авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Интенсификация процесса селективной очистки масляного сырья n-метилпирролидоном под действием магнитного поля

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

АДАСПАЕВА САИДА АЙДНАЛЯЕВНА

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ МАСЛЯНОГО СЫРЬЯ N-МЕТИЛПИРРОЛИДОНОМ ПОД

ДЕЙСТВИЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Специальность 05.17.07 – Химическая технология топлива и

высокоэнергетических веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Астрахань 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Астраханский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Пивоварова Надежда Анатольевна
Официальные оппоненты: доктор технических наук, с.н.с. Яковлев Сергей Павлович (Инжиниринговая компания ООО «ВОКСТЭК», Генеральный директор) кандидат технических наук, Цаплина Марина Евгеньевна (ООО «ЛЛК – Интернешнл», заместитель начальника Управления производства)
Ведущая организация: Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар

Защита состоится «25» мая 2012 г. в 1400 ч на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 307.001.04 при ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» по адресу: 414025,

г. Астрахань, ул. Татищева, 16, 2-ой учебный корпус, ауд. 201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» по адресу: 414025,

г. Астрахань, ул. Татищева, 16, главный учебный корпус АГТУ.

Автореферат разослан «24» апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат химических наук, доцент Е.В. Шинкарь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Спрос на моторные масла с улучшенными эксплуатационными и экологическими свойствами постоянно повышается в связи с увеличением производства отечественных и импортных автомобилей. Россия сегодня – четвертый по величине потребитель масел в мире. Потребность страны в нефтяных маслах составляет более 1,7 млн. тонн. К 2015 году ожидается увеличение продажи нефтяных масел до 2,05 млн. т. В последние годы наблюдается тенденция по сокращению производства масел отечественными предприятиями и ростом объемов экспортных поставок, поэтому отечественные нефтяные компании стремятся получить высококачественные базовые масла путем углубления процесса селективной очистки масляного сырья N – метилпирролидоном.

В технологических процессах подготовки сырья для нефтепереработки используются катализаторы, химические реагенты различного назначения, однако традиционные технологические методы во многих случаях оказываются весьма затратными и недостаточно эффективными. Всё больше внимания уделяют волновым методам подготовки углеводородного сырья, среди которых наиболее универсальным является магнитная обработка.

Использование постоянного магнитного поля расширяет рамки регулирования технологических параметров процесса, приводит к повышению рентабельности производства и является экологически безопасным.

Целью работы является интенсификация процесса селективной очистки дистиллятной фракции и деасфальтизата N-метилпирролидоном под действием магнитного поля в динамическом режиме для улучшения качества и увеличения выхода рафината.

Основные задачи исследования:

1. Анализ группового углеводородного состава, физико-химических и дисперсных характеристик деасфальтизата и фракции 420-500 0С, полученных из смеси Западно-Сибирской и Волгоградской нефтей.

2. Изучение изменения дисперсного состояния фракции 420-500 0С и деасфальтизата в результате воздействия на них постоянным магнитным полем в динамическом режиме;

3. Исследование влияния магнитного поля в динамическом режиме на вакуумную перегонку мазута на этапе подготовки масляного сырья;

4. Экспериментальное определение влияния режима магнитной обработки (скорости подачи сырья и величины магнитной индукции) и параметров процесса экстракционной очистки исследуемого сырья N-метилпирролидоном на качество полученного рафината;

5. Проведение процесса регенерации растворителя из смесей рафинатного и экстрактного растворов.

6. Применение полученных данных для разработки технологической схемы и оценки технико-экономических показателей процесса селективной очистки N-метилпирролидоном с предварительной обработкой фракции 420-5000С и деасфальтизата магнитным полем.

Научная новизна.

Впервые для повышения выхода и качества рафината процесса селективной очистки N-метилпирролидоном использована обработка масляного сырья постоянным магнитным полем в динамическом режиме.

  • Установлены закономерности влияния линейной скорости потока сырья от 0,3 до 1,5 м/с и величины магнитной индукции от 0,15 до 0,3 Тл на критическую температуру растворения, выход и степень очистки рафината.
  • Предложен механизм влияния постоянного магнитного поля на процесс экстракционной очистки масляного сырья N-метилпирролидоном, заключающийся в гомогенизации нефтяной дисперсной системы, увеличении доступа молекул растворителя к частицам полициклических ароматических, асфальто-смолистых веществ и более полной экстракции.

