Введение к работе
Актуальность работы. Спрос на моторные масла с улучшенными эксплуатационными и экологическими свойствами постоянно повышается в связи с увеличением производства отечественных и импортных автомобилей. Россия сегодня – четвертый по величине потребитель масел в мире. Потребность страны в нефтяных маслах составляет более 1,7 млн. тонн. К 2015 году ожидается увеличение продажи нефтяных масел до 2,05 млн. т. В последние годы наблюдается тенденция по сокращению производства масел отечественными предприятиями и ростом объемов экспортных поставок, поэтому отечественные нефтяные компании стремятся получить высококачественные базовые масла путем углубления процесса селективной очистки масляного сырья N – метилпирролидоном.
В технологических процессах подготовки сырья для нефтепереработки используются катализаторы, химические реагенты различного назначения, однако традиционные технологические методы во многих случаях оказываются весьма затратными и недостаточно эффективными. Всё больше внимания уделяют волновым методам подготовки углеводородного сырья, среди которых наиболее универсальным является магнитная обработка.
Использование постоянного магнитного поля расширяет рамки регулирования технологических параметров процесса, приводит к повышению рентабельности производства и является экологически безопасным.
Целью работы является интенсификация процесса селективной очистки дистиллятной фракции и деасфальтизата N-метилпирролидоном под действием магнитного поля в динамическом режиме для улучшения качества и увеличения выхода рафината.
Основные задачи исследования:
1. Анализ группового углеводородного состава, физико-химических и дисперсных характеристик деасфальтизата и фракции 420-500 0С, полученных из смеси Западно-Сибирской и Волгоградской нефтей.
2. Изучение изменения дисперсного состояния фракции 420-500 0С и деасфальтизата в результате воздействия на них постоянным магнитным полем в динамическом режиме;
3. Исследование влияния магнитного поля в динамическом режиме на вакуумную перегонку мазута на этапе подготовки масляного сырья;
4. Экспериментальное определение влияния режима магнитной обработки (скорости подачи сырья и величины магнитной индукции) и параметров процесса экстракционной очистки исследуемого сырья N-метилпирролидоном на качество полученного рафината;
5. Проведение процесса регенерации растворителя из смесей рафинатного и экстрактного растворов.
6. Применение полученных данных для разработки технологической схемы и оценки технико-экономических показателей процесса селективной очистки N-метилпирролидоном с предварительной обработкой фракции 420-5000С и деасфальтизата магнитным полем.
Научная новизна.
Впервые для повышения выхода и качества рафината процесса селективной очистки N-метилпирролидоном использована обработка масляного сырья постоянным магнитным полем в динамическом режиме.
Установлены закономерности влияния линейной скорости потока сырья от 0,3 до 1,5 м/с и величины магнитной индукции от 0,15 до 0,3 Тл на критическую температуру растворения, выход и степень очистки рафината.
Предложен механизм влияния постоянного магнитного поля на процесс экстракционной очистки масляного сырья N-метилпирролидоном, заключающийся в гомогенизации нефтяной дисперсной системы, увеличении доступа молекул растворителя к частицам полициклических ароматических, асфальто-смолистых веществ и более полной экстракции.
Практическая ценность.
Обработка углеводородного сырья постоянным магнитным полем с индукцией 0,3 Тл и линейной скоростью потока 0,3 м/с в процессе селективной очистки приводит к получению базовых моторных масел с улучшенным показателем индекса вязкости на 5 пунктов.
Предложена блок - схема подготовки сырья процесса селективной очистки, включающая блок магнитной обработки на этапе вакуумной перегонки мазута и перед экстракцией N-метилпирролидоном.
Предварительная обработка магнитным полем фракции 420-500 0С и деасфальтизата процесса селективной очистки позволяет увеличить выход рафината на 5 - 6 % масс., снизить энергозатраты на процесс экстракции при соотношении массовых долей растворителя к сырью 1:1 и 1,5:1 в зависимости от типа исходного сырья.
Чистая прибыль за счет увеличения выхода, улучшения качества рафината и снижения энергозатрат на процесс экстракции, с учётом блока магнитной обработки перед процессом экстракции составляет 6,5 млн.руб..
На защиту выносятся следующие положения.
-
Закономерности изменения дисперсного состояния масляной фракции и деасфальтизата под действием магнитного поля.
-
Предварительная обработка магнитным полем мазута приводит к увеличению отбора дистиллятных фракций и уменьшению энергозатрат на проведение процесса вакуумной перегонки.
-
Способ селективной очистки N-метилпирролидоном масляной фракции и деасфальтизата при воздействии постоянного магнитного поля в динамическом режиме на исходное сырье.
-
Механизм влияния постоянного магнитного поля на процесс экстракционной очистки масляного сырья N-метилпирролидоном.
-
Блок - схема процесса вакуумной перегонки мазута и селективной очистки N-метилпирролидоном.
-
Экономическая оценка воздействия постоянного магнитного поля на масляное сырье.
Реализация работы. Основные положения и выводы диссертации используются в Астраханском государственном техническом университете при подготовке инженеров по специальности 240403.65 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов» и бакалавров по направлению 240100.62 «Химическая технология и биотехнология» при выполнении лабораторных работ и учебных научно-исследовательских работ (УНИРС) по специальным дисциплинам «Нефтяные дисперсные системы», «Технология переработки нефти и газа», а также в процессе дипломного проектирования.
На ООО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез» планируется проведение опытно - промышленных испытаний по интенсификации процесса селективной очистки N-метилпирролидоном с применением магнитной обработки.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на V Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.), IV Международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» (г. Москва, 2008г.), Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка 2009» (г. Уфа, 2009г.), V Международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» (г. Москва, 2009г.), Международной отраслевой конференции профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета, посвященная 80-летию основания Астраханского государственного технического университета (г. Астрахань, 2010г.), I научно-практической конференции «Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа» (г. Астрахань, 2010), VIII Международных научных Надировских чтений по проблеме «Научно-технологическое развитие нефтегазового комплекса» (Казахстан, Алматы, 2010г.), IV открытой научно-технической конференция молодых специалистов и работников «Энергия молодёжи – ресурс развития нефтегазовой отрасли» (г. Астрахань, 2011г.), Всероссийской научной конференции профессорско-преподавательского состава (55-ая ППС) Астраханского государственного технического университета (г. Астрахань, 2011г.), II научно-практической конференции «Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа» (г. Астрахань, 2011г.).
Публикации. Основные результаты выполненных исследований опубликованы в 16 работах, из них две публикации в изданиях, рекомендованных ВАК, получено 2 патента РФ на изобретение и 12 докладов на международных конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, состоящего из 100 наименований. Работа изложена на 114 страницах и содержит 31 таблицу и 38 рисунков.
