Кислотная и щелочная очистка топливных фракций

Кислотная и щелочная очистка топливных фракций

2 марта 2016
Кириллов А. А.  
ООО «Астрон»        
Эксперт                    
e-mail:astron@astronrus.ru


Вводная часть:

В связи с началом переработки сернистых нефтей стали появились способы очистки от соединений серы. Были разработаны различные методы очистки топлив, в первую очередь бензинов, от меркаптанов. Целью очистки было либо удалить меркаптаны из топлив, либо превратить их в другие, непахучие соединения (дисульфиды). Многие меркаптаны, содержащиеся в бензинах, имеют слабокислую реакцию и могут быть удалены промывкой водными растворами щелочей. Растворимость меркаптанов в растворах щелочей можно повысить, добавляя органические кислоты и другие соединения. Щелочная промывка оказалась простым и в то же время достаточно эффективным способом очистки топливных фракций. Для превращения меркаптанов в дисульфиды в промышленности в настоящее время используется процесс мерокс (окисление меркаптанов).

Кислотная и щелочная очистка топливных фракций. Нефть – «чёрное золото», из которого возможно получить драгоценные масляные вещества. Как и в любой химическом взаимодействии в конечном продукте будут отмечаться небольшие примеси, такие как сернистые и смолянистые соединения. Поэтому масла подвергают одному из методов специфической очистки. Их существует большое количество, но вне конкуренции по эффективности находится кислотное и щелочное очищение.

Кислотное очищение производится высококонцентрированным купоросным маслом, которое позволяет избавиться от конечных балластных продуктов. Происходит смешение двух веществ в замыкателе под действием достаточно высоких температур и длительного времени. В результате мы получаем кислый гудрон. После такого сложного перемешивания мы приступаем к процессу осаждения. Таким образом, мы получаем чистый продукт на дне, а ненужные примеси - на поверхности (которые в дальнейшем устраняются).

Что касается щелочного очищения, то этот метод является продолжением предыдущего. Применяется щёлочь, наиболее часто - каустическая сода. Под действием температуры свыше ста градусов кислые вещества преобразовываются в соли, а затем в щелочную смесь. Весь процесс протекает с применением смешателей и декантаторов при определённом давлении. Затем следует промывка водой, выстаивание и разделение жидких сред. Конечным этапом является воздействие горячего сжатого воздуха.

Кислотно-щелочная обработка имеет много нюансов и недостатков, которые можно устранить более современными методами с применением более дорогих установок, что сократит расход кислоты и потерю масла.


Кислотная и щелочная очистка топливных фракций

Кислотная очист¬ка концентрированной 92-98 %-ной серной кислотой H2S04 (сернокислотная очистка) используется для частичного удаления меркаптанов, сернистых и азотистых соединений из нефтяных топливных фракций, нефтяных раство¬рителей, жидких парафинов и др. Удаление происходит за счет их химического сульфирования серной кислотой с обра¬зованием продуктов реакции - сульфированных ароматических углеводоро¬дов. Непредельные углеводороды образуют с серной кислотой кислые эфиры. В процессе очистки кислота разбавляется образующейся водой и загрязняет¬ся продуктами реакции, поэтому отработанная 80-85%-ная серная кислота периодически заменяется на свежую. Расход серной кислоты зависит от дости¬гаемой глубины удаления нежелательных углеводородов и других примесей.

Щелочная очистка 15-20%-ным водным раствором гидроксида натрия (каустической соды, едкого натра-NaOH) применяется для химической очист¬ки светлых топливных фракций (бензиновых, керосиновых и дизельных) и сжиженных нефтяных газов (С3-С5) от кислых органических соединений (нафтеновых кислот, фенолов), легких сернистых соединений (сероводорода, меркаптанов и др.) и примесей серной кислоты, если перед этим фракция подвергалась кислотной очистке. Расход щелочи на очистку фракций зависит от состава фракций и количества удаляемых нежелательных примесей.