Практическая ценность.

Обработка углеводородного сырья постоянным магнитным полем с индукцией 0,3 Тл и линейной скоростью потока 0,3 м/с в процессе селективной очистки приводит к получению базовых моторных масел с улучшенным показателем индекса вязкости на 5 пунктов.

  • Предложена блок - схема подготовки сырья процесса селективной очистки, включающая блок магнитной обработки на этапе вакуумной перегонки мазута и перед экстракцией N-метилпирролидоном.
  • Предварительная обработка магнитным полем фракции 420-500 0С и деасфальтизата процесса селективной очистки позволяет увеличить выход рафината на 5 - 6 % масс., снизить энергозатраты на процесс экстракции при соотношении массовых долей растворителя к сырью 1:1 и 1,5:1 в зависимости от типа исходного сырья.
  • Чистая прибыль за счет увеличения выхода, улучшения качества рафината и снижения энергозатрат на процесс экстракции, с учётом блока магнитной обработки перед процессом экстракции составляет 6,5 млн.руб..

На защиту выносятся следующие положения.

  1. Закономерности изменения дисперсного состояния масляной фракции и деасфальтизата под действием магнитного поля.
  2. Предварительная обработка магнитным полем мазута приводит к увеличению отбора дистиллятных фракций и уменьшению энергозатрат на проведение процесса вакуумной перегонки.
  3. Способ селективной очистки N-метилпирролидоном масляной фракции и деасфальтизата при воздействии постоянного магнитного поля в динамическом режиме на исходное сырье.
  4. Механизм влияния постоянного магнитного поля на процесс экстракционной очистки масляного сырья N-метилпирролидоном.
  5. Блок - схема процесса вакуумной перегонки мазута и селективной очистки N-метилпирролидоном.
  6. Экономическая оценка воздействия постоянного магнитного поля на масляное сырье.

Реализация работы. Основные положения и выводы диссертации используются в Астраханском государственном техническом университете при подготовке инженеров по специальности 240403.65 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов» и бакалавров по направлению 240100.62 «Химическая технология и биотехнология» при выполнении лабораторных работ и учебных научно-исследовательских работ (УНИРС) по специальным дисциплинам «Нефтяные дисперсные системы», «Технология переработки нефти и газа», а также в процессе дипломного проектирования.

На ООО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез» планируется проведение опытно - промышленных испытаний по интенсификации процесса селективной очистки N-метилпирролидоном с применением магнитной обработки.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на V Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.), IV Международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» (г. Москва, 2008г.), Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка 2009» (г. Уфа, 2009г.), V Международной научно-технической конференции «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем» (г. Москва, 2009г.), Международной отраслевой конференции профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета, посвященная 80-летию основания Астраханского государственного технического университета (г. Астрахань, 2010г.), I научно-практической конференции «Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа» (г. Астрахань, 2010), VIII Международных научных Надировских чтений по проблеме «Научно-технологическое развитие нефтегазового комплекса» (Казахстан, Алматы, 2010г.), IV открытой научно-технической конференция молодых специалистов и работников «Энергия молодёжи – ресурс развития нефтегазовой отрасли» (г. Астрахань, 2011г.), Всероссийской научной конференции профессорско-преподавательского состава (55-ая ППС) Астраханского государственного технического университета (г. Астрахань, 2011г.), II научно-практической конференции «Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа» (г. Астрахань, 2011г.).

Публикации. Основные результаты выполненных исследований опубликованы в 16 работах, из них две публикации в изданиях, рекомендованных ВАК, получено 2 патента РФ на изобретение и 12 докладов на международных конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, состоящего из 100 наименований. Работа изложена на 114 страницах и содержит 31 таблицу и 38 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, отмечены научная новизна и практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Указаны пути совершенствования процесса селективной очистки N-метилпирролидоном. Дан анализ природы растворителей (фенол, фурфурол и N-МП) процесса селективной очистки. Рассмотрены опубликованные результаты исследований о влиянии магнитного поля на подготовку и переработку углеводородного сырья.

Решение проблемы производства моторных масел связано с необходимостью интенсификации процесса селективной очистки N-метил-пирролидоном с помощью магнитного поля.

