Характеристика сырья для получения высокоиндексных базовых масел

Characteristics of raw materials for the production of high-index base oils
Цитировать:
Хужакулов А.Ф., Хамидов Б.Н. Характеристика сырья для получения высокоиндексных базовых масел // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 7(88). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12070 (дата обращения: 05.07.2022).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

В данной статье приведено результаты сравнительных исследований углеводородного состава средневязких и вязких масляных дистиллятов получаемых в установках ООО «ФНПЗ» для получения высокоиндексных базовых масел и подбор оптимального режима их селективной очистки фенолом.

ABSTRACT

This article presents the results of comparative studies of the hydrocarbon composition of medium-viscous and viscous oil distillates obtained in the plants of LLC "FNPZ" for the production of high-index base oils and the selection of the optimal mode of their selective purification with phenol.

 

Ключевые слова: базовые масла, фенол, вязкость, индекс вязкости, парафин, нафтен, дистиллят, плотность, экстракт.

Keywords: base oils, phenol, viscosity, viscosity index, paraffin, naphthenes, distillate, density, extract.

 

Получение при переработке нефти масляные дистилляты и деасфальтизаты наряду с высокоиндексными малоциклическими нафтеновыми и ароматическими углеводородами с высокой долей, которых боковых цепей содержат в значительном количестве низкоиндексные полициклические ароматические углеводороды, смолы, соединения серы и азота. Для получения наиболее рациональной технологии очистки масляных дистиллятов, обеспечивающей получение масел с заданными свойствами и максимальным выходом, необходимо иметь достаточно полное представление о химическом составе сырья и свойствах входящих в него отдельных групп углеводородов. От химического состава зависят такие важные эксплуатационные характеристики базовых масел, как вязкость, индекс вязкости, температура застывания и др.

Чаще всего углеводородный состав высококипящих нефтепродуктов определяют методом жидкостной хроматографии с использованием природных и синтетических адсорбентов, в частности силикагелей. Компоненты разделяемой смеси обладают разной степенью сродства с неподвижной фазой и поэтому передвигаются через слой адсорбента с различной скоростью, что при достаточной длине слоя приводит к полному разделению смеси на составляющие [1,4].

Цель данной статьи – определение углеводородного состава средневязкого и вязкого (соответственно 5,12 и 8,93 мм2/с при 50 0С) масляных дистиллятов, получаемых на установках ООО «ФНПЗ» (Ферганского нефтеперерабатывающего завода) при переработке киргизской нефти, и подбор оптимального режима их селективной очистки фенолом. Физико-химические характеристики этих дистиллятов приведены в табл.1.

Таблица 1.

Физико-химические характеристики дистиллятов

Показатели

Масляный дистиллят

средневязкий

вязкий

Плотность, при 20 0С, кг/м3

898

908,8

Показатель преломления, n20D

1,4893

1,5118

Вязкость, мм2

при 50 0С

при 100 0С

 

21,83

5,18

 

54,58

9,02

Индекс вязкости

86,8

65,38

Температура застывания,  0С

15

12

 

Хроматографическое разделение проводили по методике [3] в научно – исследовательском цехе №17 в ООО «ФНПЗ». Для растворения навески и десорбции парафинонафтеновых углеводородов использовали изооктан, для десорбции ароматических углеводородов - толуол. Смолы выделяли ацетоном. Углеводороды подразделяли по показателю преломления n20D на группы: парафинонафтеновые (n20D = 1,4893), легкие (1,4893 - 1,5118), средние (1,5118 – 1,5300) и тяжелые (> 1,5300) ароматические.

Все, что растворялось в ацетоне и не растворялось в вышеназванных растворителях, относили к смолистым веществам (содержание смол в средневязком и вязком дистиллятах – соответственно 2,8 и 3,1% масс.). Для каждой группы углеводородов определяли плотность при 200С, кинематическую вязкость 50 0С и 1000С, индекс вязкости и температуру застывания.

Результаты хроматографического разделения средневязкого и вязкого дистиллятов приведены в табл.2. Средневязкий дистиллят содержит в большом количестве (48,2 % масс.) парафинонафтеновые углеводороды, являющиеся основой масел. Чем больше атомов углерода в боковых цепях нафтеновых углеводородов, тем выше вязкость и индекс вязкости масляного дистиллята. Высокая температура застывания (300С), а также значение показателя преломления и плотности свидетельствуют о преобладании в данном дистилляте н – парафоновых углеводородов.

