Технология осветления темного печного топлива и масел

 Осветление темного печного топлива, дизельного промывочного топлива, газового конденсата, регенерация трансформаторных, турбинных и индустриальных масел —  сорбентом марки Б и сорбентом марки А.

      

Технологический процесс:

Расход сорбента по нефтепродукту около трёх процентов от общего объема вашего нефтепродукта  или по другому одна тонна сорбента на 30 кубов продукта.   Для работы  необходимо тщательно подготовить нефтепродукт . Это предварительная кислотная обработка (то 10 до 30 грамм серной кислоты на литр продукта), процесс нейтрализации кислоты с помощью раствора щёлочи и последний этап сорбционная очистка на оборудовании. В большинстве случаев можно обойтись без сернокислотной обработки.
Для очистки топлива  от смолистых и азотных соединений используют 96%-й раствор серной кислоты. Кислоту добавляют в количестве, не превышающем 0,5-1,0% от объема обрабатываемого сырья. После этого жидкость как бы расслаивается: сверху остается очищенный шар вместе с остатками кислоты, а снизу – густая  черная вязка масса (кислый гудрон). Для нейтрализации кислоты можно использовать щелочи (в основном – едкий натр).Кроме того, щелочи могут использоваться для удаления органических кислот, сероводорода, фенолов и меркаптанов. Вещества, которые образуются в результате обработки едким натром, обычно растворимы в воде и могут быть удалены из топлива вместе с водным раствором щелочи. Сорбент марки Б и марки А - используют для поглощения сернистых соединений, смол и органических кислот.
Очистка нефтепродукта  серной кислотой с целью их повторного применения заимствована из практики очистки масляных дистиллятов в нефтяной промышленности, где этот метод до сих пор еще довольно часто используется для получения товарного дизеля. Сернокислотную очистку можно рассматривать как физико-химический метод, так как серная кислота, помимо того что она вступает в химическое взаимодействие с некоторыми нежелательными веществами, является также хорошим растворителем многих соединений.
Серная кислота в первую очередь реагирует не с углеводородами, а с малостабильными продуктами старения. В темном печном топливе наряду с асфальто-смолистыми веществами могут находиться карбоновые и оксикарбоновые кислоты, фенолы, мыла и другие продукты окисления , нейтральные или кислые. Все эти вещества более реакционноспособны, чем углеводороды. При очистке  темного печного топлива серной кислотой образуются две жидкие фазы: верхний и нижний слои. Верхний слой — светлый дизель (очищенный продукт) , состоящее из углеводородов, свободной серной кислоты и сульфосоединений. Нижний слой — кислый гудрон, состоящий из свободной серной кислоты, сульфосоединений и асфальто-смолистых веществ.

Серная кислота концентрацией 93—98% при обычной температуре химически почти не взаимодействует с нормальными парафиновыми и нафтеновыми углеводородами, но они частично растворяются в ней. Поэтому нормальные углеводороды почти всегда обнаруживаются в кислом гудроне. Углеводороды изостроения, содержащие третичный углеродный атом, легко сульфируются крепкой серной кислотой и образуют сульфокислоты и воду. Ароматические углеводороды при взаимодействии с избытком крепкой серной кислоты подвергаются сульфированию с образованием сульфокислот, а также растворяются в крепкой серной кислоте. С повышением концентрации серной кислоты растворимость ароматических углеводородов увеличивается. Нафтеновые и карбоновые кислоты довольно устойчивы против действия серной кислоты; они лишь частично растворяются в ней. Оксикислоты полимеризуются и в основном переходят в кислый гудрон.

Температура обработки темного печного топлива серной кислотой имеет первостепенное значение. Для каждой партии отработанного нефтепродукта темного цвета экспериментально должна быть подобрана оптимальная температура очистки. При температуре выше оптимальной увеличивается скорость реакций серной кислоты с углеводородами и смолами и повышается растворимость кислых , полимерных соединений кислого гудрона в темном  печном топливе. В результате резко ухудшается цвет очищенного продукта и увеличивается выход кислого гудрона.
При температуре ниже оптимальной повышается вязкость очищаемого продукта, затрудняются перемешивание и контактирование продукта с кислотой и осаждение частиц кислого гудрона и удлиняется цикл очистки.
При этом ухудшается качество продукта и увеличивается расход сорбента (или щелочи) на нейтрализацию кислого продукта. 
В промышленной практике сернокислотной очистки поддерживают возможно более низкую температуру, но достаточную для обеспечения необходимой вязкости продукта. Темное печное топливо обрабатывается серной кислотой при 20-25° С. 

