадии очистки. Обычно эту завершающую стадию очистки выполняют с использованием серной кислоты и адсорбционных глин. Однако такой способ был почти отвергнут из-за его прерывистого характера, так как в нем образуются сульфированные отходы, которые трудно перерабатывать, и по причине дороговизны процесса. В результате этого в патентах NL 8306023 (KTI, 1985) и ЕР 574272 (Chem. Eng. Partners, 1993) и других используют системы каталитической гидрогенизации.
Тем не менее, из-за требуемых для каталитической гидрогенизации высоких капитальных вложений имеют место попытки поиска альтернативных возможностей. Например, в патенте DE 34336 (Buss A.G., 1985) перед отделением асфальтов и присадок с помощью перегонки масло обрабатывают гидроксидами щелочных металлов при 230-260°С в герметичном реакторе, в то время как в патенте US 4834868 (F.J.Lappin, 1989) проводится обработка гидроксидом щелочного металла в насадке колонны, используемой для отделения асфальтов и присадок. Каустическая обработка при 200-300°С в сочетании с окислением проводится после отделения асфальтов и присадок в патенте WO 9826031 (Solutub, Тунис, 1994), что требует завершающей перегонки смазочных оснований после каустической очистки.
В качестве альтернативы отделению асфальтов и присадок с помощью вакуумной перегонки были разработаны экстракционные процессы с использованием жидких растворителей (деасфальтизация растворителями). Эти процессы проводят при температурах, близких к температуре окружающей среды, избегая тем самым в значительной степени проблем загрязнения оборудования и крекинга асфальтов, присадок и продуктов распада, поскольку их отделяют перед перегонкой смазочных основ. Наиболее часто используемым растворителем является жидкий пропан, что описывается в нескольких патентах, например в BE 873451 (Snam Progeti, Испания, 1979).
В процессе деасфальтизации растворителем пропан экстрагирует (путем растворения) преимущественно нафту, газойль и смазочные основы, оставляя в качестве рафината асфальты и воду, обладающие низкой растворимостью в пропане. Рафинат удерживает большую часть присадок, продуктов распада, асфальтов и все количество воды и гликолей. После отделения пропана испарением и направления его на рециркуляцию экстрагированные смазочные основы подвергают атмосферной перегонке с целью отделения легких продуктов и вакуумной перегонке с целью отделения газойля и смазочных основ. Эти основы все еще нуждаются в мягкой очистной обработке с помощью глины или гидрогенизации для того, чтобы достичь качества, обычно достигаемого в основах первичной очистки (патенты фирмы Foster Wheeler Corp., US 433639, заявленного 16.01.74, и L.E.Cutler и E.T.Cutler. US 3919076, 11 ноября 1975).
Хотя названное выше отделение асфальтов и присадок при умеренной температуре с использованием деасфальтизации с растворителями облегчает проблемы загрязнения, последние все еще остаются, поскольку пропаном экстрагируется лишь небольшая часть присадок. По этой причине перед операцией деасфальтизации с растворителем были введены операции предварительной химической обработки отработанных масел. В этих операциях предварительной обработки используют основные соединения и катализаторы фазового переноса (J.Krzykawski, M.R.Williams, PCT US.99.116600), повышая эффективность отделения присадок в процессе деасфальтизации и облегчая тем самым проблемы загрязнения, но не устраняя их полностью.
Цели изобретения
Существующие способы очистки отработанных масел с помощью экстракции алифатическими растворителями (пропан и т.д.) отличаются тем, что они требуют следующих стадий, которые изображены на фиг.1 (технология предшествующего уровня техники):
1. Деасфальтизация растворителями (с или без предварительной химической обработки).
2. Отделение легких продуктов с помощью перегонки при атмосферном давлении.
3. Отделение газойля и основ с помощью вакуумной перегонки.
4. Завершающая очистка основ (адсорбционные глины, гидрогенизация и т.д.).
Целью настоящего изобретения является усовершенствование атмосферной перегонки (фаза 2) и вакуумной перегонки (фаза 3) отработанного масла после экстракции пропаном, благодаря чему процесс проводится непрерывно без частых остановок для очистки и без коррозии оборудования.
