2015-07-21
1263
Основные реакции – гидрирования, раскрытия колец и изомеризации – обуславливают направление изменений химического и структурно-группового состава масел. Происходит значительное снижение содержания ароматических углеводородов и увеличение количества нафтеновых. Ниже приводятся данные структурного анализа сырья (деасфальтизата ордовикской нефти) и недепарафинированного продукта гидрокрекинга (после отгона легких фракций).
Данные таблицы 8 показывают, что продукт гидрокрекинга более чем на 65% состоит из моноциклических нафтенов.
Таблица 8 - Структурный анализ сырья (деасфальтизат ордовикской нефти) и продукта (остаток выше 385°С) гидрокрекинга
| Соединения | Содержание, % мол. | |
| Сырье | продукт | |
| Алкены Неконденсированные циклоалканы Конденсированные циклоалканы Моноароматические углеводороды Конденсированные ароматические углеводороды. Бензотиофены Дибензотиофены Нафтобензотиофены Всего конденсированных соединений | 1,0 32,6 19,8 12,6 29,2 21,9 1,7 1,1 53,7 | 4,1 67,7 26,5 1,5 0,2 0,0 0,0 0,0 26,7 |
Содержание неконденсированных циклоалканов в продукте выросло более чем вдвое, а суммарное содержание конденсированных соединений вдвое уменьшилось и составляет только 27%. Изменение структурно-группового состава продукта обуславливает изменение его качества. Характеристика масел различной вязкости, полученных из продукта гидрокрекинга деасфальтизата, приводится в таблице 9.
|
|
|
Таблица 9 - Характеристика сырья и масляных продуктов (депарафинированных) гидрокрекинга
| Показатели | Сырье (деафальтизат ордовикской нефти) | Маловязкое масло | Базовое масло | |
| 10 W/ 20 | 20 W/ 30 | |||
| Выход на сырье, % объемн. | - | 4,6 | 19,8 | 37,0 |
| Температура застывания, 0С | +32 | -29 | - | - |
| Вязкость при 98,9 0С, сСт | 32,3 | 3,3 | 7,2 | 12,0 |
| Индекс вязкости | ||||
| Водное число (метод Гануса) | 13,0 | 3,7 | 1,3 | 1,5 |
| Цвет АSТМ | - | 1,0 | 1,0 | 1,75 |
| Содержание азота, % вес. | - | - | 0,003 | 0,003 |
| Коксуемость, % вес. | 1,6 | - | 0,01 | 0,04 |
| Содержание серы, % вес. | - | - | 0,04 | 0,04 |
Как видно из приведенных данных, все масляные продукты обладают высокими индексами вязкости, хорошим цветом и низкими значениями йодных чисел. Кроме того, они отличаются низким содержанием азота, серы и коксуемостью не более 0,04%. Об увеличении индекса вязкости (ИВ) углеводородов сырья в результате этих реакций дает представление следующая схема:
Некоторые характеристики высокоиндексных масел, получаемых гидрокрекингом дистиллятных фракций, приведены ниже (таблица 10). Поскольку сырье в процессе подвергается глубоким преобразованиям, качество сырья практически не влияет на качество получаемых масел (таблица 11).
