Способ получения трансформаторного масла

ПИСАНПАЕН 1 У ОБРЕТ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(73) Алиев Насир Мамед оглы(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА(57) Сущность изобретения: нефтяной дистиллятподвергают обработке серной кислотой в аппаратеколонного типа с инертной насадкой из поливинилхпоридных частиц при подаче нефтяного дистиллята в нижнюю часть аппарата, а серной кислоты:А2- в верхнюю часть аппарата Полученное киспое масло подвергают последовательной обработке щелочью с получением нейтрализованного масла и горячей водой в аппаратах колонного типа с инертной насадкой в противотоке при подаче кислого и нейтрализованного масла в нижнюю часть аппаратов с объемной скоростью 0,6 - 1,0 ч. Полученное масло подвергают сушке и контактной доочистке. Обе стадии проводят одновременно в аппарате колонного типа с неподвижным слоем цеопита МаХ 2 табл, 1 ил.Изобретение относится к производствуизоляционных масел, в частности трансформаторных л 1 асел, Известен способ получения трансформаторного масла селективнойочисткой нефтяных дистиллятов. В качестве 5селективного растворителя применяют фенол или фурфурол.Способ осуществляют в зкстракционной колонне, температурный градиентзкстракции составляет обычно 6 - 10 С, Избирательнаяя способность растворителейзависит оттемпературы в колонне. При приближении температуры к критической точкеухудшается качЕство рафината, что в конечном итоге сказывается на качестве получае- "5мого трансформаторного масла, которое поосновному показателю термоокислительной стабильности не удовлетворяет требованиям ГОСТа. Этим и обьясняетсянеобходимость введения в состав масла энтиокислител ьной присадки,В целом способ сложен и малоэффективен, используется большое количество токсичных растворителей, Трансформаторныемасла получают гидрированием масляныхдистиллятов в присутствии специальных катализаторов. Осуществляют способ придавлении 250 ати и температуре 400 С всвязи с чем основным недостатком способаявляетсясложность аппаратурного оформ- З 0лен ия.Широко используют метод сернокислотной очистки при получении трансформаторных масел.В известном способе, принятым нами в З 5качестве прототипа, масляный дистиллятобрабатывают 947 серной кислотой притемпературе 45-55 С в три стадии. Расходсерной кислоты составляет 12 - 16 от массы дистиллята, 40Проводится трехкратная порционнаяобоаботка масляного дистиллята кислотой,сопровождающаяся интенсивным перемешиванием с обязательным отстоем продукта и выводом кислого гудрона из мешалки, 45После полного осаждения кислого гудронаиз кислого масла оно перекачивается в щелочные мешалки, где осуществляется нейтрализация (выщелэчивание) кислого масла3-ным раствором щелочи йаОН, Обработка щелочью сопровождается перемешивэнием при 40 - 45 С. После окончаниянейтрализации масло дополнительно нагревается до 75 С и отстаивается, из отстоявшегося масла удаляют в основном соли 55нафтеновых кислот и сульфокислоты,После отстоя и вывода щелочных водмасло переводится в промывочные мешалки, где производится тщательная промывканагретого нейтрального масла горячей водой для полного удаление солей нафтеновых и сульфокислот, Затем проводится стадия продувки и просушки масла потоком воздуха (при температуре 95 С).Следует отметить, что продувка масла воздухом при указанных температурах приводит к окислению различных компонентов масла и в конечном итоге сказывается на качестве полученного масла. Завершающей стадией является контактная доочистка отбеливающими глинами, где масло тщательно перемешивается с тонкоизмельченной глиной нагревается до 100 С и выдерживается определенное время до завершения процесса сорбции. Затем смесь масла с глиной подается на фильтр-прессы, где производится отделение готового масла от отработанной глины,Продолкительность всего цикла складывается из затрат времени на последовательные операции: загрузку и перекачку масла, перемешивания с кислотой и щелочью, отстой кислого гудрона и щелочных вод, промывку, продувку, а также контактную обработку