Способ получения канцерогенно безопасных ароматических наполнителей и пластификаторов каучука и резины

Изобретение относится к области нефтепереработки, а более конкретно к производству канцерогенно безопасных ароматических наполнителей и пластификаторов каучука и резины.

Известен способ получения канцерогенно безопасного масла, описанный в патенте US 6248929, 2001. Способ направлен на получение канцерогенно безопасного масла, которое содержит в своем составе не более 3% полициклических ароматических углеводородов, определяемых методом IP 346 и включает в себя следующие операции: приготовление масляного сырья из сырой нефти путем ее вакуумной перегонки и последующей пропановой деасфальтизации вакуумного остатка; последующую экстракцию масляного сырья с использованием избирательного растворителя и образованием первого рафинатного и первого экстрактного растворов; последующее охлаждение первого экстрактного раствора с образованием второго рафинатного и второго экстрактного растворов и дальнейшую отгонку избирательного растворителя из второго рафинатного раствора с получением второго рафината - масла-мягчителя, который используется в каучуковой и шинной промышленности.

В данном способе операция охлаждения первого экстрактного раствора осуществляется без регулировки температурного режима между вторым рафинатным и вторым экстрактным растворами, поэтому выход и качество готового второго рафината - масла-мягчителя низкие.

Из патента RU 2434052, 2011 известен способ получения канцерогенно безопасного масла, заключающийся в том, что из сырой нефти путем ее вакуумной перегонки и последующей пропановой деасфальтизации вакуумного остатка приготавливают масляное сырье, затем сырье подвергают экстракции в присутствии избирательного растворителя с образованием первого рафинатного и первого экстрактного растворов, осуществляют последующее охлаждение первого экстрактного раствора до образования второго рафинатного и второго экстрактного растворов и производят дальнейшую отгонку избирательного растворителя из второго рафинатного раствора с получением второго рафината - масла, причем в процессе охлаждения первого экстрактного раствора температуру второго рафинатного раствора поддерживают на 5-20°С ниже температуры экстракции первых рафинатного и экстрактного растворов, а температура второго экстрактного раствора - на 5-30°С ниже температуры второго рафинатного раствора. В процессе охлаждения первого экстрактного раствора дополнительно подают антирастворитель - воду в концентрации до 1 мас. % в расчете на первый экстрактный раствор. Во второй рафинат дополнительно добавляют до 5 мас. % алкилфенольных соединений в расчете на второй рафинат.

Недостатками данного способа является сложность технологического процесса и недостаточно низкие показатели канцерогенности, обусловленные вариативностью получаемого продукта по этому показателю.

Наиболее близким техническим решением является способ получения экологически безопасных ароматических пластификаторов каучука и резины, описанный в патенте RU 2659794, 2018. Способ заключается в получении канцерогенно безопасных ароматических наполнителей и пластификаторов каучука и резины, заключающийся в том, что из сырой нефти путем ее вакуумной перегонки получают исходное масляное сырье, которое подвергают двухступенчатой экстракции в присутствии избирательного растворителя. Сырье поступает на первую ступень экстракции, при кратности к растворителю в пределах по массе от 1:0,5 до 1:1, на которой получают первый экстрактный и первый рафинатный растворы, затем на второй ступени осуществляют экстракцию первого рафинатного раствора в присутствии дополнительного количества избирательного растворителя при кратности к растворителю первой ступени в пределах по массе от 1:1 до 3:1 с образованием второго рафинатного и второго экстрактного растворов, после чего из первого и второго экстрактных растворов удаляют растворитель, получая первый и второй экстракты, и определяют величину показателя канцерогенности обоих экстрактов, а затем смешивают второй экстракт с частью первого пропорционально показателям канцерогенности с доведением последнего до величины 2,9-3% в полученной смеси.

Недостатком способа является технологическое усложнение получения конечного целевого продукта - экологически безопасных ароматических пластификаторов каучука и резины, путем смешения экстрактов первой и второй ступени до нужного показателя канцерогенности с доведением последнего до величины 2,9-3% в полученной смеси. Также переходы технологических потоков между первой и второй ступенями в виде растворов приводят к жесткой технологической связке этих ступеней: растворы не могут быть выведены из непрерывного технологического процесса, что исключает возможность проведения промежуточного контроля качества полупродуктов и повышает риски отклонений качества у конечного целевого продукта.

Задачей настоящего изобретения является упрощение процесса получения конечного целевого продукта - экологически безопасных ароматических пластификаторов каучука и резины, исключающего проведение стадии смешения экстрактов первой и второй ступени до нужного показателя канцерогенности, а также обеспечение гибкости и контроля за процессом за счет устранения жесткой технологической связки между первой и второй ступенями экстракции.

