Оптимизация технологических параметров процесса производства присадок

Оптимизация технологических параметров процесса производства присадок

Технологические процессы производства присадок и пакетов присадок существенно отличаются от процессов производства нефтяных и многих нефтехимических продуктов. Высокая вязкость сырья, промежуточных и готовых продуктов, сильная коррозионная агрессивность многих используемых реагентов затрудняют создание непрерывных технологических процессов, поэтому большая часть установок по производству присадок работает по периодической или полупериодической схеме. Периодические процессы не могут быть в достаточной степени автоматизированы и механизированы, имеют и другие недостатки, что увеличивает себестоимость присадок. Производство многофункциональных присадок и пакетов присадок осуществляется путем многостадийного синтеза. Сырьём служат продукты переработки нефти и нефтехимического синтеза (олефиновые, ароматические и парафиновые углеводороды, сульфокислоты, алкилфенолы, спирты, а также различные неорганические реагенты — гидрооксиды и оксиды металлов, пятисернистый фосфор и др.)[1,2].

Чтобы выдержать конкуренцию в современных условиях на рынке производителей масел и присадок, необходимо постоянно совершенствовать технологические процессы, вести техническую политику, направленную на снижение себестоимости за счёт оптимизации технологических операций, внедрения энергосберегающих мероприятий.

Присадки представляют собой сложные соединения органического, металлоорганического, неорганического происхождения, многие из которых применяются в виде коллоидных растворов [3]. Нарушение устойчивости подобного коллоидного раствора, вызванная как правило коагуляцией диспергированных частиц, приводит к выпадению присадки в осадок и изменению качества масла при хранении, что в свою очередь ухудшает эксплуатационные свойства смазочных масел. Увеличение интервала температур, воздействующих на продукт в процессе хранения, а также длительность хранения — все это способствует коагуляции частиц присадки. При попадании в масляной раствор посторонних частиц — механических примесей, воды — также ускоряется процесс коагуляции и как следствие ухудшается качество продукта. Поскольку присутствующие в растворе механические примеси становятся центрами коагуляции, то возникает необходимость в организации стадии очистки получаемого продукта [4].

В рамках производства присадок и пакета присадок СООО «ЛЛК-Нафтан» была проведена модернизация блока очистки присадок от механических примесей, замена двухступенчатой схемы блока на трехступенчатую: грубая очистка, тонкая очистка и доочистка. В процессе опытно-промышленного пробега были установлены оптимальные технологические режимы работы нового оборудования.

При анализе полученных данных сделаны выводы о зависимости коллоидной стабильности продукта от содержания в нем механических примесей, о влиянии на стабильность продукта таких факторов, как расход продукта, подаваемый на блок очистки, длительности цикла работы сепараторов и содержания растворителя.

Отметим, что под коллоидной стабильностью понимают способность присадки или присадок не выпадать из масла в осадок в условиях применения или его длительного хранения [1]. Коллоидная стабильность растворов присадок является важной практической характеристикой, определяющей уровень эксплуатационных свойств масел, а следовательно, и эффективное их применение в технике. Осаждение одной или нескольких присадок из объема масла существенно ухудшает те или иные показатели эксплуатационных свойств масел. Например, в случае гидравлических масел наблюдается ухудшение их фильтруемости, забиваются фильтры, что может привести к полному выходу гидросистемы из строя. У моторных масел возможно значительное ухудшение моющих и вязкостно-температурных свойств, у трансмиссионных — смазочной способности [5].

Поскольку технологические режимы работы блока очистки не являются данными, открытыми для широкого обозрения, то в данной работе приведена информация лишь об исходных и конечных показателях; анализ режимов работы оборудования ограничен общими выводами о влиянии различных факторов, приведенными ниже. С целью отображения зависимости коллоидной устойчивости присадок от содержания механических примесей ниже приведены данные по коллоидной стабильности для двух различных марок пакетов присадок после очистки с разным остаточным содержанием механических примесей. Коллоидная стабильность продуктов после блока очистки от механических примесей определялась по методике приведенной в источнике [6].

