способ получения моторных и судовых топлив

Формула изобретения

1. Способ получения моторных и судовых топлив путем переработки мазута с использованием процессов вакуумной перегонки, термического крекинга дистиллятных фракций, висбрекинга остатка, ректификационного разделения продуктов термического крекинга и висбрекинга в атмосферной колонне, отличающийся тем, что сначала прямогонный мазут подвергают вакуумной перегонке с получением соляровой фракции, фракции вакуумного газойля и остатка вакуумной колонны, после чего проводят термический крекинг вакуумного газойля и висбрекинг остатка вакуумной колонны, причем продукт висбрекинга подвергают однократному испарению при температуре висбрекинга и давлении 0,15-0,5 МПа с получением паровой фазы, а затем продукты термокрекинга и паровую фазу висбрекинга разделяют в атмосферной колонне с получением газа, бензиновой фракции, керосиногазойлевой фракции и остатка атмосферной колонны, после чего часть керосиногазойлевой фракции смешивают с частью остатка атмосферной колонны в массовых соотношениях 2-40/98-60 с получением тяжелых моторных топлив или высоковязкого судового топлива, а оставшееся количество керосиногазойлевой фракции и остатка атмосферной колонны используют в качестве маловязкого и высоковязкого судовых топлив.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения моторных и судовых топлив и может быть использовано в нефтегазоперерабатывающей промышленности.

Известен способ получения маловязкого судового топлива (Пат. РФ N 2074232, МПК6 C 10 G 57/00), по которому нефть подвергают атмосферно-вакуумной перегонке с выделением топливных фракций, каталитического крекинга вакуумного газойля, компаундирования этих фракций.

Недостатком этого способа является то, что этот способ неприменим в условиях высокого содержания в вакуумном газойле вредных примесей - серы, азота и металлов, вызывающих дезактивацию катализатора. Кроме того, данная технология, основанная на каталитических методах, является более дорогостоящей по сравнению с аналогичными термодеструктивными процессами и поэтому экономически обоснована только при больших объемах переработки на процессе каталитического крекинга.

Известен наиболее близкий к предлагаемому изобретению (прототип) способ получения моторных и судовых топлив (Доминичи Винсент Е., Сиели Гэри М. Процесс висбрекинга / Химия и технология топлив и масел. М.: Нефть и газ. - 1998. - N 1. - С. 39-44), по которому кубовый остаток атмосферной перегонки (прямогонный мазут) подвергают висбрекингу, продукты висбрекинга разделяют в атмосферной колонне с получением газа, бензиновой фракции, керосиногазойлевой фракции и остатка атмосферной колонны (тяжелые продукты термодеструктивных процессов). Далее остаток атмосферной колонны подвергают вакуумной перегонке с получением соляровой фракции, фракций легкого вакуумного и тяжелого вакуумного газойлей, а также остатка вакуумной колонны (тяжелого остатка висбрекинга). Затем суммарный поток легкого и тяжелого вакуумных газойлей (вакуумный газойль) подвергают термическому крекингу, а продукты термокрекинга возвращают в атмосферную колонну для выделения фракций.

Известный способ позволяет путем сочетания термодеструктивных процессов (висбрекинга и термического крекинга) с процессом атмосферно-вакуумной перегонки получать набор продуктов: газ, дистиллятные фракции с различными пределами выкипания и остаток вакуумной колонны. Дистиллятные фракции, получаемые по такой технологии, пригодны для использования в качестве моторных топлив или их компонентов: бензиновая фракция после стабилизации - в качестве компонента бензина, керосиногазойлевая фракция - в качестве тяжелого моторного или судового топлива или в качестве их компонентов, соляровая фракция - в качестве компонента дизельного топлива. Тяжелый остаток вакуумной колонны пригоден для использования в качестве котельного топлива, а также может служить компонентом тяжелого моторного или судового топлив.

Следует отметить, что одной из важнейших характеристик тяжелых моторных и судовых топлив является температура застывания топлива, регламентируемая соответствующими стандартами на эти топлива. Поэтому при получении тяжелых моторных и судовых топлив путем компаундирования дистиллятных фракций с остатками важно найти оптимальное сочетание компонентов для обеспечения требуемой температуры застывания. Температура застывания топлива, в основном, определяется наличием в их составе высокомолекулярных парафиновых углеводородов. В ходе химических реакций, сопровождающих процессы висбрекинга и термического крекинга, содержание высокомолекулярных парафиновых углеводородов значительно сокращается: чем жестче режим проведения процесса, тем выше степень конверсии парафиновых углеводородов и тем ниже температура застывания получаемых продуктов.

Достоинством вышеописанного способа является то, что способ, помимо традиционных моторных топлив (бензина, дизельного топлива), позволяет путем компаундирования керосиногазойлевой фракции с остатком вакуумной перегонки получать тяжелые моторные и судовые топлива с регулируемой температурой застывания.

