Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОСНОВЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАСЕЛ

Изобретение относится к способу получения низкозастывающей основы гидравлических масел и может быть применено в нефтеперерабатывающей промышленности для получения низкозастывающей основы средневязких гидравлических масел из непревращенного остатка гидрокрекинга, с использованием процессов вакуумной дистилляции (фракционирования), каталитической гидроочистки, каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), гидрофинишинга, ректификации, вакуумной дистилляции и компаундирования.

Способ позволяет получить низкозастываюшую основу средневязких гидравлических масел с кинематической вязкостью при 40°С от 13,5 мм²/с до 24,2 мм²/с и температурой застывания не выше минус 45°С, которая может быть использована для производства широкого ассортимента гидравлических масел классов вязкости 15, 22, 32 и выше по ГОСТ 17479.3-85, ISO 3448 и DIN 51519, масел для гидромеханических передач (Марка «А» и марка «Р» по ТУ 38.1011282-89), а также в композициях консистентных смазок.

Одними из наиболее применяемых в отечественной промышленности средневязких гидравлических масел [Справочник под редакцией В.М. Школьникова. «Топлива/Смазочные материалы/Технические жидкости ассортимент и применение, - М., Издательский центр «ТЕХИНФОРМ» Международной Академии Информатизации, 1999, с. 214-215] являются масло АУ (ТУ 38.1011232-89) и масло АУЛ (ТУ 38.10111258-89), представляющие собой композицию низкозастывающей средневязкой основы, получаемой из малосернистых и сернистых парафинистых нефтей с использованием процессов селективной очистки фенолом прямогонной фракции нефтей, выкипающей в пределах 275-440°С и каталитической депарафинизации полученного рафината, с антиокислительной присадкой и антиокислительной и антикоррозионной присадкой соответственно.

Основными недостатком применяемого процесса селективной очистки фенолом являются:

- накопление в растворителе селективной очистки (феноле) низкокипящих углеводородов, содержащихся во фракции нефтяной 310-400°С с температурами кипения, близкими к температуре кипения фенола, что приводит к проблемам с регенерацией фенола и к ухудшению технико-экономических показателей процесса селективной очистки;

- используемый в процессе селективной очистки растворитель фенол относится ко 2 классу опасности и оказывает вредное влияние на экологию и здоровье человека.

Известен способ производства масла-аналога (ВМГЗ-45), где требуемая кинематическая вязкость основы достигается путем добавления в маловязкую основу, полученную с применением гидрокаталитических процессов, загущающей присадки, что приводит к дополнительным затратам на производство.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения основ низкозастывающих гидравлических (арктических) масел, с использованием каталитических процессов гидрокрекинга, гидроизомеризации (улучшение низкотемпературных показателей за счет изменения структуры длинноцепочечных парафинов) [RU 2570649 С1].

Способ позволяет получить маловязкую основу низкозастывающего арктического масла с кинематической вязкостью при температуре 100°С 2,11-5,05 мм²/с. Недостатком данного способа является низкие отборы фракции с кинематической вязкостью при 40°С от 16,0 мм²/с до 22,0 мм²/с на сырье процесса гидроизомеризации, что также приводит к увеличению затрат на производство.

Целью предлагаемого технического решения изобретения - является разработка способа получения низкозастывающей основы гидравлических масел, соответствующих требованиям к основе средневязкого гидравлического масла АУ по ТУ 38.1011232-89 и классам вязкости 15, 22 по ГОСТ 17479.3-85, с использованием в качестве сырья непревращенного остатка гидрокрекинга топливного направления, по технологической схеме с использованием процесса вакуумной дистилляции (фракционирования) для получения целевых фракций, с последующим применением процессов гидроочистки, каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), гидрофинишинга, проводимых при давлении ниже 6,0 МПа, ректификации и вакуумной дистилляции и, на заключительной стадии, компаундирования для достижения требуемых значений вязкости и содержания ароматических углеводородов.

Поставленная цель достигается использованием в качестве сырья установки гидрокрекинга наряду с прямогонным сырьем - вакуумным газойлем, и продуктами вторичной переработки: газойлем коксования, остаточным экстрактом - побочным продуктом 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 получить гидрооблагороженный непревращенный остаток гидрокрекинга, содержащий не менее 90% мас. насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас. и индекс вязкости более 120 пунктов, являющийся высококачественным сырьем для получения высокоиндексных масляных компонентов.

