Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ МАСЛЯНЫХ ФРАКЦИЙ НЕФТИ ОТ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Настоящее предлагаемое изобретение относится к химической либо нефтеперерабатывающей промышленности и может найти применение при очистке нефтяных масляных фракций нефти от полициклических ароматических углеводородов, ухудшающих качество масел.

Известны способы очистки нефтяных масел от нежелательных примесей жидкостной экстракцией с использованием в качестве селективных растворителей фенола, фурфурола, N-метилпирролидона (см. книгу Черножуков Н.И. «Технология переработки нефти и газа». М., Химия, 1978. - с.93-95). Однако эти способы недостаточно эффективны в связи с низкими экстракционными свойствами используемых растворителей (низкая селективность или низкая растворяющая способность экстрагентов по отношению к выделяемым компонентам).

Известен также способ очистки масляных фракций нефти селективными растворителями в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ), например ПСМ-200, где количество добавляемого ПАВ составляет от 0,002 до 0,02 мас.% на сырье (см. журнал «Химия и технология топлив и масел», 1992, №2, с.22).

Такой способ характеризуется недостаточной степенью воздействия ПАВ (ПСМ-200) на селективность растворителя по отношению к полициклическим ароматическим соединениям, что выражается в незначительном повышении выхода рафината без улучшения его качества.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки масляных фракций нефти селективными растворителями в присутствии ПАВ-1, общей формулы, приведенной в описании к патенту РФ №2081149, кл. С 10 G 21/16.

Согласно способу по патенту №2081149 очистку нефтяных масел проводят в 3 ступени в реакторе, снабженном мешалкой, с помощью известных растворителей (фенол, фурфурол, N-метилпирролидон) в присутствии подаваемого в сырье ПАВ: 1,1-бис(политокси)-2-гептадеценил-2-имидазолиний ацетата.

После проведения процесса эмульсия отстаивается, рафинатная часть отделяется от экстракционной с последующим отгоном растворителя и возвращением его в цикл. Качество рафината оценивается по индексу вязкости, содержанию тяжелой ароматики и асфальтосмолистых веществ.

Недостатком известного способа является удорожание и повышенная сложность процесса экстракции, связанные с применением ПАВ, а также ведение процесса при повышенной температуре, что также ведет к энергетическим затратам.

Настоящее предлагаемое изобретение направлено на решение задачи: снижение содержания полициклических ароматических углеводородов в исходном продукте без применения поверхностно-активных веществ, усложняющих и удорожающих процесс очистки, ведение процесса при пониженной температуре, а также сокращение потерь растворителя.

Для получения этого технического результата в предлагаемом способе селективной очистки масляных фракций нефти от полициклических ароматических соединений путем ступенчатой жидкостной экстракции избирательным растворителем сырье предварительно смешивают с низкокипящим углеводородным растворителем, в качестве избирательного растворителя используют диметилсульфоксид и очистку проводят при температурах 40-55°С.

Благодаря отличительным признакам, а именно тому, что в качестве избирательного растворителя используется диметилсульфоксид, а каждую предыдущую ступень очистки проводят с использованием отработанного экстрактного раствора, взятого с последующей ступени, при этом исходный продукт предварительно смешивают с промежуточным низкокипящим углеводородным растворителем, стало возможным получать очищенное масло с низким содержанием полициклических ароматических соединений без использования ПАВ поверхностно-активных веществ, усложняющих и удорожающих процесс очистки, а также снизить потери растворителя и сократить энергетические затраты.

Способ осуществляется следующим образом. Селективную очистку масляных фракций нефти проводят в 3-4 ступени в реакторе, снабженном мешалкой. Перед началом процесса исходный продукт смешивают с промежуточным низкокипящим углеводородным растворителем, что необходимо для снижения вязкости масла и улучшения контакта фаз, после чего в смесь загружается диметилсульфоксид. Диметилсульфоксид - (СН₃)₂SO- мол.м. 78,13 является гигроскопической жидкостью без цвета и запаха с температурой кипения 189°С. Хорошо растворяет многие органические и неорганические соединения, повышает скорость реакций. Широко используется в промышленности как компонент косметических и лекарственных средств. ДМСО - малотоксичен. Получается окислением (CH₃)₂S кислородом воздуха в присутствии оксидов азота или других соединений - переносчиков O₂.