Однако способ обладает рядом недостатков. Висбрекингу, т.е. легкому термическому крекингу в мягком режиме, подвергают весь прямогонный мазут, что снижает конверсию высокомолекулярных парафиновых углеводородов по сравнению с раздельным крекированием различной глубины легкой и тяжелой частей мазута и приводит к уменьшению выхода дистиллятных фракций. Кроме того, получение дистиллятов из смеси всех продуктов термокрекинга и висбрекинга непосредственно атмосферной перегонкой приводит к увеличению нагрузки ректификационной колонны, а также к уменьшению отбора суммы дистиллятных фракций от их потенциального содержания в сырье.

Задачей изобретения является уменьшение нагрузки на ректификационную колонну, увеличение выхода дистиллятных фракций и улучшение возможности регулирования температуры застывания судового (или тяжелого моторного) топлива.

Поставленная задача достигается следующим образом: сначала прямогонный мазут подвергают вакуумной перегонке с получением соляровой фракции (компонента дизельного топлива), фракции вакуумного газойля и остатка вакуумной колонны. Фракцию вакуумного газойля отправляют на термокрекинг, а остаток вакуумной колонны - на висбрекинг. Продукты висбрекинга подвергают частичному испарению в испарителе при температуре висбрекинга и давлении 0,15-0,5 МПа с получением паровой фазы и тяжелого остатка висбрекинга. Продукты термокрекинга и паровую фазу висбрекинга направляют на ректификационное разделение в атмосферную колонну с получением газа, бензиновой фракции (компонента бензина), керосиногазойлевой фракции и остатка атмосферной колонны. Керосиногазойлевую фракцию можно использовать в качестве маловязкого судового топлива, а остаток атмосферной колонны - в качестве высоковязкого судового топлива или в качестве котельного топлива. Кроме того, смешением керосиногазойлевой фракции с остатком атмосферной колонны можно получать тяжелое моторное топливо и высоковязкое судовое топливо. Для получения тяжелого моторного топлива использовали массовые соотношения КГФ/остаток = 20-40/80-60, для получения высоковязкого судового топлива использовали массовые соотношения КГФ/остаток = 2/98.

На чертеже представлена технологическая схема, поясняющая данный способ, где:

1 - линия подачи сырья, 2 - вакуумная колонна, 3 - линия паров соляровой фракции, 4 - конденсатор-холодильник, 5 - рефлюксная емкость, 6 - линия орошения, 7 - линия соляровой фракции, 8 - линия инертных газов и воздуха, 9 - эжектор, 10 - линия подачи водяного пара в эжектор, 11 - линия вывода конденсата водяного пара, 12 - линия ввода водяного пара, 13 - линия фракции вакуумного газойля, 14 - блок термического крекинга, 15 - линия продуктов термического крекинга, 16 - дроссель, 17 - линия остатка вакуумной колонны, 18 - блок висбрекинга, 19 - линия продуктов висбрекинга, 20 - дроссель, 21 - испаритель, 22 - линия паровой фазы висбрекинга, 23 - линия тяжелого остатка висбрекинга, 24 - атмосферная колонна, 25 - линия паров бензиновых фракций, 26 - конденсатор-холодильник, 27 - рефлюксная емкость, 28 - линия вывода газа, 29 - линия орошения, 30 - линия бензиновой фракции, 31 - линия маловязкого судового топлива, 32 - линия керосиногазойлевой фракции, 33 - линия тяжелого моторного (или судового) топлива, 34 - линия остатка атмосферной колонны, 35 - линия ввода водяного пара.

