Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Improvement of the low-temperature properties of vegetable oils

Ptak Stefan, Krasodomski Wojciech, Antosz Artur, Żółty Magdalena

Rynek Energii

|

2024

|

Nr 1

92--100

EN

The development of bio-components, as alternative components of lubricants, is increasingly important in relation to the limited resources of crude oil and the growing care of the environment. Most lubricants used now are produced with the use of hydrocarbon base oils, originating from the crude oil processing. They create a notable ecological hazard. To eliminate this hazard, there is a strong pressure on the development and introduction into use of lubricants for various biodegradable applications. The paper presents studies on the obtaining of modified vegetable oils, which are characterised by their improved lowtemperature properties, in view of their application as the base oils. Four different vegetable oils were solvent dewaxed by a mixture of methyl ethyl ketone - toluene solvents (MEK-TOL) under similar process conditions as those used during the solvent dewaxing, used for the oil dewaxing and slack waxes of petroleum origin deoiling in industrial refinery plants. It has been found that this process allows for an important improvement in the low-temperature properties of vegetable oils, and in particular for the lowering of the cloud, pour, and solidification points. The modification of vegetable oils is related to a change in the fatty acids profile. A clear increase in the content of saturated acid glycerides was observed in the precipitated deposit, as compared with the filtrate (modified vegetable oil), which confirmed the selectivity of the dewaxing process. The conducted studies have shown a possibility of the effective application of a classical dewaxing process to improve the low-temperature properties of an atypical raw material, such as vegetable materials.

2

Analiza przemysłowych instalacji biogazowych w aspekcie rozwoju technologii oczyszczania biogazu

Antosz Artur, Ptak Stefan

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 8

545--556

PL

Energia jest niezbędnym czynnikiem, który napędza wszystkie współczesne gospodarki. Według powszechnej opinii tradycyjne zasoby energetyczne, głównie paliwa kopalne, wyczerpują się, a ich użycie powoduje wzrost zanieczyszczenia środowiska naturalnego. Dlatego też na znaczeniu zyskują odnawialne źródła energii (OZE), które są neutralne dla otaczającego nas środowiska. Poprawa sytuacji energetycznej świata wymaga ukierunkowania na konieczność, a nie na opcję korzystania z zielonych nośników energii. Aby tak się stało, wymagane jest upowszechnianie odnawialnych źródeł energii oraz ich konkurencyjność ekonomiczna w porównaniu z pierwotnymi nośnikami energii, które w przyszłości ulegną wyczerpaniu. Warunkiem przeprowadzenia zielonej rewolucji jest eliminacja istotnych wad odnawialnych źródeł energii, takich jak: uzależnienie od zmienności warunków atmosferycznych, naturalna zmienność w cyklu rocznym oraz sprzyjające ukształtowanie terenu. Najbardziej perspektywicznym i stabilnym zielonym źródłem energii w naszych krajowych realiach jest biomasa, a dokładnie produkcja biogazu rolniczego z biomasy. Biogaz rolniczy i biogazownie rolnicze należą do najszybciej rozwijających się segmentów energetyki odnawialnej w Europie. W pierwszej części artykułu dokonano rozeznania literaturowego dotyczącego procesu wytwarzania biogazu, rodzajów biogazowni oraz surowców stosowanych do produkcji biogazu. Przedstawiono obecną sytuację rozwoju energetycznego rynku biogazu na każdym z kontynentów, poziom zróżnicowania pod względem liczby instalacji, stopnia ich skomplikowania oraz zastosowanych technologii i rozwiązań konstrukcyjnych, zwłaszcza w przypadku dużych, scentralizowanych biogazowni. Część doświadczalna obejmowała próby otrzymania surowego biogazu. W tym celu skonstruowano instalację umożliwiającą produkcję biogazu. Zastosowano surowce takie jak jabłka, marchew, trawę pochodzącą ze skoszenia terenów zielonych INiG – PIB oraz produkt uboczny powstający w procesie odśluzowania oleju rzepakowego. Na wyprodukowanych próbkach biogazu przeprowadzono porównawczą analizę intensywności pasm dwutlenku węgla do metanu FTIR, za pomocą której określono przybliżony udział tych dwóch składników. Na podstawie tej analizy wytypowano próbkę biogazu, który charakteryzował się największym udziałem metanu i dla którego wykonano pełną analizę składu gazu.