Щелочная очистка применяется также для очистки сернистых газовых конденсатов, при этом очищенные газовые конденсаты могут применяться как для производства моторных топлив или в процессах пиролиза, а выделен¬ные меркаптаны (тиолы) также находят широкое применение в производстве гербицидов, одорантов и др.


Кислотная и щелочная очистка масляных фракции

Масляные фрак¬ции, получаемые из нефтей с незначительным количеством сернистых и смо¬листых соединений, можно очищать кислотной и щелочной очисткой и кон¬тактной очисткой отбеливающими глинами, хотя эти процессы не могут кон¬курировать с эффективными новыми процессами очистки.

Кислотная очистка удаляет из масляных фракций смолисто-асфальтеновые, сернистые и азотистые соединения, непредельные и полициклические ароматические углеводороды, нафтеновые кислоты и другие нежелательные соединения. Серная кислота концентрацией 92-98 0о тщательно смешивается с маслом в контакторе, например цилиндрическом вертикальном аппарате с перемешивающим устройством объемом от 25 до 250 м. Температура кон¬такта в зависимости от вязкости масел равна от 25 до 60 С. время контакта- обычно 30-70 мин. Продукты реакции образуют кислый гудрон, который может содержать 25-70 % непрореагированной кислоты. Расход кислоты со¬ставляет 3-10% для дистиллятных масел и до 15-20 на сырье для оста¬точных масел. После режима перемешивания в контакторе происходит ре¬жим осаждения в течение 4-8 ч более тяжелой фазы - кислого гудрона. Верхний слой - кислое масло содержит примеси кислых продуктов реакции и серной кислоты.

Щелочная очистка масел следует за кислотной очисткой. При щелочной очистке масел применяют 3-10%-ный раствор щелочи, чаше всего едкого на¬тра. При температуре процесса 130-150 °С содержащиеся в масле кислые про¬дукты реакции образуют соли и переходят в щелочной раствор. При этом применяются смесители, мешалки и отстойники, процесс протекает обычно при 0,6-1,0 МПа. Остатки кислых продуктов и щелочи промываются водой

(водная промывка) при температуре около 70-90 °С. далее вновь следуют длительное отстаивание и разделение жидких фаз. Обработанное щелочью и промытое масло осушается пропускаемым через слой масла потоком горя¬чего сжатого воздуха. Кислотно-щелочная очистка имеет ряд недостатков по сравнению с селективными методами очистки масел растворителями: сниже¬ние на 10-12 пунктов индекса вязкости масел, использование лишь 40-50 % кислоты, большие потери масел (до 3-10 % дистиллятных и до 25-30 % оста¬точных).

Очистка в электрическом поле может совмещать химическую очистку нефтяных фракций (бензиновых, керосиновых, легких масляных, легкоплав¬ких парафинов и др.) серной кислотой и/или только щелочью с последующей водной промывкой нефтяной фракции. Сырье смешивается с одним из реа¬гентов (кислота, щелочь, вода) в смесителе или контакторе-мешалке, потом прореагировавшая смесь направляется в электроосадитель или электроразделитель, в котором под действием электрического поля высокого напряжения (10-25 кВ) между электродами происходит быстрое укрупнение мелких эмульсионных капель и их осаждение на низ аппарата. Очищенное сырье подвергается водной промывке-очистке, далее смесь разделяется в электроразделителе, при этом осуществляется достаточно глубокое обезвоживание нефтяной фракции (например, керосиновый фракции до 0,003-0,005 мас.%). Существует много типов электроразделителей (например, один из них типа 1ЭР-100 представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат диаметром 3 м, длиной 14,7 м, объемом 100м3).



Литература:

1.    Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015) "О промышленной безопасности опасных производственных объектов".
2.    Технологии и продукты переработки. В.Е.Агабеков, В.К.Косяков.
3.    РД 34.21.525 Методические указания по очистке мазутных резервуаров от донных отложений.
Короткая ссылка на новость: https://a-economics.ru/~ppqsG