Адсорбционные методы очистки масел, относящиеся к традиционным технологиям, обеспечивают селективное удаление из масляных фракций целого ряда нежелательных компонентов. Эффективность процесса определяется свойствами используемых адсорбентов, которые способны извлекать сернистые и смолистые соединения, непредельные и ароматические углеводороды, органические кислоты, а также остаточные примеси от предыдущих стадий обработки, такие как следы серной кислоты, щелочи или растворителей. В результате такой глубокой очистки достигается комплексное улучшение качества продукта: масло осветляется (обесцвечивается), повышается его индекс вязкости и снижается склонность к коксованию.
Контактная очистка с использованием природных адсорбентов
Исторически первыми адсорбентами стали природные отбеливающие глины, например, бентониты или гумбрин. Это высокопористые материалы мелкого помола, которые предварительно активируются для повышения их сорбционной емкости. На установках контактной доочистки (типовые установки 42) процесс происходит следующим образом: масло смешивается с измельченным адсорбентом в аппарате-контакторе, оснащенном мешалкой, при температуре около 80 °C. Полученная суспензия затем нагревается в трубчатой печи и поступает в ректификационную колонну. Здесь под воздействием водяного пара при 120–160 °C отгоняются легкие продукты реакции, остатки растворителей и газы разложения. Отработанная суспензия, содержащая глину и масло, последовательно проходит фильтры грубой (дисковые) и тонкой (фильтр-прессы) очистки для полного отделения твердых частиц. Отработанная глина из фильтров направляется на промывку растворителем (например, тяжелым бензином) для рекуперации увлеченного масла.
Процесс перколяции: очистка на неподвижном и движущемся слое
Более совершенным методом является перколяция – адсорбционная очистка, при которой масло фильтруется через слой гранулированного адсорбента. В качестве сорбентов используются отбеливающие глины (размер частиц 0,3–2,0 мм) или синтетические алюмосиликаты (0,25–0,80 мм). Температурный режим варьируется от 20 до 100 °C. Особенностью процесса с применением синтетических алюмосиликатов является использование растворителя (например, бензиновой фракции 80–120 °C) и организация противотока: сырьевая смесь движется снизу вверх, а адсорбент циркулирует сверху вниз. Растворитель выполняет двойную функцию: на стадии адсорбции (40–45 °C) он снижает вязкость масла, улучшая контакт с сорбентом, а на стадии десорбции (75–80 °C) служит для промывки и регенерации адсорбента. Для полного восстановления активности адсорбент подвергается окислительной регенерации горячим воздухом (~650 °C) для выжигания смол, а затем сушке (~150 °C). Давление в системе поддерживается на уровне 0,10–0,14 МПа.
Схема технологического цикла с движущимся адсорбентом
Очищенная смесь масла и растворителя выводится с верха адсорбера и поступает на ректификацию, где отделяется целевой продукт – рафинат-1. Растворитель возвращается в начало цикла. Выход рафината-1 составляет около 73% от массы сырья. Насыщенный примесями адсорбент в виде суспензии выводится снизу и направляется в десорбер. Здесь он промывается восходящим потоком подогретого растворителя (десорбента), который вытесняет с его поверхности вторичный продукт – ароматизированный рафинат-2. После отделения от растворителя выход рафината-2 составляет примерно 17% от массы дистиллятного масляного сырья. Транспортировка регенерированного адсорбента обратно в адсорбер и в регенератор осуществляется методом пневмотранспорта.
Мировая практика финишного облагораживания масел
Завершающая стадия улучшения качества базовых масел (финишное облагораживание) в мировой нефтепереработке распределяется между двумя основными методами. В среднем по миру 45% масел проходят гидрообработку, а 55% – контактную обработку адсорбентами. Однако региональные различия значительны: в США доминирует гидроочистка (72% против 28%), в Японии этот перекос еще более выражен (79% против 21%). В России же наблюдается более сбалансированная структура: 52% масел подвергаются гидрообработке и 48% – адсорбционной очистке.