способ подготовки сырья для процессов каталитического крекинга и гидрокрекинга

Формула изобретения

Способ подготовки сырья для процессов каталитического крекинга и гидрокрекинга путем жидкостной экстракции ароматических углеводородов, гетероатомных соединений и соединений тяжелых металлов из вакуумного газойля N-метилпирролидоном или диметилацетамидом, содержащими 3 мас.% воды при температуре 30-50^oС, отличающийся тем, что экстракцию проводят в присутствии неполярного промывного растворителя пентана или гептана при массовом соотношении неполярный растворитель : сырье 0,5=1:1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при очистке сырья для гидрокрекинга и каталитического крекинга от полициклических ароматических углеводородов, гетероатомных соединений и соединений тяжелых металлов.

Сырьем процессов гидрокрекинга и каталитического крекинга служат вакуумные газойли, к которым предъявляются достаточно жесткие требования по содержанию полициклоаренов, гетероатомных соединений, тяжелых металлов. Повышенное их содержание в вакуумных газойлях снижает технико-экономические показатели крекинг-процессов: приводит к усиленному коксообразованию, ускоренной дезактивации катализаторов, снижению степени конверсии сырья и выхода бензиновых фракций, низкому качеству получаемых топлив [Ind. Eng. Chem. Res. 1998. V.37. N 12. Р. 4637-4640].

Известны способы очистки вакуумных газойлей с целью получения смазочных масел, эксплуатационные свойства которых также снижаются при повышенном содержании полициклических ароматических углеводородов и гетероатомных соединений, жидкостной экстракцией с использованием селективных растворителей - фурфурола, фенола, N-метилпирролидона, диметилформамида, диметилацетамида и др. [Казакова Л. П., Крейн С.Э. Физико-химические основы производства нефтяных масел. М.: Химия, 1978. - 320 с.]. Наиболее близок по технической сущности и достигаемому эффекту способ очистки масляных фракций нефти N-метилпирролидоном.

Основным недостатком этих способов является недостаточно избирательное удаление нежелательных компонентов: в процессах селективной очистки с экстрактом теряется до 20 мас.% насыщенных углеводородов, содержащихся в сырье.

С целью повышения селективности процесса удаления нежелательных компонентов из вакуумных газойлей предлагается проводить экстракцию двумя растворителями - полярным и неполярным, причем в качестве полярного селективного растворителя использовать N-метилпирролидон или диметилацетамид, содержащих 3-5 мас. % воды, а в качестве неполярного - пентан или гептан, содержащий 1 мас. % толуола. Последняя смесь моделирует состав рафината с установки экстракции бензола и толуола из катализатов риформинга.

В табл. 1 приведена характеристика вакуумного газойля, являющегося сырьем для каталитического крекинга и гидрокрекинга, полученного с установки первичной перегонки нефти АВТ-6 ПО "Киришинефтеоргсинтез".

Селективная очистка вакуумного газойля проводилась противоточной экстракцией N-метилпирролидоном и диметилацетамидом в присутствии неполярных растворителей (пентана и гептана) при условиях, представленных в табл. 2.

Результаты экстракционной очистки вакуумного газойля по прототипу и предлагаемому способу приведены в табл. 3:

пример 1 - по прототипу (с N-метилпирролидоном, без использования неполярного растворителя),

пример 2 - по предлагаемому способу (с N-метилпирролидоном и неполярным вытесняющим растворителем пентаном),

пример 3 - по предлагаемому способу (с диметилацетамидом и неполярным вытесняющим растворителем гептаном, содержащим 1 мас.% толуола).

Как следует из данных, приведенных в табл. 3, использование пентана или гептана в качестве промывного неполярного растворителя, лучше растворимого в N-метилпирролидоне и диметилацетамиде по сравнению с насыщенными углеводородами сырья, приводит к снижению их потерь с экстрактной фазой. Так, при близкой концентрации ароматических углеводородов в рафинате (опыты 1 и 3) потери насыщенных углеводородов с экстрактной фазой снижаются более чем в 3 раза - с 19,6 мас.% (без пентана, по прототипу) до 6,2 мас.% от количества этих ценных компонентов (для последующих процессов гидрокрекинга или каталитического крекинга) в сырье.

Экстракт, полученный с использованием экстракционной системы N-метилпирролидон - пентан, характеризуется более высоким содержанием ароматических соединений, о чем свидетельствуют повышенные значения содержания сульфирующихся и фактора ароматичности по сравнению с экстракцией одним растворителем - N-метилпирролидоном без пентана (ср. примеры 1 и 2 табл. 3).

