способ получения зимнего дизельного топлива евро

Формула изобретения

Способ получения зимнего дизельного топлива ЕВРО из сернистых нефтей путем первичной перегонки нефти, гидроочистки, компаундирования фракций, введения присадок, отличающийся тем, что нефтяное сырье после обессоливания и обезвоживания подают в отбензинивающую колонну, где в процессе фракционирования выводят с верха колонны бензин, с низа колонны выводят частично отбензиненную нефть, которую подают в основную фракционирующую колонну К-2, откуда в стриппинг-колонны К-3/1, К-3/2, К-3/3 выводят прямогонные дистилляты и далее путем смешения потока из стриппинг-колонны К-3/1 с балансовым количеством потока из стриппинг-колонны К-3/2 получают фракцию топлива дизельного зимнего, характеризующуюся температурой начала кипения не ниже 159°С, плотностью 800-815 кг/м³ и содержанием в ней фракций, выкипающих до 180°С, не более 10 мас.%, а путем смешения потока из стриппинг-колонны К-3/3 с оставшейся частью потока из стриппинг-колонны К-3/2 получают фракцию топлива дизельного летнего с температурой вспышки более 55°С и температурой помутнения не выше минус 3°С, далее проводят раздельную гидроочистку полученных прямогонных фракций дизельных топлив с последующим дополнительным удалением на блоках стабилизации установок гидроочистки легких углеводородных фракций, получают базовое топливо путем компаундирования гидроочищенных прямогонных фракций топлива дизельного зимнего и топлива дизельного летнего при соотношении компонентов 97-60:3-40 мас.%, соответственно и дополнительно вводят в полученное базовое топливо депрессорно-диспергирующую присадку в количестве не более 150 млн^-1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к процессам нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам получения зимних дизельных топлив из продуктов прямой перегонки нефти.

Современные Европейские нормали предъявляют значительно ужесточенные требования к качественным показателям дизельного топлива зимнего. Требования по температуре вспышки дизельного топлива (выше 55°C) существенно отличаются от требований ГОСТ 305-82 (не ниже 35°C). Требования по цетановому числу в зависимости от класса топлива (47-49 единиц) также выше требований ГОСТ (не ниже 46 единиц). При этом должны быть выполнены достаточно жесткие требования по низкотемпературным свойствам топлива, таким как температура помутнения (в зависимости от класса топлива: от минус 10°C до минус 34°C) и предельная температура фильтруемости (от минус 20°C до минус 44°C), и экологическим показателям: требования по содержанию сернистых соединений - от 10 до 350 мг серы на кг топлива в зависимости от его вида.

Технологические схемы производства топлив в России рассчитывались, в основном, на получение дизельного топлива зимнего по ГОСТ 305-82, поэтому получение дизельного топлива европейского уровня качества требует внедрения новых технических решений.

Общеизвестные способы получения зимнего дизельного топлива заключаются в применении различных вариантов компаундирования прямогонных фракций, получаемых в процессе разделения нефти на установках AT или АВТ в основной ректификационной колонне K-2: как правило на фракции - керосиновую (фр. 120-240°C, стриппинг K-3/1), легкую дизельную фракцию (фр. 200-320°C, стриппинг K-3/2), тяжелую дизельную фракцию (фр. 240-360°C, стриппинг К-3/3). Часть смеси стриппингов K-3/2 и K-3/3 подвергают гидроочистке. Зимнее дизельное топливо по ГОСТ 305-82 с температурой застывания минус 35°C и помутнения минус 25°C вырабатывают путем компаундирования фракций со стриппингов K-3/1 и K-3/2. При выработке малосернистого дизельного топлива фракции подвергают гидроочистке. («Топливо, смазочные материалы, технические жидкости». Справочник. М.: Химия, 1989, с.65).

Однако данные способы получения зимнего дизельного топлива не позволяют получить топливо, соответствующее европейским нормалям качества, в частности по экологическим показателям - содержанию серы, температуре вспышки, предельной температуре фильтруемости.

