Способ переработки тяжелого нефтяного сырья

 

Использование: нефтехимия. Сущность изобретения: тяжелое нефтяное сырье окисляют воздухом, подаваемым со скоростью 1-4 л/кг.мин, и при массовом соотношении воздуха и окисляемого сырья (0,116-0,468):1, затем подвергают вакуумной перегонке. Образующиеся тяжелые конденсированные продукты выводят из системы, дистиллятную фракцию окисленного сырья добавляют к исходному неокисленному сырью и полученную смесь подвергают каталитическому крекингу. 2 з.п. ф-лы, 12 табл.

Изобретение относится к нефтепереработке и может быть использовано при переработке нефтяного сырья каталитическим крекингом.

Известен способ переработки сернистого вакуумного газойля или его смеси с мазутом каталитическим крекингом на цеолитсодержащем катализаторе, при котором в сырье добавляют 0,006-0,012 мас.% сурьмяносодержащего полиакрилена в хлороформе для повышения выхода бензина и снижения коксообразования. Недостатком данного способа является то, что используется дорогостоящее, сложно синтезируемое высокомолекулярное вещество в высокотоксичном растворителе.

Известен также способ переработки вакуумного газойля путем каталитического крекинга исходного сырья в присутствии цеолитсодержащего алюмосиликатного катализатора с добавкой в сырье кислородсодержащих ПАВ типа оксиалкилированного алкилфенола или блоксополимеров оксидов этилена и пропилена в количестве 10^-5-10^-2 мас.%, что позволяет увеличить выход крекинга-бензина и снижения коксообразования. Недостатком этого способа является высокая стоимость и дефицитность используемых ПАВ при относительно невысоком проценте выхода целевых продуктов.

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки вакуумного газойля путем каталитического крекинга в присутствии цеолитсодержащего алюмосиликатного катализатора при температуре 495-500^оС, в котором с целью увеличения выхода катализата исходное сырье смешивают с воздухом и подают в зону каталитического крекинга, при этом выход бензина или легкого газойля варьируют расходом воздуха.

Недостатком этого способа является то, что отработанный воздух в больших количествах (175-200 кг на 1 т сырья), обогащенный азотом, является балластом для последующих технологических стадий переработки получаемого катализата, включающих ректификационные колонны, конденсационно-холодильную аппаратуру и компрессоры, что значительно осложняет их работу, и при этом калорийность газа крекинга, используемого в качестве топлива, значительно снижается. Данная технология при переработке гидроочищенного вакуумного газойля обеспечивает выход светлых фракций на уровне 52,33-64,86%.

Целью изобретения является увеличение выхода светлых фракций в процессе каталитического крекинга нефтяного сырья за счет увеличения степени его окисления.

Поставленная цель достигается тем, что способ переработки тяжелого нефтяного сырья, такого как вакуумный газойль, мазут или смесь вакуумного газойля с мазутом, путем каталитического крекинга в присутствии цеолитсодержащего катализатора предусматривает смешение части исходного сырья с воздухом при массовом соотношении воздуха и окисляемого сырья (0,116-0,468): 1 со скоростью подачи воздуха 1-44 л/кг мин, полученный продукт подвергают вакуумной перегонке с образованием дистиллятной фракции и тяжелых конденсированных продуктов, после чего тяжелые конденсированные продукты выводят из системы, а дистиллятную фракцию в количестве 2-8% добавляют к исходному неокисленному сырью и полученную смесь подвергают каталитическому крекингу.

При изучении техники было установлено, что заявляемая совокупность признаков обладает новизной и приводит к тому что при добавлении небольшого количества дистиллята окисленной части сырья в исходное неокисленное сырье происходит увеличение выхода светлых фракций в процессе переработки каталитическим крекингом.

В табл. 1 приведены преимущества заявляемого технического решения по сравнению с прототипом.

Как видно из табл.1 при обработке сернистого нефтяного сырья для каталитического крекинга заявляемым способом достигается увеличение выхода светлых фракций при одновременном уменьшении расхода воздуха на 1,3-153,2 кг на 1 т сырья.

Осуществляется способ следующим образом. Часть нефтяного сырья, качество которого приведено в табл.2 (вакуумный газойль или мазут, или смесь вакуумного газойля с мазутом), окисляют кислородом воздуха при соотношении воздуха и окисленного сырья, равном (0,116-0,468):1 со скоростью подачи воздуха 1-4 л/кг мин и при температуре 225-300^оС. Полученный продукт подвергают вакуумной перегонке.

Дистиллят в количестве 2-8% на сырьевую смесь смешивают с неокисленным сырьем (вакуумным газойлем или его смеси с мазутом) и направляют на каталитический крекинг, а тяжелые конденсированные продукты выводят из системы.

П р и м е р 1. Вакуумный газойль в количестве 500 г нагревают в реакционном аппарате до 250^оС, затем продувают его в течение 45 мин воздухом, подаваемым со скоростью 4 л/кг мин, после чего сепарируют газовую фазу от жидкой в верхней части реакционного аппарата, охлаждают газовую фазу и сепарируют в отстойнике на жидкую фазу (сконденсированные увлеченные углеводороды) и газообразную часть. Последняя поступает на обезвреживание несконденсировавшегося углеводородного отдува обычным способом. Подача воздуха происходит через перфорированный маточник, находящийся внизу реакционного аппарата. Массовое соотношение воздуха и вакуумного газойля составляет 0,468:1.