Селективная очистка нефтяных масляных фракций ведется при массовом соотношении - исходный продукт:промежуточный растворитель:ДМСО как 1:0,5:4 на каждой стадии очистки. Время перемешивания 20 мин, отстаивания - 30 мин при той же температуре. Температура по ступеням очистки составляет 40, 45, 55°С, после каждой ступени экстрактный раствор сливают, а в рафинат добавляют отработанный экстрактный раствор, взятый с последующей ступени очистки.

При температуре ниже 40°С растворимость ПЦА в диметилсульфоксиде снижается и поэтому количество выделяемых из масляного сырья полициклических ароматических углеводородов снижается. При увеличении температуры выше 55°С кроме ПЦА будут выделяться ценные ароматические углеводороды вследствие их растворимости при этой температуре.

После окончания процесса растворители отгоняются от рафината обычными известными способами.

Примеры осуществления способа.

Пример 1

Очистку пластификатора нефтяного, содержащего 7,8% полициклических ароматических углеводородов (ПЦА), в растворе бензина (промежуточный растворитель) проводят в 3 ступени в стеклянном реакторе, снабженном мешалкой, с помощью ДМСО. Массовое соотношение: пластификатор: бензин-растворитель: ДМСО составляет 1:0,5:4 на каждой ступени. Время перемешивания - 20 мин, отстаивания - 30 мин при той же температуре. Температура по ступеням очистки 40, 45, 50°С, после каждой ступени очистки экстрактный раствор сливают, а рафинатный смешивают со свежим или регенерированым ДМСО. Растворители отгоняют от рафината под вакуумом. Содержание ПЦА в рафинате составляет 2,2%, выход рафината 87%. Содержание ПЦА в экстракте составляет 45%.

Пример 2

Очистку пластификатора нефтяного, содержащего 7,8% ПЦА, в растворе бензина (промежуточный растворитель) проводят по примеру 1 со следующими изменениями: очистку проводят в 4 ступени, на 1-ю ступень подают экстрактный раствор со 2-ой ступени, на вторую - с третьей, на третью - с четвертой, на четвертую ступень подают свежий или регенерированный ДМСО. Температура по ступеням поддерживается 40, 45, 50, 55°С. Проведено 15 рабочих циклов. Содержание ПЦА в рафинате составляет 2,3%, выход рафината 90%. Содержание ПЦА в экстракте составляет 57%.

Пример 3

Очистку компаундированного нефтяного масла, содержащего 10,0% ПЦА, проводят по примеру 2. Содержание ПЦА в очищенном масле составляет 2,8%, выход рафината 90%. Содержание ПЦА в экстракте составляет 75%.

Пример 4

Очистку пластификатора (масло ПН-6ш), содержащего 7,7% ПЦА, в растворе бензина (промежуточный растворитель) с помощью ДМСО проводят в 3 ступени в стальном реакторе емкостного типа с рабочим объемом 3 м³, снабженном мешалкой. На первую ступень очистки подают экстрактный раствор со второй ступени, на вторую с третьей, на третью свежий (регенерированный) ДМСО. Температура по ступеням очистки и соотношение компонентов поддерживается по примеру 1. Содержание ПЦА в рафинате составляет 2,5%, выход рафината 92%. Содержание ПЦА в экстракте составляет 68%.

Пример 5

Очистку пластификатора нефтяного, содержащего 7,8% полициклических ароматических углеводородов (ПЦА), в растворе бензина (промежуточный растворитель) проводят в 3 ступени в стеклянном реакторе, снабженном мешалкой, с помощью фурфурола. Массовое соотношение: пластификатор:бензин-растворитель:фурфурол составляет 1:0,5:4 на каждой ступени. Время перемешивания - 20 мин, отстаивания - 30 мин при той же температуре. Температура по ступеням очистки 50, 55, 60°С, после каждой ступени очистки экстрактный раствор сливают, а рафинатный смешивают с фурфуролом. Растворители отгоняют от рафината под вакуумом. Содержание ПЦА в рафинате составляет 3,2%, выход рафината 69%. Содержание ПЦА в экстракте составляет 18%.

В таблице 1 приводятся сравнительные свойства исходного сырья и готового пластификатора, очищенного по предлагаемому способу, где 1 исходный продукт, 2 - очищенный.

Предлагаемый способ позволяет решить задачу эффективной очистки масляных фракций нефти от полициклических ароматических углеводородов с четырьмя и более кольцами с сохранением высокого содержания ароматических углеводородов без использования ПАВ, усложняющих и удорожающих процесс очистки.

При этом экономия экстрагента составляет 30-40%, а также на 10-15% снижаются энергетические затраты, поскольку процесс ведется при достаточно низкой температуре.