Карбамидная депарафинизация: принцип и технология
Процесс карбамидной депарафинизации позволяет значительно улучшить низкотемпературные свойства дизельных топлив. Благодаря этой технологии температура застывания топлива может быть снижена до -45 °C для зимних и до -60 °C для арктических сортов. В основе метода лежит способность высокоочищенного карбамида (мочевины) при низких температурах образовывать кристаллические комплексы исключительно с нормальными алканами (н-парафинами) — основными виновниками застывания топлива. Этот процесс является экзотермическим, то есть сопровождается выделением тепла. При последующем нагревании комплекс легко разрушается, разделяясь на жидкие парафины и регенерированный карбамид.
Для повышения эффективности процесса в реакционную смесь дизельного топлива и карбамида добавляют растворители (например, изопропиловый спирт) и активаторы (метанол, ацетон). Это снижает вязкость и улучшает контакт между компонентами. Сам процесс смешивания длится 30-50 минут при температуре 20-30 °C в реакторах с мешалками или в трубчатых аппаратах. Образовавшийся комплекс-сырец отделяют от депарафинированного топлива с помощью отстаивания, фильтрации или центрифугирования.
Очистка и регенерация в карбамидном процессе
Полученный комплекс-сырец имеет сметанообразную консистенцию и может содержать примеси дизельного топлива. Для их удаления его многократно промывают тяжелой бензиновой фракцией (180-220 °C). После промывки комплекс нагревают до 75-80 °C, что приводит к его разрушению и разделению на жидкие парафины и спиртовый раствор карбамида, который возвращается в цикл. Важно отметить, что полученные парафины содержат следы растворителей и требуют дополнительной глубокой очистки. Несмотря на высокую эффективность (выход депарафинированной фракции около 93%), карбамидный метод сегодня считается морально устаревшим и его применение ограничивается.
Адсорбционная депарафинизация на цеолитах
Более современной и селективной альтернативой является адсорбционная депарафинизация на цеолитах типа А. Этот физический процесс позволяет избирательно извлекать до 90-95% н-алканов (C10-C18) из дизельных фракций. В результате получается депарафинированное топливо с температурой застывания до -50 °C и высокочистые жидкие парафины (98.5-99.0%). Эти парафины являются ценным сырьем для производства биоразлагаемых ПАВ, хотя их использование для синтеза белковых кормовых добавок (БВК) в настоящее время прекращено.
Технологическая схема адсорбционного процесса
Суть процесса заключается в циклической работе адсорберов с неподвижным слоем цеолита. Гидроочищенное и осушенное сырье, смешанное с водородсодержащим газом (ВСГ), нагревается и подается в адсорбер. Цеолит избирательно задерживает н-алканы, а очищенная фракция (денормализат) выводится из системы. Для удаления захваченных парафинов из цеолита используется стадия десорбции, где в качестве вытесняющего агента применяется нагретый аммиак. ВСГ в процессе служит для подавления коксообразования на цеолите. Через каждые 1000-1200 часов работы цеолит подвергают регенерации горячим воздухом для выжигания коксовых отложений.
Оба рассмотренных метода — карбамидный и адсорбционный — были в первую очередь ориентированы на получение жидких парафинов как целевого продукта. В современной нефтепереработке им на смену приходят более эффективные и комплексные процессы гидрообработки, такие как «Изокрекинг», которые позволяют не только удалять парафины, но и улучшать другие ключевые свойства топлив.