Способ переработки тяжелых нефтяных остатков
Владельцы патента RU 2345120:
Открытое акционерное общество "ТАИФ-НК" (ОАО "ТАИФ-НК") (RU)
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности касается термических способов переработки тяжелых нефтяных остатков, и может быть использовано при получении тяжелых нефтяных топлив. Изобретение касается способа переработки тяжелых нефтяных остатков, включающего нагрев сырья в нагревательной печи, висбрекинг в реакционной камере при температуре 420-440°С, охлаждение продуктов висбрекинга после реакционной камеры, разделение в фракционирующей колонне на газ, дистиллятные фракции и остаток; сырье нагревают до температуры не выше 405°С в конвекционной секции нагревательной печи, а температуру в реакционной камере поддерживают за счет подачи в нижнюю часть активатора, перегретого до температуры 430-460°С в реакционной секции нагревательной печи, причем в качестве активатора используют любые дистиллятные фракции, выделенные из реакционной смеси висбрекинга нефтяных остатков. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности касается термических способов переработки тяжелых нефтяных остатков, и может быть использовано при получении тяжелых нефтяных топлив.
Известен способ переработки тяжелого нефтяного сырья путем висбрекинга гудрона, в котором использован принцип «печного» крекинга - термический крекинг в змеевиках печи с последующей закалкой продуктов на выходе из печи. В качестве антикоксообразователей использованы тяжелые фракции каталитического крекинга (>350°С) и присадка ПМС-200А [1. Нефтепереработка и нефтехимия, 1983, М.: ЦНИИТЭнефтехимия, с.3-5]. Процесс проводится в жестких условиях при температуре до 485°С, что не может гарантировать длительность межремонтных пробегов блока висбрекинга вследствие быстрого закоксовывания змеевиков печей, связанного с высоким выходом кокса.
В способе переработки нефтяных остатков путем их нагрева в трубчатых печах [2. Авт. свид. СССР №342888, М. кл. C10G 9/14, 1972] для снижения коксовых отложений на стенках труб печей в сырье вводят экстракты селективной очистки масел и (или) тяжелые газойли каталитического крекинга в количестве не более 30% (10-30%), и процесс проводят при температуре 450-500°С и давлении 25 кг/см2, т.е. печным крекингом в жестких условиях, что не исключает вышеназванных недостатков.
Более предпочтительным вариантом переработки тяжелых нефтяных остатков является процесс висбрекинга с использованием выносной реакционной камеры [3. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, №5, 1981, с.95-100].
Однако в связи с тем, что камера является необогреваемой, нагрев тяжелого сырья в печи осуществляют до температуры не ниже 450°С, и в змеевиках нагревательной печи также происходит довольно сильное коксообразование.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаеемому изобретению является способ переработки тяжелых нефтяных остатков. включающий процесс висбрекинга с реакционной камерой [4. Варфоломеев Д.Ф., Фрязинов В.В., Валявин Г.Г. Висбрекинг нефтяных остатков. Тем. обзор. Москва, ЦНИИТЭнефтехимим, 1982, с.26-27, с.31-33], по которому режим нагрева сырья осуществляют с двумя профилями температур - в трубчатом змеевике печи исходный продукт нагревают до температуры 450°С, затем продукты висбрекинга поступают в реакционную камеру снизу, а выходят через верх камеры с более низкой температурой 430°С за счет потерь тепла при протекании эндотермических реакций. Далее, после охлаждения закалочным продуктом реакционную смесь направляют в фракционирующую колонну, в которой продукты висбрекинга разделяют на газ, бензиновую фракцию, газойлевые фракции и остаток.
Недостатком известного способа является высокая температура нагрева тяжелых остатков в трубчатом змеевике, в результате чего присутствующие в исходных остатках высоковязкие быстрококсующиеся при такой температуре асфальтосмолистые вещества начинают разлагаться с образованием кокса уже при прохождении через печь.
Другой недостаток известного способа связан с получением остатка висбрекинга с довольно высокой вязкостью вследствие низкой глубины превращения процесса в реакционной камере, что не позволяет использовать его как товарный продукт и требует разбавления остатка до достижения нормируемых показателей его качества.
Технической задачей изобретения является снижение коксообразования при переработке тяжелых нефтяных остатков и вязкости остатка.
