способ получения моторных топлив из нефтяных остатков

Формула изобретения

1. Способ получения моторных топлив из нефтяных остатков, включающий термический крекинг смеси тяжелых нефтяных остатков с измельченными до класса 500 мкм горючими сланцами или сапромикситом, взятыми в количестве 8 25 мас. при повышенных температуре и давлении, отличающийся тем, что продукты термического крекинга разделяют путем ректификации на фракцию, выкипающую в интервале температур НК 450 550^oС, и остаток, выкипающий выше 450 - 550^oС, из которых фракцию, выкипающую в интервале температур НК 450 - 550^oС, подвергают легкому гидрокрекингу с последующим выделением из гидрогенизата бензиновой и дизельной фракций.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термический крекинг осуществляют при 370 450^oС, 0,5 6,0 МПа и объемной скорости подачи сырья 0,8 1,2 ч^-1.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что легкий гидрокрекинг осуществляют при 350 420^oС, давлении 3,0 6,0 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,7 1,5 ч^-1 в присутствии никель-молибденового цеолитсодержащего катализатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения моторных топлив и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ получения моторных топлив из нефтяных остатков путем замедленного коксования последних. Согласно способу исходное сырье, преимущественно гудроны, подвергают термическому воздействию в специальных камерах при температуре 480-510^oС. В результате получают кокс различных марок, в том числе, мас. "нефтяной электродный" 15-35, углеводородный газ 8-15; бензин 7-21; легкий газойль 20-33 и тяжелый газойль 16-52. Полученные продукты характеризуются высоким содержанием сернистых соединений и непредельных углеводородов (в бензиновом дистилляте: содержание серы 0,4-0,8 мас. иодное число 60-110 г йода/100 г; в дизельном дистилляте содержание серы 0,8-2,0 мас. иодное число 40-80 г йода/100 г). Указанные продукты нуждаются в дополнительной гидроочистке (предпочтительно в смеси с прямогонными дистиллятами), что требует создания специальных установок и наличия ресурсов дешевого водорода (Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа, ч.2, М. Химия, 1968, с. 90-98).

Основным недостатком указанного способа является низкий выход фракций моторного топлива, как правило не превышающий 40-50 мас. и повышенный выход малоценных побочных продуктов (углеводородного газа и тяжелого газойля, характеризующегося низким качеством). При переработке сернистого сырья полученный кокс (выход до 35 мас. на сырье) также отличается высоким содержанием серы и не находит квалифицированного применения.

Известен также способ непосредственного гидрогенизационного облагораживания нефтяных остатков, заключающийся в контакте сырья с "кипящим" слоем мелкогранулированного катализатора процесс "LC-fining". Указанный способ осуществляют при давлении 10-20 МПа при постоянном выводе из системы части отработанного катализатора и подаче свежего катализатора, что позволяет длительное время поддерживать заданную активность этого катализатора.

Процесс позволяет получать даже из высокосернистых мазутов и гудронов (4,2-5,0 мас. серы) продукты с умеренным содержанием серы: 0,1-0,3 мас. в дистиллятных продуктах и 0,6-0,9 мас. в остатке, выкипающем при 524^oС.

Полученные дистиллятные продукты требуют дополнительной очистки от сернистых соединений: бензин для доведения качества до требований сырья каталитического риформинга (0,5 ррм серы), дизельное топливо для достижения современных экологических стандартов (не более 0,05 мас. серы) [1]

Недостатком способа является применение относительно высокого давления водорода (10-20 МПа), а также низкий выход топливных фракций (суммарно бензина и дизельного топлива не более 43 об.). При этом выход вакуумного дистиллята (фр.343-524^oС) достигает 28,5-51,0 об. а остатка (524 К.К.) 14,9-367 об.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения жидких продуктов, включающий термический крекинг тяжелых нефтяных остатков в смеси органоминеральной добавкой, взятой в количестве 8-25 мас. на смесь и выбранной из группы горючих сланцев или сапромикситов. Процесс термического крекинга согласно способу проводят при температуре 400-440^oС, давлении 3-8 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,5-1,0 ч^-1. Полученные продукты реакции фильтруют или центрифугируют для разделения органической и минеральной частей, после чего органическую часть подвергают ректификации с отбором бензинового дистиллята (фр. НК-200^oС) при атмосферном давлении, а затем дизельного дистиллята (фр. 200-370^oС) под вакуумом (остаточное давление - 50 мм рт.ст. ).

Пoлученная бензиновая фракция характеризуется содержанием серы более 0,7 мас. ароматических углеводородов более 20,0 мас. иодным числом - более 25 г йода на 100 г продукта.

Дизельная фракция характеризуется содержанием серы более 1,2 мас. ароматических углеводородов более 35 мас. иодным числом более 30 г йода на 100 г продукта.