При добавлении промывного неполярного растворителя снижается и содержание в рафинате серо- и азотсодержащих соединений, а также тяжелых металлов. Содержание серы в сырье снижается с 1,38 мас.% до 0,57-0,76% по предлагаемому способу (по прототипу до 0,97%); азота - с 0,24% до 0,10-0,09% (по прототипу до 0,16%).

Предлагаемый способ позволяет более полно удалять из рафината - сырья для каталитического крекинга и гидрокрекинга - соединения тяжелых металлов: степень извлечения вольфрама 75,6-77,6% (по прототипу 53,0%), ванадия - 66,7-71,9% (по прототипу 50,9%), никеля - 70,3-72,0% (по прототипу 62,4%), железа - 68,6-71,4% (по прототипу - 56,2).

Таким образом, введение неполярного промывного растворителя (пентана или гептана) приводит к повышению селективности очистки вакуумного газойля от нежелательных компонентов.

Экстракт может быть использован как пластификатор резиновых смесей и полимерных композиций, в частности, как пластификатор нефтяной ПН-6Ш (масломягчитель для шинных резин).

Пример 1 (прототип).

В нижнюю часть насадочной экстракционной колонны эффективностью 5 теоретических ступеней подают при 30^oС вакуумный газойль (расход 100 г/ч), а в верхнюю часть - N-метилпирролидон с 5 мас.% воды (расход 500 г/ч). В результате противоточной экстракции после выхода на стабильный режим отбираются одновременно рафинатная и экстрактная фазы.

Из рафинатной фазы N-метилпирролидон отмывается водой, углеводородная часть (рафинат) анализируется. Получено 58,0 г рафината, содержащего 27,4 мас. % ароматических углеводородов, который может быть использован как высококачественное сырье для процессов каталитического крекинга и гидрокрекинга. Экстрактная фаза поступает на регенерацию N-метилпирролидона вакуумной ректификацией. Кубовый остаток вакуумной колонны (экстракт) промывается водой и анализируется. Экстракт (42,0 г) содержит 82,5% сульфирующихся соединений.

Пример 2.

В нижнюю часть насадочной экстракционной колонны эффективностью 5 теоретических ступеней подают при 30^oС вакуумный газойль (расход 100 г/ч) и пентан (100 г/ч), а в верхнюю часть - N-метилпирролидон с 3 мас.% воды (расход 500 г/ч). В результате противоточной экстракции после выхода на стабильный режим отбираются одновременно рафинатная и экстрактная фазы.

Из рафинатной фазы на ректификационной колонне (20 теор. тарелок) отгоняется пентан, затем под вакуумом N-метилпирролидон. Кубовый остаток - углеводородная часть (рафинат) - промывается водой и анализируется. Получено 60 г рафината, содержащего 22,6 мас.% ароматических углеводородов, который может быть использован как высококачественное сырье для процессов каталитического крекинга и гидрокрекинга.

Из экстрактной фазы отгоняют пентан, затем под вакуумом N-метилпирролидон. Кубовый остаток (40г) содержит 85,1% сульфирующихся и может быть использован в качестве пластификатора для резиновых и полимерных композиций.

Пример 3.

В нижнюю часть насадочной экстракционной колонны эффективностью 5 теоретических ступеней подают при 30^oС вакуумный газойль (расход 100 г/ч) и гептан, содержащий 1 мас.% толуола (100 г/ч), а в верхнюю часть - диметилацетамид с 3 мас.% воды (расход 500 г/ч). В результате противоточной экстракции после выхода на стабильный режим отбираются одновременно рафинатная и экстрактная фазы.

Из рафинатной фазы на ректификационной колонне (20 теор. тарелок) отгоняется гептан, затем под вакуумом диметилацетамид. Кубовый остаток - углеводородная часть (рафинат) - промывается водой и анализируется. Получено 67,3 г рафината, содержащего 27,0 мас.% ароматических углеводородов, который может быть использован как высококачественное сырье для процессов каталитического крекинга и гидрокрекинга.

Из экстрактной фазы отгоняют пентан, затем под вакуумом диметилацетамид. Кубовый остаток (32,7 г) содержит 90,1% сульфирующихся и может быть использован в качестве пластификатора для резиновых и полимерных композиций.