СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТИФИКАТОРОВ

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам получения экологически безопасных нефтяных пластификаторов с низким содержанием полициклических ароматических соединений (ПЦА), применяемых в производстве каучуков и шинных резин различного назначения.

Уровень техники

Долгие годы в производстве пластификаторов для шинных резин превалировали технологии, основанные на смешении остаточных и дистилятных экстрактов селективной очистки масел. Такие масла содержат в своем составе 5-20% масс ПЦА (по методу IP 346: 1998).

В соответствии с директивой 2005/69/ЕС Европейского Парламента и Совета от 16 ноября 2005 г. на территории Европейского Союза с 01 января 2010 г. запрещены продажа и использование в качестве компонентов шинных резин масел-пластификаторов, содержащих более 3,0% масс ПЦА по методу IP 346: 1998. В этой связи, существует насущная необходимость в создании нефтяных пластификаторов, содержащих не более 3,0% масс полициклических ароматических соединений.

Известные способы получения экологически безопасных пластификаторов из экстрактов селективной очистки представляют собой жидкостную экстракцию различными растворителями - фенолом, фурфуролом, N-метилпирролидоном, диметилсульфоксидом.

Метод, защищенный патентом РФ №2313562, кл. C10G 21/22, С08K 11/10, опубл. 2007.12.27, заключается в двухступенчатом экстракционном разделении сырья, в котором на первой ступени экстракции (в экстракторе) селективный растворитель взаимодействует с сырьем с получением рафинатного и экстрактного растворов первой ступени, и последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением базового рафината и экстракта первой ступени, который на второй ступени экстракции взаимодействует с новой порцией селективного растворителя с получением рафинатного и экстрактного растворов второй ступени и последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта второй ступени.

Согласно данному способу получение нефтяного масла осуществляется по классической схеме одноступенчатой очистки с получением целевого продукта - базового рафината, и побочного продукта - экстракта первой ступени, который подвергается разделению на второй ступени экстракции с получением рафината и экстракта второй ступени, первый из которых является пластификатором каучука и резины.

Основным недостатком этого способа является необходимость использования «свежего» растворителя на каждой ступени экстракции, что приводит к высокой суммарной кратности растворителя на разделяемое сырье, наличию четырех блоков регенерации растворителя и в результате высоким удельным энергозатратам, что повышает себестоимость продукции.

Другой известный способ, защищенный патентом РФ №2133260, кл. C10G 21/00, С08K 11/00, опубл. 1999.07.20, заключается в получении пластификатора из экстрактов очистки масляных фракций селективными растворителями, причем при его получении к экстракту добавляют тяжелые нефтяные остатки в массовом соотношении остатка и экстракта, равном (0,05-1):1, и полученную смесь используют в качестве целевого продукта. Недостатком пластификатора является большое количество ПЦА, что экологически небезопасно.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, защищенный патентом РФ №2156276, кл. C10G 53/08, опубл. 2000.09.20. Способ заключается в обработке экстракта селективной очистки сжиженным пропаном при температуре 35-60°С с выделением раствора деасфальтизата. Согласно изобретению раствор деасфальтизата подвергают нагреву до 80-90°С с последующим отстаиванием до расслоения и отделением нижнего слоя в качестве целевого продукта. Сжиженный пропан вводится в соотношении 1,5-3:1 по весу к сырью. Недостатком данного способа является большое содержание ПЦА.

Задачей настоящего изобретения является получение пластификатора с высоким содержанием ароматических углеводородов и низким содержанием канцерогенных веществ, повышение селективности и снижение материальных и энергетических затрат процесса очистки.

Технический результат настоящего изобретения заключается в создании экологически безопасных нефтяных пластификаторов, применяемых при производстве каучуков и резин, с низким содержанием полициклических ароматических соединений, и достигается обработкой смеси, включающей экстракты селективной очистки и асфальтовый раствор, сжиженным пропаном с выделением раствора деасфальтизата при определенных соотношениях компонентов.

Описание изобретения

Настоящее изобретение относится к способу получения нефтяных пластификаторов, включающему обработку экстрактов селективной очистки сжиженным пропаном при температуре 35-80°С, в частности 55-80°С, с получением деафальтизата, который является целевым продуктом. Согласно изобретению, экстракт селективной очистки предварительно смешивают с асфальтным раствором, при массовом соотношении экстракт:асфальтный раствор, равном 0,5-1/1. Указанный экстракт представляет собой остаточные либо дистиллятные экстракты селективной очистки, или их смесь. Авторами настоящего изобретения установлено, что для различных экстрактов и их смесей, а также для различных условий проведения селективной очистки, массовое соотношение пропан/экстракт изменяется в пределах от 12:1 до 6:1.

