The effect of using a co-solvent in the extraction process on the performance and quality of the obtained raffinates

• Autorzy: Antosz Artur , Ptak Stefan

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2019.11.07

Warianty tytułu

PL

Wpływ zastosowania współrozpuszczalnika w procesie ekstrakcji na wydajność i jakość uzyskanych rafinatów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

During the investigations solvent refining tests were conducted using co-solvents of different concentration as well as carrying out a reference process without a co-solvent. The laboratory stand used for modelling the technological process allowed to carry out the solvent refining continuously, simulating a production process in the petroleum rafinery lube oil plant. The feed stock used in the investigation was fraction obtained during petroleum vacuum distillation serving to produce a base oil. The investigation of the solvent extraction process was conducted using formamide as a co-solvent in the amount of 10% (m/m) and 15% (m/m). In addition, the extraction process without formamide was carried out as a reference process when comparing both the yield of the obtained raffinates and quality of the products received when a cosolvent was applied. In all the solvent refining tests the same technological parameters were applied. Basic physico-chemical properties of the produced raffinates were determined. It was found that despite using the same technological parameters in the extraction processes, changing only the proportion of co-solvent from 0 to 10% (m/m), raffinates of different yield and quality were obtained. The lowest yield was observed during the process in which only furfural was applied, i.e. in the reference process for those with the use of a co-solvent, and during that process a raffinate of 49.7% (m/m) yield was obtained. The highest raffinate yield – 72.2% (m/m) was obtained in the process with 10% (m/m) of formamide. In the process with 5% (m/m) of a co-solvent a raffinate of 62.5% (m/m) yield was obtained. When comparing the performances obtained, it can be stated that an addition of a co-solvent in the proportion of 5% (m/m) will cause 12.8% (m/m) increase in the amount of the raffinate obtained, and 10% (m/m) addition of a co-solvent will bring 22.5% (m/m) increase of the refining process yield. This increase in the raffinate output leaded to with the lowering of its quality in regard to all the investigated parameters.

PL

W trakcie badań przeprowadzono próby rafinacji rozpuszczalnikowej z zastosowaniem współrozpuszczalnika w różnych stężeniach oraz proces odniesienia bez udziału współrozpuszczalnika. Do badań modelujących proces technologiczny wykorzystano stanowisko laboratoryjne umożliwiające prowadzenie procesów rafinacji rozpuszczalnikowej w sposób ciągły, symulujące proces przemysłowy stosowany na bloku olejowym w rafinerii ropy naftowej. Surowcem do badań była frakcja otrzymana podczas destylacji próżniowej ropy naftowej służąca do wytwarzania oleju bazowego. Badania nad procesem ekstrakcji rozpuszczalnikowej prowadzono przy zastosowaniu formamidu jako współrozpuszczalnika w ilości 5% (m/m) i 10% (m/m). Wykonano również proces ekstrakcji bez współudziału formamidu, służący jako proces odniesienia dla porównania wydajności uzyskanych rafinatów i jakości otrzymanych produktów procesu z zastosowaniem współrozpuszczalnika. Dla wszystkich prób rafinacji rozpuszczalnikowej zastosowano takie same parametry technologiczne. Określono podstawowe właściwości fizykochemiczne wytworzonych rafinatów. Analizując uzyskane wyniki, stwierdzono, że pomimo zastosowania tych samych parametrów technologicznych prowadzenia procesów ekstrakcji, zmieniając jedynie udział współrozpuszczalnika od 0 do 10% (m/m), otrzymano rafinaty z różną wydajnością i jakością. Najniższą wydajność odnotowano dla procesu z zastosowaniem samego furfuralu, który był procesem odniesienia dla prób z użyciem współrozpuszczalnika – w trakcie tego procesu uzyskano rafinat z wydajnością 49,7% (m/m). Najwyższą wydajność rafinatu, na poziomie 72,2% (m/m), osiągnięto dla procesu z 10-procentowym (m/m) udziałem formamidu. W procesie z udziałem współrozpuszczalnika na poziomie 5% (m/m) uzyskano rafinat z wydajnością 62,5% (m/m). Porównując otrzymane wydajności rafinatów, można stwierdzić, że dodatek współrozpuszczalnika w ilości 5% (m/m) wpłynął na zwiększenie ilości otrzymywanego rafinatu o 12,8% (m/m), a dodatek współrozpuszczalnika w ilości 10% (m/m) spowodował wzrost wydajności procesu rafinacji o 22,5% (m/m). Zwiększenie wydajności uzysku rafinatu wiązało się z obniżeniem jego jakości we wszystkich badanych parametrach.

Słowa kluczowe

EN

solvent refining; solvent extraction; co-solvent

PL

rafinacja rozpuszczalnikowa; ekstrakcja rozpuszczalnikowa; współrozpuszczalnik

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 75, nr 11
• Strony: 715--722
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz.