Непревращенный остаток гидрокрекинга последовательно подвергается: вакуумной дистилляции (фракционированию), с целью выделения фракций: НК-410°С, 410-440°С, 440-480°С, 480-520°С, 520°С - КК; с целью снижения затрат на производство и увеличения отбора целевой продукта - низкозастывающей основы гидравлических масел, полученные фракции НК-410°С и 410-440°С подвергаются поочередно гидроочистке, с целью насыщения непредельных углеводородов и удаления соединений серы, азота и окрашивающих веществ, затем каталитической депарафинизации (гидроизомеризации) - с целью снижения температуры застывания до температуры не выше минус 45°С; гидрофинишингу - с целью насыщения олефинов, повышения стабильности и удаления окрашивающих веществ в депарафинированном продукте; далее путем ректификации и вакуумной дистилляции выделяется низкозастывающая основа гидравлического масла с кинематической вязкостью при 40°С от 13,5 мм²/с до 24,2 мм²/с. На заключительном этапе, с целью корректировки вязкости, в зависимости от предполагаемого дальнейшего применения, путем компаундирования, основы, полученные из фракций НК-410°С и 410-440°С, смешиваются в любых соотношениях, кроме того для снижения вязкости и насыщения ароматическими углеводородами добавляется до 30% основы промывочного масла, полученной из узкой дизельной фракции 340-390°С.

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) вакуумной дистилляции (фракционированию) непревращенного остатка гидрокрекинга при температуре в колонне (верх/низ) 82°С/235°С и давлении (верх/низ) 0,005 МПа/0,01 МПа с выделением целевых фракций: НК-410°С, 410-440°С, 440-480°С, 480-520°С, 520°С - КК;

в) гидроочистка целевых фракций НК-410°С, 410-440°С, полученных на стадии б) из непревращенного остатка гидрокрекинга, в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI и VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 300 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 500 до 1100 нм³/м³ водородсодержащего газа;

г) каталитическая депарафинизация (гидроизомеризация) гидроочищенных целевых фракций непревращенного остатка гидрокрекинга, полученных на стадии в), в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI и VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 290 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 1200 до 3800 нм³/м³ водородсодержащего газа;

д) гидрофинишинг гидроочищенных депарафинированных целевых фракций непревращенного остатка гидрокрекингана, полученныхо на стадии г), в присутствии катализатора содержащего, по меньшей мере, один из металлов VIII групп периодической таблицы химическихэлементов, при температуре от 180 до 300°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 1200 до 3800 нм³/м³ водородсодержащего газа;

е) ректификация, при температуре в кубе ректификационной колонны не более 330°С и давлении не более 0,17 МПа, гидрооблагороженных целевых фракций непревращенного остатка гидрокрекинга, полученных на стадии д), с выделением фракции НК-280°С, используемой в дальнейшем в качестве компонента товарных топлив, и фракции 280°С - КК.

ж) вакуумная дистилляция, при температуре в кубе вакуумной колонны не более 315°С и давлении абс. не более 0,05 МПа, фракции 280°С - КК, полученных из гидрооблагороженных целевых фракций непревращенного остатка гидрокрекинга на стадии е), с выделением фракций 280°С-345°С, направляемой в качестве компонента в товарные топлива, и фракции 345°С - КК - средневязкой основы гидравлических масел.

з) в случае необходимости корректировки вязкости, полученные из фракций НК-410°С и 410-440°С основы смешиваются в любых соотношениях. Кроме того, с целью снижения вязкости, а также увеличения содержания ароматических углеводородов для обеспечения совместимости с материалами уплотнений гидросистем, к полученным на этапе ж) основам добавляется до 30% основы промывочного масла по СТО 00148599-012-2008, полученной из узкой дизельной фракции 340-390°С, с использованием процессов и режимов стадий в), г), д), е).

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°С до 430°С, 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., в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас.

Полученный непревращенный остаток гидрокрекинга, содержащий не менее 90% мас. насыщенных углеводородов, в том числе изопарафиновых углеводородов не менее 30% мас., подвергают вакуумной дистилляции (фракционированию) с целью получения целевых фракций: НК-410°С, 410-440°С, 440-480°С, 480-520°С, 520°С - КК, при температуре в колонне (верх/низ) 82°С/235°С и давлении (верх/низ) 0,005 МПа/0,01 МПа. В таблицах 3, 4 приведены физико-химические характеристики фракций.