EN

Energy is an essential factor that drives all modern economies. It is commonly considered that traditional energy resources, mainly fossil fuels, are depleting, and their use increases environmental pollution. Therefore, the significance of renewable energy sources (RES) neutral to the surrounding environment is growing. Improving the world's energy situation requires a focus on the necessity, rather than the option, of using green energy media. For this to happen, the spread of renewable energy sources is required, as well as their economic competitiveness when compared with primary energy carriers, which will eventually be exhausted. But the prerequisite for a green revolution is to eliminate significant disadvantages of renewable energy sources such as dependence on weather variability, natural variability in the annual cycle and favourable terrain. The most promising and stable green energy source in our domestic realities is biomass, or more precisely, the production of agricultural biogas from biomass. Agricultural biogas and agricultural biogas plants are among the fastest growing segments of the renewable energy in Europe. The first part of the article includes a literature survey of the methane fermentation process, types of biogas plants and raw materials used for biogas production. The current situation regarding the development of the biogas energy market on each continent, the level of differentiation in terms of the number of plants, their complexity and the technologies and design solutions used, especially for large centralised biogas plants, is presented. The research section includes trials to obtain raw biogas. For this purpose, a plant was constructed to produce biogas. Apples, carrots, grass from mowing green areas, and industrial waste which was a by-product of rapeseed oil desludging, were used as raw materials for methane fermentation. In the biogas samples produced, a comparative FTIR analysis of the intensity of the carbon dioxide-to-methane bands was carried out with which the approximate proportion of these two components was determined. On the basis of this analysis, the biogas sample that had the highest proportion of methane was selected for which a full gas composition analysis was performed.

3

Problemy korozyjne w przemyśle rafineryjnym

Ptak Stefan, Pomykała Kamil

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 4

312--323

PL

Problemy korozji atmosferycznej i korozji związanej z oddziaływaniem różnych mediów w procesach technologicznych oraz towarzysząca im ochrona antykorozyjna metali występują we wszystkich dziedzinach techniki. Korozja atmosferyczna powoduje największe straty ekonomiczne spośród wszystkich znanych rodzajów korozji, a podstawowe znaczenie dla jej przebiegu ma tlen, który jako akceptor elektronów wywiera zasadniczy wpływ na korozję metali. Następnym czynnikiem mającym wpływ na korozję jest woda, która gromadzi się na powierzchni metali. Obecność ciekłej warstewki wody na powierzchni metalu powoduje absorpcję obecnych w atmosferze agresywnych substancji korozyjnych i znaczne przyspieszenie korozji. Kolejnym związkiem chemicznym mającym wpływ na korozję jest dwutlenek węgla, który charakteryzuje się wysoką rozpuszczalnością w wodzie, przez co tworzy z zawartą w powietrzu wodą roztwory kwaśne. Spośród czynników fizycznych podstawowe znaczenie dla przebiegu atmosferycznej korozji metali mają temperatura i jej zmiany oraz ruch powietrza. Korozja powoduje niszczenie materiałów pod wpływem chemicznej lub elektrochemicznej reakcji z otaczającym środowiskiem i/lub na skutek działania mikroorganizmów, a biorąc pod uwagę geometrię i umiejscowienie obszarów zmian korozyjnych oraz uwarunkowania zachodzących zjawisk wyróżnia się różne rodzaje korozji. Zjawisko korozji jest wszechobecnym zagrożeniem wpływającym na prace instalacji technologicznych zarówno rafinerii, jak i powiązanych z nią zakładów petrochemicznych. Korozja jest ogólnie definiowana jako stopniowe niszczenie materiałów zachodzące między ich powierzchnią a otaczającym środowiskiem. Koncerny rafineryjne i petrochemiczne na ochronę przeciwkorozyjną przeznaczają ogromne środki finansowe, jako że niekontrolowana korozja instalacji technologicznych prowadzi do znacznych strat w produkcji oraz do wzrostu kosztów utrzymania i napraw. W artykule scharakteryzowano powstawanie korozji atmosferycznej i korozji związanej z przerobem ropy naftowej w instalacjach technologicznych. Opisano rodzaje korozji i mechanizm jej powstawania. Zaprezentowane zostały sposoby zapobiegania korozji w instalacjach technologicznych przerobu ropy naftowej – ze szczególnym uwzględnieniem ochrony antykorozyjnej związanej ze stosowaniem inhibitorów korozji do ciągłego dozowania. W dalszej części artykułu, na przykładzie dwóch instalacji, przedstawiono sposoby ochrony antykorozyjnej przy użyciu inhibitorów korozji oraz metodyki badań analitycznych procesów korozji.