При переработке гудрона выход бензиновой фракции составляет 10-15 мас. дизельной фракции 41-50 мас. остальное (35-50 мас.) приходится на тяжелый высокосернистый остаток [2]

Недостатком способа является низкий общий выход моторных топлив не более 52-65 мас, и неудовлетворительное их качество (повышенное содержание серы, непредельных и ароматических углеводородов).

Изобретение направлено на разработку способа, обеспечивающего повышение выхода моторных топлив при одновременном улучшении их показателей качества.

Заявляется способ получения моторных топлив из нефтяных остатков, включающий термический крекинг смеси тяжелых нефтяных остатков с измельченными до класса 500 мкм горючими сланцами или сапромикситом, взятыми в количестве 8-25 мас. согласно которому продукты термического крекинга разделяют путем ректификации на фракцию, выкипающую в интервале температур НК 450-550^oС и остаток, выкипающий выше 450-550^oС, из которых фракцию, выкипающую в интервале температур НК 450-550^oС подвергают легкому гидрокрекингу с последующим выделением из гидрогенизата бензиновой и дизельной фракций.

Процесс термического крекинга осуществляют при температуре 370-450^oС, давлении 0,5-6,0 МПа и объемной скорости подачи сырья 0,8-1,2 ч^-1.

Легкий гидрокрекинг фракции НК 450-550^oС проводят при температуре 350-420^oС, давлении 3,0-6,0 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,7-1,5 ч^-1 в присутствии никельмолибденового цеолитсодержащего катализатора следующего состава, мас. оксид никеля 3,0-10,0; триоксид молибдена 12,0-30,0; цеолит типа "У" 7,0-35,0; оксид алюминия остальное.

Новым в заявляемом способе является то, что продукты термического крекинга разделяют на фракцию, выкипающую в интервале температуре НК 450-550^oС, и остаток, выкипающий выше 450-550^oС, и которых фракцию, выкипающую в интервале температур НК 450-550^oС, подвергают легкому гидрокрекингу, в результате чего протекают реакции дополнительной деструкции и обессеривания сырья.

Таким образом, процесс в целом позволяет получить 60-80 мас. на взятое сырье топливных продуктов. При рециркуляции вакуумного газойля (смешение с исходным гудроном или мазутом) выход топливных продуктов достигает более 90 мас. то есть осуществляется безотходная переработка исходного сырья. Выход топливных фракций при этом существенно выше, чем у аналогов и прототипа.

Тяжелый остаток, полученный после разделения продуктов термической обработки, представляет собой компонент асфальтобетона, содержащий активированный минеральный порошок, и может использоваться в производстве битумов.

Топливные дистилляты от стадии легкого гидрокрекинга содержат незначительные количества серы (в бензине 0,01-0,02% в дизельном топливе 0,05-0,10% в вакуумном газойле до 0,2-0,3 мас.) и могут использоваться как товарные продукты или сырье для других термокаталитических процессов.

Пример 1. Переработке подвергают гудрон западно-сибирской нефти, плотность при 20^oС 985 кг/м, вязкость ПЗ₇₀ 17, ПЗ₉₀ 4,9, содержание асфальтенов 5,6% содержание серы 1,17% выкипает до 350^oС 0,7% до 400^oС 2,9% до 450^oС 6,8 об. Указанный гудрон смешивают с мелко измельченным горючим сланцем, взятым в количестве 8 мас. на смесь (зольность 47,1% элементный состав, углерод 80,2, водород 9,9, сера 1,5, азот 0,2, прочее 8,2). Гранулометрический состав сланца: частицы менее 0,05 мм 68,2% 0,05-0,068 11,5% крупнее 0,063 мм 20,3%).

Указанную смесь подвергают крекингу в реакционной камере при температуре 450^oС, давлении 6 МПа, объемной скорости подачи сырья 1 ч^-1. Полученные продукты реакции подвергают разделению на газовую фазу и жидкие продукты. Последние дополнительно подвергают ректификации с выделением фракции НК 550^oС 60% и остатка > 550^oС 40 мас.

Фракцию НК-550^oС направляют на стадию легкого гидрокрекинга, который осуществляют при температуре 420^oС, давлении 3 МПа, объемной скорости подачи сырья 1,5 ч^-1. При легком гидрокрекинге сырье в присутствии никель-молибденового цеолитсодержащего катализатора следующего состава, мас. оксид никеля 3,0; триоксид молибдена 30,0; цеолит типа "У" 20,0; оксид алюминия остальное, подвергается расщеплению и насыщению водородом. В результате образуются малосернистые продукты: бензин (сера менее 0,01 мас. дизельное топливо (сера менее 0,05 мас.), вакуумный газойль (сера менее 0,2 мас.). Материальный баланс процесса по всем стадиям в целом следующий, мас. углеводородные газы 5; бензин 26; дизельное топливо 24; вакуумный газойль 5; зольный остаток 40.

