Главная | Обратная связь

Способы увеличения выхода и качества диасфальтизата.

Основным показателем качества деасфальтизата является его коксуемость. Эффективность процесса зависит от ряда факторов: температура, качества сырья, давление процесса, чистота пропана, кратность пропана к сырью. 1.Качество сырья

Оптимальный режим деасфальтизации определяется:фракционным,химическим составом

А) Фракционный состав

Остаточное сырье широкого фракционного состава содержит низкомолекулярные компоненты, которые в области температур, близких к критической более растворимы в пропане, чем высокомолекулярные фракции. Растворяясь в пропане низкомолекулярные компоненты действуют как промежуточный растворитель, повышая дисперсионные силы пропана, а следовательно растворяющуюся способность пропана к смолам и асфальтеном. Это снижает глубину деасфальтизации, ухудшает селективность процесса. Выход деасфальтизата высокий, качество плохое. С углублением отбора дистиллятов при вакуумной перегонке мазута эффективность извлечения смолисто-асфальтовых веществ возрастает.Деасфальтизат из такого сырья получают высокого качества (с меньшей коксуемостью, лучшим цветом) но а малых выходом. От фракционного состава сырья зависит температура образования двухфазной системы. С уменьшением вязкости сырья (широкий фракционный состав) увеличивается температура образования второй фазы, приближающаяся к критической температуре пропана, что делает деасфальтизацию не целесообразной. С увеличением вязкости гудроном снижается температура образования второй фазы, но выход деасфальтизата падает. В качестве сырья деасфальтизации выбирают сырье такого фракционного состава, чтобы обеспечить достаточный выход деасфальтизат хорошего качества.

Б) химический состав

Пропан не только высаждает у/в асфальтены и в определенных условиях не растворяет смолисто-асфальтовые вещества, но и обладает различной избирательностью к ним. Растворимость этих компонентов в пропане определяется молекулярной массой, структурными особенностями молекул, т.е. их химическим составом.

При одинаковой молекулярной массе наибольшей растворимостью в пропане обладают парафиновые у/в, затем нафтеновые, ароматические, смолисто-асфальтовые вещества. Причем растворимость ароматических зависит от цикличности молекул и длины боковых цепей. С увеличением числа колец в молекуле и уменьшением длины боковых цепей растворимость падает. Поэтому деасфальтизаты обогащены парафинно-нафтенновыми у/в и моноциклической ароматикой.

Хим. состав гудронов зависит от характера нефти из которой он выделен. Гудроны нефтей парафинно-нафтенного основания отличаются от гудронов ароматических нефтей. Поэтому в случае гудрона высокосмолистого, высокосернистого (из ароматизированных нефтей) желательно использовать сырье широкого фракционного состава, чтобы увеличить растворяющуюся способность пропана. Т.о. для получения оптимального выхода деасфальтизата с заданными свойствами подбирают необходимую концентрацию гудроном и оптимальный режим деасфальтизации.

2. температурный режим процесса

Растворяющуюся способность пропана по отношению к компонентам масляного сырья понижается с увеличением температуры приближаясь к области критического состояния растворителя. Используют область в интервале температур от 40-900С. Зависимость растворенной части в пропане компонентов в этой области носит линейный характер и выражается пучком прямых линий.

1- парафино-нафтеновые углеводороды;

2- моноциклическая ароматика (лёгкая);

3- полициклическая ароматика (тяжелая);

4- смолы и асфольтены.

С увеличением температуры растворяющая способность парафино-нафтеновые углеводородов и лёгкой ароматики (1,2) снижается более резко, чем тяжёлой ароматики и смол. Это объясняется различным изменением сил межмолекулярного притяжения углеводородов, смол, пропана.

у 1 и 2 – силы только дисперсионные

у 3 и 4 – суммарное действие дисперсионных и полярных сил.

При деасфальтизации гудрона, являющегося многокомпонентной смесью, растворимость в пропане отдельных компонентов несколько изменяется и растворимость нафтенов и парафинов будет ниже, чем полициклической ароматики и смолистоасфальтовых веществ.