Полученные целевые фракции НК-410°С, 410-440°С непревращенного остатка после накопления, поочередно, подвергают гидроочистке в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI и/или VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 300 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 500 до 1100 нм³/м³ водородсодержащего газа.

В таблицах 5, 6 приведены физико-химические характеристики гидроочищенных целевых фракций непревращенного остатка. Гидроочистка проводилась при следующих параметрах ведения процесса: объемная скорость V =0,8 ч^-1; давление Р=5,0 МПа; температура Т=350°С; кратность циркуляции ВСГ/сырье=600 нм³/м³.

Далее, полученные гидроочищенные целевые фракции непревращенного остатка гидрокрекинга проходят каталитическую депарафинизацию (гидроизомеризацию) в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один из металлов VI и/или VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 290 до 400°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции водородсодержащего газа от 1200 до 3800 нм³/м³ и гидрофинишинг в присутствии катализатора содержащего, по меньшей мере, один из металлов VIII групп периодической таблицы химических элементов, при температуре от 180 до 300°С, давлении от 3,5 до 5,3 МПа, с объемной скоростью подачи сырья от 0,5 до 1,50 ч^-1 и кратностью циркуляции от 1200 до 3800 нм³/м³ водородсодержащего газа.

В таблице 7 приведены характеристики гидроочищенных целевых фракций непревращенного остатка гидрокрекинга после каталитической депарафинизации и гидрофинишинга.

V - объемная скорость подачи сырья, Р - давление в каталитической системе, Ткд - температура проведения каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), Тгф - температура проведения гидрофинишинга. Кратность циркуляции ВСГ/сырье на всех режимах °С - 2000 нм³/м³.

Далее полученные гидрооблагороженные целевые фракции непревращенного остатка гидрокрекинга проходит ректификацию и вакуумную дистилляцию, с выделением фракции 345°С - КК - низкозастывающих основ средневязких гидравлических масел.

Материальные балансы разгонки гидрооблагороженных целевых фракций, полученных при фракционировании непревращенного остатка гидрокрекинга приведены в таблице №8.

*В таблице до 100 % мас. – углеводородные газы.

В таблице №9 приведены показатели качества фракции 345°С - КК - компонентов базовых масел, полученных из гидроочищенных, депарафинированных, гидрированных целевых фракций непревращенного остатка гидрокрекинга

V - объемная скорость подачи сырья, Ткд - температура проведения каталитической депарафинизации (гидроизомеризации), Тгф - температура проведения гидрофинишинга.

В случае необходимости, основы полученные из фракций НК - 410°С и 410-440°С, смешиваются в любых соотношениях, коме того для снижения вязкости и насыщения ароматическими углеводородами добавляется до 30% основы промывочного масла, полученной из узкой дизельной фракции 340-390°С по СТО 00148599-12-2008

В таблице 10 показаны типичные качественные показатели основы промывочного масла по СТО 00148599-12-2008:

В таблице 11 показано качество основы гидравлических масел, полученной путем компаундирования образцов 2 и 4 (таблица 9) в соотношении 1:1 (образец 5) и образца 4 с 20% промывочного масла по СТО 00148599-12-2008 (образец 6):

В таблице 12 приведены показатели качества масла АУ и ВМГЗ 45, в таблице 13 показаны требования к вязкости гидравлических масел по ГОСТ 17479.3-85, ISO 3448 и DIN 5151917:

Анализ данных, представленных в таблице 12 и 13, показывает, что полученные низкотемпературные основы средневязких гидравлических масел полностью соответствуют требованиям к основе масла АУ и могут также быть использованы для производства гидравлических масел класса вязкости 15, 22 без вовлечения загущающей присадки. Применение загущающей присадки позволит получить гидравлические масла класса 32 и выше.

Технический результат - получение низкозастывающей основы средневязких гидравлических масел из непревращенного остатка гидрокрекинга, соответствующей 15 и 22 классу вязкости по ГОСТ 17479.3-85 при давлении ведения гидропроцессов менее 6,0 МПа. Высокое содержание насыщенных соединений (более 98%) обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик товарных гидравлических масел, которое не достигается ни применением новых многофункциональных присадок, ни загущением масел.