Спосіб фракціонування кислих гудронів

Винахід відноситься до нафтопереробної промисловості і може знаття застосування при розділенні /фракціонуванні/ вясоков'язкої важкої вуглеводної сировини, зокрема, кислих гудронів, які є відходами виробництва мастил та присадок з високим вмістом сірки (в межах 4...5%) та інших органічних та неорганічних сполук. Відомо, що одним з основних технологічних процесів розділення важких Фракцій та продуктів нафтопереробки є каталітичний крекінг, який здійснюється при підвищених температурах та тисках із застосуванням каталізаторів [Справочник нефтепереработчика / Под ред. Г.А. Ластовкина. - Л.: Химия, 1986. - 648с.; Степанов А.В., Горюнов B.C. Ресурсосберегающая технология переработки неФти. - К.: Наукова думка, 1993. - С.137-152]. Зазначений процес характеризується недостатніми ефективністю фракціонування близькокиплячих фракцій та якістю кінцевих продуктів, високими питомими енерговитратами, складністю промислового впровадження процесу. Крім того, каталізатори, які застосовують для реалізації пронесу, потребують постійної регенерації внаслідок закоксовування. Відомі також способи, які передбачають підвищення ефективності фракціонування шляхом змішування сировини з домішками (або реагентам) і подальше оброблення. Домішки (або реагенти), що додаються, можуть бути твердими [Патент 2132354 Росії, кл. МПК С10С3/00,1999; Тумановскйй А.Г., Кособокова Э.М., Рябов Г.А. Выработка энергоносителей как способ утилизации донного слоя кислых гудронов / Химия и технология топлив и масел. - 2004. - №6. - С.3], або рідкими у вигляді розчинників різного типу [Степанов А.В., Горюнов B.C. Ресурсосберегающая технология переработки нефти. - К.: Наукова думка, 1993. - С.138]. Реалізація зазначених способів дозволяє підвищити ефективність фракціонування проміжних та якість кінцевих продуктів. Крім того, способи здійснюються при менших питомих енерговитратах. Наприклад, розчин деасфальтизату, який одержують фракціонуванням із гудрону, містить відносно невисоку кількість домішок, а основна маса асфальтенів, сірчаних і азотистих сполук, метали відділяються в асфальт. При подальшому крекінгу підвищується якість фракціонування та кінцевих продуктів. Однак, перед крекінгом розчин деасфальтизату додатково піддають гідроочищенню, яке також здійснюється при високих температурах і тисках [Степанов А.В., Горюнов B.C. Ресурсосберегающая технология переработки нефти. К.: Наукова думка, 1993. - С.141]. За таких умов розглянуті способі характеризуються підвищеними питомими енерговитратами та складністю промислового впровадження процесу. За аналог авторами обрано спосіб переробки кислих гудронів, який включає зміщування гудронів з розчинником і відділення фракцій при подальшому обробленні [Патент 2179571 Росії, кл. МПК С10G17/10, 2003]. Зазначений спосіб має аналогічні недоліки - підвищені питомі енерговитрати та складність промислового впровадження процесу. Найбільш близьким до запропонованого способу фракціонування кислих гудронів є спосіб фракціонування високов'язкої сировини, який включає деасфальтизацію змішуванням з розчинником і відділення розчину деасфальтизату та асфальтенів, подальше фракціонування розчину деасфальтизату шляхом додавання розчинників з послідовним відділенням утворюваних фракцій [Патент 2055858 Росії, кл. МПК С10С3/08, 1996]. Недоліком зазначеного способу є складність промислового впровадження процесу, що обмежує можливості його застосування. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способу фракціонування кислих гудронів, в якому, шляхом зміни умов його здійснення і за рахунок використання методу первапорації спрощується промислове впровадження процесу та розширюються можливості застосування способу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі фракціонування кислих гудронів, який включає деасфальтизацію змішуванням з розчинником і відділення розчину деасфальтизату та асфальтенів, подальше фракціонування розчину деасфальтизату шляхом додавання розчинників з послідовним відділенням утворюваних фракцій, відповідно до винаходу, перед деасфальтизацією сировину