автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Совершенствование процессов масляных производств нефтеперерабатывающих заводов на примере ЗАО "Рязанская нефтеперерабатывающая компания"

На правах рукописи

МЫЛЬЦЫН АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МАСЛЯНЫХ ПРОИЗВОДСТВ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДОВ НА ПРИМЕРЕ ЗАО «РЯЗАНСКАЯ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩАЯ КОМПАНИЯ»

Специальности 05.17.08 — Процессы и аппараты химических технологий 05.17.07 — Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Уфа 2014

11 СЕН 2014

005552351

Работа выполнена в Исследовательской лаборатории Закрытого акционерного общества "Рязанская нефтеперерабатывающая компания" и на кафедре "Нефтехимия и химическая технология" ФГБОУ ВПО "Уфимский государственный нефтяной технический университет". Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Зпганишн Галимзян Каримовнч; кандидат технических наук Осипцев Алексей Анатольевич Официальные оппоненты: Ермаков Сергей Анатольевич

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Елъцина", заведующий кафедрой "Процессы и аппараты химической технологии"; Гайле Александр Александрович доктор химических наук, профессор, ФГБОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)", профессор кафедры "Технология нефтехимических и углехимических производств" Ведущая организация ФГБОУ ВПО "Самарский

государственный технический университет"

Защита состоится 22 октября 2014 г. в 1630 на заседании диссертационного совета Д 212.289.03 при ФГБОУ ВПО "Уфимский государственный нефтяной технический ушгверситет" по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО "Уфимский государственный нефтяной технический университет" и на сайте http://www.rusoil.net.

Автореферат диссертации разослан 21 августа 2014 года. Учёный секретарь

диссертационного совета - Абдульминев Ким Гимадиевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследовании н степепь её разработанности

Многие крупные нефтеперерабатывающие заводы Российской Федерации, в том числе и ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания» (ЗАО «РНГОС»), были построены и пущены в эксплуатацию ещё в 50 - 60 г.г. прошлого столетия. Высокая изношенность оборудования, устаревшая технология процессов повышает себестоимость производимой продукции, отрицательно сказывается на её качестве. Всё это в конечном итоге снижает конкурентоспособность отечественных нефтепродуктов по сравнению с зарубежными. Поэтому в настоящее время отечественная нефтепереработка остро нуждается в обновлении мощностей.

Диссертациошия работа посвящена решению актуальных для отечественной нефтепереработки проблем по внедрению новых технологии и модернизации существующих установок, направленных на повышение глубины переработки нефти, снижение энергоемкости и повышение экологической безопасности технологических процессов, расширение ассортимента и повышение качества выпускаемой продукции. В работе приводятся результаты исследования новых технологических и аппаратурных решений, разработанных для процессов деасфальтизащш гудрона, селективной очистки масел, получения битумов и производства экологический безопасных масел-мягчителей, выполненных методами математического моделирования и экспериментов в лабораторных и опытно-промышленных условиях.

Целью работы является повышение эффективности и экологической безопасности процессов масляных производств, увеличение отбора и улучшение качества получаемой продукции за счет интенсификации межфазного тепло-массообмена и совершенствования технологии процессов. Поставленная цель достигается решением следующих задач: 1. Выбор и обоснование современных технических решений для совершенствования процессов и аппаратов масляных производств -

деасфальтизации гудрона, селективной очистки масел и окисления битумов.

2. Модернизация блока экстракции установки деасфальтизации гудрона с использованием узла подготовки сырья и новых контактных устройств РН-ИМПА-01, разработанных 000"ИМПА Инжиниринг". Опытно-промышленное исследование эффективности массообменных устройств и оптимизация технологического режима работы установки после модернизации.

3. Реконструкция установки селективной очистки масел с заменой фенола на экологически безопасный растворитель №-метилпирролидон и применение контактных устройств РН-ИМПА-02 в экстракторах. Проведение исследований, включающих лабораторное и математическое моделирование, опытно-промышленные испытания, направленных на улучшение технологических показателей установки селективной очистки масел.

4. Разработка и внедрение в производство новой технологии получения окисленных битумов улучшенного качества за счет инжекционной подачи сырья и воздуха в реактор окисления;

5. Разработка технологической схемы масляного производства с интеграцией технологии получения экологически безопасных масел-мягчителей.

Научпая новизна:

1. Разработано технологическое решение по интенсификации процесса селективной очистки масел, заключающееся в создании вне экстракционного аппарата дополнительных ступеней контакта внешних потоков (сырья, растворителя, рафинатного раствора, инертного газа) с экстрактным раствором и направленное на доизвлечение ценных сырьевых компонентов из экстрактного раствора за счёт эффективного контакта взаимодействующих фаз и селективного перераспределения сырьевых компонентов, связанного с их различной растворимостью во взаимодействующих между собой потоках, и показано, что данное решение позволяет увеличить отбор целевого продукта (рафината) и снизить кратность растворителя к сырью.

2. В результате лабораторных исследований технологии экстракцион-

нош разделения нефтяного масляного сырья с выводом промежуточного экстракта получен экстракт с пониженным содержанием полициклических ароматических углеводородов, исследования которого показали его соответствие экологическим требованиям и требованиям производителей каучуков и резины к экологически безопасным маслам-мягчителям.

