Способ получения высокоиндексных компонентов базовых масел

Изобретение относится к способу получения высокоиндексных компонентов базовых масел, соответствующих группе II и III по API, и может быть применено в нефтеперерабатывающей промышленности для получения высокоиндексных компонентов базовых масел из непревращенного остатка гидрокрекинга с использованием процессов депарафинизации селективными растворителями и каталитической гидроочистки. Способ осуществляют путем каталитического гидрокрекинга нефтяного сырья при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380 до 430°С, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч^-1 со степенью конверсии не менее 75% с получением непревращенного остатка гидрокрекинга, содержащего не менее 90% мас. насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас., с последующим его фракционированием и выделением целевых фракций, которые подвергаются депарафинизации селективными растворителями и гидроочистке, отличающийся тем, что после фракционирования выделяют три узкие целевые фракции, в качестве сырья гидрокрекинга наряду с прямогонным сырьем - вакуумным газойлем, и продуктом вторичной переработки - газойлем коксования, используются побочные продукты процесса селективной очистки: остаточный экстракт селективной очистки деасфальтизата в количестве от 4 до 6% мас., и депарафинизации: продукт депарафинизации остаточного рафината - петролатум - от 1 до 3% мас., что позволяет повысить температуру конца кипения смесевого сырья гидрокрекинга до 586°С. Способ позволяет получить высокоиндексные компоненты базовых масел с индексом вязкости до 126 пунктов, содержанием серы менее 30 ppm (0,0030% вес) и содержанием насыщенных углеводородов не менее 90% маc., с кинематической вязкостью при 100°C от 3,88 до 7,56 мм²/с, что позволяет варьировать ассортиментом при производстве товарных масел. 5 табл.

 

Изобретение относится к способу получения высокоиндексных компонентов базовых масел, соответствующих группе II/III по API, и может быть применено в нефтеперерабатывающей промышленности для получения высокоиндексных компонентов базовых масел из непревращенного остатка гидрокрекинга с использованием процессов депарафинизации селективными растворителями и каталитической гидроочистки.

Способ позволяет получить высокоиндексные компоненты базовых масел с кинематической вязкостью при 100°C от 3,88 до 7,56 мм²/с, индексом вязкости до 126 пунктов, содержанием серы менее 30 ppm (0,0030% мас.) и содержанием насыщенных углеводородов не менее 90% мас.

Из литературных данных известно, что технология производства компонентов базовых масел может включать в себя:

- или ряд физико-химических методов очистки сырья от нежелательных компонентов, в том числе процессы селективной очистки и депарафинизации;

- или набор процессов каталитического гидрооблагораживания (гидрокрекинг, гидрирование, гидроизомеризация, гидродепарафинизация);

- или совмещение одного или нескольких гидропроцессов с физико-химическими методами.

Основным недостатком при использовании для получения высокоиндексных базовых масел только физико-химических методов очистки является низкий выход целевого продукта до 50% мас. на сырье. Применение набора нескольких процессов каталитического гидрооблагораживания, в том числе гидроизомеризации, гидродепарафинизации, требует значительного расхода водородсодержащего газа, применения дорогостоящего оборудования, позволяющего вести процессы при давлении выше 100 кгс/см², импортных каталитических систем.

Сочетание гидропроцессов с физико-химическими методами очистки позволяет проводить необходимую очистку масляного сырья селективными растворителями с получением компонентов базовых масел необходимого качества и более высоким выходом целевого продукта.

Несмотря на то что в промышленном производстве базовых компонентов масел используется большое разнообразие технологических схем, рабочих условий и катализаторов, остается потребность в новых способах, включая способы с использованием топливного гидрокрекинга тяжелого сырья, которые могут обеспечивать снижение затрат и повышение эффективности работы.

Известен способ получения масел гидрооблагораживанием и депарафинизацией масляных фракций после селективной очистки с последующей вакуумной перегонкой депарафинированного продукта с получением дистиллятных и остаточного компонентов разной вязкости [Золотников В.З. и др. Гидрогенизационное облагораживание нефтяного сырья с целью совершенствования технологии производства смазочных масел. Тематический обзор. Серия: Переработка нефти. - М.; ЦНИИТЭнефтехим, 1986, с. 47-48].

Известен способ получения высококачественного базового масла с использованием каталитических процессов гидрокрекинга, гидродепарафинизации (улучшение низкотемпературных показателей за счет изменения структуры длинноцепочечных парафинов) и гидрооблагораживания (улучшение цвета, стабильности) [US 5358627].

Способ позволяет получить базовое масло после проведения дистилляции с индексом вязкости в пределах 95-100 пунктов. Недостатком данного способа является низкий индекс вязкости и высокий уровень затрат на проведение процесса каталитической гидродепарафинизации, в том числе на аппаратурное оформление и использование импортных каталитических систем, то есть полную зависимость от лицензиара и производителя катализатора, что ограничивает применение такой технологии.