Другой целью настоящего изобретения является достижение уровня качества перегнанных в вакууме базовых масел сравнимого с уровнем качества масел первичной очистки и исключением, таким образом, необходимости проведения завершающей стадии очистки с использованием адсорбционных глин или гидрогенизации (фаза 4).
Еще одной целью настоящего изобретения является устранение проблем загрязнения твердыми отходами и сточными водами или запахов, возникающих при существующих способах экстракции растворителями.
Наконец, способ изобретения достигает названных целей без использования оборудования или методов, которые требуют высоких капитальных затрат или дорогостоящей эксплуатации, такой как каталитическая гидрогенизация или высоковакуумная перегонка в тонком слое.
Раскрытие сущности изобретения
Было обнаружено, что загрязнение дистилляционных теплообменников значительно уменьшается, а свойства базовых масел значительно улучшаются в том случае, когда отработанные масла после экстракции жидким пропаном перегоняют при умеренных температурах, достигая при этом низких степеней испарения в теплообменниках и высокой скорости в трубах теплообменников. Для этой цели традиционную колонну атмосферной перегонки заменяют колонной однократного испарения и осуществляют вакуумную перегонку при умеренной температуре, применяя в процессе вакуумной перегонки рециркуляцию жидкости с возвращением ее в сырье.
В настоящем изобретении предлагается способ, с помощью которого отработанные нефтяные масла регенерируют экстракцией с алифатическими растворителями, отличающийся тем, что способ включает стадии, следующие после удаления экстрактного растворителя:
а) Непрерывно осуществляемое однократное испарение при атмосферном или близком к атмосферному давлении с целью отделения легких фракций в присутствии небольших количеств основного соединения или восстанавливающего агента, или смеси того и другого.
b) Непрерывная перегонка на фракционирующей колонне донной жидкости, получаемой на стадии (а), при умеренных вакууме и температурах в присутствии основного соединения или восстанавливающего агента, или смеси того и другого с применением рециркуляции донного продукта колонны в сырье, отделение в виде боковых погонов вакуумного газойля или веретенного масла и базовых масел, а также котельного топлива или асфальтового компонента со дна колонны.
Таким образом, непрерывно осуществляемое однократное испарение при атмосферном давлении в способе настоящего изобретения осуществляют с помощью предварительного нагрева деасфальтизированного экстракта и направлением жидкости в газожидкостной сепаратор.
Было показано, что система намного более эффективна по сравнению с перегонкой на насадочной или тарельчатой перегонной колонне, используемой в предшествующей или традиционной технологии, для которой необходим донный ребойлер, в котором жидкость поддерживалась бы при температуре от 250 до 300°С с целью генеририрования паров в выпарную секцию колонны, производя при этих температурах быстрое загрязнение ребойлера и днища колонны.
Аналогичным образом, фракционную вакуумную перегонку в способе изобретения осуществляют при умеренных вакууме и температурах с использованием насадочных материалов с низкой потерей давления, благодаря чему температуры, которым подвергаются основы в процессе перегонки, остаются ниже 350°С.
Эти условия представляют явное преимущество по сравнению с деасфальтизацией при температуре 350°С, которая приводит к загрязнению теплообменников и крекингу смазочных основ, который ухудшает их свойства и создает необходимость проведения завершающей стадии очистки с помощью деасфальтизации.
Однократное испарение стадии (а) может проводиться при температурах от 150 до 260°С, предпочтительно при 220°С, и атмосферном или близком к атмосферному давлении. Экстракт деасфальтизации, или сырье, нагревают при температурах преимущественно от 150 до 250°С в теплообменнике, используя нагревающий агент, или жидкий теплоноситель, при температурах от 250 до 320°С. После этого производят разделение жидкости и пара с применением или без применения орошения перегоняемых легких жидких фракций вверху сепаратора.
Жидкость, отделяемую в процессе однократного испарения на стадии (а), возвращают в сырье, а кратность рециркуляции, выраженная в расчете на массу, составляет при этом величину от 0,5 до 5.