Щелочная очистка может быть завершающим этапом сернокислотной очистки, и первоначальным этапом щелочно-сорбционной  очистки продукта, а также самостоятельным процессом при осветлении продукта. При этом в процессе очистки кислые продукты старения, содержащиеся в печном топливе превращаются в легко растворимые в воде натриевые соли (мыла) и при промывке водой переходят в водную фазу.
В качестве щелочных реагентов при регенерации масел обычно применяют водные растворы тринатрийфосфата Na3PO4 и кальцинированной соды Na2C03. В водном растворе Na3PO4 и Ка2С03 разлагаются:
Выделяющаяся щелочь NaOH реагирует с кислыми нефтепродуктами  с образованием водорастворимых натриевых солей и слабых кислот — фосфорной Н3Р04 и угольной Н2С03.

При обработке нефтепродукта (темное печное топливо), предварительно очищенного серной кислотой, оставшиеся в продукте кислые соединения нейтрализуются с образованием сульфонафтеповых кислот, кислых и средних эфиров серной кислоты. Щелочь взаимодействует также с нафтеновыми кислотами, фенолами, дикарбоновыми и оксикарбоновыми кислотами, содержащимися в обрабатываемом нефтепродукте. В тех случаях, когда щелочная обработка печного топлива не связана с сернокислотной очисткой (в основном при регенерации трансформаторных масел), щелочь взаимодействует лишь с органическими кислотами.

Пример организации технологического процесса из трёх емкостей (реакторов) и сорбционной установки вакуумной регенерации УВР-450/16.

                  

 

 

Образующиеся натриевые соли (мыла), переходящие в водно-щелочной раствор, хорошо растворяются в воде, особенно в горячей. Отстой обработанного нефтепродукта (темное печное топливо) после щелочной очистки обязателен. При этом спускают щелочные отбросы, а оставшиеся в нефтепродукте  непрореагировавшую щелочь и мыла, находящиеся в основном во взвешенном состоянии, удаляют путем промывки щелочного продукта горячей водой, не содержащей солей. 

Тесный контакт между щелочью и нефтепродуктом обеспечивается перемешиванием, как правило воздушным или механическим. Иногда при промывке щелочного нефтепродукта водой могут образоваться эмульсии, особенно в тех случаях, когда продукт содержит значительное количество смол и асфальтенов. Чтобы избежать появления эмульсии, а также для сокращения расхода воды первую промывку целесообразно проводить подкисленной водой (HCI, Н 2S04) а затем обычной. Промывка нефтепродукта водой не исключает применения сорбента как заключительной стадии щелочной очистки; это необходимо для улучшения показателей продукта. 
Щелочную очистку проводят обычно 5%-ным водным раствором Na3PO4 или Na2C03 из расчета 5—10 вес. % на обрабатываемый нефтепродукт (темное печное топливо) и при температуре 70—80° С.  В этом случае в технологической схеме должно быть предусмотрено следующее оборудование: мешалка с нагревательным и перемешивающим устройствами, устройства для обезвоживания (сепараторы, испарители с вакуумным отсосом водяных паров или адсорберы с молекулярными ситами), модули для контактной доочистки сорбентом (УВР450/16).

Или по другому,регенерация кислого продукта (красного цвета) водным раствором щелочного реагента осуществляется по следующей технологии. В нагретый  до 80° С  продукт (предварительно отстоянное) при непрерывном перемешивании вводят 5%-ный водный раствор Na3PO4 (или Na2C03) из расчета 5—10 вес. % на обрабатываемый продукт. Продолжительность нейтрализации 30 мин. Затем обработанный продукт отстаивают в той же емкости, где проводилась обработка щелочью, или в специальном отстойнике. Продукт отстаивается при подогреве. Отделение воды и щелочного отстоя при правильно проведенной нейтрализации почти полное.

