способ получения жидких продуктов из тяжелых нефтяных остатков

Формула изобретения

1. Способ получения жидких продуктов из предварительно нагретых тяжелых нефтяных остатков путем их термокрекинга в присутствии горючего сланца и цеолита, отличающийся тем, что процесс ведут в две ступени, на первой из которых смешивают тяжелые нефтяные остатки со сланцем, взятым в количестве 2-6 мас.%, с последующим механоактивированием полученной смеси и ее термокрекингом, разделением полученного продукта термокрекинга перегонкой на светлые жидкие продукты и остаток, выкипающий выше 300°С, и смешиванием выделенного остатка на второй ступени в смесителе с цеолитом, взятым в количестве 1-5 мас.%, с последующим термокрекингом полученной смеси и отделением от полученного продукта целевых продуктов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термокрекинг на обеих ступенях ведут при температуре 390-430°С, объемной скорости 1,5-3 ч^-1, под давлением 0,5-5 МПа.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что механоактивирование осуществляют при ускорении 2-8 g до получения частиц размером 30-50 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а точнее к способам переработки тяжелых нефтяных остатков (ТНО) в топливные дистилляты путем термокрекинга с использованием донорно-сольвентных процессов.

В условиях мировой тенденции увеличения потребления нефти и нефтепродуктов дальнейшее развитие нефтеперерабатывающей промышленности направлено на повышение глубины переработки нефти. Решить такую задачу возможно только путем широкого внедрения новых экономически выгодных технологий глубокой переработки тяжелого углеводородного сырья, содержащего в своем составе асфальтены и тяжелые металлы (ванадий и никель), такого как мазут, гудрон, тяжелые нефти (мальты) и т.д.

Известен способ получения топливных дистиллятов, включающий смешение остаточного нефтяного сырья с измельченным сапропелитом и жидкой активирующей добавкой, гомогенизацию и проведение термокрекинга полученной смеси с последующим выделением целевых продуктов. Перед гомогенизацией измельченный сапропелит подвергают механохимической активации, по меньшей мере, в одном диспергаторе, в качестве сапропелита используют горючий сланец, содержащий, мас.%: 45-60 минеральной части и 40-55 органической части, в качестве жидкой активирующей добавки используют фракцию сланцевого масла с пределами выкипания 200-400°С и содержащую не менее 10,0 мас.% водорода, причем горючий сланец и фракцию сланцевого масла берут в расчете на сырье от 1,0 до 5,0 и от 1,0 до 6,0 мас.% соответственно (RU 2261265, 27.09.2005, C10G 9/00).

Более близким к заявленному изобретению по сущности и достигаемому результату является способ термохимической переработки ТНО методом их термокрекинга при температуре свыше 400°С, включающим предварительное нагревание исходного сырья до температуры крекинга, с последующим термокрекингом сырья в присутствии термически или каталитически активных донорно-водородных добавок, выбранных из ряда: рядовые или обогащенные сланцы различных генетических типов (карбонатные, алюмосиликатные, алюмосиликатно-карбонатные, силикатные), минеральная часть сланцев, цеолитсодержащие катализаторы, смесь рядового сланца и цеолитсодержащих алюмосиликатных катализаторов, при атмосферном давлении в интервале температур 400-430°С при содержании указанных добавок 8-12 мас.% при продолжительности процесса, обеспечивающей полную отгонку светлых дистиллятных продуктов (RU 2288940, 10.12.2006, C10G 47/22).

Недостатком известных способов является недостаточный выход жидких продуктов, особенно светлых фракций (бензиновых и дизельных фракций).

Целью изобретения является повышение эффективности технологии измельчения и смешения органоминеральной добавки с тяжелым нефтяным остатком, что позволяет увеличить выход светлых нефтепродуктов.

Поставленная цель достигается способом получения жидких продуктов из предварительно нагретых ТНО путем их термокрекинга в присутствии органоминеральной добавки в две ступени. Процесс ведут путем смешивания на первой ступени исходного сырья с горючим сланцем, взятым в количестве 2-6 мас.%, с последующим механоактивированием полученной смеси и ее термокрекингом. Полученный продукт термокрекинга разделяют перегонкой на светлые жидкие продукты и остаток, выкипающий выше 300°С. Затем остаток смешивают на второй ступени в смесителе с цеолитом, взятым в количестве 1-5 мас.% с последующим термокрекингом полученной смеси и отделением от полученного продукта светлых нефтепродуктов.

В качестве цеолитов возможно использование любых цеолитов как природных, так и синтетических, например клиноптилолита, филлипсита, цеолитсодержащие алюмосиликаты.

В качестве исходного сырья могут быть использованы любые ТНО, например вакуумные газойли, мазуты, полугудроны и гудроны.

В качестве сланцев используются любые сланцы, например рядовые или обогащенные сланцы различных генетических типов (карбонатные, алюмосиликатные, алюмосиликатно-карбонатные, силикатные), минеральную часть сланцев и др.

Механоактивацию смеси ТНО со сланцем можно осуществлять на любых модификациях вибромельниц и вибросмесителей, например валковых мельницах, аттриторах, торовой вибромельнице и торовом вибросмесителе, наполненных стальными шарами разных диаметров (20-40 мм) и др.

Предпочтительно механоактивацию осуществлять при ускорении 2-8 G до получения частиц размером 30-50 мкм.