Непрерывную перегонку на стадии (b) проводят при температуре от 310 до 335°С и давлении от 2 до 8 мбар. Вакуум создают преимущественно с помощью механического насоса, газы и пары из которого сжигают в печи с помощью жидких или газообразных топлив. Нагрев сырья для вакуумной перегонной колонны осуществляют преимущественно с использованием кожухотрубного теплообменника, а нагревающим агентом при этом служит печное топливо при температуре от 350 до 390°С.
С другой стороны, давление в способе изобретения превышает давление характерное для процессов испарения в тонком слое (1 миллибар), результатом чего является значительное уменьшение размеров и сложности оборудования.
Уровень пониженного давления, применяемого при вакуумной перегонке (порядка 2-8 мбар), достигается путем использования механических вакуумных насосов - системы более предпочтительной по сравнению с системой пароструйных насосов, поскольку при этом устраняется образование больших объемов загрязненной конденсированной воды с неприятным запахом, что потребовало бы сложных предотвращающих загрязнение устройств. Выхлопные газы механического вакуумного насоса направляются в печь, работающую на газообразном или жидком топливе, где эти газы сжигаются с целью устранения следов вызывающих запах продуктов.
Загрязнению труб теплообменников, используемых при перегонке при атмосферном давлении и при пониженном давлении, способствуют высокие температуры труб теплообменников. Этот эффект снижается путем устранения прямого нагрева труб газообразными продуктами горения в печах. Нагрев предпочтительно проводить в теплообменниках с промежуточным жидким теплоносителем, циркулирующим вне труб при приблизительно 250-320°С при атмосферной перегонке и при приблизительно 350-390°С при перегонке при пониженном давлении.
Наряду с этим, рециркуляция жидкости атмосферной перегонки или донной жидкости перегонки при пониженном давлении оказывает два благоприятных эффекта в трубах теплообменника:
1) Повышение линейной скорости и усиление турбулентного режима, позволяющие избежать горячих участков и отложений на поверхности труб.
2) Повышение отношения жидкость/пар, уменьшающее занимаемый парами объем и позволяющее избежать возникновения горячих участков на поверхностях контактирующих с паром труб, где коэффициент теплопереноса от участвующих в процессе стенок гораздо ниже и благодаря этому снижена вероятность образования отложения на поверхности труб.
Таким образом, условия перегонки в способе изобретения и, в особенности, условия вакуумной перегонки позволяют избежать загрязнения и реакций крекинга без использования чрезмерно большой аппаратуры, которая была необходима для технологий предшествующего уровня техники.
Аналогичным образом было обнаружено, что, когда экстрагированный алифатическими растворителями продукт перегоняется в умеренных температурных условиях в присутствии основного продукта (гидроксида щелочного металла), характеристики базовых масел значительно улучшаются и в то же время увеличивается чистота системы и исчезает коррозия.
Применение небольших количеств гидроксидов щелочных металлов после отделения асфальтов не было описано для процессов очистки отработанных масел экстракцией растворителями.
Температуры реакции гидроксидов щелочных металлов в других сравнительных процессах, в которых не используется экстракция растворителями, лежат в пределах от 200 до 300°С, в то время как эту реакцию проводят до или во время отделения асфальтов и для нее обычно требуется устройство, в котором осуществляется смешение и взаимодействие масла и гидроксида. Обработка в способе изобретения, которую проводят с использованием основного агента после отделения асфальтов, имеет иные характеристики и условия, которые раскрыты ниже.
a) Основный агент, обычно вводимый в концентрированный водный раствор в виде гидроксида щелочного металла, теряет воду во время однократного испарения при атмосферном давлении, становясь безводным продуктом с более высокой активностью. Удаление воды избавляет от необходимости использования оборудования высокого давления, эквивалентного давлению паров воды при 200-300°С.
b) Безводный продукт направляют к фракционирующей перегонной колонне под вакуумом, где достигаются температуры от 310 до 335°С - пределы, в которых скорость реакции намного выше скорости реакции, описанной для других способов, благодаря чему очистка намного более эффективна.
c) При указанных температурах и при наличии безводного продукта не требуется смесительных устройств и реакционного аппарата, причем для достижения желаемого эффекта перегонка может проводиться в присутствии небольших количеств основного агента. Реакции преимущественно проходят в контуре, расположенном в днище вакуумной колонны, и в процессе ее рециркуляции к подаваемому сырью.