Известен способ получения экологически чистого арктического дизельного топлива (патент РФ № 2205862, C10L 1/08), который включает выделение путем прямой перегонки нефти керосиновой фракции, 96% которой выкипает до 250°C, фракции, 96% которой выкипает до 320°C, их компаундирование с добавлением товарного реактивного топлива марки T-6 при следующем соотношении компонентов: 20-25% керосиновой фракции, 96% которой перегоняется до 250°C, 1-10% фракции, 96% которой перегоняется до 320°C, и 70-74% товарного реактивного топлива марки T-6. Данное изобретение способствует снижению температуры помутнения и улучшению экологических свойств получаемого топлива.

Однако данный способ значительно снижает ресурсы производства не менее дефицитного реактивного топлива, не позволяет вовлекать фракции, выкипающие выше 320°C, что существенно ограничивает сырьевую базу производства топлива дизельного зимнего. Кроме того, данный способ не обеспечивает достижение современных требований по содержанию серы и температуре вспышки.

Известен способ получения дизельного топлива зимнего (патент РФ № 2039080, C10G 45/04) путем первичной перегонки нефти с выделением фракции 130-240°C (стриппинг K-3/1), фракции, 96% которой перегоняется в пределах 140-(280-310)°C (стриппинг K-3/2), и фракции, 96% которой перегоняется при 210-(340-350)°C. Смесь двух последних фракций в соотношении 10:90-35:65 подвергают гидроочистке в известных условиях на известном катализаторе при 370°C, давлении 35 ати, объемной скорости подачи сырья 3 ч^-1. Полученную фракцию гидроочищенного дизельного топлива компаундируют с исходной прямогонной фракцией летнего дизельного топлива, 96% которой выкипает в пределах 210-(340-350)°C. Компаундирование проводят в соотношении 10:90-90:10. К полученной смеси дизельных фракций добавляют в количестве 30-50% исходную прямогонную фракцию зимнего дизельного топлива, 96% которой выкипает в пределах 140-(280-310)°C. В полученное базовое топливо с температурой помутнения минус 14°C - минус 20°C вводят депрессорную присадку, которая позволяет снизить температуру застывания и предельную температуру фильтруемости соответственно ниже минус 35°C и минус 25°C.

Однако данный способ получения дизельного топлива зимнего не обеспечивает современные требования к качеству топлива по содержанию серы, температуре вспышки, предельной температуре фильтруемости и температуре помутнения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения зимнего дизельного топлива (патент РФ № 2237701, С10G 45/02) из сернистых нефтей с использованием перегонки нефти, гидроочистки, компаундирования фракций и введения депрессорной присадки - сополимера этилена с винилацетатом, причем при первичной перегонке нефти выделяют фракции, 96% которых выкипает в пределах 140-(280-290)°С и 305-(390-405)°С. Затем фракцию 140-(280-290)°С подвергают гидроочистке и полученный продукт смешивают с фракций 305-(390-405)°С в массовом соотношении от 75:25 до 95:5. Далее в полученное базовое топливо вводят депрессорную присадку - сополимер этилена с винилацетатом в количестве 0,01-0,05 мас.%.

Предложенный способ обеспечивает получение дизельного топлива зимнего с низкотемпературными характеристиками (температура помутнения минус 15°С, предельная температура фильтруемости минус 25°С, температура застывания минус 35°С), соответствующими требованиям ТУ 38.401-58-36-92. Однако предлагаемый способ получения топлива зимнего дизельного не позволяет получить аналогичное топливо европейского уровня, с достижением необходимых экологически значимых характеристик по содержанию в топливе сернистых соединений, а также таких характеристик, как температура вспышки, цетановое число.

Целью настоящего изобретения является получение зимнего дизельного топлива Евро, соответствующего по своим качественным характеристикам европейским нормалям качества (температура вспышки выше 55°С, цетановое число выше 48, температура помутнения не выше минус 22°С, предельная температура фильтруемости не выше минус 32°С) при минимизации затрат на его производство.