 

Применяемость сорбента:

– предприятия осуществляющие очистку резервуаров на нефтебазах и НПЗ, извлекаемое топливо можно тут же сепарировать, очищать, осветлять, получать базовые ГОСТовские параметры. Восстановлению подлежат абсолютно все легкие фракции нефтепродуктов, такие как бензин, керосин, дизельное топливо, печное светлое и темное топливо, легкие минеральные виды масел, трансформаторные, турбинные, индустриальные, гидравлика.

Восстановление  важных параметров:

– одним из важнейших параметров при применении сорбента является получение товарного вида продукта а значит его осветление, удаление неприсущей ГОСТовским топливам ароматики, воды и механических примесей и т.д.. В процессе очистки к примеру дизельного топлива, темного окислившегося от длительного хранения и попадания воды и других топливных компонентов, сорбент позволяет удалять соединения сероводорода, снижать концентрацию серы, понижает содержание парафинов, удаляет непредельные углеводороды, после очистки, осветления топливо повторно не окисляется и не темнеет.

Результат очистки темного печного, дизельного топлива, бензина, газового конденсата видно по фото ниже по тексту.

Результат очистки различных нефтепродуктов

     

Регультат регенерации очень старого и окисленного трансформаторного масла

     

Результат регенерации подгоревшего трансформаторного масла

                        

   Протоколы регенерации трансформаторного масла

Протокол результатов регенерации трансформаторного масла

  В ходе эксплуатации масел в них накапливаются продукты окисления, засорения и др примеси, которые резко понижают качество масел. Масла, имеющие загрязняющие примеси, неспособны удовлетворять предъявляемым к ним притязаниям и обязаны быть заменены новыми маслами. Отработанные масла собирают и подвергают регенерации с целью сбережения значимого сырья, что является экономически интересным. За год на территории экс-СССР собирается около 1,7 млн. тонн масел, перерабатывается до 0,25 млн. тонн, т.е. 15%.