Процесс термокрекинга на обеих ступенях предпочтительно осуществлять при обычных для данных процессов условиях, т.е. температуре 390-430°С, объемной скорости 1,5-3 час^-1, под давлением 0,5-5 МПа. Процесс осуществляют путем смешивания на первой ступени нагретого до температуры 70-90°С исходного сырья (ТНО) с горючим сланцем, взятым в количестве 2-6 мас.%, предварительно измельченного до размера частиц 0-3 мм, с последующим механоактивированием полученной смеси и ее термокрекингом. Полученный продукт термокрекинга разделяют перегонкой на светлые жидкие продукты и остаток, выкипающий выше 300°С. Затем остаток смешивают на второй ступени в любом известном смесителе с измельченным до размера частиц 200 мкм цеолитом, взятым в количестве 1-5 мас.%, с последующим термокрекингом полученной смеси и отделением от полученного продукта светлых нефтепродуктов.

Пример 1.

Исходный рядовой горючий сланец (W^а=1,7 мас.%, А ^а=47,2 мас.%, (CO)₂) _мин=13,4 мас.%; С^daf=81,7 мас.%; Н^daf=8,9 мас.%; S_Г ^d=1,68 мас.%), предварительно измельченный до размера частиц 0-3 мм, подают в вибромельницу, работающую под давлением азота 0,05 атм при уровне ускорения 8 G в количестве 4 мас.%. Туда же подают гудрон, нагретый до температуры 90°С, при фиксированном расходе 3520 г в час. Полученную смесь механоактивируют с образованием преимущественно частиц размером 30-40 мкм. Полученную суспензию подают на непрерывно действующую установку с объемом реактора 4 л, где осуществляют процесс термокрекинга при 400°С и 2 МПа с объемной скоростью 1,5 ч^-1. Полученный продукт термокрекинга разделяют перегонкой на светлые жидкие продукты и остаток, выкипающий выше 300°С. Затем полученный остаток смешивают на второй ступени в пропеллерной мешалке с клиноптилолитом, измельченным до размера 200 мкм, взятым в количестве 3 мас.% с последующим термокрекингом полученной смеси при 430°С и 5 МПа с объемной скоростью 2 ч^-1 и отделением от полученного продукта светлых нефтепродуктов.

В результате получают 3,2% газа, 17,2% бензиновой фракции - Н.К. - 80°С и 50,5% дизельной фракции 180-350°С, остальное - крекинг-остаток, вода и кокс. Таким образом, выход светлых в сумме составляет 68,7 мас.%.

Пример 2.

Исходный рядовой прибалтийский сланец (сланцевая мелочь, мас.%: А^d=47,83, CO_{2 мин} ^d=12,7, С ^daf=80,4, Н^daf=9,43, S _t ^d=0,91, N^daf =0,25, W^а=0,3), предварительно измельченный до размера частиц 0-3 мм, подают в вибросмеситель, работающий при уровне ускорения 6 G в количестве 6 мас.%. Туда же подают мазут, нагретый до температуры 70°С, при фиксированном расходе 3847 г в час. Полученную смесь механоактивируют с образованием преимущественно частиц размером 40-50 мкм. Полученную суспензию подают на непрерывно действующую установку по примеру 1, где осуществляют процесс термокрекинга при 390°С и 5 МПа с объемной скоростью 2,0 ч^-1. Полученный продукт термокрекинга разделяют перегонкой на светлые жидкие продукты и остаток, выкипающий выше 300°С, Затем полученный остаток смешивают на второй ступени в механической мешалке с синтетическим алюмосиликатом цеокар-2, который можно использовать без дополнительной подготовки в продажной товарной форме, взятым в количестве 5 мас.%, с последующим термокрекингом полученной смеси при 430°С и 1 МПа с объемной скоростью 2 ч^-1 и отделением от полученного продукта светлых нефтепродуктов.

В результате получают 5,3% газа, 18,6% бензиновой фракции - Н.К. - 180°С и 50,7% дизельной фракции 180-350°С, остальное - крекинг-остаток, вода и кокс. Таким образом, выход светлых в сумме составляет 69,3 мас.%.

Пример 3.

Исходный рядовой сернистый сланец, имеющий следующую характеристику, мас.%: А ^d 44,25, СО_{2 мин} ^d 8,12, С^daf 73,54, Н ^daf 8,74, S_t ^d 5,1, W^a 4,0 предварительно измельченный до размера частиц 0-3 мм, подают в торовую вибромельницу, работающую при уровне ускорения 5 G в количестве 6 мас.%. Туда же подают вакуумный газойль, нагретый до температуры 90°С, при фиксированном расходе 3372 г в час. Полученную смесь механоактивируют с образованием преимущественно частиц размером 30-50 мкм. Полученную суспензию подают на непрерывно действующую установку по примеру 1, где осуществляют процесс термокрекинга при 400°С и 4 МПа с объемной скоростью 1,7 ч^-1. Полученный продукт термокрекинга разделяют перегонкой на светлые жидкие продукты и остаток, выкипающий выше 300°С. Затем полученный остаток смешивают на второй ступени в механической мешалке с филлипситом, измельченным до 200 мкм, взятым в количестве 2 мас.% с последующим термокрекингом полученной смеси при 430°С и 0,5 МПа с объемной скоростью 2 ч^-1 и отделением от полученного продукта светлых нефтепродуктов.

В результате получают 4,1% газа, 21,9% бензиновой фракции - Н.К. - 180°С и 47,4% дизельной фракции 180-350°С, остальное - крекинг-остаток, вода и кокс. Таким образом, выход светлых в сумме составляет 69,3 мас.%.

Таким образом, представленные примеры иллюстрируют возможность значительного повышения выходов бензиновой и дизельной фракций при использовании заявленной совокупности признаков по сравнению с известными в настоящее время процессами аналогичного назначения. В частности, в прототипе максимальный выход светлых продуктов составляет 65,8 мас.%.