Материальный баланс процесса окисления вакуумного газойля воздухом.

Взято: Сернистый вакуумный газойль 500 г (100,0%) Воздух 234 г (46,8%) Итого 734 г (146,8%) Получено: Жидкая фаза 497,5 г (99,5%) Газ 236,5 г (47,3у%) Итого 734 г (146,8%) Образовавшиеся при окислении жидкие фазы объединяют и 100 г подвергают вакуумной разгонке с целью удаления тяжелых конденсированных продуктов.

Качество окисленного продукта: Коксуемость, мас.% 6,51 Содержание серы, мас.% 0,66 Материальный баланс процесса вакуумной перегонки окисленного вакуумного газойля: Взято: Окисленный вакуум- ный газойль 100 г (100%) Итого: 100 г (100,0%) Получено: Дистиллят (фракция, выкипающая до 500^оС) 94,5 г (94,5%) Тяжелые конденсиро-
ванные продукты (остаток выше 600^оС) 5,5 г (5,5%) Итого: 100 г (100,0% )
Качество дистиллята: Коксуемость, 0,350 мас.% Содержание серы, 0,51 мас.%
Полученный дистиллят добавляют в сырье каталитического крекинга в количестве 5 мас.% на сырьевую смесь.

Качество сырьевой смеси: Коксуемость 0,180 мас.% Содержание серы 1,15 мас.%
10 мл сырьевой смеси подвергают каталитическому крекингу на проточной установке в присутствии микросферического цеолитсодержащего алюмосиликатного катализатора.

Процесс осуществляется в слое катализатора при температуре в зоне реакции 500^оС и массовой скорости подачи сырья 20 ч^-1 с последующим охлаждением и разделением продуктов крекинга.

В результате каталитического крекинга получен следующий материальный баланс:
Взято:
Сырьевая смесь 9,07 г (100,0%)
Получено: Газ 0,45 г (5,0%) Фракция С₅-200^оС 2,87 г (31,70%) Фракция 200-350^оС 2,73 г (30,13%) Остаток выше 350^оС 2,81 г (31,0%) Кокс 0,21 г (2,2%) Выход светлых 5,6 г (61,8%) Итого 9,07 г (100,0%)
П р и м е р 2. Мазут аналогично примеру окисляют воздухом в течение 38 мин со скоростью 4 л/кг мин
Массовый баланс обработки мазута воздухом
Взято: Мазут 500,0 г (100,0%) Воздух 193,5 г (38,7%) Итого: 693,5 г (138,7%)
Получено: Жидкая фаза (оки- cленный мазут) 490,5 г (98,1%) Газ 203 г (40,6%) Итого 693,5 г (138,7%)
В результате получен окисленный мазут, имеющий следующую качественную характеристику: Коксуемость 13,82 мас.% Содержание серы 1,23 мас.% Содержание фракций до 500^оС 33 мас.%
100 г окисленного мазута подвергают вакуумной перегонке с целью удаления тяжелых концентрированных продуктов
Массовый баланс вакуумной перегонки окисленного мазута
Взято: Окисленный мазут 100 г (100%) Итого 100 г (100%)
Получено:
Дистиллят (фракция, выкипающая до 500^оС) 33 г (33%)
Тяжелые конденсиро-
ванные продукты (ос- таток выше 500^оС) 67 г (67%) Итого 100 г (100%)
Дистиллят имеет следующее качество: Коксуемость 0,399 мас.% Содержание серы 0,85 мас.%
Указанный дистиллят добавляют в исходное сырье (сернистый коксуемый газойль) в количестве 3% на сырьевую смесь.

Качество сырьевой смеси: Коксуемость 0,164 мас.% Содержание серы 1,18 мас.%
10 мл сырьевой смеси подвергают каталитическому крекингу в условиях примера 1.

В результате каталитического крекинга получен массовый баланс:
Взято: Сырьевая смесь 9,06 г (100,0%)
Получено: Газ 0,61 г (6,7%)
Фракция С₅-200^оС 3,33 г (36,8%) Фракция 200-350^оС 2,26 г (24,9%) Остаток выше 350^оС 2,68 г (29,6%) Кокс 0,18 г (2,0%) Выход светлых 5,59 г (61,7%) Итого 9,06 г (100,0%)
П р и м е р 3. Мазут подвергают окислению воздухом аналогично примерам 1, 2 в течение 45 мин со скоростью 4 л/кг мин.