При рециркуляции вакуумного газойля на смешение с исходным гудроном полученный при гидрокрекинге продукт полностью представляет собой топливные фракции (бензин и дизтопливо).

Бензиновую фракцию используют как сырье процесса каталитического риформинга, дизельное топливо как товарное дизельное топливо летнего сорта, остаток как компонент асфальтобетона.

Пример 2. Переработке подвергают гудрон высокосернистой нефти (плотность при 20^oС 992 кг/м³, вязкость ПЗ₇₀ 16, ПЗ₉₀ 4,2, содержание асфальтенов 4,6% содержание серы 4,0% выкипает до 350^oС 2,9% до 400^oС 8,5% до 450^oС 18,9 об. ).

Указанный гудрон смешивают с мелко измельченным кузнецким сапромикситом, взятым в количестве 17 мас. (зольность 49% элементный состав, мас. углерод 77,1, водород 8,2, сера 0,8, азот 0,6, прочее 13,3). Указанную смесь подвергают термическому крекингу в реакционной камере при температуре 370^oС, давлении 0,5 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,8 ч^-1.

Полученные продукты реакции подвергают разделению на газовую фазу и жидкие продукты. Последние дополнительно подвергают ректификации с выделением фракции НК-500^oС 69% и остатка > 500^oС 31 мас.

Фракцию НК-500^oС направляют на стадию легкого гидрокрекинга,который проводят при температуре 350^oС, давлении 6 МПа, объемной скорости подачи сырья 0,7 ч^-1. При легком гидрокрекинге сырье в присутствии катализатора, содержащего 10 мас. оксида никеля, 12 мас. триоксида молибдена, 7 мас. цеолита "У" и остальное оксид алюминия, подвергают расщеплению и насыщению водородом. В результате образуются малосернистые продукты: бензин (сера 0,01-0,02 мас.), дизельное топливо (сера 0,05-0,10 мас.), вакуумный газойль (сера менее 0,3 мас.).

Материальный баланс процесса по всем стадиям в целом следующий, углеводородные газы 4; бензин 20; дизельное топливо 22; вакуумный газойль 23; зольный остаток 31.

При рециркуляции вакуумного газойля на смешение с исходным гудроном полученный при гидрокрекинге продукт полностью представляет собой топливные фракции (бензин и дизтопливо).

Бензиновую фракцию используют как сырье процесса каталитического риформинга, дизельное топливо как товарное дизельное топливо летнего сорта, остаток как компонент асфальтобетона.

Пример 3. Переработке подвергают мазут западно-сибирской нефти (плотность при 20^oС 927 кг/м³, вязкость при 50^oС 0,03 Пас, содержание асфальтенов 2,3% выкипает до 360 18,7 об.). Указанный мазут смешивают с мелко измельченным горючим сланцем, взятым в количестве 25 мас. (зольность 55% элементный состав, углерод 70, водород 9, сера 2, азот 0,5, прочее 9,5). Гранулометрический состав сланца: частицы менее 0,05 мм 72% 0,05-0,068 13% крупнее 0.063 мм 15). Указанную смесь подвергают термическому крекингу в реакционной камере при температуре 410^oС, давлении 4 МПа, объемной скорости подачи сырья 1,2 ч^-1. Полученные продукты реакции подвергают разделению на газовую фазу и жидкие продукты. Последние дополнительно подвергают ректификации с выделением фракции НК 450^oС 91% и остатка > 450^oС 9 мас.

Фракцию НК-450^oС направляют на стадию легкого гидрокрекинга при температуре 390^oС, который проводят при давлении 5 МПа, объемной скорости подачи сырья 1,0 ч^-1.

При легком гидрокрекинге сырье в присутствии катализатора, содержащего, мас. оксид никеля 7, триоксид молибдена 20, цеолит "У" 35 и оксид алюминия остальное, подвергается расщеплению и насыщению водородом. В результате образуются малосернистые продукты: бензин (сера менее 0,01 мас.), дизельное топливо (сера менее 0,05 мас.), вакуумный газойль (сера менее 0,1 мас.).

Материальный баланс процесса по всем стадиям в целом следующий, углеводородные газы 4,5; бензин 25,0; дизельное топливо 40,5; вакуумный газойль 21,0; зольный остаток 9,0.

Бензиновую фракцию используют как сырье процесса каталитического риформинга, дизельное топливо как товарный компонент летнего дизельного топлива марин-дизель, остаток как компонент асфальто-бетона.

Таким образом, заявляемый способ позволяет увеличить выход целевых продуктов и улучшить их качество, доведя последнее до уровня современных требований к сырью каталитического риформинга (для бензина) и экологических стандартов на экологически чистые продукты (для дизельного топлива).