масла,Проведение процесса по известному способу приводит к разрушению и уносу ряда ценных компонентов из масла с кислым гудроном, Кроме того, потери при нейтрализации и промывке, при контактной очистке отбеливающей глиной в среднем составляют до 9 ь на каждой стадии,Периодичность процесса, громоздкость аппаратуры не обеспечивают зфективности контакта рабочих сред, следствием чего является значительная затрата времени на производство технологических операций,Использование механических мешалок приводит к значительным знергозатратам. э такие к частой их замене, в связи с высокой коррозийностью реакционных сред. При перемешивании струей воздуха,происходит частичное окисление различных компонентов масла, кроме того использование при контактной очистке отбеливающей глины, не только увеличивает потери масла с ней, но и приводит к образованию экологически вредных отходов, не поддающихся регенерации.Таким образом, недостатками известного способа являются сложность технологии, большие знергозатраты, а также образование большого количества экологически вредных отходов отбеливающей глины, не поддающихся регенерации.Цель предлагаемого способа - упрощение технологии., сокращение энергозатрат и искгночение экологически вредньх отходов отбеливающей глины, Поставленная цель достигается тем., что стадии нейтрализации5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щелочью и промывки водой проводятся в противоточных колонках с инертной насадкой, при объемной скорости подачи сырья 0,6-1 ч, Стадии сушки и контактной доочистки совмещаются и проводятся одной стадией в колонке с неподвижным слоем адсорбента (цеолит МаХ). Предложенный способ заключается в том, что стадиикислотной очистки, нейтрализации щелочью и промывки водой осуществляются в колонках (1 - 3), В верхней и нижней частях колонки снабжены отстойными зонами.В каждой из колонок (1-3) противоток создается за счет разности в плоскостях контактируемых жидкостей. В первой колонке, где проводится кислотная очистка, более тяжелая 92 серная кислота является дисперсной фазой и подается в верхнюю часть реакционной эоны. В нижнюю часть реакционной зоны подается дистиллят трансформаторного масла, Образовавшийся кислый гудрон удаляется из нижней отстойной зоны, а полученное кислое масло отводится из верхней отстойной зоны в нижнюю часть реакционной зоны колонки 2. Объемная скорость подачи сырья составляет 0,6 - 1 ч, а температурный интервал равен 25-35 С, В качестве инертнойнасадки в колонке 1 использовали поливинилхлоридные частицы размером Зх 4 мм.В колонке 2 (см, чертеж), где проводитсястадия нейтрал изации, 1,5 - 2-н ы й растворедкого натра подается в верхнюю часть реакционной зоны, В нижнюю часть реакционной зоны непрерывно подводится кислоемасло из колонки 1.Из нижней отстойной эоны колонки 2удаляются щелочные отходы, содержащие восновном растворенные в воде соли нафтеновых и сульфокислот. Масло из верхнейотстойной зоны поступает в нижнюю частьреакционной зоны колонки 3. Объемная скорость подачи сыоья составляет 0,6-1 ч, атемпературный интервал 65 - 70 С,В качестве инертной насадки в колонках 2, 3 используются керамические частицы размером Зх 4 мм.В колонке 3, где проводится промывканейтрального масла водой для полного удаления солей нафтеновых и сульфокислот,промывочная горячая вода подается в верхнюю часть реакционной зоны. В нижнюючасть реакционной зоны подается нейтральное масло из колонки 2, Из нижней отстойной зоны колонки 3 удаляется промывочная вода, а полученное масло из верхней отстойной зоны колонки (3) подается в адсорбер 4(см. чертеж), Стадия промывки водой осуществляется так же при объемной скорости сырья равной 0,6 - 1 ч . Температурный ин тервал равен 70-75 С,Стадии сушки и контактной доочисткиполученного масла совмещаются и проводятся одной стадией в адсорбере 4. В качестве адсорбента используется цеолит МаХ,Объемная скорость подачи сырья в адсорбер 4 равна 0,6 - 1 ч, температурный интервал адсорбции равен 90-95 С,П р и м е р 1. 