56. Физико-химические основы очистки и разделения нефтяного сырья адсорбентами. Адсорбционная доочистка в движущемся слое адсорбента. Краткое описание схемы, основные аппараты. Адсорбенты.

Физико-химические основы очистки и разделения нефтяного сырья адсорбентами.(см. вопр.54)

Непрерывная очистка и доочистка в движущемся слое адсорбента

Значительные преимущества перед процессами перколяции имеет непрерывный процесс адсорбционной очистки фильтрованием на­гретого или растворенного в бензине или лигроине сырья (масля­ных дистиллятов и деасфальтизатов): непрерывность; возмож­ность получения масел требуемой глубины очистки, вплоть до по­лучения белых масел; непрерывная регенерация отработанного адсорбента; лучшие технико-экономические показатели.

Непрерывную очистку и доочистку в движущемся, слое адсор­бента применяют: для доочистки масел и очистки парафинов и церезинов, полученных после всех основных процессов, предусмот­ренных в поточной схеме производства этих продуктов; для глу­бокой очистки (взамен селективной) деасфальтизатов и масляных дистиллятов; для разделения деасфальтизатов и масляных ди­стиллятов на компоненты с получением масел различного углево­дородного состава (нафтеновых; нафтеноароматических, арома­тических) и выделением нормальных парафиновых углеводородов.

При адсорбционной очистке фильтрованием через движущийся слои адсорбента в адсорбер можно подавать, как непосредственно очищаемый продует, так и его раствор в бензине. В первом слу­чае продукт должен быть нагрет до температуры, обеспечиваю­щей вязкость масла 5 МПа-с, при которой достигается необходи­мая четкость разделения. Применяемая для этой цели установка состоит из следующих секций: фильтрования (в противотоке) ; промыв к и отработанного адсорбента лигроином; регенерации адсор­бента выжигом в регенераторе. Такие установки имеют малую пропускную способность, низкую глубину очистки (применялись только для доочистки), сложны в обслуживании, особенно при регенерации адсорбента. Этих недостатков лишен процесс, при котором поступающий на установку продукт предварительно рас­творяют в бензине. Адсорбент регенерируют в кипящем слое. Пос­ле очистки получают два продукта, находящие практическое при­менение.

Очистка и доочистка в движущемся слое адсорбента с приме­нением растворителя. Этот вариант процесса позволяет проводить как глубокую очистку масляного сырья, вплоть до получения бе­лых масел, так и доочищать масла после очистки избирательными растворителями. Адсорбционной очистке подвергают деасфальтизаты с коксуемостью 1,3—2% , и масляные дистилляты с коксуемостью 0,2—0,3%. Поступающее на очистку сырье предвари­тельно растворяют в прямогонной фракции (115—130°С)— бен­зине «Галоша», алкилате, сырье для платформинга и др. Непре­менным условием при выборе растворителя является надлежащий разрыв (10—15 °С) между температурами начала кипения раство­рителя и очищаемого продукта (рафината) и между температу­рами кипения растворителя и десорбции этим растворителем. При выполнении этих требований исключена возможность «замасли­вания» растворителя из-за смешения его паров с парами очищен­ного продукта при регенерации растворителя из рафинатного рас­твора и не происходит испарение десорбента.

Принципиальная схема установки дана на рис. 84. Сырье за­бирается насосом 36 из заводских емкостей и направляется в ди­афрагмовый смеситель 19, где смешивается с растворителем, по­даваемым насосом 38 из емкости 14. Выходящий из смесителя 19 раствор сырья охлаждается в холодильнике 20 до температуры адсорбции (40—50 °С) и поступает в адсорбер 1 по одному из трех боковых вводов, расположенных на разной высоте. При уменьшении высоты ввода сырья продолжительность его контакта с адсорбентом увеличивается и наоборот. Равномерное распреде­ление раствора сырья в адсорбенте достигается додачей его через перфорированный маточник, расположенный по всему сечению ад­сорбера.

Адсорбент непрерывно подается в верхнюю часть адсорбера че­рез распределительное устройство («паук»). Имеющиеся в ниж­ней части паука плафоны погружены в движущийся снизу рас­твор сырья, что обеспечивает деаэрацию адсорбента. Скорость встречных потоков сырья и адсорбента определяет продолжитель­ность их контактирования и, следовательно, глубину очистки. Рас­твор очищенного масла (рафинат) через отстойную зону; находя­щуюся над слоем адсорбента, выводится из адсорбера и самоте­ком через линейные фильтры (на схеме не показаны),

пародистиллятный теплообменник 34 и подогреватель 30 поступает в ат­мосферную колонну 8 для регенерации растворителя из раствора рафината.

В колонне 8 отгоняется основная часть растворителя. Его па­ры, выходящие сверху этой колонны, конденсируются и охлажда­ются в теплообменнике 34 и холодильнике 21, конденсат поступа­ет в приемник растворителя 14. Тепло, необходимое для отгона растворителя в колонне 8, сообщается кипятильником 17, пары из которого возвращаются в колонну. Раствор рафината из колон­ны 8 через подогреватель 17 насосом 37 подается в отпарную ко­лонну 9, где от него отгоняются остатки растворителя. Тепло для отпарки растворителя сообщается в промежуточном подогрева­теле 31. Отбираемый снизу колонны 9 рафинат подается на фильтр-пресс 15, где от него отделяются все механические приме­си. После охлаждения в холодильнике 28 рафинат I откачивается в емкость для очищенного продукта.

