Расчеты технологических процессов производства базовых масел. Цикл практических занятий

1.

«Расчеты технологических
процессов производства
базовых масел»
Цикл практических занятий
Часть 5.
Профессор Макаров А.Д.
Ст. преподаватель Голованова Е.В.
2022 г.

2.

Депарафинизация
Назначение: получение масел с низкой (необходимой)
температурой застывания путем удаления твердых углеводородов.
Наибольшее распространение в производстве нефтяных масел
получил
процесс
низкотемпературной
сольвентной
депарафинизации путем кристаллизации твердых углеводородов
при охлаждении раствора сырья в избирательных растворителях
ТВЕРДЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
Дистиллятные фракции
Преимущественно
высокомолекулярные н-парафины,
немного i-парафины
ПАРАФИНЫ
Остаточный компонент
преимущественно
нафтеновые
и
нафтеноароматические с очень длинными
боковыми цепями нормального и
слаборазветвленного строения,
ЦЕРЕЗИНЫ

3.

Сырье: рафинаты селективной очистки
Получаемые продукты:
1. Депарафинированное масло с требуемой температурой
застывания
2. Гач (в случае депарафинизации дистиллятного сырья)
Петролатум (в случае депарафинизации остаточного сырья)
РАСТВОРИТЕЛИ
Кетоны
(полярные)
При
понижении
температуры
Арены
(легко поляризуемые)
Растворяют
слабо
Жидкая часть масла
Растворяют
очень
хорошо
Практически
не растворяют
Твердые углеводороды
Растворяют
слабо
На современных установках в качестве растворителей процесса
депарафинизации используют смесь метилэтилкетона (МЭК) и
толуола.

4.

На эффективность процесса депарафинизации влияет ряд
факторов, основными из которых являются следующие:
- Общее разбавление сырья растворителем
- Состав применяемого растворителя
- Качество депарафинируемого сырья
- Термическая обработка и охлаждение
- Метод ввода растворителя с систему охлаждения
Состав растворителя
Увеличение содержания кетона повышает скорость
фильтрации, но выход депарафинированного масла
снижается (вследствие снижения растворяющей способности
растворителя)
При уменьшении содержания кетона наблюдается обратная
картина:
скорость фильтрации падает, выход депапарафинированного
масла увеличивается, а температура застывания повышается.

5.

Методы ввода растворителя в систему охлаждения
- Единовременный
- Порционный
Порционная система ввода растворителя позволяет улучшить
процесс
кристаллообразования
и
увеличить
выход
депарафинированного масла.
Температурный эффект депарафинизации (ТЭД)
Под температурным эффектом депарафинизации условно принята
разница температур депарафинизации и застывания полученного
депарафинированного масла:
ТЭД=Ткон. фильтр.-Тзаст.деп. масла
Температурный эффект депарафинизации, таким образом, зависит
от растворяющей способности растворителя, т.е. от природы
растворителя (состава и соотношения)

6.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА
• КРАТНОСТЬ РАСТВОРИТЕЛЯ
• СОСТАВ РАСТВОРИТЕЛЯ
• ТЭД
• ТЕМПЕРАТУРА КОНЕЧНОГО ОХЛАЖДНИЯ
• СКОРОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ
• СПОСОБОБ ПОДАЧИ РАСТВОРИТЕЛЯ
• СКОРОСТЬ ФИЛЬТРОВАНИЯ
МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА
ЗАВИСИТ ОТ:
• СОСТАВА И СВОЙСТВ СЫРЬЯ
• КРАТНОСТИ РАСТВОРИТЕЛЯ
• СОСТАВА РАСТВОРИТЕЛЯ
• ТЭД
• ТЕМПЕРАТУРЫ КОНЕЧНОГО ОХЛАЖДНИЯ
• СКОРОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ
• СПОСОБОБА ПОДАЧИ РАСТВОРИТЕЛЯ
• СКОРОСТИ ФИЛЬТРОВАНИЯ

7.

8.

Расчет отделения кристаллизации

9.

Технологический расчет
Сырье – рафинат 1, полученный в результате селективной
очистки фракции 350-450˚С.
Растворитель – смесь, состоящая из 60 % (масс.) метилэтилкетона (МЭК) и 40 % толуола.
Соотношение растворитель : сырье – 4:1 (масс.), в том числе:
- 3:1 на разбавление;
- 1:1 на промывку лепешки.
Температура застывания депарафинированного масла -15˚С.
Температурный эффект депарафинизации (ТЭД) -8˚С.
Температура фильтрования -24˚С.

10.

Исходные данные для расчета
1
Производительность установки, т.тонн/год
2
Кратность растворителя,%, в том числе:
- на разбавление
300
- на промывку
100
Состав растворителя, %, в том числе:
6
- МЭК
50
- Толуол
50

11.

Материальный баланс установки СО
тыс.т/год
кг/ч
т/сут
110,8
13578
326
243,8
29873
717
354,6
43451
1043
110,8
13578
326
77,6
9505
228
33,2
4074
98
243,8
29873
717
33,2
4074
98
210,5
25799
619
354,6
43451
1043

12.

Материальный баланс установки
депарафинизации
Выход на
сырье, %
масс.
тыс.т/год
кг/ч
т/сут
Приход
Рафинат фр. 350-400°С
100
110,8
13578
326
Итого
100
110,8
13578
326
Расход
Депмасло
60
66,5
8147
196
Гач
40
44,3
5431
130
Итого
100
110,8
13578
326
Наименование продукта

13.

Материальный баланс отделения
кристаллизации
Выход на
Наименование продукта сырье, %
масс.
Состав
раство- тыс.т/год
ров
т/сут
кг/час
110,8
443
332,4
110,8
554,0
13578
1304
978
326
1629
326
54314
40735
13578
67892
369,3
66,5
302,9
184,7
44,3
140,3
554,0
1086
196
891
543
130
413
1629
45261
8147
37114
22631
5431
17199
67892
Приход
Рафинат фр. 350-400°С
Растворитель, в т.ч
- на разбавление
- на промывку
Итого
Расход
Раствор депмасла
Депмасло
Растворитель
Раствор гача:
Гач
Растворитель
Итого
100
400
300
100
500
333
60
273
167
40
127
500
100
18
82
100
24
76

14.

Расчет кристаллизационного отделения
Регенеративные кристаллизаторы
Для охлаждения и кристаллизации раствора на установке
депарафинизации служат горизонтальные аппараты типа «труба
в трубе», где этот раствор проходит по внутренним трубам,
оснащенным вращающимися скребками, чтобы предотвратить
отложения кристаллов твердых углеводородов. Регенеративные
кристаллизаторы
применяют
для
регенерации
холода
фильтрата.
Техническая характеристика регенеративных кристаллизаторов
Поверхность охлаждения, м2
Число секций
Диаметры и толщины стенок, мм
Наружная (корпусная) труба
Внутренняя (теплообменная) труба
Рабочие условия:
Давление во внутренних трубах, МПа
Давление в рубашке, МПа
Температура во внутренних трубах, °С
Температура в рубашке, °С
100
14
219
168
4,0
4,0
от -60 до +75
от -60 до +75

15.

Расчет линейной скорости раствора сырья
Линейную скорость раствора сырья в кристаллизаторах определяют
по формуле: