способ термоокислительного крекинга тяжелых нефтяных остатков
Классы МПК: | C10G9/36 с нагретыми газами или парами |
Автор(ы): | Демьянов Сергей Витальевич (RU), Гольдберг Юрий Максимович (RU), Швец Валерий Федорович (RU), Ермаков Александр Николаевич (RU), Луганский Артур Игоревич (RU), Ханикян Вагинак Львович (RU), Козловский Роман Анатольевич (RU), Корнеев Игорь Сергеевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Демьянов Сергей Витальевич (RU), Гольдберг Юрий Максимович (RU), Швец Валерий Федорович (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-04-07 публикация патента:
20.08.2012 |
Изобретение относится к нефтехимии, в частности к переработке тяжелых нефтяных остатков (ТНО) для получения светлых нефтепродуктов. Изобретение касается способа термоокислительного крекинга тяжелых нефтяных остатков, включающего в себя нагрев потоков исходного сырья и кислородсодержащего газа и подачу их в реактор крекинга. При этом перед подачей их в реактор нагретые потоки смешивают, а полученную газожидкостную смесь направляют в реактор в виде одного или нескольких потоков. Технический результат - снижение выхода газообразных продуктов. 2 ил., 5 пр.
Формула изобретения
Способ термоокислительного крекинга тяжелых нефтяных остатков при повышенной температуре и давлении, включающий предварительный нагрев потоков исходного сырья и кислородсодержащего газа и подачу их в реактор крекинга, отличающийся тем, что перед подачей их в реактор нагретые потоки смешивают, а полученную газожидкостную смесь направляют в реактор в виде одного или нескольких потоков.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к нефтехимии, в частности к переработке тяжелых нефтяных остатков (ТНО) для получения светлых нефтепродуктов.
Известен способ переработки ТНО, 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°C (RU 2184761).
Основным недостатком данного способа является образование значительного количества кокса 0.2-0.25% от количества поданного сырья, что создает определенные проблемы при реализации процесса в непрерывном режиме. Дополнительным недостатком данного способа является использование оборудования для получения озонсодержащей смеси и аппаратов для такой обработки.
Известна установка для термического крекинга ТНО, в котором ТНО нагревают в блоке предварительного нагрева до 100-200°C, смешивают в инжекторе с воздухом при температуре 50-250°C, давлении 0,5-1 МПа при скорости подачи воздуха 0,1-10 ч-1 , разделяют в сепараторе на два потока: газообразный (отработанный воздух) и жидкий (активированные ТНО). Жидкий поток нагревают до 380-410°C в трубчатой печи и направляют в выносной реактор термического крекинга ТНО, где происходит реакция термического крекинга ТНО. Жидкие и парообразные продукты реакции разделяют на фракции в блоке разделения с выделением соответственно углеводородного газа, жидких фракций и тяжелого остатка крекинга. В зависимости от типа ТНО получают углеводородный газ и светлые фракции: бензиновую (НК - 180°C), дизельную (180-350°C) и вакуумный газойль (350-450°C), а также мазут 450°C (в случае использования в качестве исходного сырья прямогонного мазута), битум (в случае использования в качестве исходного сырья гудрона). Выход продуктов крекинга в патенте не приводят (RU 2232789).
Основным недостатком данной установки является ее сложность.
Известен способ переработки ТНО, включающий контакт всего предварительно нагретого исходного сырья воздухом непосредственно в реакторе термического крекинга при 400-420°C, при подаче сырья в верхнюю часть реактора, а воздуха в нижнюю часть, с последующим разделением полученных продуктов на углеводородный газ, жидкие фракции и тяжелый остаток (RU 2289607, фиг.2). При переработке нефтяного гудрона при 420°C и расходе воздуха 2,5 л/кг сырья выход светлых фракций составил 30%, газообразных 5%, мазут M100 - остальное.
Недостатком способа является относительно низкий выход светлых фракций.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ переработки ТНО путем окислительного крекинга, включающий подачу потоков предварительно нагретого исходного сырья до 430-450°C в верхнюю часть реактора и воздуха до 500-530°C в нижнюю часть реактора, отвод из нижней части реактора тяжелого остатка и подачу его в закалочный аппарат или отпарную колонну и из верхней части - легких продуктов крекинга и подачу их блок разделения (RU 2335525).