450 г/ч масляного дистиллята и 50 г/ч 92 -ной серной кислотыпротивотоком подаются в колонку с поливинилхлоридными частицами при температуре 25 - 35 С. Полученный кислый гудроннепрерывно удаляется иэ нижней отстойной зоны колонки 1, а полученное кислоемасло из верхней отстойной зоны колонки 1подается в нижнюю часть реакционной эоны колонки 2, где нейтрализуется 2;4-нымраствором КаОН, который подается в верхнюю часть реакционной зоны колонки 2 поитемпературе 65 - 70 С. В качестве инертной насадки используются керамическиечастицы. Объемная скорость подачи сырьясоставляет 0,8 ч, Образующиеся при этомщелочные отходы удаляются из нижней отстойной зоны, а полученное щелочное масло .направляется в нижнюю часть реакционнойзоны колонки 3 на промывку водой, при температуре 70-80 С.При этом вода подается в верхнюючасть реакционной зоны колонки 3. Промывная вода удаляется из нижней отстойноиэоны колонки 3, а полученное нейтральноемасло из верхней отстойной зоны колонки 3направляется колонку 4 с неподвижнымслоем адсорбента ИаХ с диаметром частиц4 мм, где осуществляется одновременнаясушка и контактная доочистка полученногорафината при температуре 90 - 95 С, и объ.емной скорости подачи сырья 0,8 ч .Материальный баланс примера 1Сернокислотная очистка г/чВзято:Масляный дистиллят 450 90Серная кислота 50 10Всего 500 100Получено:Кислое масло 412 82,4Кислый гудрон 82 16 4Потери 6 1,2Всего 500 100Нейтрализация щелочьюВзято:2 раствор йаОН 100 19,53кислое масло 412 80,47Всего 512 100Получено:Щелочное масло 396 77,34Щелочные отходы 108 21,098 157 392 100 ПотериВсего 512 100 Промывка маслаВзято:Щелочное масло 396 85,90 Вода 65 14,10 Всего 461 100 Получено:Нейтральное масло 392 85,03 Промывочные отходы 62 13,45 Потери 7 1,52 Всего 461 100 Сушка и контактная доочисткаВзято:Нейтральное масло 392 100 ВсегоПолучено:Товарное масло 379 96,68 Продукты десорбции 13 3,32 Всего 392 100 Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,3 О. Полученное трансформаторное масло по всем физико- химическим показателям соответствует требованиям ГОСТа М 982-80.Последующие примеры осуществляли в соответствии с описанием способа по примеру 1 поэтому в примерах(2 - 9) указываются в основном изменения.П р им е р 2, Насадки используемые в колонках 1-3 те же, что и в примере 1. Температурный режим на всех стадиях тот же. что и в примере 1, В качестве адсорбента в колонке 4 используется цеолит ИаХ. Однако объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,6 ч. Выход трансформаторного масла на дистиллят - 85 О. Полученное масло соответствует требованиям ГОСТа М 982-80.П р и м е р 3. Насадки используемые в колонках 1-3 те же, что и в примере 1, Температурный.режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1. В качестве адсорбента в колонке 4 используется цеолит йаХ. Однако объемная скоость подачи сырья на всех стадиях 1,0 ч , Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,8%, Полученное трансформаторное масло соответствует требованиям ГОСТа В 982-80.П р и м е р 4. Насадки используемые в колонках 1-3 те же, что в примере 1, Температурный режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1. В качестве адсорбента в колонке 4 используется цеолит йаХ, Однако объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,5 ч, Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84.1%, Полученное масло не соответствует требованиям ГОСТа 982-80.П р и м е р 5, Насадки используемые в колонках 1 - 3 те же, что в примере 1, Темпе 40 промышленный алюмосиликатный катали 45 50 55 5 10 15 20 25 30 ратурный режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1, В качестве адсорбента в колонке 4 используется цеолит МаХ. Однако объемная скоость подачи сырья на всех стадиях 1,1 ч, Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,5%, Полученное масло не соответствует требованиям ГОСТа 982-80, Ниже приводятся примеры в которых в качестве адсорбента в колонке 4 использовались различные адсорбенты. Условия проведения опытов такие же, как в примере 1.