EN

The problems of atmospheric corrosion and corrosion related to the impact of various media in technological processes and the accompanying anti-corrosion protection of metals occur in all fields of technology. Atmospheric corrosion causes the greatest economic losses among all known types of corrosion, and fundamental to the course of atmospheric corrosion is oxygen, which as an electron acceptor has a major influence on the corrosion of metals. Electrochemical corrosion processes cannot occur without oxygen. Another factor influencing corrosion is water accumulating on the surface of metals. The presence of a liquid layer of water on the metal surface causes the absorption of aggressive corrosive substances present in the atmosphere and a significant acceleration of the corrosion rate. Another chemical compound that affects corrosion is carbon dioxide, which is highly soluble in water and forms acidic solutions with the water in the air. Among the physical factors, temperature and its changes, as well as air movement are of fundamental importance for the course of atmospheric corrosion of metals. Corrosion causes destruction of materials as a result of chemical or electrochemical reactions with the surrounding environment and/or as a result of the action of microorganisms, and taking into account the geometry and location of the areas of corrosion changes and the conditions of the occurring phenomena, different types of corrosion are distinguished. The phenomenon of corrosion presents a ubiquitous threat, affecting the running of technological installations of both refineries and related petrochemical plants. Corrosion is generally defined as the gradual deterioration of materials between their surface and the surrounding environment. Refining and petrochemical concerns spend enormous financial resources on anti-corrosion protection as uncontrolled corrosion of technological installations leads to significant production losses and an increase in maintenance and repair costs. The article describes the formation of atmospheric corrosion and corrosion associated with the processing of crude oil in technological installations. The types of corrosion and the mechanism of its formation are described. Ways of preventing corrosion in technological installations of crude oil processing are presented, with particular emphasis on corrosion protection related to the use of corrosion inhibitors for continuous dosing. In the further part of the article, on the example of two installations, methods of anticorrosion protection using corrosion inhibitors and methodologies for analytical testing of corrosion processes are presented.

4

Badania możliwości powtórnego wykorzystania surowców odpadowych powstających w trakcie produkcji świec

Antosz Artur, Ptak Stefan

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 10

760--775

PL

W artykule omówiono dostępne surowce do komponowania mas palnych do produkcji świec, poczynając od różnego rodzaju wosków przez oleje roślinne po utwardzone oleje roślinne, oraz przedstawiono badania nad odbarwianiem i odwanianiem odpadowych mas palnych metodą rafinacji adsorpcyjnej ziemią odbarwiającą i węglem aktywnym. W procesach tych wykorzystywana jest zdolność glin naturalnych, glinokrzemianów syntetycznych, żelu glinowego, węgla aktywnego i innych substancji do adsorbowania na swojej powierzchni niektórych składników i zanieczyszczeń. Procesy rafinacji adsorpcyjnej ziemią bielącą i węglem aktywnym przeprowadzono dla wszystkich badanych surowców. Zrealizowano pięć procesów rafinacji adsorpcyjnej przy różnych parametrach temperaturowych przebiegu rafinacji z różnymi ilościami dozowania sorbentów. Procesy rafinacji ziemią bielącą prowadzono w dwóch stopniach. Następnie próbki oczyszczanych mas palnych zostały poddane ocenie wizualnej, zapachowej oraz zostały oznaczone wybrane podstawowe właściwości fizykochemiczne charakteryzujące masy palne do produkcji świec. Najlepsze efekty uzyskano w przypadku procesu rafinacji numer V, podczas którego zastosowano dozowanie ziemi bielącej na poziomie 4% (m/m) i 2% (m/m) węgla aktywnego, w temperaturze 130°C. W wyniku procesu o powyższych parametrach otrzymano po pierwszym stopniu biały kolor w próbce pomarańczowej i bardzo jasnożółty w próbce zielonej. Próbka koloru czerwonego zmieniła kolor na pasteloworóżowy. Po drugim stopniu rafinacji próbka pomarańczowa była śnieżnobiała, a próbka zielona została odbarwiona do koloru białego. Próbki pomarańczowa i zielona miały bardzo słaby zapach, natomiast próbka czerwona wykazywała zapach na poziomie słabym. Proces rafinacji adsorpcyjnej oprócz działania odbarwiającego pozwalał również na znaczne pozbycie się substancji zapachowych obecnych w badanych próbkach. Najtrudniejsza do odbarwienia okazała się próbka o kolorze czerwonym, z równie trudnym do usunięcia aromatem kwiatów róży. Przeprowadzone badania pozwoliły na potwierdzenie bardzo dużego potencjału do odbarwiania i odwaniania odpadowych mas palnych metodą rafinacji adsorpcyjnej ziemią odbarwiającą i węglem aktywnym.