|
|
|
Таблица 10 - Характеристика масел, полученных гидрокрекингом среднего вакуум-дистиллята кувейтской нефти
| Показатели | 4000С, низкая объемная скорость | 4150С, большая объемная скорость | |||
| Температура депарафи-низации, 0С | -20 | -40 | -60 | -20 | -40 |
| Температура помутнения | -12 | -34 | -51 | -15 | -31 |
| Температура застывания | -15 | -36 | <-63 | -18 | -33 |
| Температура вспышки | |||||
| Плотность r204 | 0,836 | 0,833 | 0,840 | 0,825 | 0,829 |
| Вязкость при 500С, сст | 18,87 | 19,05 | 19,31 | 12,84 | 11,86 |
| Вязкость при 98,90С, сст | 5,52 | 5,56 | 5,52 | 4,14 | 3,84 |
| Индекс вязкости | 137,3 | 137,4 | 129,4 | ||
| Вязкость при -180С, сст | - | - | |||
| Число нейтрализации | <0,03 | <0,03 | <0,03 | ≤0,03 | <0,03 |
| Коксуемость (по Конрадсону) | 0,02 | 0,02 | 0,0 | 0,01 | 0,01 |
Таблица 11 - Качество базовых масел, получаемых гидрокрекингом
деасфальтированных остатков различных нефтей
| Показатели | Западно-техас-ская нефть | Кувейтская нефть | Ордовиковская нефть | |||
| сырье | базовое масло | сырье | базовое масло | сырье | базовое масло | |
| Выход, % об.: на сырье гидроочистки на нефть | 9,9 | 37,8 3,7 | 12,2 | 45,9 5,6 | 3,6 | 50,0 1,8 |
| Качество баз. масел: плотность, г/см3 вязкость при 98,90С,сст индекс вязкости температура застывания, 0С коксуемость (по Конрадсону), % цвет АSТМ | 0,921 35,0 +38 1,75 4,75 | 0,8550 9,6 -18 <0,01 1,25 | 0,9340 ~35,0 +32 2,02 4,75 | 0,8576 9,5 -18 <0,01 1,50 | 0,9100 ~34,5 +27 1,86 8,00 | 0,8629 10,0 -20 <0,01 1,25 |
Масла гидрокрекинга, вследствие практически полного удаления из них сернистых и азотистых соединений и высокого содержания насыщенных углеводородов, отличаются хорошей термической стабильностью.
Показано, что при температуре 385-3990С они разлагаются на 7-8% меньше, чем масла, полученные классическими методами (таблица 14).
Таблица 14 - Термическая стабильность масел, полученных гидрокрекингом деасфальтизата
| Показатели | Масло | |
| обычное | гидрокрекинга | |
| Разложение, % при температуре, 0С: |
Состав масел гидрокрекинга обуславливает их высокую термоокислительную стабильность; последняя падает с уменьшением содержания ароматических углеводородов (при повышении индекса вязкости выше 100). Однако масла гидрокрекинга очень чувствительны к антиокислительным присадкам и поэтому легко стабилизируются.
В таблице 15 приведены данные по термоокислительной стабильности масла гидрокрекинга в сравнении с маслом, полученным обычными методами.
Таблица 15 - Термоокислительная стабильность масла, полученного гидрокрекингом деасфальтизата ордовиковской нефти
| Показатели | Масло гидрокрекинга | Масло селективной и перколяционной очистки |
| Базовое масло: Вязкость при 98,90С, сСт Цвет АSТМ Содержание серы, % вес Йодное число, метод Гануса | 5,7 <1 0,01 2,8 | 5,2 1,75 0,17 9,1 |
| Окисление, АSТМ Д-943 Продолжительность окисления (до кислотного числа 2), час Термическая стабильность при 1150С с медной пластинкой (до увеличения цвета на 1 ед.), час Стабильность к окислению (до падения давле- |
Продолжение таблицы 15
| ния кислорода на 60 мм), час | ||
| Базовое масло с полной дозой присадки Окисление, АSТМ Д-943 Продолжительность окисления, час Стабильность к окислению, час. | ||
| Базовое масло с половинной дозой присадки Окисление, АSТМ Д-943 Продолжительность окисления, час Стабильность к окислению, час | - - |
Высокое качество базовых масел гидрокрекинга позволяет готовить на их основе высококачественные универсальные масла с минимальным количеством присадок.
Вследствие отличия химического состава этих масел от обычно применяемых, для масел гидрокрекинга необходимы специальные композиции присадок. Моторные испытания масел гидрокрекинга с соответствующими присадками показывают пониженное нагаро- и лакообразование (таблице 16). Анализ исходного масла приведен ниже:
|
|
|
Вязкость при 37,8°С, сст...... 41,6
Вязкость при 98,9°С, сст...... 6,68
Индекс вязкости……………. 124
Число нейтрализации……… 1,40
Реактивное и дизельное топлива гидрокрекинга являются высококачественными товарными продуктами, имеющими улучшенные экологические характеристики (таблица 17).