3. Для процесса деасфальтизации гудрона сжиженным пропаном полу-чепы корреляционные уравнения, определяющие зависимость оптимальной кратности растворителя от производительности установки по сырью, зависимости выхода деасфальтизата от коксуемости гудрона и от объёмной скорости фаз в экстракторе с регулярной насадкой РН-ИМПА-01.

4. Разработаны реактор для окисления нефтепродуктов и технологическое решение по применению инжекционной системы подачи сырья и воздуха, которые позволяют повысить производительность, получать окисленные битумы улучшенного качества, снизить энергоемкость процесса за счёт снижения удельного расхода воздуха и повысить безопасность процесса в результате снижения содержания кислорода в газах окисления.

Теоретическая и практическая значимость:

1. Теоретическая ценность работы заключается: в предложенном принципе по интенсификации процесса селективной очистки масел за счёт создания вне экстракционного аппарата дополнительных ступеней контакта внешних потоков с экстрактным раствором для доизвлечения из него ценных сырьевых компонентов; в изучении нового продукта - экологически безопасного масла-мягчителя с пониженным содержанием полициклических ароматических углеводородов, полученного по технологии экстракционного разделения нефтяного масляного сырья с выводом промежуточного экстракта; применении инжекционной системы подачи сырья и воздуха для процесса окисления битумов; получении зависимостей качества сырья и продуктов, производительности и технологических показателей процесса деасфальтизации гудрона сжиженным пропаном для регулярной насадки РН-ИМПА-01.

2. Результаты исследования использованы при реконструкции блока экстракции установки деасфальтизации гудрона пропаном 36/5 ЗАО «РНГГК», в ходе которой в двух экстракциошшх колоннах установки были применены контактные устройства РН-ИМПА-01, использованы новые распределительные устройства и каплеотбойники, в состав блока экстракции включен новый узел подготовки сырья. Проведённые опытно-промышленные исследования на установке деасфальтизации гудрона 36/5 показали надежность и эффективность предложенных решений. Анализ работы блока экстракции до и после модернизации показал повышение эффективности процесса экстракции - увеличен отбор деасфальтизата на 1,5 -2,0 % масс., снижена на 15 - 20 % оптимальная объёмная кратность растворителя к сырью с 6,8 - 7,0:1 до 5,8 - 6,0:1, увеличена доля извлечения целевых компонентов к потенциалу на 7 - 8 % (с 87 - 89 % до 94 - 96 % масс.), увеличена производительность экстрактора по сырью на 32 % масс.

3. Результаты исследований, выбора растворителя и оптимизации процесса селективной очистки масел были использованы при реконструкции установки селективной очистки масел А-37/3 ЗАО «РНПК», в ходе которой была проведена замена растворителя с фенола на экологически безопасный растворитель №метилпирролидон, в экстракционных колоннах К-1 и К-1А были использованы контактные устройства РН-ИМПА-02. Опытно-промышленные пробеги, проведенные на установке А-37/3, показали, что применение контактных устройств РН-ИМПА-02 позволило снизить оптимальную кратность растворителя на 20 - 30 %, увеличить средний отбор рафината на 2,5 - 3,0 % масс, и расширить диапазон стабильной работы экстракционной колонны по производительности. Расчет экономического эффекта от внедрения новой насадки на установке А-37/3 ЗАО «РНПК» показал, что ежемесячная экономия составляет 2,4 млн. руб. в ценах марта 2003 г.

4. Внедрение реактора для окисления нефтепродуктов и технологического решения по применению инжекционной системы подачи сырья и воз-

духа на установке получения битума 19/5 ЗАО «РНПК» позволило получить окисленные битумы улучшенного качества, повысить производительность установки, снизить энергоемкость и повысить безопасность процесса снижением удельного расхода воздуха и содержания кислорода в газах окисления.

5. Разработана перспективная технологическая схема масляного производства с интеграцией технологии экстракционного разделения нефтяного масляного сырья с выводом промежуточного экстракта, являющегося экологически безопасным масло-мягчителем, позволяющая работать технологических установкам масляного производства как по масляному направлению переработки нефти, так и по топливному направлению переработки нефти. Реализация схемы позволит расширить ассортимент высококачественной продукции и повысить глубину переработки нефти на 0,7 %.

Апробация работы

Основные положения диссертащш докладывались и обсуждались на VI Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов "Нефтехимия-2002" (г. Нижнекамск, 2002 г.), на Международных научно-практических конференциях «Нефтегазопереработка и нефтехимия— 2005», «Нефтегазопереработка-2009», «Нефтегазопереработка-2010», «Неф-тегазопереработка-2011», «Нефтегазопереработка-2012», «Нефтегазоперера-ботка-2013» (г. Уфа, 2005, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 г.г.), на III, IV международных конференциях "Экстракция органических соединений" (г. Воронеж, 2005, 2010 г.г.), на Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2009 г.), на V Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды "Экоаналитика-2002" (г. Краснодар, 2002), на Всероссийской научной конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технолоппг (Марушкинские чтения)» (г. Уфа, 2006, 2011г.г.), на Всероссийской научно-техшгческой конференции «Инновационные технологии в области химии и биотехнолопш» (г. Уфа, 2012 г.), на науч-

но-практических конференциях «Нефтепереработка и нефтехимия-2002», «Нефтепереработка и нефтехимия-2003» (г. Уфа, 2002 г., 2003 г.).