Массовый баланс обработки мазута воздухом по примеру 3:
Взято: Мазут 500 г (100,0 мас.%) Воздух 234 г (46,8 мас.%) Итого 734 г (146,8 мас.%)
Получено:
Жидкая фаза (оки- сленный мазут) 489 г (97,8 мас.%) Газ 245 г (49,0 мас.%) Итого 734 г (146,8 мас.%)
В результате получен окисленный мазут, имеющий качественную характеристику: Коксуемость 15,94 ас.% Содержание серы 1,180 мас.%
Содержание фракций,
выкипающих до 500^оС 28,0 мас.%
Неокисленную часть сырья (сернистый вакуумный газойль), составляющую 20% от сырьевой смеси каталитического крекинга, смешивают с окисленным мазутом с целью облегчения вакуумной перегонки в соотношении 53:47. 100 г полученной смеси подвергают вакуумной перегонке.

Материальный баланс перегонки:
Взято: Смесь 100,0 г
в т.ч. неокисленный вакуумный газойль 53,0 г окисленный мазут 47,0 г Итого 100,0 г
Получено: Дистиллят 62,2 г
Тяжелые конденсиро- ванные продукты 33,8 г Итого 100,0 г
Готовится сырьевая смесь для каталитического крекинга, состоящая из 75% неокисленного исходного сырья и 25% дистиллята после перегонки.

10 мл сырьевой смеси подвергают каталитическому крекингу аналогично примерам 1,2.

В результате каталитического крекинга получен массовый баланс:
Взято: Сырьевая смесь 9,06 г (100,0 мас.%)
Получено: Газ 0,51 г (5,8 мас.%)
Фракция С₅-200^оС 3,37 г (37,2 мас.%)
Фракция 200-350^оС 2,18 г (24,0 мас.%)
Остаток выше 350^оС 2,81 г (31,0 мас.%) Кокс 0,19 г (2,0 мас.%) Выход светлых 5,54 г (61,2 мас.%) Итого 9,06 г (100,0 мас.%)
Табл. 3-5 иллюстрируют результаты каталитического крекинга в случае использования в качестве окисленной части сырья дистиллята из вакуумного газойля, а неокисленной части сырья - сернистого или гидроочищенного вакуумного газойля или смеси вакуумного газойля с мазутом.

Наилучшие результаты по выходу светлых фракций, выкипающих до 360^оС (см. табл.5), были достигнуты при использовании дистиллята, полученного при температуре окисления 225-300^оС, расхода воздуха 80-360 л/кг сырья (0,104-0,468 кг/кг) и скорости подачи воздуха 1-4 л/кг мин, в количестве 2-8 мас.% на сырьевую смесь.

Табл. 6-8 иллюстрируют результаты каталитического крекинга в случае использования в качестве окисленной части сырья дистиллята, получаемого из смеси вакуумного газойля с мазутом и добавляемого к различным видам неокисленного сырья.

Наилучшие результаты также достигнуты при использовании этих же концентраций окисленного компонента - дистиллята вакуумной перегонки смеси вакуумного газойля с мазутом, полученного при температуре окисления 225-250^оС, расходе воздуха 120-360 л/кг сырья (0,156-0,468 кг/кг) и скорости подачи воздуха 1-4 л/кг мин.

В табл. 9-11 отражены результаты каталитического крекинга в случае использования в качестве окисленной части сырья дистиллята, полученного из мазута, окисленного при температурах 230-250^оС, расхода воздуха 120-360 л/кг (0,156-0,468 кг/кг) сырья и скорости подачи 1-4 л/кг мин и добавляемого в сырьевую смесь каталитического крекинга в концентрации 2-8 мас.%.

Необходимо отметить, что при окислении мазута наблюдается значительное увеличение тяжелых конденсированных продуктов, которые затрудняют вакуумную перегонку окисленного продукта. С целью облегчения перегонки можно проводить разбавление окисленного мазута вакуумным газойлем. Полученные результаты каталитического крекинга такой смеси в различных соотношениях приведены в табл.12. Наилучший выход светлых наблюдается при содержании в сырьевой смеси каталитического крекинга 2-8 мас.% дистиллята из окисленного мазута и составляет 54,3-61,4%.

Как видно из табл. 3-12 определяющим фактором для увеличения выхода светлых фракций в процессе каталитического крекинга тяжелого нефтяного сырья является добавление окисленной части этого же сырья в количестве 2-8% на сырьевую смесь, получаемой перегонкой окисляемой части сырья при температуре 225-300^оС и расходе воздуха 80-360 л/кг окисляемого сырья при скорости подачи воздуха 1-4 л/кг мин.

Реализация предлагаемого способа на практике позволит получить большее количество светлых фракций из более тяжелого сырья, увеличить срок службы катализатора каталитического крекинга за счет улучшения условий его регенерации, что приводит к уменьшению его удельного расхода на 1 т сырья.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЯЖЕЛОГО НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ путем смешения его с воздухом и последующего каталитического крекинга, отличающийся тем, что смешению с воздухом подвергают часть исходного сырья, полученный продукт подвергают вакуумной перегонке с образованием дистиллятной фракции и тяжелых конденсированных продуктов и каталитическому крекингу подвергают смесь дистиллятной фракции и части исходного сырья, не подвергаемой окислению.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение с воздухом части сырья проводят при массовом соотношении воздух : часть сырья, равном (0,116 - 0,468) : 1, скорости подачи воздуха 1 - 4 л/кг мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дистиллятную фракцию смешивают с исходным сырьем в количестве 2 - 8 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10