Так в области средних температур, а особенно ниже 70 ⁰ С растворимость в пропане нафтеновых и лёгких углеводородов ниже, а смол и асфальтенов и тяжёлых ароматических углеводородов выше, чем отдельно взятых. Увеличение температуры в области близкой к критической температуре пропана приводит к увеличению содержания в деасфальтизатепарафино-нафтеновых углеводородов и моноциклических углеводородов, улучшает его качество, но выход уменьшается.

Для получения оптимального выхода деасфальтизата с заданными свойствами необходимо создавать разность температур между верхом и низом колонны деасфальтизации – температурных градиент деасфальтизации (ТГД).

ТГД = t_в - t_н; более высокая t_в определяет количество деасфальтизата, т.к. при этой температуре пропан обладает наименьшей растворяющей способностью к подлежащим удалению смолисто-асфальтовым веществом.

Постепенное уменьшение температуры по высоте колонны вниз позволяет наиболее полно отделять ценные высокомолекулярные компоненты, которые при пониженное температуре лучше растворяются в пропане, чем смолисто-асфальтовые вещества.

t_н колонны деасфальтизации обеспечивает требуемый выход деасфальтизата. Создание ТГД обеспечивает высокую селективность процесса.

На основе обобщенной теории деасфальтизации в колонне происходит ряд процессов, связанных с изменением растворимости компонентов гудрона в пропане.

В верхней части колонны (температура наиболее высокая) протекает процесс противоточной многоступенчатой, фракционирующей экстракции. Получают деасфальтизаты, обогащённыепарафино-нафтеновыми углеводородами. В области ограниченной температуры ввода сырья и пропана, происходит выделение из раствора основного количества смолисто-асфальтовых веществ.

Существует несколько путей интенсификации процесса деасфальтизации, позволяющих повысить выход масляных углеводородных компонентов до максимального значения от потенциального содержания в сырье.

1.Переработка гудронов по 2-х ступенчатым схемам это позволит увеличить глубину отделения смолисто-асфальтовых веществ, либо повысить выход деасфальтизата, возможно 2 варианта.

По одному варианту повышается чёткость отделения нежелательных компонентов от углеводородной части. Используют две последовательно действующие колонны деасфальтизации. Раствор деасфальтизата I ступени подогревается во 2-ю колонну ( t₂>t₁ ). Выход деасфальтизата снижается, но качество повышается. По сравнению с деасфальтизатом одноступенчатого процесса это происходит по тому, что температура I –ой ступени деасфальтизации подбирается не высокой, чтобы получить на I –ой ступени большой выход деасфальтизата невысокого качества. Раствор деасфальтизата I –ой ступени подаётся на II-ую ступень, предварительно нагреваясь в паровомподогревателе, поступает во 2-ю колонну, где t2>t1.

При повышении температуры растворяющая способность пропана в р-ре деасфальтизата снижается из раствора выделяется вторая фаза – р-р асфальта (битума) II ступени и деасфальтизат II ступени. Р-р деасфальтизата II ступени имеет качество более высокое, чем деасфальтизат I ступени. Т.о. регулируя t2 можно изменять глубину извлечения смолисто-асфальтовых веществ из деасфальтизата. Получаем два р-ра битума – I и II, которые различны по качеству.

б) Позволяет увеличить выход деасфальтизата

 

Используют две колонны. В этом варианте во II колонне поддерживается t и p меньше, чем в I колонне: t1>t2, p1>p2 - в виду этого насоса для перекачки битума из 1 колонны во 2 не требуется. В 1 колонне P=3.8÷4.2МПа. Кратность пропана во 2 колонне выше K1 < K2 K2=6÷7:1; K1=3÷5:1.

Асфальтовый р-р I ступени содержит много желательных компонентов, поэтому он направляется во вторую колонну деасфальтизации, где при снижении температуры (растворяющая способность пропана увеличивается) и увеличении кратности пропана происходит извлечение ценных компонентов в пропане и вывод в виде 2-го р-радеасфальтизации. Битумный же раствор получают обогащенный смолисто-асфальтовыми веществами. Р-ры деасфальтизата I и II ступени различны по качеству. Деасфальтизат II ступени обогащенвысокоиндексными моноциклическими ароматическими у/в.

