The impact of co-solvent application on the solvent refining process selectivity

• Autorzy: Antosz Artur

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.09.07

Warianty tytułu

PL

Wpływ zastosowania współrozpuszczalnika na selektywność procesu rafinacji rozpuszczalnikowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The performed studies involved solvent refining tests using a co-solvent for fractions of various viscosity classes, as well as reference processes with no participation of a co-solvent. The laboratory station used for the tests modelling the technological process enabled the performance of solvent refining processes in a continuous manner, simulating the industrial process used in the oil block of a petroleum refinery. Solvent refining tests of specific vacuum fractions used technological parameters adjusted to critical temperatures determined for the given arrangements. Basic physicochemical properties of the produced raffinates were determined. When analysing the results produced in laboratory extraction processes for NMP and NMP with a 5% addition of formamide, for heavier fractions, there is a noticeable increase in the efficiency of raffinate by 3.4% (m/m) for a process using a co-solvent. However, it was characterised by a slightly lower viscosity index, lower refractive index and a slightly better colour. No differences were observed in the group composition of the compared raffinates; they were generally identical. In the case of lighter fractions, no increase in raffinate efficiency was noticed in a process using a co-solvent compared to a process conducted using just N-methylpyrrolidone. The viscosity index was calculated for both processes at an identical level and it amounted to 119. A slight decrease in the refractive index and a colour improvement were recorded for a process which used NMP + 5% formamide. The group composition of the analysed raffinates exhibited a slight drop by 1.6% (m/m) in the paraffinicnaphthenic hydrocarbon content for the process using a co-solvent, and a 2.2% (m/m) increase in the level of aromatic hydrocarbons with a refractive index of nD20 < 1.53.

PL

W trakcie badań wykonano próby rafinacji rozpuszczalnikowej z zastosowaniem współrozpuszczalnika dla frakcji o różnej klasie lepkościowej oraz przeprowadzono procesy 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. W próbach rafinacji rozpuszczalnikowej poszczególnych frakcji próżniowych użyto parametrów technologicznych dostosowanych do wyznaczonych temperatur krytycznych dla danych układów. Określono podstawowe właściwości fizykochemiczne wytworzonych rafinatów. Analizując wyniki uzyskane w laboratoryjnych procesach ekstrakcji NMP i NMP z dodatkiem 5% formamidu, dla cięższej frakcji, można zauważyć wzrost wydajności rafinatu o 3,4% (m/m) w przypadku procesu z zastosowaniem współrozpuszczalnika. Charakteryzował się on jednak nieco niższym wskaźnikiem lepkości, niższym współczynnikiem załamania światła i nieco lepszą barwą. W składzie grupowym porównywanych rafinatów nie zaobserwowano różnic, w zasadzie były identyczne. W przypadku lżejszej frakcji nie zauważono wzrostu wydajności rafinatu w procesie z zastosowaniem współrozpuszczalnika w stosunku do procesu prowadzonego z wykorzystaniem samego N-metylopirolidonu. Wskaźnik lepkości dla obu procesów obliczono na identycznym poziomie i wynosił 119. Niewielkie obniżenie współczynnika załamania światła oraz poprawę barwy odnotowano dla procesu, w którym zastosowano NMP + 5% formamidu. W składzie grupowym analizowanych rafinatów zaobserwowano niewielki spadek – o 1,6% (m/m) zawartości węglowodorów parafinowo-naftenowych w przypadku procesu z udziałem współrozpuszczalnika oraz podwyższenie poziomu o 2,2% (m/m) węglowodorów aromatycznych o współczynniku załamania światła nD20 < 1,53.

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: 2020
• Tom: R. 76, nr 9
• Strony: 610--619
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz.