Суспензия отработанного адсорбента в растворе масла из ад­сорбера 1 самотеком поступает в десорбер 2, в котором проводит­ся десорбция подогретым в пароподогревателе 29 растворителем, применяемым для растворения поступающего на очистку сырья. Необходимая для десорбции температура обеспечивается паровым змеевиком, расположенным внутри десорбера. Десорбция, так же как и адсорбция, проводится в нисходящем потоке адсорбента. Растворитель подается в десорбер снизу вверх из емкости 14 че­рез теплообменник 33 и пароподогреватель 29. Из десорбера 2 суспензия адсорбента поступает в ступенчато-противоточную су­шилку 4 с кипящий слоем, создаваемым водяным паром давлени­ем 1 МПа. Необходимая для сушки адсорбента температура обес­печивается шаровым подогревом. Выходящие из сушилки 4 пары воды и растворителя охлаждаются и конденсируются в теплооб­меннике 33 и холодильнике 24; конденсат поступает в водоотде­литель 13. Оттуда освобожденный от воды растворитель посту­пает в емкость 14. Избыточное тепло, получаемое при регенера­ции адсорбента (выжиге), используют для получения водяного пара, а тепло выделяемое при охлаждении адсорбента после его регенерации, — для подогрева воды. Раствор десорбата подается в испаритель 12.

Пары растворителя из испарителя 12 поступают в пародистиллятный теплообменник 35 и конденсатор-холодильник 25. Конден­сат поступает в приемник растворителя 14. Раствор десорбата — рафината II из испарителя 12 насосом 39 подается в колонну 10 с кипятильником 18. Остаток снизу этой колонны поступает в отпарную колонну 11, где остатки растворителя отпариваются водя­ным паром. Необходимое для отпарки тепло сообщается в подо­гревателе 32, в который подается пар давлением 1—1,8 МПа. Вы­ходящие сверху колонны 11 пары воды и растворителя поступа­ют в конденсатор-холодильник 26, а конденсат—в приемник 14. Остаток из колонны 11 подается на фильтр-пресс 16, а оттуда в емкость для десорбированного продукта (рафината II).

Из сушилки 4 сухой адсорбент с отложившимися на нем смо­лами поступает в систему пневмотранспорта, по которой он по­дается в разгрузитель 6, где отделяется от транспортирующего его воздуха; Из разгрузителя адсорбент подается в ступенчато-противоточный регенератор 3, в котором регенерируется в кипя­щем слое воздуха. Регенерацию проводят в две стадии: пирргенизации и выжига кокса. При пирогенизации адсорбированных смол образуются низкомолекулярные продукты разложения, выходящие из регенератора вместе с дымовыми газами. Кроме того, при пи­рогенизации на поверхности адсорбента образуется кокс, который подвергают выжигу.

При выжиге кокса адсорбент движется нисходящим потоком через шесть ступеней регенерации. Псевдоожижение создается воз­духом, подаваемым вниз регенератора 3 воздуходувками (см. рис. 84). Избыточное тепло, получаемое на четвертой и пятой сту­пенях, используют для получения пара давлением 1,8 МПа. По­лученные при регенерации газы вместе с несгоревшими продукта­ми пирогенизации направляются в котел-утилизатор на дожит для получения пара давлением 1 МПа. Регенерированный адсорбент с температурой 650 °С подается в расположенный внизу трехсту­пенчатый холодильник 5, где охлаждается в кипящем слое, обра­зуемом воздухом. Избыточное тепло верхней секции холодильни­ка используют для подогрева воды при получении пара. Воздух из холодильника через двухступенчатые циклоны сбрасывается в систему пылеулавливания; адсорбент охлаждается в двух нижних секциях холодильника оборотной водой, циркулирующей в зме­евиках. Регенерированный адсорбент возвращается в холодиль­ник, из которого по системе пневмотранспорта направляется в разгрузитель 7 а из него — в адсорбер . Воздух из разгрузите­ля 7 поступает в систему пылеулавливания.

Технологические показатели процессов очистки масляных дис­тиллятов и деасфальтизатов и доочистки масел после очистки избирательными растворителями следующие:

М атериальные балансы (в % масс.) процессов непрерывной адсорбционной очистки и доочистки остаточного и дистиллятного сырья приведены ниже:

В Советском Союзе работает несколько высокопроизводи­тельных промышленных установок непрерывной адсорбционной очистки, на которых получают следующие масла: трансформа­торное, гидравлическое МГЕ-10А, технологические нафтеновые для производства химических волокон и замасливания хлопка (масла № 1-4). Кроме того, на этих установках очистки полу­чают высококачественные моторные и индустриальные масла. Получаемые при десорбции ароматические масла могут быть ис­пользованы в, качестве наполнителей каучука и мягчитёлей рези­новых смесей, при синтезе присадок и флотореагентов (собирате­лей при флотации сульфидных руд цветных металлов).