способ гидрооблагораживания и каталитической депарафинизации компонентов минеральных масел и система катализаторов для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ гидрооблагораживания и каталитической депарафинизации компонентов минеральных масел путем контактирования последних при повышенной температуре и давлении в присутствии водородсодержащего газа с каталитической системой, отличающийся тем, что используют каталическую систему, состоящую из катализатора гидрооблагораживания, содержащего никель и молибден в массовом соотношении 1:23 соответственно, при общем их содержании до 30 мас.%, на активной окиси алюминия и катализатора депарафинизации, содержащего среднекремнеземный цеолит с силикатным модулем 3338 при объемном соотношении катализаторов депарафинизации и гидрооблагораживания 1:1,28 соответственно, при температуре 340400С, давлении 3,07,0 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,41,0 ч^-1 и соотношении водородсодержащий газ:сырье 500 1500: 1 н.об./об.сырья.

2. Система катализаторов для гидрооблагораживания и каталитической депарафинизации компонентов минеральных масел, состоящая из катализатора гидрооблагораживания и катализатора депарафинизации, отличающаяся тем, что состоит из катализатора гидрооблагораживания, содержащего никель и молибден в массовом соотношении 1:23 соответственно, при общем их содержании до 30 мас.% на активной окиси алюминия и катализатора депарафинизации, содержащего среднекремнеземный цеолит с силикатным модулем 3338 при объемном соотношении катализаторов депарафинизации и гидрооблагораживания 1:1,28 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к разработке и усовершенствованию процесса гидрооблагораживания компонентов минеральных масел.

Современное производство минеральных масел включает заключительную стадию гидрооблагораживания компонентов минеральных масел на стационарном слое гидрирующего алюмокобальтмолибденового (АКМ) или алюмоникельмолибденового (АНМ) катализатора. Данная стадия в технологии производства минеральных масел предусматривает улучшение их цвета и термоокислительной стабильности, повышение индекса вязкости, уменьшение коксуемости и снижение содержания серы.

Классический процесс гидродоочистки масел, осуществляемый на гидрирующем алюмокобальтмолибденовом катализаторе АКМ, который содержит кобальт и молибден в соотношении 1:3 соответственно при общем их содержании до 16 мас.% на активной окиси алюминия, и используемый практически на всех имеющихся установках типа Г-24 в традиционной схеме получения компонентов минеральных масел методом очистки селективными растворителями, проводится при следующих условиях:

давление - 3,6-4,0 МПа;

температура - 300-325^oС;

объемная скорость подачи сырья - 1,0-1,5 ч^-1.

соотношение водородсодержащий газ (ВСГ) : сырье - 200-500-1 н. об./об. сырья (Е.Д. Радченко Б.К. Нефедов Р.Р. Алиев. Промышленные катализаторы гидрогенизационных процессов. - М.: Химия, 1987 г., с. 23).

В результате процесса гидродоочистки на катализаторе АКМ повышается уровень качества компонентов минеральных масел по основным показателям:

- повышение индекса вязкости - на 1-2 пункта;

- улучшение цвета - на 1,0-2,0 ед. ЦНТ;

- снижение содержания серы до уровня 0,3-0,4 мас.%;

- ухудшение температуры застывания на 1-2^oС

(Н. И. Черножуков. Технология переработки нефти и газа. - М.: Химия, часть 3, 1967 г., с. 266. Д.О. Гольдберг, С.Э. Крейн. Смазочные масла из нефтей восточных месторождений. - М.: Химия, 1972 г., с. 172, Е.Д. Радченко Б.К. Нефедов Р.Р. Алиев. Промышленные катализаторы гидрогенизационных процессов. - М.: Химия, 1987 г. с. 22).

Степень гидрирования сероорганических соединений составляет 30-40% в зависимости от перерабатываемого сырья.

Развитие и совершенствование моторостроения и промышленного оборудования предъявляет все более жесткие требования к вязкостно-температурным (индекс вязкости), низкотемпературным (температура застывания) свойствам, а также к цвету и содержанию серы применяемых масел. Несмотря на возможность улучшения качества минеральных масел за счет применения различных присадок, важнейшие характеристики потребительских свойств масел всех групп назначения в решающей степени определяются качеством компонентов минеральных масел: маловязкого, средневязкого вязкого и остаточного - базовой основы.

