способ и установка (варианты) для переработки тяжелых нефтяных остатков

Формула изобретения

1. Способ переработки тяжелых нефтяных остатков, включающий обработку по крайней мере части исходного сырья воздухом, нагревание сырья в печи до 390-420°С, последующий термический крекинг в выносном реакторе и отделение образовавшихся светлых нефтепродуктов, отличающийся тем, что обработку воздухом проводят после нагревания сырья.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздухом обрабатывают 5-10% исходного сырья при расходе воздуха 20-30 л/кг сырья и обработанную часть сырья смешивают с остальным сырьем непосредственно перед реактором термического крекинга после нагревания остального сырья в печи до 400-420°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку всего сырья воздухом проводят в реакторе термического крекинга при 390-410°С и расходе воздуха 1-3 л/кг сырья.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют мазут, нефтяной гудрон, отработанные масла, нефтешламы.

5. Установка для переработки тяжелых нефтяных остатков, содержащая соединенные между собой трубопроводами источник сырья, печь для нагрева сырья, источник сжатого воздуха, инжектор-смеситель, выносной реактор термического крекинга и блок разделения продуктов крекинга, причем источник сырья соединен одним трубопроводом с печью для нагрева сырья, а другим трубопроводом с инжектором-смесителем, отличающаяся тем, что выход инжектора-смесителя соединен с трубопроводом, выходящим из печи для нагрева сырья, перед входом в реактор термического крекинга.

6. Установка для переработки тяжелых нефтяных остатков, содержащая соединенные между собой трубопроводами источник исходного сырья, печь для нагрева исходного сырья, источник сжатого воздуха, выносной реактор термического крекинга и блок разделения продуктов крекинга, отличающаяся тем, что источник сжатого воздуха соединен непосредственно с реактором термического крекинга.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к переработке тяжелых нефтяных остатков для получения светлых нефтепродуктов.

Известен способ переработки тяжелых нефтяных остатков путем контактирования нагретого до 450-520°С исходного сырья с горячим газом в реакторах при 350-450°С, давлении 0,4-16 ат, времени контакта 1-10 час. Для получения высококачественного продукта термокрекинг проводят в 2-5 последовательно соединенных реакторах, температура в которых снижается на 5-50°С по мере превращения сырья. Способ обеспечивает получение пека, масла и газа (US 4340464, 20.07.1982 г.).

Недостатком известного способа является незначительное количество получаемых светлых нефтепродуктов, а также сложность аппаратурного оформления процесса.

Более близким к предложенному способу по сущности и достигаемому результату является способ переработки тяжелых нефтяных остатков, включающий их обработку озонсодержащей смесью с последующим термическим крекингом полученного продукта при давлении 0,5-3,0 МПа и объемной скорости 1-2 ч^-1. Термокрекинг ведут при температуре 400-430°С (RU 2184761, 10.07.2002 г.). Однако выход светлых нефтепродуктов в известном способе недостаточен, и, кроме того, имеет место значительное коксообразование.

Также известен способ переработки тяжелых нефтяных остатков, включающий обработку по крайней мере части исходного сырья воздухом, нагревание сырья в печи до 400-450°С, последующий термический крекинг в выносном реакторе и отделение образовавшихся светлых нефтепродуктов (RU 2237700, 10.10.2004 г.). Согласно описанию выход светлых нефтепродуктов в известном способе может достигать 70%. Однако эта величина достижима только теоретически в лабораторных условиях. При этом остальные 30% представляют собой неиспользуемый остаток и создают проблему хранения или уничтожения такого продукта.

В патенте RU 2232789, 2004 г. описана установка термического крекинга тяжелых нефтяных остатков, содержащая блок предварительного нагрева исходного сырья, инжектор-смеситель исходного сырья со сжатым воздухом, печь для нагрева сырья, выносной реактор термического крекинга и блок разделения продуктов крекинга. В установке за счет смешения исходного сырья со сжатым воздухом происходит образование органических пероксидов, которые способствуют более эффективному проведению термического крекинга и получению на выходе большего количества светлых нефтепродуктов.

Однако образование в сырье пероксидов происходит в известной установке перед подачей сырья в печь для нагрева. При этом в печи нагрева значительная часть пероксидов разрушается, что снижает эффективность последующего процесса крекинга. Кроме того, присутствие пероксидов в печи нагрева повышает вероятность коксообразования, по крайней мере, в зонах местного перегрева. В свою очередь это приводит к необходимости периодической очистки от образовавшегося кокса.

Предлагаемые согласно изобретению способ и конструктивные варианты установки для его осуществления позволяют значительно повысить выход светлых нефтепродуктов при переработке тяжелых нефтяных остатков в промышленных масштабах. В качестве тяжелого продукта переработки получают ценные виды топлива - флотский или котельный мазут. Кроме того, процесс не сопровождается коксообразованием в печи нагрева сырья, в том числе и в зонах, где возможен заметный перегрев по сравнению с заданной температурой нагрева.

Способ переработки тяжелых нефтяных остатков включает обработку по крайней мере части исходного сырья воздухом, нагревание сырья в печи до 390-420°С, последующий термический крекинг в выносном реакторе и отделение образовавшихся светлых нефтепродуктов. Принципиальным отличием способа от ранее известных является то, что обработку воздухом всего сырья или его части проводят после нагревания сырья в печи, то есть либо перед подачей сырья в реактор термического крекинга либо непосредственно в самом реакторе термического крекинга.

При этом органические пероксиды, образующиеся при обработке тяжелых нефтяных остатков или их части атмосферным воздухом, не попадают в печь нагревания сырья, что исключает коксообразование, практически неизбежное в условиях проведения ранее известных способов.