EN

The paper discusses available raw materials for composition of combustible masses for candle production starting from various kinds of waxes through vegetable oils to hardened vegetable oils, and presents research into decolorization and dehydration of waste combustible masses by adsorption refining with decolorizing earth and activated carbon. These processes use the ability of natural clays, synthetic aluminosilicates, aluminum gel, activated carbon and other substances to adsorb certain components and contaminants on their surface. The adsorption refining processes with bleaching earth and activated carbon have been performed for all the raw materials studied. Five adsorption refining processes were carried out under different temperature parameters of refining with different dosage amounts of sorbents. The bleaching earth refining processes were carried out in two stages. Then, the samples of the purified combustible masses were subjected to visual and olfactory evaluation and selected basic physicochemical properties characterizing the combustible masses for candle production were determined. The best results were obtained for refining process number V during which the dosage of bleaching earth was applied at the level of 4% (m/m) and 2% (m/m) of activated carbon, at the temperature of 130°C. The process with the above parameters resulted in a white color in the orange sample after the first step and a very light yellow color in the green sample. The red sample turned pastel pink. After the second refining step, the orange sample was snow white and the green sample was discolored to white. The orange and green sample had a very faint odor, while the red sample showed a faint odor. The adsorption refining process, in addition to the decolorization effect, also allowed the odorants present in the test samples to be significantly removed. Red color sample turned out to be the most difficult to decolorize with rose flower aroma equally difficult to remove. The conducted tests allowed us to confirm the very high potential for decolorization and deodorization of waste combustible masses by adsorption refining with decolorizing earth and activated carbon.

5

Oleje bazowe do wytwarzania środków smarowych

Ptak Stefan, Skibińska Agnieszka, Antosz Artur

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2021

|

R. 24, Nr 4 (269)

4--9

PL

W publikacji przedstawiono i omówiono klasyfikację olejów bazowych, opracowaną przez American Petroleum Institute (API), które stanowią podstawowy komponent środków smarowych. Opisano metody i procesy technologiczne produkcji różnych rodzajów olejów bazowych, mineralnych i syntetycznych. Przedstawiono przykładowe parametry jakościowe poszczególnych grup olejów bazowych wg API oraz dokonano porównania tych właściwości dla różnych rodzajów olejów bazowych. Przedstawiono również zmiany w zakresie zapotrzebowania na różne rodzaje olejów bazowych oraz trendy zmierzające do zastępowania olejów bazowych grupy I olejami grup II i III.

EN

The publication presents and discusses the classification of base oils developed by the American Petroleum Institute (API), which are the basic component of lubricants. The methods and technological processes for the production of various types of mineral and synthetic base oils are described. Exemplary quality parameters of various groups of base oils were presented and the properties were compared for individual types of base oils. Trends in the demand for various types of API base oils and trends in replacing group I base oils with group II and III oils have been shown.

6

Ciecze stosowane do obróbki plastycznej blach stalowych na zimno

Antosz Artur, Ptak Stefan

Przegląd Mechaniczny

|

2021

|

nr 4

28--32

PL

W artykule przedstawiono środki smarne stosowane do obróbki plastycznej blach stalowych na zimno. Szczególny nacisk położono na emulsje wodne używane w tym procesie. W części doświadczalnej omówiono wstępne badania nad wytworzeniem oleju emulgującego przeznaczonego do obróbki plastycznej blach stalowych na zimno.

EN

The article discusses lubricants used in cold forming of steel sheets, with special emphasis on water emulsions used in the process. In the experimental part, initial tests were carried out on the production of emulsifying oil used during cold forming of steel sheets.

