Депарафинизация масел

Для получения масел, пригодных к применению при температурах от минус 15 до минус 30 ºС и даже более низких температурах, рафинаты селективной очистки подвергают депарафинизации. Это осуществляется путем кристаллизации твердых углеводородов при охлаждении раствора рафината в специально подобранном растворителе.

Рафинаты селективной очистки дистиллятных фракций содержат, в основном, твердые высокомолекулярные алканы (парафины) нормального или слаборазветвленного строения (С₁₆ и выше). При охлаждении они кристаллизуются в виде крупных хорошо фильтруемых кристаллов правильной формы. Получаемый осадок называется гачем.

Рафинаты селективной очистки остаточных масляных фракций содержат, в основном, твердые высокомолекулярные нафтеновые и ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями. Они при охлаждении осаждаются в виде мелких игольчатых кристаллов, которые трудно фильтруются. Образующийся осадок называется петролатумом.

Одной из важнейших задач депарафинизации является получение возможно более крупных и правильных по форме кристаллов, которые легче фильтруются и промываются от остатков масла. На рост кристаллов влияют следующие основные факторы:

1. Вязкость раствора. Высокая вязкость препятствует росту кристаллов и способствует образованию большего числа мелких кристаллов.

2. Скорость охлаждения раствора. При большой скорости кристаллы не успевают

вырасти и вместо малого количества крупных кристаллов, образуется большое число мелких кристаллов.

3. Концентрация твердых углеводородов в растворе. Слишком большое разбавле-

ние сырья растворителем замедляет рост кристаллов, так как при этом увеличивается

длина пути молекул твердых углеводородов до встречи друг с другом с образованием и ростом кристаллов. Однако недостаточное разбавление также нежелательно, так как вызывает увеличение вязкости жидкой фазы и торможение процессов диффузии. Большое число мельчайших центров кристаллизации, содержащихся в исходном сырье, также способствует образованию мелких кристаллов. Для уничтожения этих центров сырье перед началом процесса депарафинизации подогревают на 15 – 20 ºС выше температуры плавления этих кристаллов.

Селективные растворители. Они должны хорошо растворять ценные углеводороды сырья, но не растворять твердые углеводороды. Кроме того, к этим растворителям предъявляют и специфические требования. Они должны допускать высокие скорости охлаждения и фильтрования раствора масла от осадков и иметь низкий температурный эффект депарафинизации (ТЭД). ТЭД – это разность между требуемой температурой застывания депарафинированного масла и требуемой температурой охлаждения раствора, которая обеспечивает достижения заданной температуры застывания.

Низкий ТЭД позволяет уменьшить расходы на переохлаждение растворов, а высокие скорости охлаждения и фильтрования позволяют уменьшить размеры аппаратов – кристаллизаторов и фильтров. В качестве растворителей могут применяться легкий бензин, сжиженный пропан, дихлорэтан и различные кетоны. В настоящее время наиболее широко используются следующие кетоны: ацетон СО(СН₃)₂, метилэтилкетон (МЭК) (СН₃)СО(С₂Н₅) и др.

Кетоны практически не растворяют твердые углеводороды, однако плохо растворяют и масло, т.е. обладают высокой селективностью, но низкой растворяющей способностью. Для повышения растворяющей способности по отношению к маслу к кетонам добавляют толуол или его смесь с бензолом. Величина ТЭД смеси кетонов с толуолом может колебаться от 10 до 0 ºС (чем больше в смеси толуола, тем больше ТЭД).

Изменение состава растворителя, т.е. соотношения толуола к МЭКу позволяет варьировать его свойства. Увеличение содержания кетонов обеспечивает понижение температуры застывания масла, но его выход при этом снижается и наоборот, увеличивая содержание толуола, повышают температуру застывания, но способствует увеличению выхода масла. Обычно парный растворитель содержит от 25 до 50 % МЭКа.

Важным параметром является также кратность разбавления сырья. Чем больше вязкость сырья, тем больше должна быть кратность разбавления. Для маловязких дис-

тиллятных масел она составляет 1,5: 1, а для вязких остаточных масел до 4,5: 1.

Более перспективными растворителями являются высокомолекулярные кетоны, например, метилизобутилкетон. Они одновременно имеют высокую селективность и растворяющую способность, поэтому не нуждается в добавках толуола.