Публикации

Основное содержание диссертации изложено в 33 публикациях, включая 4 статьи в ведущих рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ, и 3 патента Российской Федерации.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, включающего 294 наименования, и приложения. Материал диссертации изложен на 233 страницах машинописного текста, содержит 45 таблиц, 41 рисунок и приложения на 10 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введешш обоснована актуальность диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна, теоретическая и практическая значимость, представлены результаты внедрения работы.

В первой главе представлен литературный обзор, где обобщены информация и результаты исследовашш отечественных и зарубежных авторов по проблемам совершенствования процессов масляных производств.

Анализ показал, что для оснащения экстракторов установок деасфаль-тизации гудронов и селективной очистки масляных фракций лучшими характеристиками обладают массообменные устройства пленочного типа — регулярные насадки РН-ИМПА-01 и РН-ИМПА-02, разработанные ООО «ИМПА Инжиниринг». Для интенсификации массообменных процессов в окислительной колонне установок получения битумов с целью снижения вредных выбросов и улучшения качества окисленных битумов перспективы имеет разработанная технология смешения сырья и воздуха в струйных аппаратах.

Во второй главе приведены характеристики объектов исследования и рассмотрены основные методики исследования.

Приведены общая характеристика и блок-схема масляного производст-

ва ЗАО «РНПК», который располагает полным набором процессов для производства высококачественных минеральных масел. Однако, технология процессов очистки масла, разработанная ещё в 50 - 60 гг. прошлого века, и оборудование установок устарели и требуется их усовершенствование.

Новые технические и технологические решения в области совершенствования процессов масляных производств, предложенные в работе, базируются на фундаментальных закономерностях массообменных процессов и обоснованы систематическими исследованиями с использовашгем современных методов математического и лабораторного моделирования, а также опытно-промышленных исследовании.

Третья глава посвящена исследованию процесса деасфальтизации гудрона и повышению его эффективности за счёт интенсификации массообменных процессов.

В ходе работ проведена модернизация блока экстракции установки 36/5 ЗАО "РНПК" - в состав блока экстракции включен новый узел подготовки сырья путём смешения гудрона с частью пропана в струйном смесителе, проведена модернизация внутренних устройств экстракторов К-1 и К-1А с применением новых распределителей и насадки РН-ИМПА-01 (рис. 1).

С целью оптимизации параметров режима после модернизации проведён опытно-промышленный пробег. Анализ работы экстрактов до и после модернизации показал, что на 1,5 — 2,0 % масс, увеличен средний отбор де-асфальтизата, на 15 - 20 % снизилась кратность растворителя к сырью с 6,8 -7,0:1 до 5,8 - 6,0:1 (об.), доля извлечения целевых компонентов к потенциалу, характеризующая эффективность процесса экстракции и рассчитанная по методике ГУЛ ИНХП РБ, выросла на 7 - 8 % (с 87 - 89 до 94 - 96 % масс.).

Для выявления оптимальной кратности растворителя к сырыо в пределах рабочих загрузок экстракторов были проанализированы среднесуточные данные работы установки за полгода. По значениям расходов гудрона и пропана в экстракционную колонну были рассчитаны средние объемные скоро-

Г.гагфаътшплмш

!>агфслыга1за'ми

Рисунок 1 - Принципиальная с\сма модернизированного блока экстракции установки 36/5 ЗЛО "PHIIK" с общим видом конструкции экстракторов

сти в колонне Ф. м /м" ч с помощью уравнения

Ф

V. - г_

(1)

где Уг, Упр - объемные расходы гудрона и пропана в колошу, мя/ч; - площадь поперечного сечения эксфахционной колонны, м . При статистическом анализе данных по объемным скоростям в колонне регрессионным методом получена корреляционная зависимость (рис 2) величины отбора деасфальпзата от объемной скорости фаз в экстракторе

В результате выполненного корреляционного анализа результатов опытно-промышленного пробега получена математическая зависимость оптимальной кратности растворителя от объемного расхода гудрона:

где Кг - кратность растворителя, об ; Уг - объемный расход гудрона, м'/ч.

1 1окачано, что между коксуемостью сырья И выходом деасфальтизата имеется линейная корреляционная зависимость вида:

О = 48,36- 1.56 СУ, (3)

где С г - коксуемость гудрона, % масс.; 1У - отбор дсасфвльтизата, % масс

»

1» X » 30 » 40 *%

Обминая сирость Свэ ■ попом«. иЗ>м2*ч

Рисунок 2 - График зависимости отбора леасфшльтизата от скорости (¡кп в колонне

В чсмксрюй 1.Ш1К- представлены результаты исследований по повышению эффективности нрочесса селективной очистки масел за счет интенсификации массообмсиа фаз, применения новых технологических решений и оптимизации режима

На рис 3 приводятся результаты лабораторных исследований селективной очистки деасфальтизата N-метил Шфролндрном по схеме нротнвоточ-ной многоступенчатой экстракции. Можно отметить, чп> на качество рафи-ната превалирующее влияние оказывает эффективность экстрактора при числе теоретических ступеней -»кстракции менее трех, а 1гри большем числе ступеней - более существенный вклад вт>сиг качество сырья

С целью обоснования выбора состава модельных смесей для математического моделирования !гродесеа экстракции масел проведено исследование

Вм»«

р«фим»та %

1 ныход рафиияш.