Масла, получаемые из деосф-та I в дальнейшем имеют ИВ~90. Деасфальтизат I ступени имеет коксуемость 0,3÷0,4%.

Деасфальтизат II ступени – 0,8÷1,2%.

Масла из ДII имеют ИВ=80.

Смешивание ДI и ДII нежелательно. В связи с этим усложняется система регенерации пропана из растворов деасфальтизатов, т.к. нужна раздельная регенерация.

По такому варианту выход деасфальтизата выше и выше качества, чем при одноступенчатойдеасфальтизации.

1. Недостатки: высока потеря пропана, большой расход водяного пара для регенерации пропана, что приводит к удорожанию процессе. Применение рециркуляции раствора смолистых веществ в пропане

Суть этого способа: часть раствора битума забирается с нижней части колонны, нагревается в подогревателе (до 90-95˚С) и подается в зону контактирования. При нагреве равновесие в растворе смещается и раствор в зоне контактирования разделяется на две фазы (из-за снижения растворяющие способности пропана):

1. Желательные компоненты в пропане, которые присоединяются к основному потому деасфальтизата

2. Смолистые вещества и растворитель.

Опускаясь вниз 2-я фаза контактирует с более холодным раствором сырья, выделяя из него нежелательные компоненты (смолы и асфальтены), переводя их в тяжелую фазу. Из р-ра смолистых веществ, вследствие охлаждения, выделяется легкая фаза, содержащая ценные масляные компоненты. И так многократно.этот способ позволяет получить увеличенные выход деасфальтизата с улучшение его качества.

3. Понижение температуры низа колонны за счет циркуляции нижнего продукта ч/з холодильник.

За счет снижения температуры смещается фазовое равновесие в асфальтовом растворе.высоковязкие масляные компоненты как более растворимые при данный температуре в пропане выталкиваются из раствора, что приводит к увеличению выхода деасфальтизата. понижение температуры низа колонны, т.е. увеличение температурного градиента - позволяет увеличить выход деасфальтизата.

4. Конструктивные изменения колонны деасфальтизации. Повышение эффективности контактирующих устройств. Колонны деасфальтизации работают по принципу противотока. Для улучшения контакта колонны оборудуют перфорированными трубчатыми тарелками вместо жалюзийных.что увеличивает степени контактирования, улучшает четкость разделения и позволяет увеличить выходит деасфальтизата и его качество.

5. Добавление к пропану полярных растворителей.

Используют ацетон. Полярный растворитель растворяет нежелательную часть сырья, тем самым обеспечивает лучшее отделение в пропане желательных компонентов. Добавление 10-15% ацетона увеличивает выход деасфальтизата на 2-6% без ухудшения его качества. Дуосол - процесс (после селективной очистки)

6. Использование вместе тарельчатых колонн роторно-дисковых контактов (РДК) – это аппараты с принудительным перемешиванием. Позволяет увеличить выход деасфальтизата по одноступенчатой схеме на 5-7%; по двухступенчатой - на 20% по сравнению с деасфальтизацией в колонне.

7. Деасфальтизация сжатыми газами.используется пропан-пропиленовая фракция. При этом получают деасфальтизаты с низкой коксуемостью.

8. Совершенствование блока регенерации растворителя. Основной недостаток пропановойдеасфальтизации – большие расходы энергии, основная их доля падает на блок регенерации, расходы которого в 5-6 раз превышают расход сырья. Поэтому предложена регенерация пропана в сверхкритических условиях.

 

Раствор деасфальтизата из К-1 несосом прокачивается через теплообменник, где нагревается до t=120-130˚C и дожимается до Р=5МПа. При этих условиях пропан не растворяет ни один из компонентов масляного сырья, т.е. раствор разделяется на две фазы: пропан и деасфальтизат (в сепараторе). Остаточное содержание пропана удаляется в отпарной колонне. Такой вариант применим только для деасфальтизата. Р-р битума идет на регенерацию по традиционному способу.