П р и м е р 6. Насадки, используемые в колонках 1 - 3 то же, что в примере 1. Температурный режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1. Обьемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,8 ч, Однако в качестае адсорбента в колонке 4 использовался цеолит СаА с диаметром частиц - 4 мм,Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,5%. Полученное масло не соответствует требованиям ГОСТа 982- 80,П р и м е р 7. Насадки используемые в колонках 1 - 3 те же, что в примере 1, Температурный режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1. Объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,8 ч . Однако в качестве адсорбента в колонке 4 использовался цеолит МаА с диаметром частиц - 4 мм, Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,2%. Полученное масло не соответствует требованиям ГОСТа 982-80,П р и м е р 8. Насадки, используемые в колонках 1-3 те же, что в примере 1, Температурный режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1, Объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,8 ч, Однако в качестве адсорбента в колонке 4 использовался затор с диаметром частиц 4 мм, Выходтрансформаторного масла на дистиллят составил 84,2 . Полученное масло не соответствует требованиям ГОСТа 982-80. П р и м е р 9. Насадки, используемые в колонках 1-3 те же, что в примере 1. Температурный режим на всех стадиях тот же, что и в примере 1. Объемная скорость подачи сырья на всех стадиях 0,8 ч, Однако в качестве адсорбента в колонке 4 использовалсяактивный оксид алюминия с диаметром частиц - 4 мм. Выход трансформаторного масла на дистиллят составил 84,6%,Полученное масло соответствует требованиям ГОСТа 982-80,Физико-химические показатели полученного трансформаторного масла приведен в табл, 1.Как видно из вышеприведенных примеров проведение способа при объемной ско 2002796 105 10 15 30 35 40 45 50 рости подачи сырья равной 0,6 - 1 ч обеспечивает необходимое качество трансформаторного масла примеры (1 - 3), Уменьшение обьемной скорости подачи сырья приводит к снижению скорости массопередачи, что отрицательно влияет на качество получаемого масла пример 4. Увеличение обьемной скорости подачи сырья выше 1 ч приводит к плохому разделению щелочного и нейтрального масла от воды и щелочных отходов пример 5. Приведенные примеры показывают, что совмещение стадий сушки и контактной доочистки возможно только лишь при условии применения в качестве адсорбента цеолита МаХ (пример 1),Из анализов следует, что при использовании СаА и ИаА(примеры б - 7) происходит должное обезвоживание полученного масла, но эти адсорбенты не обеспечивают удаления остатков сернистых соединений, полициклической ароматики, органических кислот и т.д., что в конечном итоге отрицательно сказывается на качестве полученного трансформаторного масла.При применении в колонке в качестве адсорбента активного оксида алюминия и промышленного алюмосиликатного катализатора (примеры 8 - 9) наблюдается обратная картина, остатки (сернистых соединений полициклической ароматики и т,д,) удаляюся достаточно полно, но не происходит полного обезвоживания полученного масла, что так же отрицательно сказывается на качестве полученного трансформаторного масла.Приведенные примеры (1 - 3) показывают, что совмещение стадий сушки и контактной доочистки возможно только лишь при условии применения в качестве адсорбента цеолита КаХ в совокупности с указанными режимными параметрами проведения процесса, Причем в связи с тем, что после кислотно-щелочной очистки масляного дистиллята в нем остается очень незначительное количество вредных примесей (сернистых соединений и т.