У легких ароматических углеводородов, доля которых составляет в средневязком дистилляте 31,8 %  (масс.), показатель преломления, плотность и вязкость несколько выше, чем у парафинонафтеновых, но их индекс вязкости и температура застывание ниже. По-видимому, это связано с тем, что боковые цепи у ароматических углеводородов короче, чем у нафтеновых, а степень их разветвленности выше.

Средние и тяжелые ароматические углеводороды составляют соответственно 4,8 и 14,1 % (масс.). Данные углеводороды имеют большие

Таблица 2.

Выделение углеводорода из дистиллята

Углево

дороды

Выход,

% (масс.)

Плот

ность

при 200С,

кг/м3

Показатель пре

ломле

ния, n20D

Вязкость, мм2

Индекс вязкости

Темпе

ратура засты

вания,  0С

 

при

50 0С

 

при

100 0С

 

Выделенные из средневязкого дистиллята

Мета

но-нафте

новые

 

 

48,2

 

 

876,8

 

 

1,4742

 

 

16,97

 

 

4,71

 

 

118

 

 

30

Арма

тичес

кие

легкие

средние

тяжелые

 

 

 

31,8

4,8

14,1

 

 

 

890,8

918,8

968,6

 

 

 

1,4968

1,5363

1,5680

 

 

 

19,68

29,50

34,58

 

 

 

4,89

6,21

6,38

 

 

 

85,8

72,6

41,8

 

 

 

24

19

17

Выделенные из вязкого дистиллята

Мета

но-нафте

новые

 

 

38,3

 

 

861,6

 

 

1,4753

 

 

25,57

 

 

6,32

 

 

114,2

 

 

36

Арма

тичес

кие

легкие

средние

тяжелые

 

 

 

27,5

12,6

20,1

 

 

 

908,3

927,7

965,6

 

 

 

1,4935

1,5341

1,5673

 

 

 

42,82

70,51

174,5

 

 

 

7,89

11,01

18,31

 

 

 

79,4

68,0

37,0

 

 

 

25

18

15

 

плотность, вязкость и показатель преломления, но меньшие индекс вязкости и температуру застывания, что, несомненно, определяется их составом, который представлен полициклическими ароматическими и нафтеноароматическими углеводородами с короткими разветвленными боковыми цепями, имеющими низкий индекс вязкости.

Вязкий дистиллят содержит 38,3% (масс.) парафинонафтеновых углеводородов с индексом вязкости  114,2 и высокой температурой застывания, что указывает на преобладание в этой группе парафиновых углеводородов. Суммарное содержание в нем ароматических углеводородов составляет 60,2%(масс.). Их показатель преломления, плотность и вязкость с повышением цикличности увеличиваются, а индекс вязкости и температура застывания снижаются. Полициклических ароматических углеводородов в вязком дистилляте по сравнению со средневязкими на 6,0 % (масс) больше, а их индекс вязкости на 4,8 ед. ниже.

Из полученных данных следует:

1. Средневязкий дистиллят киргизской нефти, полученный четкой ректификацией в промышленных условиях, является более предпочтительным сырьем для масел, чем вязкий дистиллят: потенциальный выход из него высококачественного рафината выше на 21,8%;

2. Для селективной очистки вязкого дистиллята требуются большее соотношение фенола и сырья, растворитель большей селективности и большее число теоретических ступеней экстракции [4], чем для средневязкого дистиллята;

3. Высокое содержание средних ароматических углеводородов (12,6 % вместо 4,8% в средневязком дистилляте) дополнительно осложняет разделение желательных и нежелательных углеводородов между рафинатной и экстрактной фазами.

 

Список литературы:

  1. Спиркин В.Г., Фукс И.Г. Химия смазочных масел (состав, получение и применение): Учеб. пособие. – М,: Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина, 2004.-424 с.
  2. Айвазов Б.В. Введение в хроматографию. М., Химия, 1983. - 240 с.
  3. Голдберг Д.О. Контроль производства масел и парафинов.  М., Химия, 1964. - 273 с.
  4. Казаков Л.П., Крейн Н.Э. Физико-химические основы производства нефтяных масел. М., Химия, 1978. - 320 с.
Информация об авторах

докторант, Академия Наук Республики Узбекистан, Институт общей и неорганической химии, Узбекистан, г. Ташкент

PhD student, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan Institute of General and Inorganic Chemistry, Uzbekistan, Tashkent

д-р техн. наук, профессор, Заведующий лабораторией «Нефтехимия» Института общей и неорганической химии Академии наук РУз, Узбекистан, г. Ташкент

Professor, Doctor of Technical Sciences, Head of "Petrochemistry" laboratory Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top