Переработать отработанные моторные масла совместно с нефтью на НПЗ нельзя, т.к. присадки, содержащиеся в маслах, нарушают работу нефтеперерабатывающего оборудования.
В зависимости от процесса регенерации получают 2-3 фракции базовых масел, из которых компаундированием и введением присадок могут быть приготовлены товарные масла (моторные, трансмиссионные, гидравлические, СОЖ, пластичные смазки). Средний выход регенерированного масла из отработанного, содержащего около 2-4 % твердых загрязняющих примесей и воду, до 10 % топлива, составляет 70-85 % в зависимости от применяемого способа регенерации.
Для восстановления отработанных масел применяются разнообразные технологические операции, основанные на физических, физико-химических и химических процессах и заключаются в обработке масла с целью удаления из него продуктов старения и загрязнения. В качестве технологических процессов обычно соблюдается следующая последовательность методов: механический, для удаления из масла свободной воды и твердых загрязнений; теплофизический (выпаривание, вакуумная перегонка); физико-химический (коагуляция, адсорбция). Если их недостаточно, используются химические способы регенерации масел, связанные с применением более сложного оборудования и большими затратами.
Физические методы позволяют удалять из масел твердые частицы загрязнений, микрокапли воды и частично -смолистые и коксообразные вещества, а с помощью выпаривания – легкокипящие примеси. Масла обрабатываются в силовом поле с использованием гравитационных, центробежных и реже электрических, магнитных и вибрационных сил, а также фильтрование, водная промывка, выпаривание и вакуумная дистилляция. К физическим методам очистки отработанных масел относятся также различные массо- и теплообменные процессы, которые применяются для удаления из масла продуктов окисления углеводородов, воды и легкокипящих фракций.
Отстаивание является наиболее простым методом, он основан на процессе естественного осаждения механических частиц и воды под действием гравитационных сил.
В зависимости от степени загрязнения топлива или масла и времени, отведенного на очистку, отстаивание применяется либо как самостоятельно, либо как предварительный метод, предшествующий фильтрации или центробежной очистке. Основным недостатком этого метода является большая продолжительность процесса оседания частиц до полной очистки, удаление только наиболее крупных частиц размером 50-100мкм.
Фильтрация – процесс удаления частиц механических примесей и смолистых соединений путем пропускания масла через сетчатые или пористые перегородки фильтров. В качестве фильтрационных материалов используют металлические и пластмассовые сетки, войлок, ткани, бумагу, композиционные материалы и керамику. Во многих организациях эксплуатирующих СДМ реализован следующий метод повышения качества очистки моторных масел – увеличивается количество фильтров грубой очистки и вводится в технологический процесс вторая ступень – тонкая очистка масла.
Центробежная очистка осуществляется с помощью центрифуг и является наиболее эффективным и высокопроизводительным методом удаления механических примесей и воды. Этот метод основан на разделении различных фракций неоднородных смесей под действием центробежной силы. Применение центрифуг обеспечивает очистку масел от механических примесей до 0,005% по массе, что соответствует 13 классу чистоты по ГОСТ 17216-71 и обезвоживание до 0,6% по массе.
Физико – химические методы нашли широкое применение, к ним относятся коагуляция, адсорбция и селективное растворение содержащихся в масле загрязнений, разновидностью адсорбционной очистки является ионно-обменная очистка.
Коагуляция, т. е укрупнение частиц загрязнений, находящихся в масле в коллоидном или мелкодисперсном состоянии, осуществляется с помощью специальных веществ – коагулятов, к которым относятся электролиты неорганического и органического происхождения , поверхностно активные вещества (ПАВ), не обладающие электролитическими свойствами, коллоидные растворы ПАВ и гидрофильные высокомолекулярные соединения.
Процесс коагуляции зависит от количества вводимого коагулянта, продолжительности его контакта с маслом, температуры, эффективности перемешивания и т.д. Продолжительность коагуляции загрязнений в отработанном масле составляет, как правило 20-30 мин., после чего можно проводить очистку масла от укрупнившихся загрязнений с помощью отстаивания, центробежной очистки или фильтрования.
Сорбционная очистка отработанных масел заключается в использовании способности веществ, служащих адсорбентами, удерживать загрязняющие масло продукты на наружной поверхности гранул и на внутренней поверхности пронизывающих гранулы капилляров. В качестве сорбентов применяют вещества природного происхождения ( бокситы, природные цеолиты) и полученные искусственным путем (силикагель, окись алюминия, алюмосиликатные соединения, синтетические цеолиты).

Сорбционная очистка масла может осуществляться контактным методом – масло перемешивается с измельченным адсорбентом, перколяционным методом – очищаемое масло пропускается через сорбент, методом противотока – масло и сорбент движутся навстречу друг другу. К недостаткам контактной очистки следует отнести необходимость утилизации большого количества сорбента, загрязняющего окружающую среду. При перколяционной очистке в качестве сорбента чаще всего применяется силикагель, что делает этот медом дорогостоящим. Наиболее перспективным методом является сорбционная очистка масла в движущемся слое сорбента, при котором процесс протекает непрерывно, без остановки для периодической замены, регенерации или отфильтрования сорбента, однако применение этого метода связано с использованием довольно сложного оборудования, что сдерживает его широкое распространение.
Ионно-обменная очистка основана на способности ионитов (ионно-обменных смол) задерживать загрязнения, диссоциирующие в растворенном состоянии на ионы. Иониты представляют собой твердые гигроскопические гели, получаемые путем полимеризации и поликонденсации органических веществ и не растворяющиеся в воде и углеводородах. Процесс очистки можно осуществить контактным методом при перемешивании отработанного масла с зернами ионита размером 0,3-2,0мм или преколяционным методом при пропускании масла через заполненную ионитом колонну. В результате ионообмена подвижные ионы в пространственной решетке ионита заменяются ионами загрязнений. Восстановление свойств ионитов осуществляется путем их промывки растворителем, сушки и активации 5%-ным раствором едкого натра. Ионно-обменная очистка позволяет удалять из масла кислотные загрязнения, но не обеспечивает задержки смолистых веществ.
Селективная очистка отработанных масел основана на избирательном растворении отдельных веществ, загрязняющих масло: кислородных, сернистых и азотных соединений, а также при необходимости полициклических углеводородов с короткими боковыми цепями, ухудшающих вязкостно-температурные свойства масел.
В качестве селективных растворителей применяются фурфурол, фенол и его смесь с крезолом, нитробензол, различные спирты, ацетон, метил этиловый кетон и другие жидкости. Селективная очистка может проводиться в аппаратах типа “смеситель – отстойник” в сочетании с испарителями для отгона растворителя (ступенчатая экстракция) или в двух колоннах экстракционной для удаления из масла загрязнений и ректификационной для отгона растворителя (непрерывная экстракция). Второй способ экономичнее и получил более широкое применение.
Разновидностью селективной очистки является обработка отработанного масла пропаном, при которой углеводороды масла растворяются в пропане , а асфальтосмолистые вещества, находящиеся в масле в коллоидном состоянии, выпадают в осадок.
Химические методы очистки основаны на взаимодействии веществ, загрязняющих отработанные масла, и вводимых в эти масла реагентов. При этом в результате химических реакций образуются соединения, легко удаляемые из масла. К химическим методам очистки относятся кислотная и щелочная очистки, окисление кислородом, гидрогенизация, а также осушка и очистка от загрязнений с помощью окислов, карбидов и гидридов металлов.