Аналогичным образом было обнаружено, что введение в перегонный процесс малых количеств восстанавливающего агента, в частности гидразина, приводит к улучшению качества получаемых смазочных основ. Хотя использование гидразина для удаления из котлов молекулярного кислорода с образованием воды и молекулярного N2 так же, как и использование гидразина в качестве восстановителя в органических реакциях, известны, никаких упоминаний об их использовании при очистке смазочных масел обнаружено не было. Тем не менее, известно, что при температурах, применяемых для вакуумной перегонки, т.е. при температурах выше 270°С, гидразин разлагается до Н2 и N2.
Наконец, с учетом того, что используемое основное соединение после его прохождения через зону однократного испарения становится частью донного продукта колонны, используемого в качестве котельного топлива или асфальта, был разработан способ экстрагирования основного соединения, делающий возможной его регенерацию и восстановления щелочи, содержащейся в донном продукте перегонной колонны.
В одном из конкретных способов осуществления изобретения продукт с низа вакуумной перегонной колонны в фазе (b) охлаждают, преимущественно до температуры от 80 до 160°С, и экстрагируют водой под давлением выше давления паров воды, соответствующего применяемой температуре, с целью растворения и регенерирования основного соединения и снижения его содержания в донном продукте колонны.
В другом конкретном способе осуществления изобретения непрерывную перегонку на фракционирующей колонне на стадии (b) проводят в двух или более последовательно расположенных аппаратах.
Было показано, что объединенное или одновременное осуществление принципов в форме, проиллюстрированной в описании и примерах, приводит к результатам, которые не могут быть получены при отдельном осуществлении любого из них.
Осуществление описанных в настоящем патенте принципов позволяет достичь намеченных целей, которые не достижимы с использованием существующих способов очистки масел экстракцией растворителями.
Описание чертежей
Фиг.2 графически отображает способ изобретения, который описан в следующей секции.
Поток А деасфальтизированного отработанного масла, к которому добавлен основный реагент В, смешивают с рециркуляционным потоком со дна аппарата С однократного испарения и предварительно нагревают до температуры преимущественно в пределах от 180 до 260°С в теплообменнике (1), где образуется парожидкостная смесь.
Смесь разделяют в аппарате (2), получая парообразный поток D светлых углеводородов, растворителей и воды, которые конденсируются в холодильнике (3) и разделяются в (4) на верхний слой углеводородов R, водную фазу F, которая собирается на дне, и неконденсирующиеся газы S, которые отходят сверху. В альтернативном варианте часть R может быть использована в качестве орошения в (2) с целью предотвращения захвата тяжелых фракций парами головного потока (2).
Часть С со дна сепаратора (2) рециркулирует и смешивается с А с целью снижения степени испарения в (1) и повышения линейной скорости в трубах (1), препятствуя тем самым загрязнению, которое может происходить в результате отложения тяжелых фракций и загрязнений. Массовое отношение С к А обычно составляет от 1 до 5.
Остаток G от донных продуктов сепаратора, смешанный с рециркулирующим потоком (Н) со дна фракционирующей перегонной колонны, нагревают в теплообменнике (5) до умеренной температуры, преимущественно от 315 до 335°С. Парожидкостную смесь (1) вводят в зону однократного испарения колонны (6). Эта колонна работает при пониженном давлении (обычно от 2 до 10 мбар в головке) и заполнена слоями насадочного материала с низкой потерей давления таким образом, что давление в низу колонны обычно составляет от 10 до 20 мбар, и, таким образом, достигаются указанные выше умеренные температуры.