Остаточная фракция гидрокрекинга при давлении 5-7 МПа (фр. > 360°С) имеет близкое к исходному сырью общее содержание ароматических углеводородов (таблица 19), но с меньшим числом ароматических колец в молекуле. Для этой фракции также характерно низкое содержание серы, что определяет ее как высококачественное сырье каталитического крекинга. В процессе гидрокрекинга при давлении 7-10 МПа увеличение глубины гидрирования ароматических углеводородов сырья позволяет направлять высококипящую фракцию не только на каталитический крекинг, но и на пиролиз.
Легкая бензиновая фракция (фр. н.к. 85°С), состоящая преимущественно из изопарафиновых углеводородов, является компонентом товарного бензина, а тяжелая - малосернистым сырьем каталитического риформинга. Высококипящие фракции гидрокрекинга могут направляться на производство масел по традиционной схеме. Индекс вязкости базовых масел, полученных после депарафинизации продуктов гидрокрекинга, существенно выше, чем у полученных по традиционной технологии.
Таблица 17 - Результаты моторных испытаний масла гидрокрекинга с добавкой бифункциональной (детергентной и антиокислительной) присадки
| Наименование | Показатели | |||||||||
| Моторные испытания | Продолжительность испытания, час | |||||||||
| Отложения в баллахх/: на стенках поршня (юбка поршня) на головках поршня (днище поршня) на маслосъемном кольце | ||||||||||
| Канавки поршня: №1 (коксообразование), % №2 (лакообразование), % №3 (лакообразование), % | - - | |||||||||
| Легкое окрашивание | ||||||||||
| Износ подшипника, мг | ||||||||||
| Анализ отработанного масла | Вязкость при 37,80С, сст Вязкость при 98,90С, сст Увеличение вязкости при 37,80С, % Число нейтрализации | 43,5 6,78 4,6 1,50 | 44,5 6,88 7,0 1,55 | 46,0 7,00 10,6 1,85 | 46,6 7,20 12,0 2,30 | 48,4 7,38 16,3 2,45 | ||||
Таблица 18 - Качество моторных топлив гидрокрекинга высокого давления
|
|
|
| Показатели | Бензин | Топливо | ||
| легкий | тяжелый | реактивное | дизельное | |
| Сера, млн -1 | 1-10 | 2-10 | 2-30. | 5-50 |
| Азот, млн -1 | 1-5 | 1-5 | 1-10 | 1-10 |
| Ароматические углеводороды, % | ||||
| начало цикла | - | - | 5-10 | 5-10 |
| конец цикла | - | - | 10-20 | 10-20 |
| Октановое число: | ||||
| м.м. | 79-81 | 56-58 | - | - |
| и.м. | 82-84 | 60-62 | - | - |
| Цетановое число | - | - | - | 52-56 |
| Высота некоптящего пламени, мм | - | - | 23-28 | - |
Таблица 19 - Качество фр. > 360°С гидрокрекинга при умеренном давлении
| Показатели | Сернистый вакуумный дистиллят | Качество фр. > 360°С | |
| 5-7 МПа | 7-10 МПа | ||
| Сера, % мас. Ароматические углеводороды, % мас. Коксуемость, % мас. | 1,5-2,0 50-55 0,3 | 0,4-0,2 50-30 0,3-0,1 | 0,2-0,1 30-10 > 0,1 |
Качество дизельных фракций в значительной мере определяется давлением процесса (таблица 20). С ростом давления их экологические характеристики улучшаются (снижается содержание серы и ароматических углеводородов), а также повышается цетановое число.
Таблица 20 - Качество фр. 160-360°С гидрокрекинга умеренного давления
| Показатели | 5-7 МПа | 7-10 МПа |
| Содержание серы, % мас. Содержание ароматических углеводородов, % мас. Цетановое число | 0,1-0,4 35-25 45-47 | 0,04-0,01 25-15 47-50 |