7

Technologia i parametry techniczne pracy instalacji przemysłowej do produkcji plastyfikatora TDAE

Ptak Stefan

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2021

|

nr 234

1--202

PL

Ropa naftowa jest i w najbliższej przyszłości nadal będzie podstawowym naturalnym surowcem gospodarczym na świecie. Wykorzystanie produktów uzyskiwanych z ropy naftowej stanowi siłę napędową gospodarki każdego kraju. Z przerobu ropy naftowej uzyskuje się wiele produktów, półproduktów i surowców, które znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, w tym petrochemicznym. Istotną rolę w tej dziedzinie gospodarki większości krajów odgrywają plastyfikatory naftowe, stosowane jako dodatek zmiękczający w procesach wulkanizacji kauczuków, szczególnie kauczuków syntetycznych butadienowych – styrenowo (SBR), oraz jako składnik mieszanek gumowych w procesie ich wytwarzania i wulkanizacji. Kierunki rozwoju plastyfikatorów naftowych dla przemysłu gumowego determinuje wiele dokumentów i aktów prawnych oraz szereg wymagań wynikających ze specyfiki procesów wytwórczych, a także z warunków eksploatacji wyrobów gumowych, w tym szczególnie: • posiadanie wymaganego dla danego zestawienia składu chemicznego oraz charakteryzowanie się odpowiednimi właściwościami fizykochemicznymi; • wykazywanie dobrej kompatybilności ze stosowanym kauczukiem; • odznaczanie się niską lotnością w warunkach procesu produkcji kauczuków oraz w procesach wytwarzania mieszanek gumowych i ich wulkanizacji; • niewykazywanie działania toksycznego. Plastyfikatory naftowe stosowane w kompozycjach kauczukowych (SBR) nazywane są również olejami-wypełniaczami. Składają się z cząstek węglowodorów zawierających od 25 do 35 atomów węgla i dzielą się na aromatyczne, naftenowe i parafinowe w zależności od udziału węgli w strukturach aromatycznych, naftenowych i parafinowych. Istotną rolę w badaniach eksperymentalnych opisanych w niniejszej monografii odgrywają plastyfikatory wysokoaromatyczne, otrzymywane jako produkt uboczny w trakcie rafinacji rozpuszczalnikowej destylatów próżniowych z ropy naftowej w procesie wytwarzania olejów bazowych, które zyskały duże znaczenie w procesie produkcji opon samochodowych. Plastyfikatory wysokoaromatyczne DAE charakteryzują się najwyższą zawartością węglowodorów aromatycznych i związaną z tym wysoką zawartością wielopierścieniowych związków aromatycznych oraz benzo[a]pirenu. Wprowadzenie przez ustawodawstwo Unii Europejskiej Dyrektywy 76/769/ EEC, a następnie Rozporządzenia 1907/2006 miało na celu zmniejszenie zawartości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w oponach, co doprowadziło do wytwarzania przez przemysł naftowy plastyfikatorów naftowych o niskiej zawartości WWA z wykorzystaniem różnych procesów produkcyjnych, aby zaspokoić potrzeby globalnego przemysłu oponiarskiego. Po roku 2010 rynek światowy plastyfikatorów naftowych ze względu na ich mutagenne i rakotwórcze działanie eliminuje ze stosowania plastyfikator DAE. Stworzony system REACH w Unii Europejskiej uchwalony przez Parlament Europejski i Radę w dniu 18 grudnia 2006 roku Rozporządzenia numer 1907/2006 w sprawie rejestracji, oceny, udzielenia zezwoleń i stosownych ograniczeń w zakresie chemikaliów, wprowadzając zapisy 27 poprawki do Dyrektywy 76/769/EEC wprowadza zakaz stosowania ekstraktów wysokoaromatycznych o przekroczonym limicie zawartości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych od dnia 1 stycznia 2010 roku. W części eksperymentalnej zamieszczono wyniki badań nad opracowaniem i wdrożeniem na skalę przemysłową technologii produkcji plastyfikatora TDAE spełniającego wymagania w zakresie rakotwórczości i mutagenności. Istotnym etapem przeprowadzonych badań eksperymentalnych były technologiczne próby przemysłowe dotyczące badań plastyfikatora TDAE wykonane na instalacji Furfurol w Zakładzie Produkcyjnym Spółki ORLEN OIL Sp. z.o.o. w Płocku. Wiodącą rolę w uzasadnieniu celu i tez pracy odgrywają badania selektywnej rafinacji rozpuszczalnikowej ciężkich ekstraktów pod kątem wytworzenia plastyfikatora aromatycznego TDAE spełniającego wymagania Rozporządzenia 1907/2006 UE. W wyniku przeprowadzonych prac technologiczno-badawczych pojawiła się możliwość wprowadzenia do cyklu produkcyjnego, obok olejów bazowych, plastyfikatora TDAE o nazwie handlowej Elasticol, wytwarzanego na bloku olejowym PKN ORLEN S.A. Również ważnym, kluczowym elementem wykonanych badań eksperymentalnych było zastosowanie procesu odparafinowania rozpuszczalnikowego dla pozyskania różnych plastyfikatorów TDAE. Proces odparafinowania rozpuszczalnikowego z użyciem różnych rozpuszczalników pozwolił na opracowanie technologii produkcji zmodyfikowanego plastyfikatora TDAE spełniającego wymagania jakościowe i wymagania Rozporządzenia 1907/2006 UE z możliwością poprawy właściwości niskotemperaturowych. Autor dokonał rejestracji technologii w Urzędzie Patentowym pod wspólnym tytułem: Sposób wytworzenia zmodyfikowanego plastyfikatora naftowego TDAE przeznaczonego do produkcji kauczuku i gumy, szczególnie opon samochodowych. Z uwagi na szeroki zakres wiedzy interdyscyplinarnej dotyczącej obszernego zakresu pracy sformułowane wnioski pogrupowano na: ogólne, szczegółowe, metodologiczne i perspektywiczne.