Twórcy

autor

Antosz Artur

• Oil and Gas Institute – National Research Institute

autor

Ptak Stefan

• Oil and Gas Institute – National Research Institute

Bibliografia

• Abdul-Halim A.-K. M., Amal Khalid Shehab A.-R., 2008. Viscosity Index Improvement of Lubricating Oil Fraction (SAE – 30). Iraqi Journal of Chemical and Petroleum Engineering, 9(3): 51–57.
• Bartyzel A., 2010. Ocena wpływu zastosowania N-metylopirolidonu w procesie ekstrakcji ciągłej na jakość uzyskanych rafinatów i ekstraktów. Dokumentacja Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, nr zlec. DK-4100-86/2010.
• Bartyzel A., 2011a. Badania laboratoryjne procesów ciągłej ekstrakcji rozpuszczalnikowej. Nafta-Gaz, 2011, 9: 661–666.
• Bartyzel A., 2011b. Badania procesu ekstrakcji rozpuszczalnikowej wysokoaromatycznych surowców naftowych przy zastosowaniu różnych rozpuszczalników organicznych. Dokumentacja Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, nr zlec. DK-4100-79/2011.
• Bartyzel A., 2012. Badanie selektywności rozpuszczalników organicznych stosowanych w procesach ciągłej ekstrakcji rozpuszczalnikowej wysokoaromatycznych olejów naftowych. Nafta-Gaz, 10: 693–698.
• Bushnell J.D., Fiocco R.J., 1980. Engineering aspects of the Exol N lube Process. Hydrocarbon Processing, 5: 119–123.
• Czernożukow N.I., 1969. Rafinacja produktów naftowych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa.
• Epelle E., Lukman Y., Otaru A.J., 2016. A comparative study of the solvent powers of phenol, furfuraland NMP in improving the viscosity index of spent lubricating oil. International Research Journal on Engineering, 3(1): 8–24. http://apexjournal.org/irje/archive/2016/Apr/fulltext/Epelle%20et%20al.pdf (dostęp: październik 2018).
• Espada J.J., Coto B., van Grieken R., Moreno J.M., 2008. Simulation of pilot-plant extraction experiments to reduce the aromatic content from lubricating oil. Chem. Eng. Process., 47: 1398–1403. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0255270107002097 (dostęp: październik 2018).
• Fakhr Hoseini S.M., Tavakkoli T., Hatamipour M.S., 2009. Extraction of aromatic hydrocarbons from lube oil using n-hexane as a cosolvent. Separation and Purification Technology, 66(1): 167–170. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586608004504?via%3Dihub (dostęp: październik 2018).
• Gary J.H., Handwerk G.E., 2001. Petroleum Refining Technology and Economics. Marcel Dekker, Inc.: 287–302.
• Ghafil Alibrahem A., 2010. Evolutionary of extraction base oils unit’s efficiency utilizing mixed solvent. Hydrocarbon Process, 88(9): 155–160.
• Gurewicz I.L., 1975. Własności i przeróbka pierwotna ropy naftowej i gazu. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa.
• Hussein M., Amer A.A., Gaberah A.S., 2014. Used Lubricating Oils Re-Refining by Solvent Extraction. American Journal of Environmental Engineering and Science, 1(3): 44–50. https://www.researchgate.net/publication/273386306_Used_lubricating_oils_rerefining_by_solvent_extraction (dostęp: październik 2018).
• Ibtehal K.S., Muslim A.Q., 2015. Extraction of Aromatic Hydrocarbons from Lube Oil Using Different Co-Solvent. Iraqi Journal of Chemical and Petroleum Engineering, 16(1 ): 79–90.
• Kirk-Othmer (ed.), 2007. Encyklopedia of Chemical Technology. Wiley J. and Sons, New York, 28.
• Luo T., Zhang L., Zhang C., Ma J., Xu Z., Sun X., Zhao S., 2018. Role of water as the co-solvent in eco-friendly processing oil extraction: Optimization from experimental data and theoretical approaches. Chemical Engineering Science, 183(29): 275–287. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250918301337?via%3Dihub (dostęp: październik 2018).
• Lynch T.R., 2008. Process Chemistry of Lubricant Base Stocks. Wyd. CRC Press, Taylor & Francis Group, LLC: 141–168.
• Pelc L., Wróblewska B., Dettloff R., Szewczyk A., Kaczmarczyk A., Sęk K., 1989. Badania nad rozeznaniem możliwości intensyfikacji procesu selektywnej rafinacji olejów dla G.Z.R. w wyniku zastąpienia furfurolu N-metylopirolidonem. Etap II. Dokumentacja Instytutu Technologii Nafty nr 2184/1989.
• Pelc L., Wróblewska B., Dettloff R., Szewczyk A., Sęk K., 1988. Badania nad rozeznaniem możliwości intensyfikacji procesu selektywnej rafinacji olejów dla G.Z.R. w wyniku zastąpienia furfurolu N-metylopirolidonem. Etap I. Dokumentacja Instytutu Technologii Nafty nr 2083/1988.
• Pillon L.Z., 2007. Interfacial Properties of Petroleum Products. Wyd. CRC Press, Taylor & Francis Group, LLC.
• Podniało A., 2002. Paliwa oleje i smary w ekologicznej eksploatacji. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa.
• Sequeira A., 1989. Lubrication Base Oil Processing. Lubrication, 75(1): 5–16.
• Sequeira A., 1992. Lubricating Oil Manufacturing Processes. Petroleum Processing Handbook, Marcel Dekker, New York: 634–664.
• Sequeira A., 1994. Lubricant Base Oil and Wax Processing. Marcel Dekker, Inc.: 81–118.
• Speight J., 2015. Fouling in Refineries. Elsevier Store: 226–227.
• Tanasescu C., Rosca P., 2001. Rafinacja olejów bazowych metodą ekstrakcji n-metylopirolidonem. Nafta-Gaz, 3: 153–159.
• Yousef N.S., Ahmed Muhammad A., 2018. Dearomatization of lube oil using polar solvents. International Journal of Scientific & Engineering Research, 9(3), https://www.ijser.org/researchpaper/Dearomatization-of-lube-oil-using-polar-solvents.pdf (dostęp: październik 2018).
• Patenty
• Patent US2003100813 Extraction of aromatics from hydrocarbon oil using furfuralco-solvent extraction process. Publ. 29.05.2003.
• Patent US2010243533 Extraction of aromatics from hydrocarbon olusing n-methyl2-pyrrolidone and co-solvent. Publ. 30.09.2010.