Фракционирующая колонна может быть сконструирована таким образом, чтобы можно было получать от двух до пяти боковых отборов экстракта (боковых погонов).
Фиг.1 демонстрирует проект с тремя экстрактами, соответствующими производству вакуумного газойля или веретенного базового масла К, светлого базового масла L и тяжелого базового масла М, которые направляют к соответствующим резервуарам для хранения.
Продукт со дна фракционирующей колонны (6) разделяют на два потока. Поток N представляет производство котельного топлива, которое может быть также использовано в качестве добавки и разжижителя асфальта и которое направляют на хранение. Поток Н рециркулирует к сырью G фракционирующей перегонной колонны с целью предупреждения загрязнения теплообменника (5) путем снижения степени испарения и повышения линейной скорости в трубах.
Восстанавливающая добавка может быть введена отдельно или в смеси с основным соединением в нескольких точках установки, помеченных В, S и Т. Наибольшая эффективность достигается при вводе основного соединения в В и гидрогенизирующего агента в орошение тяжелого масла Т или в зону однократного испарения S.
Альтернативным образом, основный агент, который циркулирует через теплообменник (1), сепаратор (2), теплообменник (5) и днище колонны (6), выходя в смеси с котельным топливом N, может быть экстрагирован водой и рециркулировать к В. Для выполнения этого поток N со дна колонны (6) охлаждают в теплообменнике (7) и добавляют к нему воду в смесителе (8). Водную фазу гидроксида щелочного металла Р отделяют от органической фазы котельного топлива в сепараторе (9).
Диаграмма на фиг.1 демонстрирует упрощенное представление способа согласно предшествующему уровню техники.
ПРИМЕРЫ
Пример 1 (способ согласно предшествующему уровню техники)
В качестве отработанного топлива был использован продукт, обладающий следующими характеристиками:
| Цвет | темный |
| Температура вспышки С.О.С | 165°С |
| Вязкость (ASTM D445) при 100°С | 12,6 сСт |
| Н20 (ASTM D95) | 4,5% |
| Металлы | 3600 промиль |
Разгонка ASTM D 1160
| Начало кипения | 24,5 |
| Конец кипения | 527,7 |
| Всего перегнано (%) | 89,0 |
100 кг/ч этого масла экстрагируют 2500 кг/ч жидкого пропана в непрерывной системе в соответствии с описаниями патента US/99/116600. Смесь непрерывно закачивают в фазовый сепаратор. Пропановый раствор, непрерывно отводимый из верхней фазы, дает после отгонки пропана 890 кг/ч экстракта.
Нижнюю водную и асфальтовую фазы закачивают в испаритель, получая в качестве отгона 45 кг/ч воды с высоким уровнем химической потребности в кислороде, которую направляют на станцию очистки сточных вод, и 65 кг/ч донного асфальтового продукта, который включает присадки и другие загрязнители.
Экстракт, получаемый в процессе деасфальтизации растворителем, закачивают со скоростью 890 кг/ч в атмосферную перегонную колонну, получая 15 кг/ч легкой фракции с пределами кипения бензина и 875 кг/ч донного продукта, который все еще содержит 15 кг/ч легкой фракции. Ребойлер этой колонны, нагретый масляным теплоносителем до 375°С для поддержания температуры 300°С в нижней части колонны, нуждается в частой очистке.
Донный продукт, получаемый на атмосферной перегонной колонне, прокачивают со скоростью 875 кг/ч через пучок труб работающей на природном газе печи с целью достижения температуры 345°С и вводят во фракционирующую перегонную колонну, верхняя часть которой находится под давлением 20 мбар.
Получают следующие продукты:
60 кг/ч вакуумного газойля
350 кг/ч легкого масла
310 кг/ч тяжелого масла
135 кг/ч котельного топлива
| Базовые масла имеют следующие характеристики: | ||
| Легкое масло | Тяжелое масло | |
| Вязкость при 100°С (ASTM D445), сСт | 5,07 | 8,05 |
| Цвет (ASTMD 1500) | 4 | 5 |
| Кислотность (мг КОН/г) | >0,10 | >0.10 |
Питающий пучок труб вакуумной перегонной колонны нуждается в очистке через каждые 7-15 суток, а насадочный материал должен очищаться через каждые шесть недель.