В настоящее время появились новые нормативы зарубежных базовых основ минеральных масел согласно классификации по API, определяющие значения индекса вязкости на уровне 120 пунктов и выше и содержания серы в масле на уровне 0,03 мас. % и менее (Важнейшие достижения и приоритеты мировой нефтепереработки и нефтехимии в производстве высокоиндексных масел. - М.: ОАО ЦНИИТ Энефтехим, 2000 г.).

Недостатком существующего способа заключительной стадии гидродоочистки компонентов минеральных масел на катализаторе АКМ является низкая степень гидрирования сернистых соединений и недостаточное повышение индекса вязкости и улучшение цвета, а также отсутствие улучшения низкотемпературных свойств (снижение температуры застывания) компонентов минеральных масел.

Более близкими к описываемой группе изобретений являются способ получения высокоиндексных остаточных масел, который включает гидрооблагораживание и каталитическую депарафинизацию, и система катализаторов, используемая в данном способе (RU 2034903 С1, 10.05.1995). Способ проводят с использованием катализатора гидрооблагораживания, содержащего никель и молибден в массовом соотношении, в частности, 1: 3 при общем их содержании до 30 мас.% на активной окиси алюминия и катализатора депарафинизации, содержащего цеолит типа пентасил.

Задачей изобретения является улучшение низкотемпературных свойств масел при сохранении высоких вязкостно-температурных характеристик.

Поставленная задача решается описываемым способом гадрооблагораживания и каталитической депарафинизации компонентов минеральных масел путем контактирования последних при повышенной температуре и давлении в присутствии водородсодержащего газа с каталитической системой, при котором используют каталическую систему, состоящую из катализатора гидрооблагораживания, содержащего никель и молибден в массовом соотношении 1:2-3 соответственно, при общем их содержании до 30 мас.% на активной окиси алюминия и катализатора депарафинизации, содержащего среднекремнеземный цеолит с силикатным модулем 33-38 при объемном соотношении катализаторов депарафинизации и гидрооблагораживания 1: 1,2-8 соответственно, при температуре 340-400^oС, давлении 3,0-7,0 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,4-1,0 ч^-1 и соотношении водородсодержащий газ : сырье 500-1500:1 н.об/об.сырья.

Указанная задача решается также созданием системы катализаторов для гидрооблагораживания и каталитической депарафинизации компонентов минеральных масел, состоящей из катализатора гидрооблагораживания и катализатора депарафинизации, которая состоит из катализатора гидрооблагораживания, содержащего никель и молибден в массовом соотношении 1:2-3 соответственно, при общем их содержании до 30 мас.% на активной окиси алюминия и катализатора депарафинизации, содержащего среднекремнеземный цеолит с силикатным модулем 33-38 при объемном соотношении катализаторов депарафинизации и гидрооблагораживания 1:1,2-8 соответственно.

Отличительная особенность предлагаемого изобретения состоит в том, что предложенная система катализаторов содержит никель и молибден в массовом соотношении 1:2-3 соответственно при общем их содержании до 30 мас.% на активной окиси алюминия - катализатор гидрооблагораживания, и среднекремнеземный цеолит с силикатным модулем 33-38 - катализатор депарафинизации, что позволяет значительно повысить эффективность заключительной стадии гидрооблагораживания компонентов минеральных масел.

Система катализаторов представляет собой загрузку реактора катализаторами депарафинизации и гидрооблагораживания, взятых в объемном соотношении 1: 1,2-8 соответственно и расположенных таким образом, чтобы при реализации способа и системы катализаторов проявился синергетический эффект.

Состав катализаторов депарафинизации и гидрооблагораживания, используемых в способе, включает молибден и никель на активной окиси алюминия. Катализатор гидрооблагораживания содержит никель и молибден в массовом соотношении 1:2-3 при общем их содержании на активной окиси алюминия до 30 мас.% Катализатор депарафинизации дополнительно включает до 70 мас.%. среднекремнеземного цеолита типа ZCM-5 с силикатным модулем 33-38.

Предлагаемый способ иллюстрируется четырьмя сериями испытаний.

Пример 1. В первой серии опытов гидродоочистке на катализаторе АКМ подвергались депарафинированные компоненты минеральных масел: маловязкий, средневязкий, вязкий и остаточный, текущей выработки производства масел НПЗ. Процесс проводился при следующих условиях: давление - 3,6 МПа, температура - 300-320^oС, объемная скорость подачи сырья - 1,0 ч^-1, соотношение водородсодержащий газ (ВСГ) : сырье - 500:1 н.об/об. сырья. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Пример 2. Вторая серия опытов по получению компонентов минеральных масел проводилась на системе катализаторов гидрооблагораживания и депарафинизации в соотношении 8:1 по объему. В качестве сырья использовались компоненты по п.1.