EN

Crude oil is and will continue to be in the near future the basic natural economic resource in the world. The use of products derived from crude oil is the driving force of the economy in every country. Many products, semi-finished products, and raw materials are obtained from the processing of crude oil and used in many industries, including the petrochemical industry. Petroleum plasticisers play an important role in this area of the country’s economy as a softening additive in the vulcanisation of rubbers, especially synthetic styrene-butadiene rubber (SBR), and as a component of rubber compounds in their production and vulcanisation. The development of petroleum plasticisers for the rubber industry is determined by many documents and laws, as well as a number of requirements resulting from the nature of the production and operating conditions of rubber products. In particular, they must: • have the chemical composition required for a given combination and have appropriate physicochemical properties, • exhibit compatibility with the selected rubber, • demonstrate low volatility during the processes of rubber production, rubber compound production, and vulcanisation, and • not show any toxic effects. Petroleum plasticisers used in rubber compositions (SBR) are also called filler oils, which consist of hydrocarbon particles containing from 25 to 35 carbon atoms and are divided into aromatic, naphthenic, and paraffinic types depending on the proportion of carbons in the structures the aromatic, naphthenic and paraffin. An important role in the experimental research of this dissertation is played by highly aromatic plasticisers, a by-product of refining solvents of vacuum distillates from crude oil in the production of base oils, which have gained a lot of significance in the production of car tyres. DAE highly aromatic plasticisers have the highest content of aromatic hydrocarbons and the associated high content of polycyclic aromatic compounds and benzo[a]pyrene. The European Union’s introduction of EU Directive 76/769/EEC and Regulation 1907/2006 was aimed at reducing the content of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in tyres, which led to the oil industry’s production of petroleum plastics with low PAH content using various production processes to meet the needs of the global tyre industry. After DAE plasticisers were banned due to their mutagenic and carcinogenic activity, the global plasticisers market in 2010 created the REACH system in the European Union. Caused the adoption by the European Parliament and the Council on December 18, 2006, Regulation No. 1907/2006 in on registration, evaluation, authorization and related restrictions on chemicals, introducing provision 27 to Directive 76/769/EEC of the amendment to prohibit the use of highly aromatic extracts exceeding the limit for polycyclic aromatic hydrocarbon content. The experimental part contains the results of research on the development and industrial-scale implementation of TDAE plasticiser production technology that meets the requirements for carcinogenicity and mutagenicity. An important stage of experimental research is the technological industrial trials concerning the TDAE plasticiser tests carried out on the Furfurol installation in the production plant of ORLEN OIL Sp. z.o.o. in Płock, Poland. The main justification of the purpose and theses of the work are the investigations of selective solvent refining of heavy extracts in terms of the production of TDAE aromatic plasticisers meeting the requirements of EU Regulation 1907/2006. As a result of the work, it is possible to introduce into the production cycle, in addition to the base oils, a TDAE plasticiser with the trade name Elasticol, on the oil block of PKN ORLEN S.A. Another important element of the experimental research is the use of a solvent dewaxing process to obtain various TDAE plasticisers. The process of solvent dewaxing with various solvents allowed for the development of production technology of a modified TDAE plasticiser that meets the quality requirements of EU Regulation 1907/2006 with the potential for improving its low-temperature properties. In addition, the author has registered this technology in the Patent Office under the common title, Manufacture of a modified TDAE plasticiser intended for the production of caoutchouc and rubber, especially car tyres. Due to the broad knowledge of the interdisciplinary, extensive scope of the work, its conclusions were grouped into general, detailed, methodological, and perspective.