Поставленная цель достигается способом, включающим первичную перегонку нефти с выведением прямогонных фракций дизельных топлив, гидроочистку прямогонных фракций, компаундирование гидроочищенных прямогонных фракций и последующее введение присадок. При этом нефтяное сырье после обессоливания и обезвоживания подают в отбензинивающую колонну, где в процессе фракционирования выводят с верха колонны бензин, а с низа колонны выводят частично отбензиненную нефть, которую подают в основную фракционирующую колонну К-2, откуда в стриппинг-колонны К-3/1, К-3/2, К-3/3 выводят прямогонные дистилляты и далее путем смешения потока из стриппинг-колонны К-3/1 с балансовым количеством потока стриппинг-колонны К-3/2 получают фракцию прямогонного топлива дизельного зимнего с заданными характеристиками: температурой начала кипения не ниже 159°С, плотностью 800-815 кг/м³ и содержанием в ней фракций, выкипающих до 180°С, не более 10% мас., а путем смешения потока из стриппинг-колонны К-3/3 с оставшимся количеством потока стриппинг-колонны К-3/2 получают фракцию прямогонного топлива дизельного летнего с температурой вспышки выше 55°С и температурой помутнения не выше минус 3°С, далее каждую из выделенных фракций дизельных топлив подвергают гидроочистке, затем дополнительно на блоках стабилизации установок гидроочистки из гидроочищенных прямогонных фракций дизельных топлив удаляют фракции легких углеводородов путем их стабилизации и далее получают базовое дизельное топливо путем компаундирования гидроочищенных прямогонных фракций топлива дизельного зимнего и топлива дизельного летнего при соотношении компонентов 97-60:3-40% мас. соответственно и дополнительно вводят в полученное базовое топливо депрессорно-диспергирующую присадку в количестве не более 150 ррm.

Способ осуществляют следующим образом (см. прилагаемую схему). Нефтяное сырье - сырую нефть (1) подают на установку ЭЛОУ(2), где сырье подвергают процессу электрообессоливания и обезвоживания с целью удаления содержащихся в ней солей и воды. Затем подготовленную нефть подают на установку атмосферной перегонки с двукратным испарением, в отбензинивающую колонну (3), где в процессе фракционирования выводят с верха колонны бензин, а с низа колонны выводят частично отбензиненную нефть (4), которую после дополнительного нагрева (5) подают в основную фракционирующую колонну К-2 (6). В колонне К-2, имеющей 42 тарелки, третье циркуляционное орошение подают с 12 на 14 тарелку, а с 15 тарелки осуществляют отбор прямогонного дизельного топлива в стриппинг-колонну К-3/3 (9), второе циркуляционное орошение подают с 22 на 24 тарелку, а с 25 тарелки осуществляют переток прямогонного дизельного топлива в стриппинг-колонну К-3/2 (8), первое циркуляционное орошение подают с 32 на 34 тарелку, а с 35 тарелки осуществляется переток фракции прямогонного реактивного топлива в стриппинг-колонну К-3/1 (7). С верха колонны К-2 осуществляют отбор бензина, при этом орошение подают на верхнюю 42-ю тарелку. Фракцию прямогонного дизельного топлива зимнего с целью достижения заданных параметров качества получают смешением потока (10) из стриппинг-колонны К-3/1 с балансовым количеством потока (11) стриппинг-колонны К-3/2 (соотношение смешиваемых потоков зависит от качественных характеристик перерабатываемого нефтяного сырья и, в случае переработки смеси западносибирских и ухтинских нефтей, может варьироваться в пределах 90:10-35:65), а фракцию прямогонного дизельного топлива летнего с целью достижения заданных параметров качества получают смешением потока (12) из стриппинг колонны К-3/3 с оставшейся частью потока (11) из стриппинг-колонны К-3/2. При этом фракция прямогонного дизельного топлива зимнего обладает следующими характеристиками: температура начала кипения составляет не менее 159°С, содержание в ней фракций, выкипающих до 180°С, составляет не более 10% мас., плотность находится в пределах 800-815 кг/м³. Получение фракции прямогонного дизельного топлива с температурой начала кипения не ниже 159°С обуславливает первую ступень удаления легких фракций и позволяет обеспечить температуру вспышки выше 55°С далее, на блоке стабилизации установки гидроочистки. Эти показатели качества достигают при следующих технологических параметрах: температуре верха колонны К-2 - 138-142°С; температуре на 35-й тарелке - 165-172°С; температуре входа сырья в колонну К-2 - 355- 365°С, давлением в колонне 0,3-0,4 ати и соответствующим балансовым соотношением потоков из стриппингов К-3/1 и К-3/2.