2 показатель преломления рафижпз для лсасфальгитата с 114 1.4980:

3 поюгкпель прелом.кипя рафинагз для лсасфалыичата с Па 1.5003;

4 мокалаюль преломления рафинага для леасфалын ша с па = 1.5024

1>ису нок 3 - Зависимости выхода рафкната и его качества от числа теорет ических ступеней очистки и качества сырья

фупиового химическою состава сырья и продуктов процесса селективной

очистки дистиллета и леагфальтизата (табл. I). Покачано:

- значительная часть парафино-нафтеновых углеводородов в процессе селективной очистки переходит в рафииат. их содержание в остаточном ра-финагс превышает 51 %. л в дистиллята ом рафинате И-40 достигает 68 %,

- при селективной « чистке деасфальтичата легкие ароматические углеводороды распределяются между рафниатом и экстрактом примерно поровну, тогда как при очистке дистиллятпого сырья они преимущественно переходят в экстракт. Средние и тяжелые ароматические углеводороды, а также смолы, как в первом, так и во втором слу чаях концентрируются в экстракте

Таблица I - Групповой химический состав сырья и продуктов процесса

Содержание, % масс

в рафкнате

в сыр№ в экстракте

11ри очистке остаточного сырья (деасфальтиэат)

1 I 1арафино-нафтсновыс 39,1 51,5 17.7

2. Легкие ароматические 22.9 32,2 29,6

3. Средние ароматические 7,2 2,2 10,6

4 Тяжелые аромат ические 24.3 10,8 35.4

5. Смолы I группы 2,7 1.4 2,1

6. Смолы II фунпы 3,8 1.9 4,6

7. Лсфальтсны 0,0 0,0 0,0

Сумма: 100,0 100,0 100,0

Сумма: 100,0 100,0 100,0

При очистке ;щеп1ЛЛятного сырья (И-40):

]. Парафино-нафтеновые 46.5 68.2 27,3

2. Легкие ароматические 26,0 18,2 36,1

3. Средние ароматические 8.8 3,9 9,6

4. Тяжелые ароматические 15.2 6,7 20,3

5. Смолы I группы 1,7 1,4 3.0

6. Смолы II группы 3,1 1,6 3.4

7. Лсфальтсны 0.0 0.0 0.0

С\-мма: 100,0 100.0 100,0

Изучено влияние числа степеней экстракции на распределение сераор-

таннческих сос:и1непий в продуктах процесса селективной очистки путем математического моде;шрования. Покачано, что фенол обладает более высокой избирательностью в отношении серосодержащих углеводов лов по срав-нешпо с N-мстил пирроли доном. Так в рафинатах феиольной очистки, в сравнении с рафинатамн очистки М-мстилнирроли доном. содержится больше желательных сернистых соединений

11ровелунное сравнительное математическое моделирование 1гроцссса экстракционной очистки масляного сырья фенолом и ы-металпирроклидоиом с варьированием числа ступеней и кратности растворителя показало, что при замене фенола на М-мстилиирролидон почти в 1,5 раза снижается кратность растворителя Для получения рафината с одинаковым содержанием желательных компонентов на уровне 85 % при очистке <}>снолом необходимо 5 ступеней экстракции, а при очиегке Ы-метилпирролидоном - 2 ступени

Лабораторное и математическое моделирование процесса многоступенчатой экстракции показали, что распределение потоков но ступеням имеет неравномерный характер Полученные профили внутренних потоков по экстрактору позволяют оптимизировать конструкцию и характеристики массо-обменнмх устройств экстрактора С целью снижения неравномерности на-фузки ступеней по потокам предлагается перераспределение части растворителя в сырье (рис. 4) Расчеты пока чали, что данный технологический прием позволяет увеличить выход рафината при очистке фенолом на 2.3 % масс , а ири очистке Ы-метилпнрролидоном на 3,4 масс

560

500

450

400

350

»0

0%

-е-10% » 15% 20%

12 3 4

Число творетичоешх ступеней

Рисунок 4 - Распределение экстрактной фазы ш сту пеням экстракции в зависимости от количества перераспределенного растворителя (.вариаш очистки сырья фенолом)

На ЗАО "РНПК" была проведена модернизация установки селективной очистки А-37/3, когорая проводилась в два этапа На первом этане была переведена замена фенола на Ы-метилпирролндон и замена насадки из колец Рашига на регулярную насадку РН-ИМПА-02 в экстракторе К-1. На втором этапе раСчгг экстрактор К-1 Л был переоснащен на регулярную насадку. Результаты проведенных опытно-промышленных пробегов показали, что мо-

дерниэамия экстректоров позволила снизить кратность растворителя 1ю 20 -30%, увеличить срслимй отбор рафнната на 2,5 - 3,0% и расширить диапазон стабильной работы экстракторов по производительности

На основе проведенных исследований разработано технологическое решение но итенсификлции процесса селективной очистки масел (рис 5). заключающееся в создании вне экстракционно!о аппарата дополнительных сту пеней контакта внешних потоков с экстрактным раствором и направленное на ;к>извлечение из нею ценных сырьевых компонентов за счСт неактивного контакта взаимодействующих фаз и селективного перераспределения сырьевых компонентов, связанного с их различной растворимостью во взаимодействующих между собой потоках. Моделирование показало, что при реализации ;(анного способа выход рафината заданного качеепш повышается на 2,0 - 3,4 % масс

Р*фа>н*гиы* р»с*»ер, Н1

1*2

Р»ст»ор««м» 8

С***»,

Ступ»нь т 4

Гы. О

раечоркг«» ЕЭ

С<м<к.С1

Сг/л*як гоктаги сыр» !