В случае обработки сырья воздухом перед подачей в реактор термического крекинга достаточно обрабатывать 5-10% исходного сырья при расходе воздуха 20-30 л/кг сырья, после чего обработанную часть сырья смешивают с остальным нагретым в печи до 400-420°С сырьем непосредственно перед реактором термического крекинга.

В случае обработки всего сырья воздухом непосредственно в реакторе термического крекинга обработка ведется при 390-410°С и расходе воздуха 1-3 л/кг сырья.

В качестве исходного тяжелого нефтяного сырья можно использовать любые нефтяные остатки различного происхождения, отработанные масла, нефтешламы и т.д.

Один из конструктивных вариантов установки для переработки тяжелых нефтяных остатков включает соединенные между собой трубопроводами источник сырья, печь для нагрева сырья, источник сжатого воздуха, инжектор-смеситель, выносной реактор термического крекинга и блок разделения продуктов крекинга. Источник сырья соединен одним трубопроводом с печью для нагрева сырья, а другим трубопроводом с инжектором-смесителем, причем выход инжектора-смесителя соединен с трубопроводом, выходящим из печи для нагрева сырья, перед входом в реактор термического крекинга.

В другом конструктивном варианте установка также содержит соединенные между собой трубопроводами источник исходного сырья, печь для нагрева исходного сырья, источник сжатого воздуха, выносной реактор термического крекинга и блок разделения продуктов крекинга, но источник сжатого воздуха при этом соединен непосредственно с реактором термического крекинга.

Схематически конструктивные варианты установки изображены на чертежах. На Фиг.1 показана установка, позволяющая обрабатывать воздухом только небольшую часть сырья и смешивать ее с основной частью перед входом в реактор термического крекинга. На Фиг.2 представлена установка, в которой обработка сырья воздухом ведется непосредственно в реакторе термического крекинга.

Установка для переработки тяжелых нефтяных остатков включает источник 1 сырья, соединенный трубопроводом 2 с печью 3 для нагрева сырья, источник 4 сжатого воздуха, инжектор-смеситель 5, выносной реактор 6 термического крекинга и блок 7 разделения продуктов крекинга. Из блока 7 разделения отводятся раздельно газовая, бензиновая, дизельная фракции, а также мазут.

В конструктивном варианте на Фиг.1 источник 1 сырья соединен вторым трубопроводом 8 с инжектором-смесителем 9. Выход инжектора-смесителя 5 соединен с трубопроводом 9, выходящим из печи 3 для нагрева сырья, перед входом в реактор 6 термического крекинга. Между инжектором-смесителем 5 и трубопроводом 9 размещен газожидкостной сепаратор 10, который служит для сброса из установки газовой фазы (воздуха, обогащенного азотом), образующейся в результате обработки части исходного сырья воздухом. Линия сброса обозначена позицией 11.

В конструктивном варианте на Фиг.2, где предусмотрена подача воздуха непосредственно из источника 4 сжатого воздуха в реактор 6 термического крекинга, инжектор-смеситель отсутствует.

Источником 4 сжатого воздуха может служить компрессор с подходящими техническими характеристиками или магистраль сжатого воздуха, которая обычно имеется на производствах соответствующего профиля. На Фиг.1 в качестве источника 4 сжатого воздуха изображена магистраль, на Фиг.2 - компрессор.

Способ и работа установок проиллюстрированы следующими примерами.

Пример 1.

В опытной установке (Фиг.1) переработали 1 т исходного сырья в виде прямогонного мазута. При этом 80 кг мазута обработали атмосферным воздухом путем барботажа при 120°С. Расход воздуха составил 24 л/кг сырья. Основную часть сырья нагрели в трубчатой печи до 440°С и направили в реактор термического крекинга. Непосредственно перед реактором основную часть сырья смешали с остальной частью, прошедшей обработку воздухом. Температура смеси понизилась до 420°С. Последующий термокрекинг при этой температуре привел к образованию 0,5 т светлых нефтепродуктов (50% от исходного сырья), после отделения которых оставшаяся часть представляла собой флотский мазут. Коксообразование в установке не наблюдалось.

Пример 2.

В условиях Примера 1 переработали исходное сырье в виде нефтяного гудрона с добавлением 20% нефтешлама из цистерн для нефтепродуктов. Выход светлых нефтепродуктов составил 48%, остальное - котельный мазут.

Пример 3.

В качестве сырья использовали нефтяной гудрон, который нагрели в печи до 420°С и обрабатывали атмосферным воздухом непосредственно в выносном реакторе термического крекинга (схема установки представлена на Фиг.2). Расход воздуха составил 2,5 л/кг сырья. Состав продуктов на выходе из реактора включал (в % от исходного сырья) 5% газообразных углеводородов, 30% светлых нефтепродуктов, остальное - мазут M100. Коксообразование в установке отсутствовало.

Пример 4.

Переработке подвергали нефтяной гудрон с добавлением 15% отработанных масел. Барботаж нагретого в печи до 400°С сырья воздухом (1,9 л/кг сырья) провели в реакторе термического крекинга. Состав полученных продуктов практически совпадал с приведенным в предыдущем примере.

Во всех случаях под светлыми нефтепродуктами подразумеваются вместе бензиновые и дизельные фракции, соотношение между которыми может меняться в зависимости от условий проведения процесса.

Таким образом, данный способ позволяет получать значительные количества светлых нефтепродуктов, а также флотский или котельный мазут при полном отсутствии коксообразования в установке.