Поставленная задача достигается разработкой способа получения канцерогенно безопасных ароматических наполнителей и пластификаторов каучука и резины, заключающийся в том, что из сырой нефти путем ее вакуумной перегонки получают исходное масляное сырье, которое подвергают экстракции в две ступени в присутствии избирательного растворителя. Способ отличается тем, что масляное сырье поступает на первую ступень экстракции при кратности к растворителю в пределах по массе от 1,0:0,5 до 1,0:2,0, при этом получают первый экстрактный и первый рафинатный растворы, после чего из полученных растворов отгоняют растворитель, получая первый рафинат и первый экстракт, затем на второй ступени осуществляют эктракцию первого рафината при кратности к избирательному растворителю по массе от 1,0:1,0 до 1,0:2,0 с образованием второго рафинатного и второго экстрактного растворов, после этого из полученных растворов удаляют растворитель, получая второй рафинат и второй экстракт, при этом второй экстракт является целевым продуктом.

В качестве избирательного растворителя может быть использован, например, N-метилпирролидон, фурфурол и другие известные избирательные растворители.

Способ осуществляют следующим образом.

Сырую нефть нагревают и направляют на вакуумную перегонку, где происходит отделение дистиллятного сырья. Полученное масляное сырье направляют на экстракцию первой ступени, где при температуре ниже критической температуры растворения на 5-15°С в присутствии избирательного растворителя при кратности сырья к растворителю в пределах по массе от 1,0:0,5 до 1,0:2,0 получают первый рафинатный раствор и первый экстрактный раствор, состоящий из растворенного в избирательном растворителе концентрата полициклических ароматических углеводородов. Из первого экстрактного раствора отгоняют растворитель и получают концентрат полициклических ароматических углеводородов, который используют для дальнейшей переработки в процессах нефтехимии.

От первого рафинатного раствора отгоняют растворитель и полученный первый рафинат направляют на вторую ступень экстракции, где к нему добавляют избирательный растворитель при кратности первого рафината к растворителю в пределах по массе от 1,0:1,0 до 1,0:2,0 с образованием второго рафинатного и второго экстрактного растворов. Из растворов удаляют растворитель и получают второй рафинат и второй экстракт. Второй экстракт является канцерогенно безопасным экологически чистым ароматическим маслом-пластификатором, который можно использовать в качестве наполнителя и пластификатора каучука и резины.

Предлагаемый способ упрощается за счет исключения стадии смешения экстрактов первой и второй ступени до нужного показателя канцерогенности, а конечный целевой продукт, отвечающий условию показателя канцерогенности, получают непосредственно из экстракта второй ступени. Также гибкость данного технологического процесса обеспечивается устранением жесткой связки между ступенями экстракции за счет возможности вывода из непрерывного технологического потока первого рафината путем удаления растворителя из первого рафинатного раствора, что позволяет направить первый рафинат для предварительного контроля перед проведением второй экстракции и снизить риски отклонения качества целевого продукта.

Способ иллюстрируют следующие примеры, представленные в Таблице.

В качестве избирательного растворителя в приведенных примерах используют N-метилпирролидон. Аналогичные результаты получены при использовании в качестве избирательного растворителя фурфурола.

Пример 1

Из нефти отгоняют дистиллятную масляную фракцию. Дистиллятная фракция в первом экстракционном аппарате взаимодействует с растворителем N-метилпирролидоном (далее N-МП) при кратности по массе 1,0:1,0.

С низа экстрактора при температуре 45°С отбирают первый экстрактный раствор, после отгона растворителя из которого получают концентрат полициклических углеводородов.

С верха экстрактора при температуре 65°С отбирают первый рафинатный раствор. Затем от первого рафинатного раствора отгоняют растворитель и полученный первый рафинат направляют во второй экстрактор, где первый рафинат взаимодействует с N-МП при кратности по массе 1,0:1,0.

С верха экстрактора при температуре 70°С отбирают второй рафинатный раствор, после отгонки от которого N-МП получают базовый рафинат.

С низа экстрактора при температуре 55°С отбирают второй экстрактный раствор. Из второго экстрактного раствора после отгонки растворителя получают второй экстракт - целевой продукт - ароматический наполнитель и пластификатор каучука и резины, являющийся канцерогенно безопасным, с показателем канцерогенности по методу IP346 равным 2,8% и показателем «анилиновая точка» равным 65°С.

Аналогично проведены примеры №№2-12,

Результаты примеров №№1-12 представлены в Таблице.

Полученные канцерогенно безопасные экологически чистые масла (второй экстракт) соответствуют норме канцерогенной безопасности при значении показателя IP 346 не превышающем 3% и могут быть использованы в качестве наполнителей и пластификаторов каучука и резины, т.к. показатель «анилиновая точка» не выше 80°С.