Сыеск.С2

"•М6.1 бгуз» Р*г*мар«ц|л*

Этечх.-- Э«стрвт«ь1й

распор. Е1 мгчер. Е2

Эгетрг «2

Эвстрагт »1

Рисунок 5 - Принципиальная схема селективной очистки но разработанному способу селективной очистки масел (пате!гт РФ на изобретение № 2435828)

В пятой главе представлены результаты исследований по совершенствованию технологии процессов масляного производства, направленные на квалифицированное использование побочной продукции.

С целью повышения качества битумов и улучшения технологических показателей работы окислительной колонны установки производства битумов совместно со специалистами (XX) «ВОКСТЭК» разработана технология получения окисленных биту мов с применением инжекционной системы но-,шчи сырья и воздуха и сконструированы струйные ишшраты для се осуществления (патент 1>Ф на изобретение № 2203132, рис 6)

Реактор окисления Сырьевой

воздухом (азы окисления инжектоо

Рисунок 6 - Схема реактора с инжекционной подачей сырья и воздуха Данная ГСХНО.Ю1ИЯ позволяет использовать энергию входящих в реактор потоков сырья и воздуха для интенсивного перемешивания реагентов в инжекторах и в объеме окислительного реактора, что объясняет более однородное протекание окислительных процессов в объеме реактора и повышение качественных показателей получаемых битумов.

Проведены опьггно-промышленные испытания новой инжекционной системы подачи сырья и воздуха в окислительную колонну на установке получения битума 19/5 ЗЛО «РНПК» в широком диапазоне загрузок установки

по сырью 15, 25 и 32 м3/ч. Результаты опытного пробега показали, что достигнута устойчивая работа окислительной колонны в средних и максимальных диапазонах производительности 25 - 35 м3/ч по сырью. Показатели качества битумов, полученных по новой технологии окисления, по многим параметрам превосходят требования к этой продукции, выпускаемой не только по ГОСТ 22245-90, но и по ТУ 38.1011356-91 и спецификации Neste, принятой за рубежом (табл. 2). Получены битумы требуемого качества при существенном сокращении содержания кислорода в газах окисления, исключена проблема закоксовывания устройства подачи в колонну воздуха.

Таблица 2 - Показатели качества образцов дорожных битумов, полученных в окислительной колонне К-1А

Наименование и единицы Величина показателей

измерения показателей Проба 1 Проба 2 Проба 3 Проба 4

1. Глубина проникания иглы,

при 25°С, 0,1 мм 69 84 93 109

приО°С, 0,1 мм 20 22 20 23

2. Температура размягч., °С 48,5 45 44 43

3. Растяжимость, см, при 25 °С >100 >100 >100 >100

4. Температура вспышки, °С 290 300 298 292

5. Температура хрупкости, °С -20 - 17 -21 -20

После прогрева

б. Потеря массы, % 0,03 0,02 0,02 0,02

7. Глубина прошпсания иглы при 25°С, % от первона-

чальной величины 68 78 70 71

8. Растяжимость при 25°С, см >100 >100 >100 >100

9. Температура хрупкости, °С -22 - 18 -18 -20

10. Изменение температуры

размягчения, °С 5 3 4 3

В лабораторных условиях исследована новая технология экстракцион-

ного разделения нефтяного масляного сырья с выводом промежуточного экстракта. Исследовашм показали, что полученные масла-мягчители обладают низким содержанием полициклических ароматических углеводородов (РСА) в пределах 2,06 - 2,87 % масс, для дистиллятного сырья и 1,21 - 1,83 % масс.

для остаточного сырья, что соответствует современным нормам экологической безопасности на эти продукты. Масла-мягчители, полученные по новой технологии, по сравнешпо с маслами-мягчителями типа ПН-6 содержат меньше а-бензопиренов, ароматических углеводородов и смол.

Разработанная технология одновременного получения базовых рафина-тов и экологически чистых масел-мягчителей интегрируется в схему нефтеперерабатывающего завода масляного направления как дополнительная секция установки селективной очистки масел. Разработана схема интеграции процесса в схему завода масляного профиля (рис. 7). Как пример рассматривается вариант перевода установки деасфальтизащш гудрона на топливный вариант работы, а установки селективной очистки на переработку IV вакуумного погона и деасфальтизата с получением трёх продуктов - топливного ра-фината (сырья комплекса каткрекинга), масла-мягчителя (TDAE и TRAE) и экстракта (компонента сырья производства высококачественных битумов).