Наиболее часто используются:

• Сернокислотная очистка
  По числу установок и объему перерабатываемого сырья на первом месте в мире находятся процессы с применением серной кислоты. В результате сернокислотной очистки образуется большое количество кислого гудрона – трудно утилизируемого и экологически опасного отхода. Кроме того, сернокислотная очистка не обеспечивает удаление из отработанных масел полициклических аренов и высокотоксичных соединений хлора.
• Гидроочистка
  Гидрогенизационные процессы все шире применяются при переработке отработанных масел. Это связано как с широкими возможностями получения высококачественных масел, увеличения их выхода, так и с большой экологической чистотой этого процесса по сравнению с сернокислотной очисткой.
• Недостатки процесса гидроочистки – потребность в больших количествах водорода, а порог экономически целесообразной производительности (по зарубежным данным) составляет 30-50 тыс. т/год. Установка с использованием гидроочистки масел, как правило, блокируется с соответствующим нефтеперерабатывающим производством, имеющим излишек водорода и возможность его рециркуляции.
• Процессы с применением натрия и его соединений
  Для очистки отработанных масел от полициклических соединений (смолы), высокотоксичных соединений хлора, продуктов окисления и присадок применяются процессы с использованием металлического натрия. При этом образуются полимеры и соли натрия с высокой температурой кипения, что позволяет отогнать масло. Выход очищенного масла превышает 80 %. Процесс не требует давления и катализаторов, не связан с выделением хлоро- и сероводорода. Несколько таких установок работают во Франции и Германии. Среди промышленных процессов с использованием суспензии металлического натрия в нефтяном масле наиболее широко известен процесс Recyclon (Швейцария). Процесс Lubrex с использованием гидроксида и бикарбоната натрия (Швейцария) позволяет перерабатывать любые отработанные масла с выходом целевого продукта до 95 %.

Для регенерации отработанных масел применяются разнообразные аппараты и установки, действие которых основано, как правило, на использовании сочетания методов (физических, физико- химических и химических), что дает возможность регенерировать отработанные масла разных марок и с различной степенью снижения показателей качества.
Необходимо отметить, что при регенерации масел возможно получать базовые масла, по качеству идентичные свежим, причем выход масла в зависимости от качества сырья составляет 80-90%, таким образом, базовые масла можно регенерировать еще по крайней мере два раза., но это возможно реализовать при условии применения современных технологических процессов.
Одной из проблем, резко снижающей экономическую эффективность утилизации отработанных моторных масел, являются большие расходы, связанные с их сбором, хранением и транспортировкой к месту переработки.
Организация мини-комплексов по регенерации масел для удовлетворения потребностей небольших территорий (края, области или города с населением 1-1,5 млн. человек) позволит снизить транспортные расходы, а получение высококачественных конечных продуктов – моторных масел и консистентных смазок, приближает такие мини-комплексы по экономической эффективности к производствам этих продуктов из нефти!