В первой главе рассмотрены современное состояние и перспективы развития процесса селективной очистки масляного сырья. Увеличение качественного и количественного показателей рафината достигается за счёт инженерных решений, усложняющих технологическую схему процесса, либо за счёт введения в сырьё добавок, действие которых выражается в значительном повышении выхода рафината без улучшения его качества. Показана сравнительная характеристика экстрагентов процесса селективной очистки. Изложены современные представления о природе и строении углеводородного сырья – нефтяных дисперсных систем. Приводятся способы интенсификации различных процессов переработки углеводородного сырья с помощью магнитных полей.

На основании приведенного литературного обзора и сделанного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе представлены объекты и методы экспериментальных исследований.

Объектами исследований были выбраны мазут, деасфальтизат, полученный на установке деасфальтизации и фракция 420-500 0С, полученная на установке вакуумной перегонки мазута Волгоградского НПЗ. Деасфальтизат и фракция 420-500 0С являются представительными типами сырья процесса селективной очистки N-метилпирролидоном.

Изучение влияния постоянного магнитного поля на дисперсное состояние углеводородного сырья и на эффективность процессов вакуумной перегонки мазута и селективной очистки N-МП проводили на лабораторной установке проточного типа с использованием сырьевой емкости, перистальтического насоса, обогреваемых транспортных линий и аппарата магнитной обработки сырья (магнетизатора).

Физико-химические характеристики мазута, фракции 420-500 0С и деасфальтизата представлены в табл. 1.

Нагретые до состояния текучести деасфальтизат и масляную фракцию подавали в магнетизатор, в котором углеводородное сырье подвергалось воздействию постоянным магнитным полем.

Для масляного сырья процесса селективной очистки были определены размеры частиц дисперсной фазы фотоколориметрическим методом, разработанным в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина и модифицированным в АГТУ. Критерием эффективности обработки магнитным полем углеводородного сырья является средний диаметр дисперсных частиц, изменение которых наблюдали на фотоколориметре КФК – 2. Определение оптической плотности проводили на фотоколориметре на длине волны 440 нм не менее 3 раз.

В качестве экстрагента селективной очистки вместо фенола использовался N-метилпирролидон (N-МП), обладающий высокой растворяющей способностью, большей селективностью, избирательностью, экологичностью, не образующий азеотропных смесей с водой. В настоящее время его считают наиболее перспективным растворителем при очистке остаточных и дистиллятных фракций.

Таблица 1

Основные физико-химические характеристики мазута, фракции 420-5000С и деасфальтизата

Показатели Фракция 420-5000С Деасфальтизат Мазут
Плотность при 20 оС, кг/м3 910 915 926
Температура застывания, оС 52 35
Кинематическая вязкость при 50 оС, мм2/с при 100 оС, мм2/с Вязкость условная: при 50 оС при 80 оС 55 9,1 - 23 4,409 1,969
Коксуемость (по Конрадсону), % масс. - 0,97 4
Содержание серы, % масс. 1,7 1,6 1,8
Показатель преломления 0,5010 0,497 -
Структурно-групповой состав, % масс.:
парафино-нафтеновые 59,3 60,7 60,1
Ароматические:    
- моноциклические 16,0 12,0 6,2
- бициклические 10,8 7,5 12,2
- полициклические 9,4 10,6 14
Смолы 3,1 7,7 4,7
Асфальтены 1,4 1,5 2,8

Процесс селективной очистки в лабораторных условиях осуществляли по общепринятой методике в цилиндрическом экстракторе периодического действия при температуре на 300С ниже критической температуры растворения, снабженном мешалкой. Исследования проводились при одноступенчатой и трехступенчатой обработке сырья процесса селективной очистки избирательным растворителем. Регенерация растворителей из рафинатного и экстрактного растворов проведена на лабораторной установке для перегонки, работающей при атмосферном и остаточном давлении (до 10 мм. рт. ст).

Показатели качества сырья и продуктов определены в лабораторных условиях стандартными методами (таблица 2). Для исследования группового углеводородного состава мазута, деасфальтизата и вакуумного дистиллята использован метод жидкостной хроматографии.

Таблица 2

Методы определения характеристик нефтепродуктов

Показатель ГОСТ
Плотность, кг/м3 3900-85
Температура застывания, оС 20287-91
Кинематическая вязкость, мм2/с 33-2000
Содержание общей серы, % масс. 1437-75
Коксуемость по Конрадсону, % масс. 19932-99
Показатель преломления 1461-75


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.