Рисунок 7 - Схема интеграции нового процесса в масляное производство в технологическую схему завода для работы по топливному варианту

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведены опытно-промышленные исследования по результатам

модернизации блока экстракции установки деасфальтизащш гудрона пропа-

ном 36/5 ЗАО «РНПК», в ходе которой в экстракционных колоннах К-1 и К-1А были применены регулярная насадка РН-ИМПА-01, распределительные и каплеотбойные устройства, узел подготовки сырья путём смешения гудрона с пропаном в струйном смесителе. Анализ эффективности работы технических решений показал, что после модернизации на 1,5 - 2,0 % масс, увеличен отбор деасфальтизата, на 15 - 20 % снизилась оптимальная объёмная кратность растворителя к сырью с 6,8 - 7,0:1 до 5,8 — 6,0:1, доля извлече-1П1я целевых компонентов к потенциалу, характеризующая эффективность процесса экстракции, выросла на 7 - 8 % (с 87 - 89 до 94 - 96 % масс.).

2. Для процесса деасфальтизации гудрона сжиженным пропаном получены корреляционные уравнения, определяющие зависимость оптимальной кратности растворителя от производительности по сырью, зависимости выхода деасфальтизата от коксуемости гудрона и от объёмной скорости фаз в экстракторе с регулярной насадкой РН-ИМПА-01.

3. Методами лабораторного и математического моделирования, опытно-промышленных испытаний выполнены комплексные исследования процесса селективной очистки масел, направленные на повышение экологической безопасности, снижения удельных энергозатрат, повышения эффективности и оптимизацию технологического режима.

4. Впервые проведены опытно-промышленные испытания регулярной насадки РН-ИМПА-02 по оценке их эффективность в процессе экстракции масляного сырья Ы-метилпиролидоном. Результаты испытаний показали, что модернизация экстракторов позволила снизить оптимальную кратность растворителя к сырью на 20 - 30 %, увеличить средний отбор рафината на 2,5 -3,0 % и расширить диапазон стабильной загрузки экстрактора по сырыо.

5. На основе проведенных исследований разработан способ селективной очистки нефтяных масляных фракций (патент РФ на изобретение № 2435828) с созданием вне экстракционного аппарата дополнительных ступеней контакта внешних потоков (сырья, растворителя, рафинатнош раство-

ра, инертного газа) с экстрактным раствором, позволяющий извлечь ценные сырьевые компоненты из экстрактного раствора за счёт эффективного контакта взаимодействующих фаз и селективного перераспределения сырьевых компонентов, связанного с их различной растворимостью во взаимодействующих между собой потоках. Лабораторное моделирование показало, что способ позволяет увеличить выход рафината заданного качества на 2,0 -3,4 % масс., снизить массовую кратность растворителя к сырью до 10 %.

6. В результате лабораторных исследований технологии экстракционного разделешы нефтяного масляного сырья (патент РФ на изобретение № 2388793) с выводом промежуточного экстракта получен экстракт с пониженным содержанием полициклических ароматических углеводородов и показано его соответствие экологическим требованиям и требованиям производителей каучуков и резины к маслам-мягчителям.

7. Разработана схема интеграции способа селективной очистки масел с получением экологически безопасных масел-мягчителей в схему масляного производства, реализация которой позволит расширить ассортимент высококачественной продукции и повысить глубину переработки нефти.

8. Разработана новая технологическая схема получения окисленных битумов с применением инжекционной системы подачи сырья и воздуха и реактор для окисления нефтепродуктов (патент РФ на изобретение № 2203132), позволяющие снизить энергоемкость и повысить безопасность процесса за счет снижения удельного расхода воздуха и содержания кислорода в газах окисления. Испытаниями доказано, что показатели качества битумов, полученных по новой схеме окисления, по многим параметрам превосходят требования к этой продукции, выпускаемой не только по ГОСТ 22245-90, но и по ТУ 38.1011356-91 и спецификации Neste, принятой за рубежом.

9. Внедрите на ЗАО «РНПК» на установках селективной очистки масел А-37/3, деасфальтизации гудрона 36/5 и установке получения битума 19/5 технических и технологических решений, направленных на повышение эф-

фектнвности основных технологических процессов, позволило увеличить выход и качество целевой продукции, повысить производительность и cira-зить энергозатраты. В результате улучшения технико-экономических показателей установки селектшшой очистки масел А-37/3 ежемесячная экономия составляет 2,4 млн. руб. (в ценах марта 2003 г.).

10. Перспективой дальнейшей разработки темы являются исследования по переводу установок деасфальтизации гудрона и селективной очистки на топливный вариант работы, что позволит расширить ассортимент высококачественной продукции и согласно технико-экономических расчётов на примере ЗАО "РНПК" повысить глубину переработки нефти на 0,7 %.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

В рецензируемых журналах, входя ¡/¡их в перечень ВАК Минобрнауки РФ:

1. Яковлев С.П., Логинов С.А., Косульников A.B., Мыльцын A.B. и др. Получение окислешгых битумов улучшенного качества. // Химия и технология топлив и масел. - 2003. - № 1-2. - С. 48 - 51.