 

Результаты очистки нефтепродуктов:

                       

Результат осветления дизельного топлива 

    

Результат осветления газового конденсата

    

Результат регенерации разных масел, и осветления топлив

                       

 

Осветление темного печного топлива

    

Осветление окислившегося дизельного топлива и удаление сероводородной ароматики

    

 

Рассмотрим общие варианты, с помощью которых можно осуществлять как очистку топлив, так и очистку масел. Каждый способ отличается временем, которое нужно затратить на его реализацию. Но если есть с чего выбирать, то это уже неплохо!

И так, начнем.  Для очистки топлива и масел от углеводородов, смолистых и азотных соединений используют 96%-й раствор серной кислоты. Его добавляют в количестве, не превышающем 0,5-1,0% от объема обрабатываемого сырья. После этого жидкость как бы расслаивается: сверху остается очищенный шар вместе с остатками кислоты, а снизу – густая  черная вязка масса (кислый гудрон). Для нейтрализации кислоты можно использовать щелочи (в основном – едкий натр).

Кроме того, щелочи могут использоваться для удаления органических кислот, сероводорода, фенолов и меркаптанов. Вещества, которые образуются в результате обработки едким натром, обычно растворимы в воде и могут быть удалены из топлива вместе с водным раствором щелочи.

Сорбенты - используют для поглощения сернистых соединений, смол и органических кислот.

Интересной технологией выглядит селективная очистка. Она базируется на способности некоторых реагентов выборочно растворять загрязняющие примеси. Как растворители могут использоваться нитробензол, фенол, жидкий пропан, фурфурол и др. При этом действие их неодинаково: одни растворяют загрязняющую примесь и удаляются, а другие – углеводороды, а примеси переводят в осадок. Преимуществом метода является то, что после выполнения своей функции растворитель может быть отогнан и потом использоваться вновь.

Для удаления из нефтепродуктов углеводородов с высокой температурой застывания (депарафинизации) сырье сначала охлаждают, а потом удаляют твердые кристаллы парафина и церезина.

Также дизельное топливо и масла могут обрабатываться водородом при повышенной температуре и давлении с добавлением катализаторов. Такая процедура получила название гидроочистки. Она позволяет хорошую очистить масла и топлива от наличия в них сернистых соединений, которые связываются с водородом в сероводород. Конкретные условия гидроочистки следующие: исходно сырье вместе с водородом нагревают до температуры 400ºС и потом подают в специальный реактор, в котором создается давление 50 кг/см².
Но все же наиболее простым способом очистки топлив, остается, пожалуй, центрифугирование. С его помощью можно удалять воды, смолы и механические примеси.

На практике все же лучше довериться серийному оборудованию, которое хорошо зарекомендовало себя в области технологий очистки масел и дизельных топлив. К нему относятся установки с применением сорбентов, использующиеся для осветления дизельного и печного топлива, газового конденсата, бензина. Главным преимуществом сорбента является универсальность: кроме уже упомянутых видов сырья они также с успехом могут применяться для регенерации и восстановления различных типов масел: турбинных, индустриальных, трансформаторных и пр.

Таким образом, используя наш сорбент, вы получаете возможность работать с различными видами исходного сырья (нефтепродукта), имея  на выходе продукт, полностью соответствующий существующим нормам и стандартам.

Вам и так предстоит много труда — организовать скупку и продажу масла, наладить постоянных клиентов. Поэтому лучше заранее обезопасить себя насчет качества продукции — если она будет ненадлежащей, ее будет невозможно или неэтично продать, она может повредить оборудование покупателей  и навлечь на вашу голову рекламации. Так что лучше работать сразу с теми, кто знает свое дело. Вы можете заказать образцы сорбентов на нашем сайте и убедиться самостоятельно в качестве нашей продукции.