Пример показывает также, что базовые масла, получаемые с использованием технологии экстракции растворителями предшествующего уровня техники, нуждаются в завершающей стадии очистки, так как они не обладают удовлетворительным цветом или кислотностью.
Действительно, когда описанные базовые масла обрабатывают в течение 15 мин при 140°С 5 мас.% адсорбционной глины (содержащей СаО), цвет ослабляется на 2 пункта, а кислотность составляет приблизительно 0,04 мг КОН/г.
Пример 2 (способ по изобретению)
1000 г суммарно того же масла, которое было описано в примере 1, экстрагируют пропаном, как описано в том же примере, получая после отделения пропана 890 кг/ч экстракта, который прокачивают вместе с 900 кг/ч рециркулирующей жидкости через теплообменник, нагретый жидким теплоносителем при 275°С, до температуры 225°С. Образующуюся смесь направляют в парожидкостной сепаратор при атмосферном давлении. С верха сепаратора получают в сумме 30 кг легких фракций, в то время как с низа аппарата получают 1760 кг/ч продукта, из которых 900 кг/ч рециркулирует в сырье.
Донный продукт однократного испарения при атмосферном давлении, 860 кг/ч, смешивают с донными остатками вакуумной колонны и нагревают масляным теплоносителем с температурой 370°С в кожухотрубном теплообменнике до температуры 325°С, после чего вводят в зону однократного испарения вакуумной колонны с насадочным материалом с низкой потерей давления. Давление в ее верхней секции равно 5 мбар, а в нижней секции 12 мбар.
Получают следующие продукты:
30 кг/ч веретенного масла
370 кг/ч легкого масла
310 кг/ч тяжелого масла
140 кг/ч котельного топлива
| Базовые масла имеют следующие характеристики: | ||
| Легкое масло | Тяжелое масло | |
| Цвет | 2,5 | 3,0 |
| Кислотность (мг КОН/г) | 0,10 | 0.10 |
Теплообменник вакуумной колонны можно эксплуатировать в течение длительного времени без необходимости в очистке.
Пример показывает, что схема и осуществление перегонки экстрагируемого растворителем продукта с использованием способа изобретения существенно повышают технологичность и улучшают свойства базовых масел, хотя их качество не достигает показателей типичных для масел первичной очистки.
Пример 3 (способ по изобретению)
В примере 2 к экстракту, прокачиваемому на однократное испарение при атмосферном давлении, добавляют 50%-ный (по массе) раствор гидроксида калия. В приведенной ниже таблице можно видеть, что при увеличении количества добавки характеристики базовых масел улучшаются:
| Легкое масло | ||
| КОН в г/кг экстракта | Цвет | Кислотность |
| 2,5 | 2,0 | 0,09 |
| 3,5 | 1,5+ | 0,06 |
| 5,0 | 1,5 | 0,03 |
| Тяжелое масло | ||
| КОН в г/кг экстракта | Цвет | Кислотность |
| 2,5 | 2,5 | 0,08 |
| 3,5 | 2,0+ | 0,05 |
| 5,0 | 2,0 | 0,02 |
Этот пример показывает, что схема и осуществление перегонки пропанового экстракта в соответствии со способом изобретения в присутствии подходящих количеств сильного основания приводит к получению очищенных базовых масел такого же качества, которые имеют базовые масла первичной очистки, без необходимости в заключительной стадии очистки.
