Введение к работе
Актуальность темы. Современная экономическая ситуация требует производства на российских нефтеперерабатывающих заводах смазочных масел, удовлетворяющих мировым стандартам, что позволит конкурировать с зарубежными поставщиками. На производство товарных масел особое влияние оказывают качество и отбор от сырья базовых основ масел, в технологической цепи получения которых основным является процесс жидкостной экстракции на установках селективной очистки масляных фракций.
На отечественных установках селективной очистки масел используются, в основном, несовершенные технологии и оборудование. Процесс экстракции протекает в колоннах гравитационного типа, снабжённых малоэффективными нерегулярными насадками и контактными устройствами различных типов, для которых высота, эквивалентная теоретической ступени, достаточно велика (от 4 до 7 м) при общем числе теоретических ступеней от 3 до 5. Используемые технологии процесса экстракции приводят к уносу с экстрактным раствором ценных компонентов из-за малых внутренних потоков рисайкла. низких значенні! движущей силы сепарации фаз и селективности в зоне экстрактора ниже ввода сырья. В результате этого наблюдаются невысокие выхода рафинатов. а отбор желательных компонентов с рафинатом составляет не более 50 - 80 % от их потенциального содержания в сырье. К тому же, широкое использование фенола в таком крупнотоннажном промышленном производстве, как селективная очистка масел, создаёт дополнительные проблемы экологического характера. Альтернативное решение связано с применением растворителя М-метил-2-пирролидона, сдерживаемое такими факторами как его высокая стоимость, склонность к окистению, необходимость реконструкции существующих установок и др.
В настоящее время углубление переработки нефти за счёт совершенствования и разработки новых элементов технологий, направленных на увеличение отбора, улучшение качества продуктов и технико-экономических показателей установок селективной очистки масляных фракций, и требующих малых капиталовложений, является одной из актуальных задач в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Представленные в диссертационной работе исследования проводились в соответствии с координационным планом Проблемного Совета Академии тех-
нологическнх наук Российской Федерации в республике Башкортостан "'Интенсификация массообмепного оборудования в процессах нефтепереработки и нефтехимии" с 1993 - 1996 г.г. этап 9 "Интенсификация массо-теплообмена и процессе жидкостной экстракции применительно к нефтепереработке, нефіе-химии и химической промышленности".
Цель работы: обоснование, разработка и моделирование новых элемен-. тов технологий селективной очистки масляных фракций, направленных на интенсификацию процесса экстракции с достижением увеличения выхода рафината и снижения потерь целевых компонентов с экстрактом.
В соответствии с поставленной целью в задачи работы входили разработка, моделирование на ЭВМ и лабораторные исследования элементов технологий по интенсификации процесса жидкостной экстракции при селективной очистке нефтяных масляных фракций.
Научная новизна.
-
Математическим моделированием процесса фенольної! очистки масляных фракций исследовано влияние вида, количества и температуры ген;ірк;- -лятов, подаваемых в многоступенчатый экстрактор, на основные пока >а гели процесса жидкостной экстракции и выявлено, что ввод парафино-нафтеновых углеводородов, рафинатного раствора и рафината в отгонную часть экстрактора позволяет улучшить показатели процесса, в том числе увеличить выход рафината и селективность экстракции по ступеням и аппарата в целом.
-
В результате проведённого лабораторного моделирования процесса многоступенчатой экстракционной очистки Ы-метил-2-пирролидоном масляной фракции установлено, что рециркуляция части рафинатного раствора в отгонную часть экстрактора позволяет увеличить поток внутреннего рисайкла и повысить отбор рафината по сравнению с аналогом до 1,4 % на сырьё.
-
С целью интенсификации процесса экстракции предложен принцип организации вне экстрактора дополнительных зон взаимодействия между внутренним экстрактным раствором и внешними рециркулируемыми потоками с последующим вводом полученной смеси в экстрактор, что позволяет увеличить внутренние потоки и число ступеней экстракции.
Практическая ценность. Путём моделирования на ЭВМ разработаны новые элементы технологии селективной очистки масляных фракций, использующие рециркуляцию рафинатного раствора и рафината и позволяющие при
5 малых капиталовложениях увеличить выход рафината и улучшить технико-экономические показатели установок селективной очистки масел. .Разработаны методики, алгоритмы и программы расчёта на ЭВМ, позволяющие моделировать новые элементы технологии, использующие различные виды рецнркуля-тов, фракционирование рафината и экстракта, очистку масляных фракций в сложных экстракционных колоннах и др.
На ОАО "'Ангарская нефтехимическая компания" (г. Ангарск) внедрено три способа селективной очистки с комбинированием рециркуляции рафинат-ного раствора и экстракта, рафинатного раствора и экстрактного раствора, рафината и экстракта (патенты РФ на изобретения №2070215, Х« 2065475 и Ха 2107710) на установке А-37/3 фенольной очистки масел с суммарным экономическим эффектом за девять месяцев 1995 г. около 765 млн. руб., а на долю автора около 153 млн. руб., за счёт увеличения выхода рафината и улучшения технико-экономических показателей установки.
Апробация работы. Результаты работы докладывались:
на Международных: экологическом конгрессе (International Ecological Congress) (Россия. г.Воронеж, 1996г.), конференциях "Нефтехимия-96" и "Нефтехимия-99" (Россия, г. Нижнекамск, 1996 г., 1999 г.), симпозиуме "Проблемы селективности в жидкостной экстракции" (International Solvent Extraction Symposia) (Россия, г. Москва, 1998 г.), научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (KXTn-V-99) (Россия, г. Уфа. 1999 г.);
на Всероссийских конференциях: "Проблемы нефтегазового комплекса России" (г. Уфа, 1995 г.), "Экоаналитика-96" (г. Краснодар, 1996 г.), "Теория и практика массообменных процессов химической технологии" (Марушкин-ские чтения) (г. Уфа. ! 996 г.);
на Республиканских конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных УГНТУ (г. Уфа. 1994 - 1999 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 научных работ, в том числе одна статья и 10 патентов Российской Федерации на изобретения.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх разделов, основных выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 60 рисунков, 41 таблицу. 153 наименований использованных источников и
14 страниц приложения.