Требуемые качественные характеристики прямогонной фракции топлива дизельного летнего (температура вспышки более 55°С) обеспечивают поддержанием в колонне К-2 давления 0,3-0,4 ати, а температуру помутнения этой фракции (не выше минус 3°С) достигают поддержанием температуры на 15-й тарелке колонны К-2 - 287-291°С.

Далее полученные прямогонные фракции топлива дизельного зимнего и летнего подают на двухблочную установку гидроочистки дизельных топлив. На первом блоке (15) подвергают гидроочистке прямогонную фракцию дизельного топлива зимнего (13), на втором блоке (16) установки - прямогонную фракцию дизельного топлива летнего (14). Процесс ведут на алюмокобальтмолибденовом или алюмоникельмолибденовом катализаторах гидроочистки до получения необходимого значения качества по содержанию серы: не выше 10 ррm или 50 ррm - в зависимости от экологического уровня получаемого дизельного топлива. Результат процесса гидроочистки - достижение содержания серы в топливе не более 50 ррm.

Обеспечение стабильного качественного параметра - температуры вспышки товарного дизельного топлива (более 55°С) осуществляют в два этапа, сначала на установке АВТ получением компонента с температурой начала кипения не менее 159°С, а затем путем удаления из гидроочищенных прямогонных фракций дизельного топлива фракций легких углеводородов на блоках стабилизации установок гидроочистки. Процесс стабилизации проводят при следующих технологических параметрах: температуру верха стабилизационной колонны поддерживают 150-155°С, давление в колонне - 0,9-1,1 ати.

Далее полученные после стабилизации фракции: гидроочищенную прямогонную фракцию дизельного топлива зимнего (17) смешивают с гидроочищенной прямогонной фракцией дизельного топлива летнего (18) в соотношении 97-60:3-40% мас. соответственно.

Выбор соотношения при компаундировании фракций осуществляют в зависимости от необходимой температуры помутнения товарного топлива дизельного зимнего. Европейские нормы предполагают выпуск дизельных топлив с температурой помутнения минус 10°С, минус 16°С, минус 22°С, минус 28°С и минус 34°С.

В полученное базовое топливо с температурой помутнения от минус 10°С до минус 34°С вводят депрессорно-диспергирующую присадку (19) в количестве до 150 ррm. Депрессорно-диспергирующие присадки вводят для улучшения низкотемпературных свойств топлив (температуры застывания и предельной температуры фильтруемости). Депрессорно-диспергирующие присадки - это комплексное соединение депрессора (комплекс MDFI) - выступающего как разбавитель керосин, и диспергатора (комплекс WASА) - проявляющий свойства диспергаторов парафинов, и по химическому составу представляют собой растворы высокомолекулярных соединений в органических растворителях. Как правило, это комплексные составы на основе EVA (сополимер этилена и винилацетата) и/или терполимеров (полученные по технологии сополимеризации 3-х различных мономеров, например, таких как олефины, акрилаты, жирные амиды, простые и сложные виниловые эфиры и многие другие).

Примеры исполнения.

Пример 1. Технологические параметры - таблица 1, параметры качества - таблица 2.

