Характеристика сырья для получения высокоиндексных базовых масел

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

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 n²⁰_D на группы: парафинонафтеновые (n²⁰_D = 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

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.