2. Яковлев С.П., Мыльцын A.B., Якунин А.Н. Универсальная система инжекционной подачи сырья и воздуха в реактор окисления гудрона. // Химия и технология топлив и масел. - 2008. - № 4. - С. 13-16.

3. Осинцев A.A., Зигашшш К.Г., Теплов В.М., Поняев JI.A. Янбаев С.П., Мыльцын A.B. и др. Повышение эффективности масляных производств за счёт совершенствования экстракционных процессов. // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2009. - № 3. - С. 34 - 36.

4. Осинцев A.A., Зигашшш Г.К., Зигашшш К.Г., Теплов В.М., Мыльцын A.B., Янбаев С.П. Изучение структурно-группового углеводородного состава ароматических масел-мягчителей резины, получаемых в процессе экстракционной очистки нефтяного сырья. // Химическая промышленность сегодня. - 2010. - № 10. - С. 11 - 14.

Патенты на изобретения:

5. Патент РФ № 2203132 РФ. Реактор для окисления нефтепродуктов // Яковлев С.П., Логинов С.А., Косульников A.B., Мыльцын A.B. и др. // Б.И. -2003. -№ 12.

6. Патент РФ № 2388793. Способ получения нефтяных масел и экологически безопасных ароматических наполнителей и пластификаторов каучука и резины и нефтяной экологически безопасный ароматический наполш!-тель и пластификатор каучука и резины. // Осинцев A.A., Зигашшш К.Г., Зигашшш Г.К., Мыльцын A.B. //Б. И. - 2010. - № 13.

7. Патент РФ № 2435828. Способ селективной очистки нефтяных масляных фракций (варианты). // A.A. Осинцев, К.Г. Зиганшин, A.B. Мыль-

цын, Г.К. Зиганшин. // Б. И. - 2011. - № 34.

Материалы научных конференций:

8. Зиганшин Г.К., Осинцев A.A., Круглов Э.А., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B. Применение современных подходов к исследованию и интенсификации массообмена фаз в сложных нефтяных экстракционных системах // Материалы V Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды "Экоаналитика-2002". - г. Краснодар, 2002.

9. Осинцев A.A., Зиганшин Г.К., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B. Оценка влияния эффективности массообмена фаз в экстракторе на содержание серооргашгческих соединений в рафинате и технологические показатели процесса. // Материалы VI межд. конф. по интенсификации нефтехимических процессов "Нефтехимия-2002". - г. Нижнекамск, 2002. - С. 31-33.

10. Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B., Зиганшин Г.К. Положительный опыт использовашш регулярной насадки ИМПА-В в процессе экстракционной очистки масляных фракций и деасфальтизата N-метилпирролидоном на установке А-37/3 Рязанского НПЗ. // Там же, с. 40-41.

11. Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B. и др. Влияние растворителя и общей эффективности массообмена фаз в экстракторе на показатели процесса селективной очистки масел. // Материалы научно-практической конференции "Нефтепереработка и нефтехимия - 2002". - Уфа: Изд-во ИНХП, 2002. - С. 141-142.

12. Осинцев A.A., Плотникова Ю.С., Зиганшин Г.К., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B. Сравнительное математическое моделирование процесса экстракционной очистки масляной фракции фенолом и N-метилпирролидоном с варьированием числа ступеней экстракции. // Там же, с. 226-228.

13. Осинцев A.A., Плотникова Ю.С., Зиганшин Р.Г., Мыльцын A.B. и др. Методика оценки эффективности экстракторов установок селективной очистки масляного сырья N-метилпирролидоном по показателям качества продуктов процесса. // Материалы 54-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Уфа: УГНТУ, 2003.

14. Осинцев A.A., Зиганшин Г.К., Мыльцын A.B. и др. Оценка эффективности работы экстракционной колонны установки селективной очистки деасфальтизата N-метилпирролидоном по показателям качества рафината. // Материалы научно-практической конференции "Нефтепереработка и нефтехимия - 2003". - г. Уфа: Изд-во ИНХП, 2003. - С. 79 - 81.

15. Зиганшин Р.Г., Осинцев A.A., Мыльцын A.B., Зиганшин Г.К. Моделирование процесса селективной очистки деасфальтизата N-метилпирролидоном с вводом экстрактного раствора в качестве рециркулята. // Там же, С. 248 - 250.

16. Зиганшин Р.Г., Осинцев A.A., Мыльцын A.B., Зиганшин Г.К. Математическое моделирование процесса селективной очистки деасфальтизата N-метилпирролидоном по технологической схеме с использованием в качестве рециркулята экстракта. // Там же, с. 250 - 252.

17. Осинцев A.A., Зишншин К.Г., Зиганшин Г.К., Мыльцыи A.B. и др. Модернизация внутренних устройств экстрактора К-1А установки А-37/3 цеха № 4 ЗАО "РНПК". // Материалы международной научно-практической конференции "Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2005". - Уфа: Изд-во ГУЛ ИНХП РБ, 2005. - С. 205 - 206.

1В. Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Квашнин А.Ю., Зиганшин Г.К., Мыльцын A.B. и др. Модернизация внутренних устройств экстрактора К-1А установки А-37/3 ОАО "Рязанская НПК" // III международная конференция "Экстракция органических соединений" ЭОС - 2005 (Воронеж, 17-21 октября 2005 г.): Каталог докладов. - Воронеж: Изд-во ВГТА, 2005. - С. 122.

19. Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Зиганшин Г.К., Логинов С.А., Ко-сульников A.B., Мыльцын A.B. Опыт модернизации экстракционных колонн процесса селективной очистки масляных фракций и деасфальтизата фенолом и N-метилпирролидоном на ОАО "Рязанский НПЗ". // Теория и практика мас-сообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения): Тезисы докладов Всерос. науч. конф. / Редкол.: Самойлов Н.А и др. - г.Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. - С.73.

20. Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B. и др. Изучение состава нефтяных ароматических наполни!елей и пластификаторов каучука и резины и способов их получения. // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: Материалы Международной научно-технической конференции,- г. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009 г. - Вып. 4.-С.96-98.

21. Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B. и др. Модернизация блоков экстракции установки деасфальтизации гудрона жидким пропаном 36/5 Рязанской нефтеперерабатывающей компании. // Материалы международной научно-практической конференции "Нефтегазопереработка - 2009". -Уфа: Изд-во ГУЛ ИНХП РБ, 2009. - С. 81.

22. Зиганшин Г.К., Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B., Ян-баев С.П. Опыт совершенствования технологии и массообменного оборудования для реализации процесса экстракции в производствах минеральных масел. // Каталог докладов IV Международной конференции "Экстракция органических соединений". - г. Воронеж: ВГТА, 2010. - С. 348.

23. Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B. и др. Технология сольвентной очистки минерального сырья для получения базовых масел и экологически-чистых масел-мягчителей каучука и резины. // Там же, с. 397.

24. Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B. и др. Технологическое обследование с целью оптимизации работы установки селективной очистки масел 37/10 ООО "ЛУКОЙЛ - Пермнефтеоргсинтез". // Материалы международной научно-практической конференции "Нефтегазопереработка -2010". - Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2010.-С. 136- 137.

25. Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Мыльцын A.B. и др. Технологическое обследование работы экстрактора К-1 установки селективной очистки масел 37/1-5 ОАО "Сибнефть-Омский НПЗ". // Там же, с. 137 - 138.

26. Осинцев A.A., Зиганшин К.Г., Мьшьцьш A.B. и др. Узел подготовки сырья перед экстрактором V-102 установки селективной очистки масел ООО "Новокуйбышевский завод масел и присадок". // Нефгегазопереработка - 2010: Материалы международной научно-практической конференции. -Уфа: Изд-во ГУЛ ИНХП РБ, 2010. - С. 135-136.

27. Мушреф Х.Ш., Мьшьцын A.B., Зиганшин Р.Г., Зиганшин Г.К. Нефтяные наполнители и пластификаторы для производства каучука и резины. // Нефтегазопереработка - 2011: Материалы международной научно-практической конференции. - Уфа: ГУЛ ИНХП РБ, 2011. - С. 95 - 96.

28. Осинцев A.A., Мушреф Х.Ш., Мыльцын A.B. и др. Лабораторное исследование сырья установки селективной очистки масел с целью получения масло-мягчителя типа TDAE. // Там же, с. 92-93.

29. Осинцев A.A., Мушреф Х.Ш., Мьшьцын A.B. и др. Исследование возможности получения экологически безопасных масел-мягчителей типа TDAE и TRAE в процессе селективной очистки масел. // Там же с. 91 - 92.

30. Мушреф Х.Ш., Мьшьцын A.B., Зиганшин К.Г. и др. Эффективность экстракционной системы и возможность получения экологически безопасных масел-мягчителей Tima TDAE и TRAE. // Материалы IV Всерос. науч. конф. "Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)". - Изд-во УГНТУ, 2011. - С. 102 - 103.

31. Мыльцын A.B., Осинцев A.A., Зиганшин К.Г. и др. Комплексный подход к модернизации производства минеральных масел на НПЗ // Нефтегазопереработка - 2012: Материалы международной научно-практической конференции (Уфа, 23 мая 2012 г.). - Уфа: ГУП ИНХП РБ, 2012. - С. 109 - 110.

32. Мьшьцын A.B., Зиганшин К.Г., Осинцев A.A. и др. Разработка технологии получения эколопгчески безопасных масел-мягчителей типа TDAE и TRAE в процессе селективной очистки масел // Инновационные технологии в области химии и биотехнологии: Материалы Всероссийской научно-технической конференции / Уфа: Издательство Уфимского государственного нефтяного технического университета, 2012. - С. 154 - 155.

33. Осинцев A.A., Мыльцын A.B., Зиганшин К.Г. и др. Получение масла-мягчителя типа TDAE в процессе экстракционной очистки нефтяного маловязкого масляного сырья // Нефтегазопереработка - 2013: Международная научно-практическая конференция (Уфа, 22 мая 2013 г.): Материалы конференции. - Уфа: ГУП ИНХП РБ, 2012. - С. 97.

Подписано в печать 20.08.14 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать ризографическая. Тираж 150 экз. Заказ 073. Гарнитура «TimesNewRoman». Отпечатано в типографии «ПЕЧАТНЫЙ ДОМЪ» ИП ВЕРКО. Объем 1 п.л. Уфа, Карла Маркса 12 корп. 5, т/ф: 27-27-600, 27-29-123