Сырье - сырую нефть после прохождения на установке ЭЛОУ-1 обезвоживания и обессоливания подают в колонну отбензинивания К-1 установки АТ-4 (атмосферной перегонки с двухкратным испарением). С верха колонны К-1 выводят бензин, с низа - частично отбензиненную нефть, которую после нагревания подают в основную ректификационную колонну К-2. Колонна К-2 имеет 42 тарелки, третье циркуляционное орошение подается с 12 на 14 тарелку, с 15 тарелки осуществляется отбор дизельного топлива в стриппинг-колонну К-3/3, второе циркуляционное орошение подается с 22 на 24 тарелку, с 25 тарелки осуществляется переток дизельного топлива в стриппинг-колонну К-3/2, первое циркуляционное орошение подается с 32 на 34 тарелку, с 35 тарелки осуществляется переток фракции прямогонного реактивного топлива в стриппинг-колонну К-3/1, с верха колонны К-2 осуществляется отбор бензина, орошение подается на верхнюю 42-ю тарелку. Фракцию прямогонного дизельного топлива зимнего получают смешением потока К-3/1 с частью потока К-3/2 в соотношении 45:55. Фракцию прямогонного дизельного топлива летнего получают смешением потока из К-3/3 с оставшимся количеством потока из К-3/2. Начало кипения фракции прямогонного дизельного топлива зимнего не менее 159°С и содержание фракций, выкипающих до 180°С, не более 10% мас. обеспечивают поддержанием температур:

- верха колонны - 140°С;

- на тридцать пятой тарелке - 166°С;

- входа в колонну - 360°С,

а также поддерживают давление в колонне - 0,35 ати.

Требуемые значения плотности прямогонного дизельного топлива зимнего - 800-815 кг/м³ обеспечивают заданным соотношением вовлечения потоков стриппинг-колонн К-3/1 и К-3/2. Требуемую температуру вспышки прямогонного дизельного топлива летнего обеспечивают давлением в колонне К-2 - 0,35 ати, температуру помутнения - температурой на 15-й тарелке - 289°С.

Затем фракции прямогонного дизельного топлива зимнего и летнего подают на двухблочную установку гидроочистки. На первом блоке проводят гидроочистку фракции прямогонного дизельного топлива зимнего, на втором блоке - гидроочистку фракции прямогонного дизельного топлива летнего до достижения результата по содержанию серы не более 50 ррm.

Далее полученные гидроочищенные прямогонные фракции дизельных топлив летнего и зимнего вида подают на блок стабилизации. Температура верха стабилизационной колонны - 155°С, давление 0,9 ати. Такие технологические параметры работы колонны обеспечивают получение компонентов с температурой вспышки выше 55°С.

Далее, после стабилизации гидроочищенных прямогонных фракций зимнего и летнего дизельных топлив, получают базовое дизельное топливо путем компаундирования фракций при следующем соотношении компонентов 60:40% мас. соответственно. Далее дополнительно вводят 100 ррm депрессорно-диспергирующей присадки Dodiflow 4965 фирмы Clariant, которая по химическому составу представляет собой смесь полимеров в высококипящих углеводородах и дополнительно содержит петролеум гидрокарбонат в количестве 10-20% мас. и обладает следующими характеристиками.

Внешний вид: вязкая жидкость коричневого цвета.

Плотность: ок. 0,960 г/см³ при 40°С (DIN 51757).

Вязкость: ок. 1,150 мм²/с при 40°С (DIN 51562).

Температура затвердевания: -3-45°С (DIN ISO 3016).

Температура вспышки: ок. 62°С (DIN EN 22719/ ISO 2719).

(Приведенные физико-химические свойства - данные паспорта безопасности вещества в соответствии с Директивой (ЕС) № 453/2010).

Пример 2. Данные по осуществлению примера 2 приведены в таблице 1 (технологические параметры) и таблице 3 (параметры качества). Далее дополнительно вводят 150 ррm депрессорно-диспергирующей присадки Dodiflow 4965 фирмы Clariant.

Пример 3. Данные по осуществлению примера 3 приведены в таблице 1 (технологические параметры) и таблице 4 (параметры качества). Далее дополнительно вводят 100 ррm депрессорно-диспергирующей присадки Dodiflow 4965 фирмы Clariant.

Пример 4. Данные по осуществлению примера 4 приведены в таблице 1 (технологические параметры) и таблице 5 (параметры качества). При этом в базовое топливо дополнительно вводят 150 ррm депрессорно-диспергирующей присадки R-442 фирмы Infineum, которая представляет собой смесь полимеров в высококипящих углеводородах со следующими характеристиками.