8

Badanie procesu ekstrakcji wysokoaromatycznych surowców naftowych z zastosowaniem współrozpuszczalnika

Antosz Artur, Ptak Stefan

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 10

692--703

PL

Obecnie jedną z najpopularniejszych metod wytwarzania plastyfikatora TDAE do kauczuków i gumy jest metoda bazująca na procesie rafinacji ekstraktów naftowych furfurolem. Proces ten zapewnia obniżenie w ekstraktach zawartości rakotwórczych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) do wymaganego poziomu. Technologia produkcji plastyfikatora sprawiała liczne problemy w warunkach przemysłowych związane z koniecznością prowadzenia procesu w niskich temperaturach, co powoduje utrudnienia w przebiegu wymiany masy w kolumnie ekstrakcyjnej w związku z wysoką lepkością przerabianego surowca w niskich temperaturach. Konieczność użycia niższych temperatur w trakcie procesu rafinacji wysokoaromatycznych frakcji wynika z ich charakterystyki rozpuszczalności w furfurolu, oznaczanej na podstawie krytycznej temperatury rozpuszczalności. W artykule zostały przedstawione badania nad wpływem zastosowania współrozpuszczalnika w procesie rafinacji wysokoaromatycznych surowców naftowych na jakość uzyskanych plastyfikatorów oraz możliwość prowadzenia procesu w wyższych temperaturach, zbliżonych do temperatur pracy kolumny podczas ekstrakcji klasycznych frakcji próżniowych. Potwierdzono korzystny wpływ dodatku współrozpuszczalnika na wydajność procesu oraz zwiększenie selektywności ekstrakcji. Badania nad procesem ekstrakcji rozpuszczalnikowej prowadzono na dwóch surowcach charakteryzujących się różnymi lepkościami przy zastosowaniu jako współrozpuszczalnika formamidu w stężeniach 5% i 7,5%. Wykonano również proces ekstrakcji bez współudziału formamidu, służący jako proces odniesienia dla porównania wydajności i jakości otrzymanych rafinatów. W badaniach technologicznych wykorzystano stanowiska wielkolaboratoryjne umożliwiające prowadzenie procesów rafinacji rozpuszczalnikowej, symulującej proces przemysłowy stosowany na bloku olejowym w rafinerii naftowej. W próbach rafinacji rozpuszczalnikowej poszczególnych ekstraktów zastosowano parametry technologiczne dostosowane do wyznaczonych temperatur krytycznych rozpuszczalności dla danych układów. Uzyskane wyniki temperatur krytycznych wskazują na istotny wpływ udziału współrozpuszczalnika na oznaczony wynik temperatury krytycznej dla danego układu. Próbki otrzymanych rafinatów zostały poddane ocenie właściwości fizykochemicznych w zakresie wymaganym dla plastyfikatora TDAE. Wraz z większym udziałem formamidu poprawie ulegały oznaczane w rafinatach kluczowe właściwości fizykochemiczne z punktu widzenia wymagań wobec plastyfikatorów, wzrastała lepkość, gęstość, współczynnik załamania światła oraz zawartość węgla w strukturach CA. Wszystkie procesy rafinacji pozwoliły na obniżenie zawartości WWA poniżej 3% (m/m). Najlepsze efekty w tym zakresie dał proces R1390 przy udziale współrozpuszczalnika w ilości 7,5% (m/m), ponieważ obniżając poziom WWA, nie spowodował gwałtowanego spadku zawartości atomów węgla w strukturach aromatycznych. Przeprowadzone badania pozwoliły na potwierdzenie korzystnego wpływu zastosowania współrozpuszczalnika w procesie rafinacji wysokoaromatycznych surowców naftowych na jakość uzyskanych plastyfikatorów TDAE. Rafinacja z udziałem współrozpuszczalnika zgodnie z założoną koncepcją projektu pozwoliła na wyeliminowanie problemów związanych z prowadzeniem tego procesu w niskich temperaturach. Zaobserwowano również duży wpływ dodatku współrozpuszczalnika na wydajność uzyskiwanych plastyfikatorów w trakcie ekstrakcji rozpuszczalnikowej.

