22/03/2022

Получение базовых масел: преимущества гидрогенизации

22/03/2022
Получение базовых масел: преимущества гидрогенизации
Продолжаем рассказывать о вариантах импортозамещения в российской промышленности. ИХТЦ обладает необходимыми компетенциями и оборудованием для отработки процессов гидрогенизации при получении базовых масел и любых испытаний, связанных с гидропроцессами на тяжелых углеводородах.
Требования к смазочным материалам, моторным маслам, а, следовательно, и к базовым маслам повышаются. Процессы гидрогенизации в производстве базовых масел имеют неоспоримые преимущества перед традиционными (селективная очистка, растворители): выше доля выхода конечного продукта, меньше отходов.


На нашей опытной площадке имеется гидрогенизационная установка, на которой проводится отработка производственных процессов на конкретном сырье, нарабатываются опытные партии продукта, проводится тестирование катализаторов и корректировка технологий. ИХТЦ готов выступить в качестве независимого центра испытаний гидропроцессов на маслах и тяжелых углеводородах. Мы обладаем уникальными компетенциями в данной области и практическим опытом.
Рынок базовых и товарных масел
Несмотря на пандемию, рынок базовых масел в России в последние годы имел позитивную динамику. На рынке моторных масел также отмечался впечатляющий рост. Согласно исследованию маркетингового агентства ROIF Expert, за неполный 2021 год он увеличился на 26 млрд рублей в денежном выражении, в том числе за счет роста внутреннего производства. Импорт вырос на 12% в натуральном объеме. Основными поставщиками были финские компании с долей 25% от всей ввозимой продукции.


Промышленные организации США, Европы, Японии регулярно вводят новые стандарты и повышают требования к автомобильным маслам по показателям вредных выбросов, энергосбережению и дополнительной защите двигателя. То есть обновляют спецификации по зольности, содержанию в них солей, серы, парафина и металлов.


Базовые минеральные масла получают непосредственно на нефтеперерабатывающих заводах. Это категории масел I-III по классификации Американского института нефти (API). Разница в них в степени очистки и способах переработки сырья, которые влияют на химический состав (наличие примесей) и физические свойства (вязкость).


Далее из них с помощью компаундирования, добавления присадок получают уже товарные синтетические масла (смазочные материалы). Качество конечного продукта зависит от многих параметров: качества исходного сырья, базового масла, технологий его производства. Процессы гидрогенизации играют в этом ключевую роль.
Гидрогенизационные процессы переработки нефтяных масел
Базовые нефтяные масла представляют собой смесь углеводородов С2060 с молекулярной массой 300-750 г/моль. Основные компоненты масел можно разделить на три группы ― предпочтительные, допустимые и нежелательные:

  1. изоалканы, моноциклические нафтены;

  2. полициклические нафтены, моноциклические арены;

  3. полициклические арены и арено-нафтены, н-алканы, гетероатомные соединения (смолы и асфальтены).


Гидрогенизационные процессы переработки масляного сырья нужны для удаления нежелательных примесей (гетероатомных полициклических и смолистых веществ) и увеличения доли предпочтительных высокоиндексных низкозастывающих углеводородов. Они включают процессы гидроочистки, гидродоочистки, гидрокрекинга, гидроизомеризации, гидродепарафинизации и гидрирования.


Преимущества гидрогенизационных процессов над традиционными: высокий выход компонентов масел, что обусловлено преобразованием нежелательных компонентов (н-парафинов, аренов и др.) в высокоиндексные изопарафиновые/нафтеновые, и низкая доля отходов и побочных продуктов.
1
Гидроочистка и гидродоочистка
Самый распространенный гидрогенизационный процесс. Основная часть гидрогенизационных процессов, в которых происходит изменения углеводородного состава сырья, использует катализаторы, чувствительные к отравлению гетероатомными соединениями. Поэтому процесс предварительной гидроочистки масляного сырья становится обязательным. Он обеспечивает удаление гетероатомных полициклических и смолистых веществ.


В качестве сырья могут выступать дистиллятные и остаточные масляный фракции, продукты и полупродукты процессов селективной очистки. Свойства масляного сырья в результате гидроочистки изменяются незначительно.


Гидродоочистка является облагораживающим процессом, отличается от гидроочистки более мягким режимом и предназначена для конечной доочистки компонентов масляных фракций. Она выступает альтернативой селективной очистке, контактной/сернокислотной доочистке масляного сырья, обеспечивает удаление гетероатомных полициклических и смолистых веществ, тем самым повышая термостабильность, снижая коксуемость и кислотность, улучшая цветность.