Способ осуществляют следующим образом. Мазут по линии 1 подают в питательную секцию вакуумной колонны 2. Пары соляровой фракции по линии 3 поступают в конденсатор-холодильник 4, а затем в рефлюксную емкость 5. Часть соляровой фракции поступает по линии 6 в верхнюю часть вакуумной колонны 2 для орошения, а оставшееся количество соляровой фракции выводят по линии 7. Инертные газы и воздух по линии 8 из вакуумной колонны 2 откачивают эжектором 9 при помощи водяного пара по линии 10, в результате чего в верхней части вакуумной колонны 2 поддерживают остаточное давление 0,03-0,05 МПа. Вывод конденсата водяного пара из рефлюксной емкости 5 осуществляют по линии 11. В нижнюю часть вакуумной колонны 2 для отпарки низкокипящих примесей от мазута подают водяной пар по линии 12. Вакуумный газойль из вакуумной колонны 2 по линии 13 поступает на блок термического крекинга 14. Продукты термического крекинга по линии 15 направляют через дросселирующее устройство 16 в атмосферную колонну 24. Остаток из вакуумной колонны 2 по линии 17 поступает на блок висбрекинга 18. Продукты висбрекинга по линии 19 направляют через дросселирующее устройство 20 в испаритель 21, в котором продукты висбрекинга разделяют на паровую и жидкую фазы. Паровую фазу висбрекинга 22 направляют в атмосферную колонну 24, а жидкую фазу (тяжелый остаток висбрекинга) выводят по линии 23. Пары бензиновых фракций по линии 25 из атмосферной колонны 24 направляют в конденсатор-холодильник 26, а затем в рефлюксную емкость 27. Газ из рефлюксной емкости 27 выводят по линии 28. Часть бензиновой фракции по линии 29 возвращают в качестве орошения в атмосферную колонну 24, а оставшееся количество бензиновой фракции выводят по линии 30. Часть керосиногазойлевой фракции выводят по линии 31 в качестве маловязкого судового топлива, а оставшееся количество керосиногазойлевой фракции направляют по линии 32 на смешение с частью остатка атмосферной колонны 24 с целью получения тяжелого моторного топлива или судового высоковязкого топлива, которое выводят по линии 33. Оставшееся количество остатка атмосферной перегонки выводят по линии 34 в качестве высоковязкого судового топлива или в качестве котельного топлива. Для отпарки низкокипящих примесей от сырья атмосферной колонны 24 в ее нижнюю часть подают водяной пар по линии 35.

Пример

Мазут в количестве 56000 кг/ч подают в вакуумную колонну на разделение. С верхней части вакуумной колонны, работающей под остаточным давлением 0,04 МПа, отводят соляровую фракцию, часть которой поступает на орошение, а оставшееся количество (3136 кг/ч) выводят. Со средней части вакуумной колонны выводят фракцию вакуумного газойля (26320 кг/ч), которую отправляют на блок термического крекинга. Обычно термический крекинг проводят при температурах 500-550^oC и давлениях 0,5-5 МПа. В данном случае термический крекинг осуществляют при температуре 530^oC и давлении 2,5 МПа. С нижней части вакуумной колонны выводят остаток (26544 кг/ч), который отправляют на блок висбрекинга. Висбрекинг, как правило, осуществляют при температурах 450-500^oC и давлениях 0,5-3,5 МПа. В данном случае висбрекинг осуществляют при температуре 460^oC и давлении 1,5 МПа. Продукты висбрекинга подают в испаритель, где при температуре 460^oC и давлении 0,15 МПа получают 17430 кг/ч паровой фазы и 9114 кг/ч жидкой фазы. Паровую фазу висбрекинга и продукты термического крекинга подают в атмосферную колонну производительностью 43750 кг/ч, где извлекают 2632 кг/ч газа, 10080 кг/ч бензиновой фракции, 15680 кг/ч керосиногазойлевой фракции и 15358 кг/ч остатка атмосферной колонны. Для получения тяжелых моторных топлив или судовых топлив с заданной температурой застывания керосиногазойлевую фракцию соединяют с остатком атмосферной колонны в пропорциях, указанных в табл. 1. Например, для того, чтобы получить моторное топливо марки ДТ, необходимо часть керосиногазойлевой фракции (1920 кг/ч) смешать с частью остатка атмосферной колонны (7680 кг/ч). Тогда оставшееся количество керосиногазойлевой фракции (13760 кг/ч) можно использовать в качестве маловязкого судового топлива, а оставшееся количество остатка атмосферной колонны (7678 кг/ч) - в качестве судового высоковязкого топлива марки СВТ (или марки СВС).

В табл. 2 приведены основные показатели работы установок по известному и предлагаемому способам.

Таким образом, данный способ позволяет путем сочетания термодеструктивных процессов с процессом атмосферно-вакуумной перегонки получать моторные и судовые топлива. При этом остаток атмосферной колонны, получаемый по предлагаемой технологии и используемый в качестве компонента тяжелых моторных или судовых топлив, выгодно отличается от остатка вакуумной колонны, получаемого по известному способу и используемому с той же целью, своим составом. Это позволяет использовать его с большим успехом в качестве судового топлива или в качестве компонента тяжелого моторного топлива, температуру застывания которого можно легко регулировать, изменяя соотношение (керосиногазойлевая фракция/остаток атмосферной колонны).

Снижение нагрузки на атмосферную колонну на 23450 кг/ч или на 34,9% позволяет более эффективно использовать оборудование (диаметр колонны уменьшается приблизительно в 2 раза, а удельная нагрузка по сырью возрастает на 11,8 т/м²ч или в 3,2 раза), что в сочетании с раздельным крекированием легкой и тяжелой частей мазута для достижения максимальной конверсии углеводородов позволяет увеличить выход дистиллятных фракций на 3360 кг/ч или на 6% в расчете на мазут.