Известен способ получения базовых компонентов нефтяных масел путем гидрокрекинга прямогонного вакуумного дистиллята, с выделением остаточной фракции гидрокрекинга, которую частично направляют на рециркуляцию в сырье процесса в количестве от 0,5 до 60% мас. на сырье процесса [RU 2109793]. Изменением количества остаточной фракции гидрокрекинга, идущей на рециркуляцию, регулируют повышение температуры конца кипения сырьевого потока до 480-520°C и выход легкой и тяжелой фракций, полученных фракционированием балансовой части остатка. Легкую и тяжелую фракции направляют на депарафинизацию селективными растворителями (МЭК/толуол). Депарафинированное масло подвергают доочистке глиной.

Способ позволяет получить базовые масла с кинематической вязкостью при 100°C от 3,1 до 5,5 мм²/с, индексом вязкости более 125. Недостатком данного метода является снижение производительности установки гидрокрекинга за счет использования рецикла для увеличения доли превращения (нежелательных) полициклических ароматических углеводородов. Доочистка глиной является не экологичным процессом ввиду невозможности регенерировать основной компонент процесса - глины.

Известен способ получения базовых масел из остатка гидрокрекинга нефтяного сырья с использованием процессов экстракции растворителем (фенолом), депарафинизации (МЭК/МИБК), последующим фракционированием с выделением целевой фракции, направляемой на гидроочистку [US 2004245147]. Получают базовое масло с индексом вязкости до 117 пунктов, кинематической вязкостью при 100°C 7,05 мм²/с и температурой застывания минус 12°C.

Недостатком данного метода является получение одной целевой узкой фракции с низким выходом. Полученный продукт базового масла по уровню индекса вязкости не соответствует спецификации, установленной Американским институтом нефти (API) на базовые масла III группы.

Известен способ получения смазочного базового масла низкой кинематической вязкости с высоким индексом вязкости путем гидрокрекинга нефтяного сырья с выделением остатка гидрокрекинга, последующей его депарафинизацией и гидроочисткой [US 5460713]. В качестве сырья гидрокрекинга используется смесь не только вакуумного газойля и газойля коксования, но и гач - парафиновый продукт процесса депарафинизации дистиллятных рафинатов. Получают базовое масло с индексом вязкости более 120 пунктов, кинематической вязкостью при 100°C от 3,0 до 7,5 мм²/с и температурой застывания минус 10°C.

К недостаткам данного метода относится получение одной широкой фракции базового масла.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения смазочного базового масла с высоким индексом вязкости и низкой кинематической вязкостью путем гидрокрекинга нефтяного сырья (смеси вакуумного газойля и газойля коксования) с выделением остатка гидрокрекинга с последующей его депарафинизацией и гидроочисткой [US 5462650].

Способ позволяет получить базовое масло с кинематической вязкостью от 3 до 5 мм²/с, индексом вязкости не менее 120 и температурой застывания минус 10°C.

Недостатком этого способа является получение одной широкой маловязкой фракции базового масла, не позволяющей варьировать ассортиментом готовой товарной продукции при производстве. Смесевое сырье гидрокрекинга относится к классическому варианту смеси вакуумного газойля и газойля коксования, верхний предел температуры кипения которых не превышает 480°C.

Целью предлагаемого технического решения изобретения является разработка способа получения высокоиндексных масляных компонентов разной вязкости в зависимости от потребности их применения, для получения базовых масел, соответствующих группе II и III по API, с использованием в качестве сырья непревращенного остатка гидрокрекинга топливного направления по технологической схеме с использованием процессов депарафинизации селективными растворителями и процесса гидроочистки, т.е. без каталитической изодепарафинизации.

Поставленная цель достигается использованием в качестве сырья установки гидрокрекинга наряду с прямогонным сырьем - вакуумным газойлем, и продуктами вторичной переработки: газойлем коксования, остаточным экстрактом - побочного продукта селективной очистки, в количестве от 4 до 6% мас., и петролатума - побочного продукта депарафинизации остаточного рафината, в количестве от 1 до 3% мас. Это позволяет: повысить температуру конца кипения смесевого сырья гидрокрекинга до 586°C и получить гидрооблагороженный непревращенный остаток гидрокрекинга, содержащий не менее 90% мас. насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас.; и индексом вязкости 123, являющимся высококачественным сырьем для получения высокоиндексных масляных компонентов. Далее непревращенный остаток гидрокрекинга подвергается фракционированию с выделением целевых фракций с кинематической вязкостью при 100°C от 3,88 мм²/с до 7,56 мм²/с; проведением их депарафинизации и гидроочистки.

