16. Гидроочистка масел. Сырье процессов. Назначение процессов. Влияние основных технологических параметров на качество продуктов. Изменение показателей качества масел в результате протекания реакций.

Наибольшее распространение в производстве смазочных масел получила гидроочистка в сравнительно мягких условиях: под давлением 3 – 7 МПа (чаще 4 – 5 МПа), при 280 – 400^оС. Процесс применяется для очистки от соединений серы, азота, кислорода, смолистых и асфальтеновых веществ. В процессе улучшается цвет, стабильность цвета, снижаются коксуемость, плотность, коэффициент рефракции, может быть существенно повышен индекс вязкости. Улучшается запах масла, восприимчивость к присадкам. К недостаткам процесса можно отнести некоторое понижение вязкости и возможное повышение температуры застывания на 1 – 2^оС.

Исторически первым вариантом применения гидроочистки стал процесс завершающей гидродоочистки масел, прошедших селективную очистку и депарафинизацию; процесс применяли взамен доочистки отбеливающими глинами. Процесс проводят при давлении 4 – 5 МПа, температуре 300-380^оС, объемной скорости подачи сырья от 0,5 до 3 – 4 ч^-1и объемном отношении ВСГ к сырью от 300 до 800 нм³/м³. Режим процесса в значительной мере зависит от вязкости сырья и глубины его очистки селективными растворителями. Доочистку маловязких масел проводят при повышенных скоростях. По мере увеличения вязкости масел требуется более длительное контактирование сырья с водородом и катализатором, поэтому скорость подачи сырья уменьшают.

В зависимости от режима глубина очистки от соединений серы может достигать 70 %, глубина деазотирования – 40 %. Реакции расщепления протекают в минимальной степени – выход очищенного масла составляет 95 – 99,5 %. Продукты расщепления ухудшают испаряемость и температуру вспышки масла, поэтому для удаления их гидрогенизат подвергают стабилизации в отпарных колоннах. Помимо очистки от гетеросоединений и смолисто-асфальтовых веществ удаляются остатки селективных растворителей.

Возможны (и более рациональны) также другие варианты сочетания процесса гидроочистки, селективной очистки и депарафинизации. При этом условия гидроочистки других видов масляного сырья почти не отличаются от условий гидродоочистки.

Гидроочистка рафината позволяет снизить глубину экстракции, увеличить отбор рафината и повысить производительность установки селективной очистки.

Результаты испытания термоокислительной стабильности моторных масел

Масло	После контактной доочистки	После гидроочистки
		при 320°С	при 380°С
Базовое масло коксуемость, % увеличение ν50, % Товарное масло коксуемость, % увеличение ν50, %	0,87 29,1 0,72 13,0	0,65 12,2 0,52 6,35	0,84 22,8 0,43 4,23

В ряде случаев гидроочистка является основной стадией очистки и позволяет исключить из технологической схемы процесс селективной очистки. Это возможно при наличии маловязкого сырья и сырья благоприятного химического состава. Гидроочистка как единственная ступень очистки осуществляется при более жестком режиме, чем в случаях сочетания с селективной очисткой. Очистка в жестком режиме существенно повышает индекс вязкости. На несколько градусов может повышаться температура застывания, что необходимо учитывать на стадии депарафинизации.

Гидроочистка как единственная ступень очистки может применяться и в других вариантах технологической схемы. Возможно, например, получение трансформаторных масел по схеме «гидроочистка – депарафинизация – гидродоочистка» (так называемый «гидрофинишинг»). При наличии сырья с достаточно низкой температурой застывания гидроочистка может являться единственным процессом в технологии производства базового масла из прямогонного дистиллята. Тем не менее сравнительно невысокие давления, применяемые в процессе гидроочистки, не позволяют достаточно глубоко гидрировать тяжелые и легкие ароматические углеводороды. Это возможно только в процессах гидрирования под высоким давлением.

Для выявления оптимальной схемы масляного производства с использованием гидрогенизационных процессов было изучено качество базовых масел, получаемых по различным схемам, включающим традиционные процессы селективной очистки и депарафинизации. Были исследованы следующие варианты: гидродоочистка конечного депарафинированного масла, рафината селективной очистки и исходной масляной фракции на примере деасфальтизата и IV масляной фракции.

В результате гидроочистки депарафинированных масел IV масляной фракции увеличивается индекс вязкости с 101 до 106 п., вязкость масла при 100^оС понижается с 7,17 до 6,58 мм²/с, снижаются содержание серы и плотность. Потери масла по сравнению с традиционной схемой производства масел увеличиваются на 0,8 % (табл. 5.4).

При гидроочистке остаточного депарафинированного масла наблюдаются аналогичные явления: снижаются вязкость, плотность, содержание серы, повышается индекс вязкости (табл. 5.5). Потери масла составляют 1,2 %. Температура масла повышается с -14 до -12^оС.

Гидроочистка рафината IV масляной фракции дает увеличение выхода базового масла на 1,5 %. При этом по качественным характеристикам базовое масло, полученное из гидроочищенного рафината, не уступает базовому маслу, полученному без использования гидрогенизационных процессов, а по температуре застывания и индексу вязкости превосходит его (см. табл. 5.4).

При гидроочистке остаточного рафината получаются низкозастывающие масла с регулируемыми в зависимости от температуры процесса вязкостью и индексом вязкости. При этом возрастает выход остаточного базового масла на 3,9 % (см. табл. 5.5). Понижение температуры застывания остаточных депарафинированных масел из остаточного рафината селективной очистки свидетельствует о снижении температурного градиента процесса депарафинизации, что улучшает его технико-экономические показатели.

Таблица