При переработке прямогонного мазута при 440°C и давлении 8,5-9 атм при времени контакта 10 мин выход светлых фракций (включая газ) составил 63%, остальное - мазут марки M100.
При переработке нефтяного гудрона с добавкой 5% нефтешламов при 450°C и температуре воздуха 530°C, его расходе 2,8 кг/100 кг сырья, давлении в реакторе 1,2 атм и времени контакта крекинга 9 мин, выход светлых фракций составил 36%, газообразных продуктов 5%, мазут M100 - остальное.
Основным недостатком способа является сложная система выделения получаемых продуктов, включающая закалочный аппарат или отпарную колонну, а также достаточно высокий выход газообразных продуктов (не менее 5%), трудно поддающихся утилизации.
Технической задачей изобретения является упрощение процесса, а также снижение выхода газообразных продуктов.
Данная задача решается способом переработки тяжелых нефтяных остатков, включающим нагрев потоков исходного жидкого сырья и кислородсодержащего газа, крекинг нефтяных остатков при повышенном давлении и температуре в реакторе, разделение полученных продуктов на фракции, в котором нагретые потоки сырья и кислородсодержащего газа перед подачей их в колонный аппарат смешивают, а полученную газожидкостную смесь направляют в реактор в виде одного или нескольких потоков.
Для иллюстрации способа в качестве реакторов были использованы полые вертикальные аппараты колонного типа объемом 1 л. Однако не противопоказано использование других типов реакторов. Принцип работы колонных реакторов, используемых для иллюстрации способа, может быть также различен.
Так, наличие в реакционной массе неконденсируемой газовой фазы (главным образом, азота) позволяет совместить процесс крекинга с процессом удаления образующихся светлых продуктов крекинга в виде паров с потоком газа из верхней части реактора и отводом тяжелого остатка крекинга из нижней части колонного реактора (фиг.2).
Не противопоказано также осуществление процесса по схеме, когда жидкие и газообразные продукты отводят из верхней части колонного реактора, а сам процесс разделения осуществляют в выносном сепараторе газ-жидкость (фиг.1).
В зависимости от способа отвода продуктов из колонного реактора место ввода газожидкостных потоков в реактор может быть также различно. Однако с целью снижения уноса непревращенных исходных веществ (кислорода и тяжелых продуктов) из реакционной зоны, в случае отвода тяжелого остатка крекинга из нижней части колонного реактора и светлых продуктов из верхней части, точки ввода потока газожидкостной смеси в реактор должны быть расположены ближе к середине колонны (фиг.2). В случае отвода продуктов из верхней части реактора точки ввода предпочтительно располагать в нижней части реактора (фиг.1).
Следующие примеры иллюстрируют способ.
Пример 1
Сырье, гудрон Московского НПЗ (поток I), с расходом 2.1 кг/час и воздух (поток II) с расходом 160 л/час нагревают в печах 1 и 2 до температуры 440°С и 450°С соответственно и смешивают в смесителе 3. Полученную газожидкостную смесь разделяют на два потока, один из которых направляют в самый низ реактора термоокислительного крекинга 4, а второй в его середину (фиг.1). За счет одновременного протекания реакций частичного окисления и деструкции сырья температура в реакторе в процессе проведения данного эксперимента составила 440±5°С. Давление в реакторе 0.1 МПа. Полученные газообразные и жидкие продукты термоокислительного крекинга отводят из верхней части реактора 4 и направляют в сепаратор 5, из которого со скоростью 1.38 кг/час отбирают жидкие тяжелые продукты (поток III) и пары светлых фракций углеводородов (поток IV). Поток IV направляют в ректификационную колонну 6, из которой отбирают бензиновую фракцию (НК - 180°С) со скоростью 0.09 кг/час (поток V) и дизельную фракцию (180-350°С) со скоростью 0.51 кг/час (поток VI), кубовый остаток (поток VII) со скоростью 0.03 кг/час, а также газообразные продукты - остальное (поток VIII). Поток VII объединяют с потоком III. Полученная смесь отвечает требованиям, предъявляемым к дорожному битуму марки БН 60/90.
Выход светлых фракций 28.6%. Выход газообразных продуктов 4%.
Пример 2
Сырье, гудрон Московского НПЗ, с расходом 2,7 кг/час и воздух с расходом 180 л/час нагревают в печах 1 и 2 до температуры 460°C и 455°C соответственно и смешивают в смесителе 3. Полученную газожидкостную смесь разделяют на три потока, которые подают в центральную часть реактора 4 термоокислительного крекинга (Фиг.2). Температура в реакторе 455±5°C. Давление в реакторе 0.3 МПа. Из нижней части реактора со скоростью 1.51 кг/час отводят тяжелые продукты (поток III). Газообразные продукты реакции из верхней части реактора (поток IV) направляют в ректификационную колонну 5, из которой отбирают бензиновую фракцию (НК - 180°C) со скоростью 0.14 кг/час (поток V) и дизельную фракцию (180-350°C) со скоростью 0.85 кг/час (поток VI), кубовый остаток (поток VII) со скоростью 0.03 кг/час, а также газообразные продукты - остальное (поток VIII). Поток III объединяют с потоком VII. Полученная смесь отвечает требованиям, предъявляемым к дорожному битуму марки БН 60/90.
Выход светлых фракций 36.7%. Выход газообразных продуктов 4.8%.
Пример 3
Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но используя в качестве сырья тяжелый нефтяной остаток вакуумной перегонки сборных нефтей Казахстана с расходом 4,2 кг/час (поток I) и кислородсодержащий газ состава, об.%: кислород 48; азот и инерты - остальное, с расходом 78 л/час (поток II). Данные потоки нагревают в печах 1 и 2 до температуры 460°C и 440°C соответственно и смешивают в смесителе 3. Полученную газожидкостную смесь в полном объеме одним потоком направляют в низ реактора термоокислительного крекинга 4 (Фиг.1). Температура в реакторе 450±5°C. Давление в реакторе 0.2 МПа. В результате было получено: 1,40 кг/час светлых углеводородов, в т.ч. 0.3 кг/час (поток V) бензиновой фракции и 1.1 кг/час (поток VI) дизельной фракции. Тяжелый остаток (сумма потоков III и VII), в количестве 2,65 кг/час, по своим характеристикам соответствует нефтяным фракциям, используемых в производстве компаудирования мазутов, например, марки М-100. Выход светлых фракций 34.8%. Выход газообразных продуктов 3.6%.
Пример 4
Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но используя в качестве сырья Канадский битум провинции «Alberta» с расходом 2.1 кг/час (поток I) и кислородсодержащий газ состава, об.%: кислород 39; азот и инерты - остальное, с расходом 109 л/час (поток II). Данные потоки нагревают в печах 1 и 2 до температуры 440°C и 460°C соответственно и смешивают в смесителе 3. Полученную газожидкостную смесь разделяют на два потока. Первый поток направляют в низ реактора, второй в центральную часть реактора (Фиг.1). Температура в реакторе 445±5°C. Давление в реакторе 0.1 МПа. В результате было получено 0,68 кг/час светлых фракций и 1.33 кг/час тяжелого остатка крекинга, который по своим характеристикам соответствует нефтяным тяжелым остаткам, используемым в процессах производства компаундированных нефтяных битумов. Выход светлых фракций 32.3%. Выход газообразных продуктов 4.2%.
Пример 5
Процесс осуществляют аналогично примеру 4, но поток битума до смесителя нагревают до 430°C, а воздуха до 460°C. Полученную газожидкостную смесь разделяют на четыре потока. Первый поток направляют в низ реактора, три других потока распределяют равномерно по колонне от ее середины до низа. Температура в реакторе 440±5°C. Давление в реакторе 0.1 МПа. Выход светлых фракций 34.3%. Выход газообразных продуктов 3.8%.
Проведение процесса данным способом позволяет существенно упростить технологию крекинга, а также снизить выход газообразных продуктов с 5.0 до 3.6-4.6% при достаточно высоком выходе светлых фракций (28-37%).
Класс C10G9/36 с нагретыми газами или парами