Пример 4 (способ по изобретению)
В примере 2 к сырью для однократного испарения при атмосферном давлении добавляют суммарно 4,0 г КОН/кг экстракта, а к орошению тяжелого масла из вакуумной перегонной колонны добавляют 0,2 г гидразина на 1 кг экстракта, получая базовые масла со следующими характеристиками:
| Легкое масло | Тяжелое масло | |
| Цвет (ASTM D 500) | <1,5 | <2,0 |
| Вода (Karl-Fischer) % | <0,01 | <0,01 |
| Вязкость (ASTM D 445), сСт при 100°С | 5,3 | 8,0 |
| Кислотность (мг КОН/г) | 0,03 | 0,02 |
| Коррозия в слое меди (ASTM D 130) | 1a | 1a |
| Индекс вязкости (ASTM D 2270) | >100 | >100 |
| Углерод по Ramsbotton (%)(ASTM D 524) | <0,05 | <0,05 |
| Анилиновая точка (°С) | 102 | 106 |
| Ароматический углерод (%) | 8,9 | 8,1 |
| Парафиновый углерод (%) | 69,5 | 71,8 |
| Нафтеновый углерод (%) | 21,6 | 20,1 |
Пример показывает, что добавление гидразина в процессе перегонки, проводимой в присутствии основного соединения в соответствии с изобретением, способствует достижению качества масел первичной очистки.
1. Способ очистки отработанных нефтяных масел экстракцией алифатическими растворителями, отличающийся тем, что процесс после удаления экстракционного растворителя включает следующие стадии:
a) непрерывно осуществляемое однократное испарение при атмосферном или близком к атмосферному давлении с целью отделения легких фракций в присутствии небольших количеств основного соединения или восстанавливающего агента, или смеси того и другого,
b) непрерывная перегонка на фракционирующей колонне донной жидкости, получаемой на стадии (а), при умеренных вакууме и температурах в присутствии основного соединения или восстанавливающего агента, или смеси того и другого с применением рециркуляции донного продукта колонны в сырье, отделение в виде боковых экстрактных потоков вакуумного газойля или веретенного масла и базовых масел, а также котельного топлива или асфальтового компонента со дна колонны.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что однократное испарение на стадии (а) проводят при температуре от 150 до 260°С, предпочтительно при 220°С, и атмосферном или близком к атмосферному давлении, а стадию (b) осуществляют при температуре от 310 до 335°С и давлении от 2 до 8 мбар в верхней части колонны.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что используемым основным соединением является гидроксид щелочного металла или смесь гидроксидов щелочных металлов, а восстанавливающим агентом является гидразин, причем основный компонент используется в концентрациях ниже 10 г на 1 кг экстрагируемого растворителем продукта, а восстанавливающее соединение в количествах ниже 5 г на 1 кг экстрагируемого растворителем продукта.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что однократное испарение на стадии (а) проводят путем нагрева сырья до температуры от 150 до 250°С в теплообменнике с использованием жидкого теплоносителя при 250-320°С и осуществляют разделение жидкости и пара с применением или без применения вверху сепаратора орошения перегоняемых легких жидких фракций.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве нагревающего агента в теплообменнике для сырья, поступающего на стадию однократного испарения (а), является жидкий теплоноситель, нагреваемый до температуры от 250 до 320°С.
6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что жидкость, отделяемую в процессе однократного испарения на стадии (а), возвращают в сырье и кратность рециркуляции, выраженная в расчете на массу, составляет при этом величину от 0,5 до 5.
7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что вакуум во фракционирующей перегонной колонне на стадии (b) создается с помощью механического насоса, сжигая газы и пары из этого насоса в печи, работающей на жидком или газообразном топливе.
8. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что кратность рециркуляции потока со дна фракционирующей колонны к сырью, поступающему в колонну на стадии (b), выраженная в расчете на массу, составляет от 1 до 10.
9. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что нагревание сырья, поступающего в вакуумную перегонную колонну на стадии (b), осуществляют в кожухотрубном теплообменнике, а нагревающим агентом является печное топливо при температуре от 350 до 390°С.
10. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что донный продукт вакуумной перегонки фазы (b) охлаждают преимущественно до температуры от 80 до 160°С и экстрагируют водой под давлением выше давления паров воды, соответствующего применяемой температуре, с целью растворения и регенерирования основного соединения и снижения его содержания в донном продукте колонны.
11. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что непрерывную перегонку на фракционирующей колонне на стадии (b) проводят в двух или более последовательно расположенных аппаратах.