2
Гидрокрекинг
Один из основных процессов получения компонентов современных высококачественных базовых масел. Здесь происходит крекинг углеводородов (разрыв связи С-С) с последующим гидрированием непредельных соединений, гидрирование ароматических углеводородов и частичная изомеризация.


Сырьем гидрокрекинга выступают остаточные фракции (тяжелые вакуумные дистилляты, деасфальтизаты и их смеси). В результате происходит значительное изменение свойств масляного сырья: увеличение индекса вязкости до 110-130, понижение температуры застывания на 20-30 °С, снижение содержания ароматических углеводородов до уровня менее 3%.

3
Гидроизомеризация
Процесс близок по оформлению к гидрокрекингу и предназначен для переработки высокопарафинистого масляного сырья в низкозастывающие компоненты базовых масел. Так как в сырье изначально преобладают парафины и доля циклических углеводородов невысока, наибольший вклад вносит изомеризация парафинов. Изменение свойств масляного сырья: увеличение индекса вязкости до 140-160, понижение температуры застывания до минус 55 – минус 20 °С, снижение содержания ароматических углеводородов до уровня менее 3%.

4
Гидродепарафинизация
Целью гидродепарафинизации является получение низкозастывающих компонентов базовых масел, как и в процессе гидроизомеризации. Но в этом случае парафины подвергаются не изомеризации, а крекингу с получением более легких углеводородов.


Сырьем выступают гидроочищенные масляные компоненты с недостаточно низкой температурой застывания. Изменение свойств масляного сырья: уменьшение индекса вязкости на 7-8 ед., понижение температуры застывания ниже -50 °С.


Так как снижение индекса вязкости носит отрицательный характер, существует разновидность процесса гидродепарафинизации ― процесс гидроизодепарафинизации, в котором помимо крекинга происходит изомеризация парафинов, что позволяет сохранить, или увеличить индекс вязкости продуктов.

5
Гидрирование
Гидрирование масляного сырья используется для получения специальных продуктов с ультранизким содержанием ароматических углеводородов, таких как масла-адъюванты для биопрепаратов, рабочие жидкости электроэрозионного оборудования и др.


Зачастую в промышленности используют комбинацию нескольких гидрогенизационных процессов, и их интеграцию с традиционными процессами селективной очистки. Это связано как с разнообразием свойств масляного сырья, так и с постепенным эволюционным переходом от традиционных процессов к гидрогенизационным.
Типовые технологические схемы производства базовых масел.
Технологические цепочки I-III демонстрируют эволюционный переход от традиционных процессов к гидрогенизационным. В цепочке I традиционная схема производства низкозастывающих масел дополнена процессом гидродепарафинизации, в цепочке II процесс гидродепарафинизации заменяет традиционную депарафинизацию растворителями, а в цепочке III замена депарафинизации растворителями комбинацией процессов гидроочистки и гидроизодепарафинизации позволила получать более качественные базовые масла третьей группы. При этом при проектирование нового производства, без использования традиционных процессов, аналогом технологической цепочке III будет выступать цепочка IV.


Гидрогенизационные процессы переработки масляного сырья могут со временем заменить традиционные процессы при производстве наиболее крупнотоннажных продуктов. Преимуществом гидрогенизационных процессов является их практически полная безотходность и высокие выходы целевых масляных компонентов. К недостаткам можно отнести высокую капиталоемкость и сложности с производством и использованием водорода.
Что мы можем
ИХТЦ имеет все необходимые ресурсы для решения задач по внедрению гидропроцессов в промышленности: квалифицированных специалистов, оборудование (в короткие сроки может быть собрана дополнительная опытная установка), компетенции и накопленный практический опыт.
Мы готовы обеспечить:

  • сравнительные испытания катализаторов гидропроцессов (при температурах до 400 °С и давлении до 160 атм);

  • испытания каталитических систем перед загрузкой в промышленный реактор;

  • испытания сроков службы катализаторов до 10 000 часов (опытные пробеги);

  • наработку опытных партий продукции гидрирования до 8-10 тонн.

Ответим на все интересующие вопросы. Обращайтесь, мы предоставляем широкий комплекс инжиниринговых услуг.
Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!
Другие материалы:
Мы публикуем интересные новости о реальном секторе экономике и отвечаем на вопросы, возникающие у производственников. Подпишитесь и первым узнавайте об обновлениях:
Использованы изображения: u.jimdo.com