Осуществление изобретения

Углеводородное сырье, в состав которого входит прямогонный вакуумный газойль, полученный из смеси малосернистых нефтей, тяжелый газойль коксования, а также побочные продукты вторичных сольвентных процессов - остаточный экстракт селективной очистки деасфальтизата в количестве от 4 до 6% мас. и петролатум - продукт депарафинизации остаточного рафината в количестве от 1 до 3% мас., проходит следующие стадии переработки:

а) гидрокрекинг смесевого углеводородного сырья при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380°С до 430°С, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч^-1, со степенью конверсии не менее 75%, с выделением непревращенного остатка гидрокрекинга, содержащего не менее 90% мас. насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас.;

б) фракционирование непревращенного остатка гидрокрекинга с выделением узких целевых фракций;

в) депарафинизация узких целевых фракций, полученных на стадии (б), селективными растворителями (МЭК/толуол);

г) гидроочистка депарафинированных фракций, полученных на стадии (в), в присутствии катализатора с получением высокоиндексных компонентов базовых масел.

В таблице 1 приведены физико-химические характеристики смесевого сырья установки гидрокрекинга и вовлекаемых в него компонентов.

Исходное смесевое сырье подвергают каталитическому гидрокрекингу, при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380°C до 430°C, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч^-1 и конверсии не ниже 75%.

В таблице 2 приведены физико-химические характеристики непревращенного остатка гидрокрекинга с массовой долей серы менее 30 ppm (0,0030% мас.), а именно 0,0024% мас., и содержанием насыщенных углеводородов не менее 90% мас. (98,18% мас.), в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас. (36,2% мас.), который является перспективным, с точки зрения его использования в качестве сырья, для получения высокоиндексных компонентов базовых масел II и III группы по классификации API. Групповой углеводородный состав непревращенного остатка гидрокрекинга определяют методом жидкостной хроматографии на хроматографе Varian ProStar 210 методом ЖХ IP 469.

Полученный непревращенный остаток гидрокрекинга, содержащий не менее 90% мас. насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас., подвергают вакуумной дистилляции (фракционированию) и выделяют узкие целевые фракции с пределами выкипания 400-30°C, 430-470°C, 470-510°C. Лабораторная вакуумная дистилляция непревращенного остатка гидрокрекинга проведена на аппарате «Fisher», имеющем остаточное давление 1,0 мм рт.ст. и обеспечивающем при низкой скорости разгонки четкое разделение фракций по методу ASTM D 1160.

Дальнейшую переработку выделенных целевых фракций осуществляют проведением депарафинизации селективными растворителями (МЭК/толуол) в соотношении 40:60, при температуре фильтрации минус 25°C.

Далее полученные депарафинированные масляные целевые фракции подвергают гидроочистке в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI и VIII групп таблицы Д.И. Менделеева, при температуре от 270 до 300°C, давлении от 3,0 до 3,2 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 1,25 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 200 до 300 нм³/м³ водородсодержащего газа с получением высокоиндексных компонентов базовых масел. Проведение гидроочистки полученных депарафинизацией фракций непревращенного остатка гидрокрекинга позволяет получить высокоиндексные масляные компоненты с улучшенным показателем «Цвет».

В таблице 4 приведены физико-химические характеристики высокоиндексных компонентов базовых масел, полученных после проведения депарафинизации селективными растворителями (МЭК/толуол) и каталитической гидроочистки депарафинированных целевых фракций.

В таблице 5 приведены требования классификации API на базовые масла.

Совместный анализ данных, представленных в таблице 4 и 5, показывает, что индекс вязкости полученных компонентов базовых масел составил от 111 до 126 пунктов, содержание насыщенных соединений от 91,97 до 97,05% мас., серы - менее 30 ppm (0,0030% мас.), что соответствует требованиям к качеству базовых масел II и III группы по API.

Технический результат - получение высокоиндексных компонентов базовых масел из непревращенного остатка гидрокрекинга, соответствующих требованиям к маслам II и III групп по API без каталитической гидродепарафинизации с разными значениями кинематической вязкости при 100°C в интервале от 3,88 мм²/с до 7,56 мм²/с, что позволяет варьировать ассортиментом при производстве товарных масел. Получение высокоиндексных базовых масел с высоким уровнем насыщенных соединений обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик товарных масел, которое не достигается ни применением новых многофункциональных присадок, ни загущением масел.

Способ получения высокоиндексных компонентов базовых масел II и III группы по API путем каталитического гидрокрекинга нефтяного сырья при давлении не менее 13,5 МПа, температуре от 380 до 430°С, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 1,5 ч^-1 со степенью конверсии не менее 75% с получением непревращенного остатка гидрокрекинга, содержащего не менее 90% мас. насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас., с последующим его фракционированием и выделением целевых фракций, которые подвергаются депарафинизации селективными растворителями и гидроочистке, отличающийся тем, что:
- после фракционирования выделяют три узкие целевые фракции,
- в качестве сырья гидрокрекинга наряду с прямогонным сырьем - вакуумным газойлем, и продуктом вторичной переработки - газойлем коксования, используются побочные продукты процесса селективной очистки: остаточный экстракт селективной очистки деасфальтизата в количестве от 4 до 6% мас. и депарафинизации: продукт депарафинизации остаточного рафината - петролатум - от 1 до 3% мас., что позволяет повысить температуру конца кипения смесевого сырья гидрокрекинга до 586°С.