послідовно піддають очищенню від механічних домішок та нейтралізації додаванням лугів не більше 1/3 оброблюваного об'єму, при деасфальтизації гудрон змішують з рідким вуглеводнем з молекулярною масою не більше 120 і температурою кипіння не вище 130°С в об'ємі не більше 1/3 гудрону і очи щують методом первапорації, до відділеної масляної фракції додають не більше третини її об'єму одноатомний спирт, а одержану суміш піддають селективному очищенню аналогічно, відділене масло змішують з органічним розчинником, наприклад, кетонами в кількості не менше 1/3 об'єму масла і відділяють масляні домішки методом первапорації, причому, відділені асфальтени, розчин смол, масляні домішки змішують та піддають подальшому обробленню, а спосіб реалізують при температурі не вище 110°С. На думку заявників, запропонована назва способу найбільш повно відображає суть вина ходу і конкретизує технологічний процес, оскільки переробка кислих гудронів передбачена способом-аналогом шляхом їх подальшого фракціонування, а кислі гудрони відносяться до важко-в’язкої сировини, фракціонування якої передбачено прототипом. Спосіб фракціонування кислих гудронів здійснюють таким чином. Оброблювану сировину (кислий гудрон) спочатку піддають очищенню від механічних домішок. Це пов'язано з тим, що кислі гудрони, як відходи виробництва мастил і присадок у вигляді високов'язких смолоподібних мас з високим (до 4...5%) вмістом сірки та інших домішок, як правило, накопичуються просто неба у відстійниках. Протягом тривалого зберігання у верхньому парі зосереджуються відносно якісні нафтопродукти, які не втратили товарних властивостей. Атмосферна вода концентрується у вигляді лінз або нерівномірно розподіляється в об'ємі у середніх прошарках. У нижньому парі накопичуються важкі фракції, метали, пісок та інші домішки, а при механічному очищенні більшість з них вилучається, а сам кислий гудрон перемішується і надалі піддається нейтралізації. Нейтралізацію здійснюють додаванням до кислого гудрону розчинів лугів, склад яких і необхідну кількість добирають залежно від фракційного складу оброблюваного гудрону та його об'єму. При цьому, кількість розчину лугів не повинна перевищувати 1/3 оброблюваного об'єму гудрону, що забезпечує підвищення глибини реакцій і максимальному вилученню сірчаних, азотистих та інших подібних сполук. В процесі нейтралізації відділяються водонерозчинні солі та вода, а очищений від них гудрон подається на деасфальтизицію. При деасфальтизації гудрон змішують з розчинником - насиченим вуглеводнем з молекулярною масою не більше 120 і температурою кипіння не вище 130°С в кількості не більше 1/3 об'єму гудрону. Внаслідок взаємодії з розчином деасфальтизату при первапораційному очищенні відділяються асфальтени, що містять домішки, які не вилучені попередньо, а також метали та інші важкі сполуки. При подальшому селективному очищенні (також з використанням методу первапорації) до попередньо відділеної масляної Фракції в кількості, що не перевищує третини її об'єму, додають одноатомний спирт. Маючи високу розчинну здатність відносно смолоподібних речовин, одноатомний спирт поліпшує процес первапорації і сприяє елективному селективному очищенню. Масло, що містить небажані залишкові домішки, змішують з органічним розчинником - кетонами в об'ємному співвідношенні не менше 1/3 від кількості оброблюваного масла. Кетони, де карбонільна група з'єднана з двома радикалами НзС, при фракціонуванні за допомогою методу первапорації, сприяють елективному очищенню ("рафінації") масляних фракцій і відділенню кінцевого продукту - масла. Асфальтени, смоли та домішки, що відділені при деасфальтизації, селективному очищенні та розділенні змішують та піддають подальшому обробленню, наприклад, для виготовлення бітуму за традиційною технологією. Особливістю впровадження запропонованого способу є використання для селективного очищення та розділення методу первапорації. Цей метод передбачає випаровування крізь полімерну мембрану органічних сполук, внаслідок чого відбувається вибіркове фракціонування органічних з'єднань з різною молекулярною масою. Відоме фізичне явище - первапорація - при застосуванні в запропонованому технічному рішенні дозволяє одержати новий практичний результат, а саме здійснення фракціонування без застосування термо- і гідрокрекінгу. Полімерні мембрани, які застосовують для реалізації запропонованого способу, одержують з високомолекулярних сполук методом поліконденсації. Проведення процесу при температурі не вище 160°С дозволяє оптимально здійснювати запропонований спосіб без зайвих енергетичних витрат, що робить його енергоощадним та вигідно відрізняє від аналогів. Здійснення запропонованого способу пояснюється прикладами. Приклад 1. Фракціонування кислих гудронів здійснюють в послідовності, передбаченій способом, що заявляється: очищення від механічних домішок - нейтралізація - деасфальтизація - селективне очищення - розділення. При очищенні від механічних домішок одержують очищений кислий гудрон (97,94%), відділені механічні домішки (2,06%). При подальшому обробленні, тобто при нейтралізації, до очищеного від механічних домішок кислого гудрону додають розчин NaOН, об'єм якого не перевищує 1/3 об'єму гудрону. В результаті одержують гудрон (56,6%), водонерозчинні солі (2,9%) та воду (40,5%). При деасфальтизації для фракційного розділення методом первапорації гудрону зі складом: розчин деасмальтизату (масло - 27,6%, смоли - 12,9%, асфальтени - 12,4%, інші домішки - 47,1%) шляхом додавання до розчину деафальтизату пентана одержують: масло - 31,4%, асфальтени - 0,2%, інші домішки - 1,1%. При цьому об'єм пентана добирають не більше 30% від об'єму деасфальтизату. При подальшому селективному очищенні методом первапорації до відділеної масляної фракції додають 26% об'ємних метилового спирту, внаслідок чого відділяється: очищеного продукту ("рафінаду") - 97,7%, розчину смол - 0,2%, асфальтенів - сліди, інші домішки - 2,1%. При подальшому розділенні методом первапорації до "рафінаду" додають кетони ε кількості до 40% від об'єму оброблюваної фракції. Внаслідок розділення одержують: понад 99,98% масла, менше 0,02% смол та домішок, асфальтенів - сліди. Асфальтени, смоли та домішки, відділені при деасфальтизації, селективному очищенні та розділенні змішують та піддають подальшому обробленню, наприклад, для виготовлення бітуму. Приклад 2. Фракціонування кислих гудронів здійснюють в послідовності, як в прикладі 1. При очищенні від механічних домішок одержують очищений кислий гудрон (98,02%), відділені механічні домішки (1,98%). При подальшому обробленні, тобто при нейтралізації, до очищеного від механічних домішок кислого гудрону додають розчин КОН, об'єм якого не перевищує 1/3 об'єму гудрону. В результаті одержують гудрон (55,7%), водонерозчинні солі (3,2%) та воду (41,1%). При деасфальтизації для фракційного розділення гудрону методом первапорації зі складом: розчин деасфальтизату (масло - 28,5%, смоли - 13,6%, асфальтени - 14,1%, інші домішки - 43,8%) шляхом додавання до розчину деасфальтизату нонана одержують: масло - 30,4%, асфальтени - 0,3%, інші домішки - 1,9%. При цьому об'єм нонана добирають не більше 30% від об'єму деасфальтизату. При подальшому селективному очищенні методом первапорації до відділеної масляної фракції додають 30% об'ємних суміші метилового та етилового спирту в однаковому співвідношенні, внаслідок чого відділяється: очищеного продукту ("рафінаду") - 96,65%, розчину смол - 0,25%, асфальтенів - сліди, інших домішок - 3,1%. При подальшому розділенні методом первапорації до "рафінаду" додають кетони в кількості до 50% від об'єму оброблюваної фракції. Внаслідок розділення одержують: понад 99,98% масла, менше 0,02% смол та домішок, асфальтенів - сліди. Асфальтени, смоли та домішки, відділені при деасфальтизації, селективному очищенні та розділенні змішують та піддають подальшому обробленню, наприклад, для виготовлення бітуму. При виконанні прикладів 1, 2 гранична температура процесів становить І55і5°С. Використання запропонованого технічного рішення дозволяє ефективно переробляти кислі гудрони шляхом послідовного фракціонування, що дозволяє одержувати якісний товарний продукт і утилізувати домішки, одержані при відділенні фракцій.