д,) и почти не содержится смолистых соединений, то не требуется частой регенерации адсорбента, а использование двух колонок 4 и 5 (см. чертеж) позволяет чередовать стадии адсорбции с десорбции с целью непрерывного проведения всех стадий процесса получения трансформаторного масла. Кроме того получение трансформаторного масла по непрерывной смехе позволяет автоматизировать процесс в целом, а также осуществить метрологическое обеспечение каждой стадии,Данный способ, как показано в описании и примерах, прост в технологическом оформлении, Совмещение стадий контактной доочистки и сушки позволяет не только простить технологию получения трансфооматорного масла, исключить экологически вредные отходы отбеливающей глины, но и предотвратить прямой контакт масла с кислородом воздуха на стадии сушки пои те.1 пературах 95 - 100 С тем самым, исключив окисление различных его компонентов,Следует отметить нлзкую стойость к окислению нафтено-парафиновых фракций маловязкого трансформаторного масла и легкость образования в нем глубоких продуктов окисления при любых температурах.Осуществление данного способа практически исключает применение сжатого воздуха на всех стадиях процесса, что в конечном итоге не только уменьшает энергозатраты, но и улучшает качество полученного трансформаторного масла, Кроме того данный способ осуществляется не в пять ста. дий, как в (3), а в четыре стадии и для его осуществления требуется значительно меньше энергозатрат, В табл, 2 представлены энергозатраты на 1 тонну перерабатываемого сырья.Учитывая значительно меньшую энергоемкость предлагаемого способа, ожидается и меньшая себестоимость в целом получаемого масла, Таким образом данный способ прост в осуществлении, экономичен, обеспечивает непрерывную работу, исключает экологически вредные отходы отбеливающей глины и при этом обеспечивает качествоконечного продукта - трансформаторногомасла,(56) Вознесенская Е,В. и др, Труды научнотехнического совещания, М,: Гостоптехиздат, 1962.Гольштейн Д,Л. и др. Труды научно-технического совещания, М.; Гостоптехиздат, 1962.Брай И.В, Регенерация трансформаторных масел. М,; Химия, 1972, с. 3-11.отве 0 (8)0 (10) ответству- ет оответств ет е соответ вуетсоответст вует о ГОСТ 985-79 оответству ла, не Темп Не соответ По ГОСТ12,1.044-8 13 оответс ату Уки, опремая в заует деляе крыто тиг Не соотв 1 о ГОСТ 6370-75 тает осутству чей Отсутству Соответ По ГОС6370 в Содержание механических примесейТемпература застывания, (С), не вышеНатровая проба, оптическая плотность, не болееПрозрачность при 5 С ветствует Не соотв вуетПо ГОСТ 20287-74 нус 4 етстетствуо ГОСТ 287 в1,8 етст е соотв ОСТ натветствутву озрачн стоящего стандартаПо ГОСТ6581-75 Тангенс угла ди 2,5 тетству гческихек поте более при 70 ССтабильн против окисления, не более: С, не ниже Содержаниедораствори кислот и ще ки ГОСТ 982-80ТК - без при- садки Показатель по примеру СоответствуетПоказатель по примеру ГОСТ 982 - 80 ТК - без при- садки Характеристики6 в 4 - 5 По ГОСТ 981 -75 и п.5,4 намасса летуЧИХ НИЗКОМОстоящегостандарта ф лекулярныхкислот, мгКОН на 1 г Соответствует Соответствует Не соответст 0,005 вует масла массовая доля осадка, % .кислотное Не соответстСоответствует Не соответст 0,1 вует вует ЧИСЛО ОКИСленного масла, мг КОН на1 г масла Соответствует 0,35 Соответствует Не соответствует Таблица 2 10 Фо рмул а изобретенияСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА путем обработки нефтяного дистиллята серной кислотой с последующей нейтрализацией полученного кислого масла щелочью, промывкой нейтрализованного масла горячей водой, сушкой и контактной доочисткой, отличающийся тем, что обработку сернойкислотой проводят в аппарате колойного типа с инертной насадкой из поливинилх- лоридных частиц при подаче нефтяного дистиллята в нижнюю часть аппарата, а серной кислоты - в верхнюю часть аппарата, стадии нейтрализации кислого масла и промывки горячей водой нейтрализованного масла проводят в последовательно соединенных аппаратах колонного типа с инертной насадкой при подаче кислого масла и нейтрализованного масла в нижнюю часть аппаратов с объемной скоростью 0,6- 1,0 ч , а щелочи и горячей воды- в верхнюю часть аппаратов и стадиисушки и контактной доочистки проводят одновременно в аппарате колонного типа с неподвижным слоем цеолита йаХ.2002796 ставитель М. Колесниковред М.Моргенгал дактор Л. р А. Обруча Ко акаэ 32 Подписное 13035 Произв ательский комбинат "Патен ве гарина, 10 жгород,мерханова ТехТиражНПО "Поиск" Роспатент сква. Ж. Раушская наб 4/5