Twórcy

autor

Antosz Artur

• 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.
• Antosz A., Ptak S., 2018. Wpływ zastosowania współrozpuszczalnika w procesie ekstrakcji na jakość uzyskanych rafinatów. Archiwum Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków, nr zlec. DK-4100-0072/2018.
• Bartyzel A., 2010. Ocena wpływu zastosowania N-metylopirolidonu w procesie ekstrakcji ciągłej na jakość uzyskanych rafinatów i ekstraktów. Archiwum Instytutu Nafty i Gazu –Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków, nr zlec. DK-4100-0086/2010.
• Bartyzel A., 2011a. Badania laboratoryjne procesów ciągłej ekstrakcji rozpuszczalnikowej. Nafta-Gaz, 9: 661–666.
• Bartyzel A., 2011b. Badania procesu ekstrakcji rozpuszczalnikowej wysokoaromatycznych surowców naftowych przy zastosowaniu różnych rozpuszczalników organicznych. Archiwum Instytutu Nafty i Gazu –Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków,nr zlec. DK-4100-0079/2011.
• Bartyzel A., 2012. Badanie selektywności rozpuszczalników organicznych stosowanych w procesach ciągłej ekstrakcji rozpuszczalnikowej wysokoaromatycznych olejów naftowych. Nafta-Gaz, 10: 693–698.
• Epelle E., Lukman Y., Otaru A.J., 2016. A comparative study of the solvent powers of phenol, furfural and 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 (accessed in: September 2019).
• 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. DOI: 10.1016/j.cep.2007.06.012.
• Fakhr Hoseini S.M., Hatamipour M.S., Tavakkoli T., Montahaee A., 2009a. Experimental Liquid−Liquid Equilibrium of (Lube Cut + Furfural + 2,2,4triMethyl Pentane) Ternary System from T = 323.15−343.15 K and Simulation with NRTL. Industrial & Engineering Chemistry Research, 48: 9325–9330.
• Fakhr Hoseini S.M., Tavakkoli T., Hatamipour M.S., 2009b. 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 (accessed in: September 2019).
• Gary J.H., Handwerk G.E., 2001. Petroleum Refining Technology and Economics. Marcel Dekker, Inc.: 287–302.
• Ghafil A.A., 2010. Evolutionary of extraction base oils unit’s efficiency utilizing mixed solvent. Hydrocarbon Process, 88(9): 155–160.
• 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 (accessed in: October 2019).
• 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, 2007. Kirk-Othmer Encyklopedia of Chemical Technology. Volume 25. 5th edn. Wiley J. and Sons Inc., New York.
• 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 (accessed in: October 2019).
• Lynch T.R., 2008. Process Chemistry of Lubricant Base Stocks. 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. Archiwum Instytutu Nafty i Gazu –Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• 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. Archiwum Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• Pillon L.Z., 2007. Interfacial Properties of Petroleum Products. Wyd. CRC Press, Taylor & Francis Group, LLC.
• Pirro D.M., Webster M., Daschner E., 2016. Lubrication Fundamentals. CRC Press. https://www.crcpress.com/rsc/downloads/Ch2.10.1201_b19217-9_%281%29.pdf (accessed in: October 2019).
• 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.
• 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.
• Wiley John and Sons; Kirk-Othmer Encyklopedia of Chemical Technology, New York 2007: 28.
• Yousef N.S., Ahmed Muhammad A., 2018. Dearomatization of lube oil using polar solvents. International Journal of Scientific & Engineering Research, Vol. 9 (3) https://www.ijser.org/researchpaper/Dearomatization-of-lube-oil-using-polar-solvents.pdf (accessed in: October 2019).
• Patents
• Patent CN105542834 (A) Composite solvent for extraction distillation separation of aromatic hydrocarbons, and applications thereof. Publ. 4 May 2016.
• Patent IN39MU2014 (A) A process for the selective aromatic extraction from hydrocarbon feed stocks using mixed solvent system. Publ. 21 August 2015.
• Patent US2003100813 Extraction of aromatics from hydrocarbon oil using furfural co-solvent extraction process. Publ. 29 May 2003.
• Patent US2010243533 Extraction of aromatics from hydrocarbon oil using n-methyl2-pyrrolidone and co-solvent. Publ. 30 September 2010.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).