EN

Currently, one of the most popular methods of producing TDAE plasticizer for latex and rubber is the method based on furfural refining of petroleum extracts. This process ensures reduction of carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) content in extracts to the required level. The technology of plasticizer production caused numerous problems in industrial conditions related to the necessity of conducting the process at low temperatures, which impedes the mass exchange process in the extraction column due to high viscosity of the processed raw material at low temperatures. The necessity of using lower temperatures during the refining process of highly aromatic fractions results from their solubility characteristics in furfural determined on the basis of the critical solubility temperature. The paper presents research on the influence of the use of co-solvent in the refining process of highly aromatic crude oils on the quality of plasticizers obtained and the possibility of conducting the process at higher temperatures, similar to those of the column during extraction of classical vacuum fractions. The beneficial effect of co-solvent addition on process efficiency and increased extraction selectivity was confirmed. Studies on the solvent extraction process were conducted on two raw materials characterized by different viscosities, using formamide as a cosolvent at concentrations of 5% and 7.5%. An extraction process without formamide co-solvent was also performed and served as a reference process to compare the yield and quality of the obtained raffinates. In the technological studies, large-scale laboratory workstations were used to carry out solvent refining processes, simulating the industrial process used in an oil block in a petroleum refinery. For solvent refining of individual extracts, technological parameters adjusted to the determined critical temperatures of solubility for given systems were used. The obtained critical temperature results indicate a significant influence of the co-solvent proportion on the determined critical temperature result for a given system. The samples of the obtained raffinates were subjected to physicochemical properties evaluation within the range required for the TDAE plasticizer. With a higher proportion of formamide, the key physicochemical properties determined in the raffinates from the point of view of plasticizer requirements improved. Viscosity, density, refractive index and carbon content in CA structures increased. All refining processes allowed to decrease PAH content below 3% (m/m). The R1390 process with 7.5% (m/m) of co- -solvent gave the best results in this respect as it did not cause a sharp decrease in carbon atoms content in aromatic structures while lowering PAHs level. The studies carried out confirmed the beneficial influence of the co-solvent application in the refining process of highly aromatic petroleum raw materials on the quality of the obtained TDAE plasticizers. The refining process with the use of co-solvent allowed, in line with the project concept, to eliminate the problems associated with conducting the process at low temperatures. A considerable effect of cosolvent addition on the yield of obtained plasticizers during solvent extraction was also observed.

9

Wytwarzanie zmodyfikowanego plastyfikatora TDAE

Ptak Stefan

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2019

|

R. 22, Nr 11 (253)

4--7

PL

Plastyfikatory stanowią bardzo istotny składnik wyrobów gumowych i w zasadniczy sposób wpływają na ich właściwości eksploatacyjne. Plastyfikatory naftowe uzyskiwane są w procesach technologicznych przerobu frakcji próżniowych z ropy naftowej, głównie w instalacjach bloku olejowego. Dzielą się na aromatyczne, naftenowe i parafinowe, a główna ich klasyfikacja oparta jest na metodach ich wytwarzania. Plastyfikatory naftowe zawierające wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) wykazują działanie rakotwórcze i mutagenne, co spowodowało wprowadzenie w UE zakazu stosowania plastyfikatorów wysokoaromatycznych. W badaniach przeprowadzono proces odparafinowania rozpuszczalnikowego plastyfikatora TDAE w celu sprawdzenia możliwości poprawienia jego składu strukturalnego oraz poprawienia właściwości niskotemperaturowych.

EN

Plasticizers are a very important component of rubber and significantly impact for their properties exploitation. Plasticizers petroleum are obtained by process technology processing fraction vacuum crude oil, mainly in oil block plants. Petroleum plasticizers are divided into aromatic, naphthenic and paraffinic, and their main classification is based on production methods. Petroleum plasticizers containing polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are carcinogenic and mutagenic, which resulted in prohibition of use the highly aromatic plasticizers in the EU. The solvent dewaxing of TDAE plasticisers has been carried out to test the possibility of improving the structural composition and low temperature properties.

10

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

Antosz Artur, Ptak Stefan

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 11

715--722

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.