Заявленный способ позволяет выделить из экстрактов селективной очистки широкого фракционного состава парафино-нафтеновые и ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями, тем самым позволяя получить пластификатор с высоким содержанием ароматических углеводородов при практически полном отсутствии смол и асфальтенов.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при обработке экстрактов селективной очистки широкого фракционного состава подбираются такие технологические условия процесса - кратность растворителя к сырью, кратность асфальтового раствора и температура процесса, что сжиженный пропан растворяет все группы углеводородов, входящих в состав экстрактов кроме асфальтенов, смол и некоторых тяжелых ароматических углеводородов. Наличие этих компонентов в экстракте не позволяет получать пластификаторы, соответствующие заданным требованиям, в частности, по содержанию ПЦА.

Введение асфальтового раствора позволяет добиться повышения селективности процесса за счет усиления коагуляционныых и адсорбционных процессов. Масляные экстракты широкого фракционного состава содержат низкомолекулярные компоненты, которые в области температур, близких к критической, более растворимы в пропане, чем высокомолекулярные фракции. Растворяясь в пропане, низкомолекулярные фракции действуют как промежуточный растворитель, повышая благодаря наличию в молекулах длинных парафиновых цепей дисперсионные силы молекул пропана, а, следовательно, и его растворяющую способность по отношению к высокомолекулярным углеводородам и смолам. Это приводит к снижению глубины деасфальтизации, ухудшению селективности процесса и, как следствие, к повышенному содержанию в деасфальтизате полициклической ароматики. Введение асфальтного раствора позволяет максимально удалять полициклическую ароматику из деасфальтизата за счет адсорбции ее на частицах асфальта.

Осуществление изобретения иллюстрируется приведенными ниже экспериментальными примерами

Пример 1

Экстракт селективной очистки масляных фракций нефти предварительно смешивают с асфальтным раствором, при массовом соотношении экстракт/асфальтный раствор 1/1,0-2,5 и направляют в среднюю часть деасфальтизационной колонны. Выше кубовой части колонны подают сжиженный пропан под давлением 35-40 атм и температуре 45-60°С в массовом соотношении к экстракту 4-6/1. Из кубовой части колонны отбирают асфальтный раствор, содержащий пропан, полициклические ароматические углеводороды, смолы и асфальтены. Из верхней части колонны отбирают раствор деасфальтизата, содержащий пропан и деасфальтизат. После окончания процесса пропан отгоняют известными способами. Деасфальтизат, содержащий не более 2,5% масс полициклических ароматических соединений, применяют в качестве пластификатора. Асфальт может быть использован в качестве компонента для производства дорожного битума.

Пример 2

Экстракт селективной очистки масляных фракций нефти направляют в среднюю часть деасфальтизационной колонны. Выше ввода экстракта подают асфальтный раствор, в массовом соотношении к экстракту 1/1,0-2,5. Выше кубовой части колонны подают сжиженный пропан под давлением 35-40 атм и температуре 45-60°С при кратности к экстракту 4-6/1 массовых. Из кубовой части колонны отбирают асфальтный раствор, содержащий пропан, полициклические ароматические углеводороды, смолы и асфальтены. Из верхней части колонны отбирают раствор деасфальтизата, содержащий пропан и деасфальтизат. После окончания процесса пропан отгоняют известными способами. Деасфальтизат, содержащий не более 2,5% масс полициклических ароматических соединений, применяют в качестве пластификатора. Асфальт может быть использован в качестве компонента для производства дорожного битума.

Сравнительный пример

Экстракт селективной очистки масляных фракций нефти обрабатывают аналогично примеру 1 или 2, но без использования асфальтового раствора. Определяют содержание полициклических ароматических соединений в получаемом деасфальтизате, которое составляет не менее 5,0% масс, что не соответствует современным требованиям (не выше 3,0% масс).

Экстракты селективной очистки в зависимости от используемого сырья, типа растворителя и технологического режима отличаются по содержанию ПЦА, вязкости и другим показателям. Поэтому для каждого вида экстракта при производстве экологически чистых пластификаторов предлагаемым методом подбирается оптимальное соотношение пропан/сырье и асфальтный раствор/экстракт.

Получаемые согласно настоящему способу нефтяные пластификаторы с низким содержанием полициклических ароматических соединений могут находить применение в шинной промышленности.