Внешний вид: жидкость коричневого цвета.

Плотность: ок. 0,918 г/см³ при 40°С (ASTM D 4052).

Вязкость: ок. 295 мм²/с при 40°С (ASTM D 4052).

Температура застывания: ок. +21°С (ASTM D 93В).

Температура вспышки: мин. 62°С (ASTM D 4052).

Пример 5. Данные по осуществлению примера 5 приведены в таблице 1 (технологические параметры) и таблице 6 (параметры качества). При этом в базовое топливо дополнительно вводят 150 ррm депрессорно-диспергирующей присадки Keroflux 3501 фирмы BASF, которая представляет собой смесь производных олефинов и амидов жирных кислот в органическом растворителе со следующими характеристиками.

Внешний вид: желто-коричневая непрозрачная жидкость.

Плотность: ок. 0,910 г/см ³ при 20°С (DIN 51757).

Вязкость: ок. 32 мм²/с при 50°С (DIN 51562).

Температура застывания: ок. +9°С (ISO 3016).

Температура вспышки: выше 57°С (ISO 2719).

Таким образом, проведение способа получения зимнего дизельного топлива ЕВРО согласно предлагаемому изобретению при минимальном наборе технологических процессов: первичной перегонки нефти, разделения фракций определенным образом, гидроочистки и стабилизации гидроочищенных прямогонных фракций дизельных топлив, компаундирования их в заданных отношениях позволяет получить топливо, соответствующее европейским нормалям качества на зимнее дизельное топливо при минимизации вовлечения депрессорно-диспергирующей присадки. При этом полученный композиционный состав не требует вовлечения цетаноповышающей присадки, что в свою очередь позволяет ограничить вовлечение смазывающей присадки, поскольку данные присадки являются антагонистами. Предлагаемая технология является экономически более целесообразной, нежели существующие технологии, сопоставляемые с ней.

Таблица 1
Технологические параметры работы основной ректификационной колонны К-2 установки AT
Наименование показателя	Ед. изм.	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5
Колонна К-2
Давление верха К-2	ати	0,350	0,355	0,398	0,390	0,391
Температура верха К-2	°С	140	139	140	141	140
Температура 34 тар.	°С	-	187	187	188	188
Температура 24 тар	°С	-	241	241	240	241
Температура 14 тар.	°С	-	304	304	303	304
Температура 35 тар.	°С	166	166	166	166	166
Температура 25 тар.	°С	233	233	233	234	223
Температура 15 тар.	°С	289	289	289	288	288
Температура куба К-2	°С	338	340	339	340	340
Расход острого орошения	м 3/час	40	39	41	40	40
Расход 1 ц.о.	м3 /час	188	186	188	188	188
Расход 2 ц.о.	м3/час	147	147	146	146	146
Расход 3 ц.о.	м3/час	159	175	169	169	169
Температура 1 ц.о.	°С	190/68	190/69	191/71	191/71	191/71
Температура входа в К-2 2 ц.о.	°С	156	155	156	157	156
Температура входа в К-2 3 ц.о.	°С	141	147	146	146	147
Расход бензина К-2	м 3/час	37	36	37	36	37
Расход фракции 140-240°С с К 3/1	м3/час	59,4	58	61	61	61
с температурой	°С	154	153	154	155	154
на выходе с установки	кг/час	32721	31566	34126	34126	34126
Расход фракции 240-300°С	м3/час	124	127	129	129	129
с температурой	°С	226	225	226	226	226
вДТЗ	т/час	39	40	50	50	50
Расход фракции 300-350°С	м3/час	92	93	94	93	94
с температурой	°С	282	282	281	281	281
Суммарный выход К-3/2+К-3/3 (ДТЛ)	т/час	121	118	110	111	110
Температура питания	°С	360	360	360	360	360
Расход пара в К-2	кг/час	3782	3799	3793	3793	3793
Расход пара в К 3/1	кг/час	121	127	106	107	106
Расход мазута	м3 /час	205	206	218	218	219
м3/час	205	202	199	199	199