Как можно заключить из рисунка 1, с увеличением содержания механических примесей в пакетах присадок уменьшается их коллоидная стабильность, при выравнивании методом наименьших квадратов показателей динамического ряда установлено, что данная зависимость носит линейный характер, величина достоверности аппроксимации R²=0,976.

Рисунок 1. Зависимость коллоидной стабильности от степени очистки присадки от механических примесей.

Полученные результаты можно объяснить тем, что с увеличением содержания примесей увеличивается количество потенциальных центров коагуляции, что приводит к укрупнению частиц присадок и последующему выпадению их в осадок вместе с частицами механических примесей согласно закону Стокса. присадка нефтяной коллоидный механический С увеличением количества центров коагуляции увеличивается адсорбция частиц присадки из дисперсионной среды, вследствие наличия нескомпенсированной поверхностной энергии [7]. Устанавливающееся на поверхности центров коагуляции адсорбционной-десорбционное равновесие обусловливает условия роста частиц. Рост числа и размеров частиц приводит к их более интенсивному взаимодействию, в результате чего образуются коагуляционные структуры, связывающиеся в конечном итоге в коагуляционный каркас, данное явление сопровождается изменением поверхностного натяжения на поверхности раздел фаз и постепенному выделению дисперсной фазы из дисперсионной среды путем ее осаждения из раствора. Данное явление обуславливает снижение коллоидной устойчивости пакетов присадок.

На основании данных опытно-промышленного пробега можно заключить, что с увеличением длительности цикла сепарации также наблюдается падение коллоидной устойчивости, что обусловлено конструкционными особенностями оборудования: с ростом длительности цикла работы сепараторов наблюдается некоторое увеличение остаточного содержания механических примесей, таким образом для каждого продукта необходимого подбирать индивидуальные режимы очистки, в том числе и длительность цикла сепарации.

Данные пробега указывают на то, что большее количество растворителя, подаваемого на блок очистки, способствует более полному отделению механических примесей от продукта, что не противоречит закону Стокса. Таким образом, с увеличением количества подаваемого на разбавление растворителя происходит более полное отделение механических примесей и повышается коллоидная стабильность продукта.

В результате проведенных исследований установлены оптимальные технологические параметры процесса очистки присадок от механических примесей: расход продукта, длительность цикла работы сепараторов, содержания растворителя и др., что будет способствовать улучшению качества выпускаемой продукции и как следствие увеличение спроса на получаемые присадки и пакеты присадок.

• 1. Кулиев, А. М. Химия и технология присадок к маслам и топливам. — 2-е изд., перераб. — Л.: Химия, 1985. — 312 с.
• 2. LA Mikeska, CA Cohen. Mineral oil stabilizing agent and composition containing same. U.S. Patent 2, 139,766 (12/13/38, Standard Oil Developent Co.).
• 3. Фукс Г. И. Коллоидная химия нефти и нефтепродуктов. — М.: Техника, 2001. — 96 с.
• 4. HF Askew, GJJ Jayne, JS Elliot. Lubricant compositions. U.S. Patent 3,882,031 (5/6/75, Edwin Cooper and Co. Ltd.).
• 5. Ультразвуковая кавитационная обработка коллоидных систем смазочных материалов/ С. В. Покровкая, Н. В. Ощепкова, А. В. Завадский, Ю.А. Булавка// Вестник Полоцкого государственного университета. Сер. B, Прикладные науки. Промышленность.- 2012. — № 3.с. 109−113.
• 6. Бабушкин, М. О. Методика определения коллоидной стабильности присадок и пакетов присадок./ М. О. Бабушкин, С.Н. Кирко// Новополоцк -2006. — 10 с.
• 7. Ермак, А.А. Физико-химическая механика дисперсных систем: учебно методический комплекс/ А. А. Ермак; М-во образования Р.Б. ПГУ. — Новополоцк, 2007. — 259 с.