Процесс проводился при следующих условиях:

давление - 3,6 МПа, температура - 340-365^oС, объемная скорость подачи сырья - 0,5-1,0 ч^-1, соотношение водородсодержащий газ (ВСГ) : сырье - 1000: 1 н.об/об. сырья. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Анализ полученных данных показал, что в результате проведения процесса на данной системе остаточное содержание серы снизилось на 80-90%, а цвет полученных компонентов улучшился на 1,0-1,5 ед. ЦНТ в зависимости от перерабатываемого сырья.

На предлагаемой системе катализаторов при заданных значениях вязкости компонентов их индекс вязкости на 5-7 пунктов выше в сравнении с вариантом работы на катализаторе АКМ.

Пример 3. Третья серия испытаний по получению компонентов минеральных масел проводилась на системе катализаторов гидрооблагораживания и депарафинизации в соотношении 4:1 по объему. В качестве сырья использовались депарафинированные компоненты минеральных масел: маловязкий, вязкий и остаточный, текущей выработки производства масел НПЗ. Процесс проводился при следующих условиях: давление - 3,6 МПа, температура - 335-345^oС, объемная скорость подачи сырья - 0,5 ч^-1, соотношение водородсодержащий газ (ВСГ) : сырье - 1000:1 н.об/об. сырья. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Анализ полученных данных показал, что в результате проведения процесса на данной системе остаточное содержание серы снизилось на 82-98%, а цвет полученных компонентов улучшился на 1,0-3,0 ед. ЦНТ в сравнении с вариантом работы на катализаторе АКМ в зависимости от перерабатываемого сырья.

При заданных температурах застывания от минус 16 до минус 23^oС в зависимости от сырья индекс вязкости также увеличивался на 5-8 пунктов в сравнении с вариантом работы на катализаторе АКМ.

Пример 4. Четвертая серия опытов по получению компонентов минеральных масел проводилась на системе катализаторов гидрооблагораживания и депарафинизации в соотношении 1,2:1 по объему. В качестве сырья использовались частично депарафинированные компоненты минеральных масел: вязкий и остаточный, специальной выработки производства масел НПЗ.

Частично депарафинированный вязкий компонент имел температуру застывания плюс 5^oС, остаточный - 0^oС.

Процесс проводился при следующих условиях: давление - 3,2-3,6 МПа, температура - 370-400^oС, объемная скорость подачи сырья - 0,4-0,7 ч^-1, соотношение водородсодержащий газ (ВСГ) : сырье - 1000-1200:1 н.об/об.сырья.

Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Анализ полученных данных показал, что в результате проведения процесса гидрооблагораживания и каталитической депарафинизации на данной системе остаточное содержание серы снизилось на 96%.

В результате проведенного процесса были получены компоненты с температурой застывания:

- в вязком компоненте - от минус 12 до минус 19^oС.

- в остаточном компоненте - от минус 17 до минус 22^oС.

Необходимо отметить, что в четвертой серии испытаний при заданных значениях температуры застывания от минус 19^oС до минус 22^oС значительно улучшились вязкостно-температурные свойства остаточного компонента. Индекс вязкости остаточного компонента увеличился на 6-14 пунктов в зависимости от параметров технологического режима.

Реализация описываемых способа и системы катализаторов (табл.2) позволяет также улучшить качество компонентов (увеличение мас. доли парафино-нафтеновых углеводородов) и стабильность минеральных масел (уменьшение масс. доли ароматических углеводородов и смол).

Представленные данные подтверждают существенное преимущество предлагаемого способа получения компонентов минеральных масел улучшенного качества путем гидрооблагораживания и каталитической депарафинизации по сравнению с существующим. Кроме этого, при увеличении содержания депарафинирующего катализатора до 45 об.%, депарафинирующие свойства системы катализаторов позволяют использовать в качестве сырья частично депарафинированное сырье, т.е. с температурой застывания на уровне 0 - плюс 5^oС. Это дает дополнительный экономический эффект за счет снижения энергозатрат на установке депарафинизации селективными растворителями. Технологические параметры предлагаемого комплексного процесса позволяют осуществлять его на имеющемся оборудовании действующих установок гидроочистки масляных фракций.