Очистка фурфуролом (характеристика растворителя)
Фурфурол — гетероциклический альдегид фуранового ряда. Свежеполученный фурфурол представляет собой бесцветную, сильно преломляющую свет жидкость с приятным запахом ржаного хлеба. На воздухе и особенно под действием света и температуры фурфурол постепенно осмоляется, приобретая сначала соломенно-желтый цвет, а затем темно-бурый и почти черный. Осмоление фурфурола значительно замедляется при хранении его в темноте и в атмосфере инертного газа, а также под слоем масла. Из сырья, поступающего на очистку фурфуролом, необходимо удалять воздух (деаэрировать). Регенерировать фурфурол из рафинатного и экстратного растворов лучше в вакууме, чтобы обеспечить более мягкий температурный режим перегонки. Цвет фурфурола можно стабилизировать, добавляя в нему антиокислители третичные амины, пирогаллол и др.
Сырьем для получения фурфурола являются растительные вещества, обогащенные пентозаном: кукурузная кочерыжка, отруби, подсолнечная и хлопковая шелуха и т.д. Гидролизом пентозанов получают пентозы.
Основные физико-химические свойства фурфурола следующие:
Молекулярная масса...............................................................96,03
Плотность при 20С, кг/м3........................................................1159,4
Показатель преломления........................................................1,5261
Температура, С
кипения...................................................................................161,7
плавления................................................................................38,7
вспышки (в открытом тигле)......................................................56,0
Вязкость при 38С, мм2/с..........................................................0,907
Теплота испарения при 161,7 С, кДж/кг...................................456,43
Теплоемкость при 20С, кДж/(кгК)..............................................1,59
По химическим свойствам фурфурол сходен с ароматическими альдегидами: при восстановлении переходит в а-фурфуриловый спирт C4H3O-CH2OH, при окислении образует пирослизевую кислоту C4H3O-COOH. Фурфурол токсичен, при местном поражении он оказывает раздражающее действие. Симптомами отравления являются нетвердая походка, нарушенная координация движений. Присутствие паров фурфурола в воздухе можно обнаружить при помощи листа бумаги, обработанной смесью из равных частей аммиаки и уксусной кислоты; в присутствии фурфурола бумага краснеет. Предельно допустимая концентрация фурфурола в воздух не должна превышать 0,01 мг/л.
Фурфурол и вода при нормальных температурах обладают ограниченной взаимной растворимостью, с повышением температуры она возрастает. Критическая температура растворения фурфурола в воде равна 121С, соответствующая этой температуре концентрация фурфурола в растворе составляет 50,3% (масс.).Температура кипения азеотропной смеси фурфурола с водой при атмосферном давлении равна 97, 45С; содержание фурфурола в этой смеси 35% (масс.).
Фурфурол применяют, для очистки масляных дистиллятов и предварительно деасфальтированных остатков вакуумной перегонки нефтей с небольшой и средней смолистостью, сравнительно реже — для очистки прямогонного дизельного топлива газойлей каталитического крекинга. Как указывалось выше, фурфурол характеризуется сравнительно невысокой растворяющей способностью, и для ее повышения необходимо повышать (в пределах, допустимых по КТР) температуру. Обычно очистку фурфуролом проводят при температурах от 60 до 150С. При этом не затрудняется очистка высокозастывающего сырья, улучшаются контакт и разделение рафинатной и экстрактной фаз. Присутствие воды в фурфуроле снижает его растворяющую способность и избирательность, что отрицательно сказывается на результатах очистки, поэтому содержание воды в фурфуроле не должно превышать 1%.
При очистке дизельных топлив с использованием сухого фурфурола нужно понижать температуру экстракции вследствие низкой КТР смеси. В этом случае обводненность фурфурола не снижает эффективность очистки, но повышает КТР, что позволяет вести очистку при 30-50С. Кратность фурфурола к сырью в зависимости от вязкости сырья и содержания в нем нежелательных компонентов составляет для дистиллятных масляных фракций 150-350, для остаточных 250-500% (об.).
Помимо выбора оптимальных условий очистки для улучшения четкости разделения и увеличения выхода рафината при очистке фурфуролом применяют рециркуляцию части экстракта в нижнюю секцию экстракционной колонны; при этом из экстрактного раствора выделяются соединения с меньшей растворяющей способностью. Они поднимаются наверх вместе с сырьем, вновь контактируют с растворителем, создавая внутреннюю циркуляцию в колонне и повышая четкость разделения сырья на рафинат и экстракт. Применение рециркуляции экстракта (30-50% на сырье) повышает выход рафината на 3-7% (масс.) на сырье. Примерные показатели очистки фурфуролом деасфальтизата (v100=20 мм2/с, коксуемость 0,6% масс.) из нефти Сангачалы-море приведены ниже:
Условия очистки
Кратность фурфурола к сырью (масс.)................................4:1
Температура в экстракционной колонне, С
вверху................................................................................130
в середине..........................................................................110
внизу...................................................................................90
Характеристика рафината
Выход, % (масс.) на сырье....................................................76
Плотность при 20С, кг/м3...................................................895,9
Вязкость при 100С, мм2/с.....................................................6,7
Коксуемость, % (масс.)........................................................0,17
Характеристика экстракта
Выход, % (масс.) на сырье....................................................24
Плотность при 20С, кг/м3...................................................966,1
Вязкость при 100С, мм2/с.....................................................35,8
Коксуемость, % (масс.)............................................................3
Технологическая схема и характеристика укрупненной
комбинированной установки селективной очистки
масляного сырья фурфуролом.
Установки очистки нефтяных фракций фурфуролом состоят из следующих секций: деаэрации сырья; экстракции сырья фурфуролом; регенерации растворителя из рафинатного раствора; регенерации фурфурола из смесей его с водой. На нефтеперерабатывающих заводах действуют как однопоточные, так и укрупненных комбинированные (двухпоточные) установки. Мощность однопоточных установок по сырью — 1000-1500 т/сут; укрупненных комбинированных установок — до 3000 т/сут. В качестве экстракционных аппаратов используют экстракционные колонны и роторно-дисковые контакторы.
В отличие от однопоточной укрупненная комбинированная установка имеет по две секции деаэрации и экстракции, две секции регенерации фурфурола из рафинатых растворов (что позволяет очищать сырье одного или одновременно двух видов) и одну секцию регенерации растворителя из экстрактных растворов. Двухпоточные установки по сравнению с однопоточными более экономичны по себестоимости продукции, повышенной производительности труда и т.д. К недостаткам укрупненных комбинированных установок следует отнести получение экстракта широкого фракционного состава в случае очистки дистиллятного сырья на одном блоке установки, а остаточного сырья — на другом, что усложняет утилизацию экстракта.
