Очистка масел

Селективная очистка масел  проводится в колонных экстракционных аппаратах — экстракторах.

Экстракторы — аппараты для разделения жидких или твердых веществ с помощью избирательных растворителей. Экстракторы применяются в различных отраслях промышленности и, в частности, в нефтепереработке при производстве масел (селективная очистка, деасфальтизация), очистке нефтепродуктов, извлечении ароматических углеводородов из легких нефтяных фракций.

Экстракторы различаются  по способу смешения и разделения фаз, по характеру энергии, интенсифицирующей  контакт фаз. Существуют два основных типа экстракторов: смеситель-отстойник  и колонные. Смеситель-отстойник  характеризуется определенным числом ступеней, в каждой из которых происходит контактирование исходных фаз и последующее разделение вновь образующихся. В целом в аппарате за счет соединения ступеней по потокам рафинатных и экстрактных растворов реализуется противоточное движение фаз. Разделение фаз осуществляется методом отстаивания или центробежным способом, премешивание фаз — при помощи механических мешалок, статических смесителей, насосов, инжекторов. Многоступенчатые экстракторы, выполненные в общем корпусе, получили название ящичных.

Экстракторы колонного типа с непрерывно изменяющимся составом фаз бывают пустотелыми (распылительные колонны) и снабженными внутренними  устройствами, в качестве которых  используют насадки (насыпные и регулярные, например жалюзийного типа), тарелки, ро-торно-дисковые устройства (рис. 4.23).

Многообразие конструкций  внутренних устройств обусловлено  широким спектром рабочих условий  процесса экстракции и физических характеристик  контактирующих фаз. Для равномерного распределения фаз по сечению  экстрактора используют распределительные  решетки и коллекторы из перфорированных  труб. В экстракторах колонного типа в результате разности плотностей контактирующих фаз происходит противоточное движение. Интенсификация процесса разделения достигается как за счет энергии потоков, так и внешней энергии (использование перемешивающих устройств, создание пульсации, вибраций, ультразвукового воздействия). В пульсационных экстракторах пульсации подвергается поток поступающей жидкости, в вибрационных — вибрации сообщаются пакету ситчатых тарелок, установленных в аппарате.

В аппаратах колонного  типа уровень раздела легкой и  тяжелой фаз может находиться на различной высоте. Положение уровня раздела фаз выбирается в зависимости  от условий проведения процесса экстракции. В тех случаях, когда плотность  растворителя выше плотности исходного  сырья, повышение уровня раздела  фаз связано с увеличением  количества растворителя в аппарате. Вместе с тем вязкость экстрактного раствора (тяжелая фаза) обычно меньше вязкости рафинатного раствора. Поэтому, когда тяжелая фаза является сплошной, диспергирование и контактирование более вязкой легкой фазы облегчаются. В этом случае желателен более высокий уровень раздела фаз.

В центробежном экстракторе  конструкции Подбельняка (рис. 4.24) тяжелая фаза вводится в центр, а выводится с периферии, легкая — наоборот. Противоточное движение фаз происходит более интенсивно в поле центробежных сил по сравнению с гравитационными силами.

Под действием центробежных сил тяжелая фаза в каналах  насадки перемещается к периферии  ротора, а легкая — от периферии  к оси вращения. Ввод и вывод  обеих фаз осуществляется через специальные каналы во вращающемся валу. Оптимальная величина частоты вращения обычно составляет 600...1200 об/мин. В ранних моделях таких экстракторов применяли навитую в виде спирали ленту (около 30 витков), образующую каналы прямоугольного сечения для прохода жидкостей. В этих каналах жидкости движутся противотоком в тесном контакте друг с другом. В экстракторах последних моделей установлены перфорированные концентрические цилиндры с отверстиями или щелями, служащими для прохода обеих жидкостей.

Температура влияет на процесс  экстракции: при ее повышении увеличивается растворяющая способность и уменьшаются избирательность и вязкость среды. Для обеспечения необходимого температурного режима в колонных экстракторах применяются промежуточные кожухотрубчатые холодильники и встроенные в виде трубчатых пучков подогреватели.

Селективная очистка масел основана на различной способности растворителей реагировать с нежелательными примесями и углеводородами. Существует два вида очистки: 1) растворяется примесь, а углеводородный состав масел остается без изменения; 2) извлекается основная, часть масла, а примеси, ухудшающие его качество, остаются. После разделения полученных слоев растворитель отгоняют и используют вновь. При первом способе растворитель отгоняют от примесей, при втором — от углеводородов масел. В качестве селективных растворителей используют многие органические соединения: жидкий пропан, фенол, нитробензол, фурфурол и др.

Для получения зимних сортов моторных масел  с низкой температурой застывания продукт после селективной очистки дополнительно подвергают депарафинизации, т. е. удаляют твердые парафины, температура плавления которых выше — 20° С. Для депарафинизации применяют органические соединения с низкой температурой застывания: ацетон, дихлорэтан, жидкий пропан и др. Масло с растворителем охлаждают до требуемой температуры и фильтруют. Парафины остаются на фильтре, а растворитель отгоняют от масла.

Свойства  и количество получаемых при селективной  очистке продуктов в большой  степени зависят от состава сырья, количества и расхода растворителя, температуры и продолжительности  обработки.