Поставленная задача решается путем переработки вышеназванных остатков, включающей нагрев сырья в нагревательной печи, висбрекинг в реакционной камере при температуре 420-440°С, охлаждение продуктов терморазложения после реакционной камеры, разделение в фракционирующей колонне на дистиллятные фракции и остаток, причем сырье нагревают в конвекционной секции нагревательной печи до температуры не выше 405°С, а температуру в реакционной камере поддерживают за счет подачи в ее нижнюю часть активатора, перегретого до температуры 430-460°С в реакционной секции нагревательной печи, и в качестве активатора используют любые дистиллятные фракции, выделенные из реакционной смеси висбрекинга нефтяных остатков.
В качестве тяжелых нефтяных остатков в предлагаемом способе используют гудрон, асфальт или их смеси с тяжелыми фракциями нефтепереработки в различных заданных соотношениях. При этом в исходное сырье может вводится часть дистиллятных фракций висбрекинга в количестве до 30 мас.% в зависимости от его физико-химических характеристик, а балансовое количество выводят с установки.
Отличительным признаком предлагаемого технического приема является более низкая температура предварительного нагрева сырья в трубчатом змеевике нагревательной печи - не выше 405°С по сравнению с известным нагревом, равным 450°С, причем для этого используют конвекционную секцию печи. В результате значительно уменьшается доля реакций крекинга, протекающих при более высоких температурах и приводящих к увеличению вторичных реакций, которые вызывают образование кокса и приводят к сильному закоксовыванию трубчатых змеевиков печи.
Существенным отличием от известного проведения процесса висбрекинга является то, что для увеличения глубины превращения за счет химических превращений в реакционной камере и поддержания температуры 420-440°С в ее нижнюю часть подают активатор, перегретый до температуры 430-460°С, причем его перегрев осуществляют в реакционной секции нагревательной печи, и в качестве активатора используют любые дистиллятные фракции собственного процесса висбрекинга, выделенные из фракционирующей колонны, например, легкий или тяжелый газойли, или широкую фракцию.
Новое техническое решение позволяет значительно активизировать процессы разложения сырья и резко уменьшить вторичные реакции уплотнения в реакционной камере. Это достигается за счет того, что кроме функции теплоносителя, активатор способствует улучшению массо- и теплообмена, в результате чего снижается закоксовывание реакционной камеры. Кроме того, активатор, введенный в камеру, выполняет роль растворителя для тяжелых углеводородов и асфальтосмолистых веществ, предотвращая агломерацию сложных структурных единиц (ССЕ) при повышенных температурах. Наконец, разбавление реакционной смеси собственным продуктом на стадии висбрекинга, а не введение разбавителя в крекинг-остаток, значительно увеличивает стабильность получаемого остатка висбрекинга и улучшает его качество, приводя к нормируемой вязкости и прочим показателям, что позволяет реализовывать остаток как товарный продукт.
Значительным преимуществом предлагаемого способа за счет вышеперечисленных отличительных признаков является возможность переработки смесей гудрона с более тяжелым остатком - асфальтом производства масел или с другими побочными тяжелыми фракциями нефтепереработки, в том числе с фракциями висбрекинга. Также в качестве турбулизатора при нагреве в печи можно использовать бензиновую или легкую газойлевую фракции висбрекига.
Способ осуществляют следующим образом. Сырье (тяжелые нефтяные остатки, смеси остатков с тяжелыми фракциями) подают в конвекционную секцию печи и нагревают до температуры не выше 405°С. Из печи нагретое сырье подают в реакционную камеру. Активатор (тяжелый или легкий газойль, широкая фракция висбрекинга) в заданном количестве отбирают из фракционирующей колонны с температурой 200-330°С и направляют в реакционную секцию нагревательной печи, где перегревают до температуры 430-460°С, а затем подают в нижнюю часть реакционной камеры. После выдержки в камере в течение заданного времени продукты висбрекинга выводят сверху, охлаждают и подают в фракционирующую колонну на разделение, из которой выводят газ, дистиллятные фракции (бензиновая, газойлевые) и остаток, который представляет собой котельное топливо (топочный мазут марки М-100).
В таблице приведены технические данные по конкретным примерам, проведенным на пилотной установке непрерывного действия производительностью 0,3-1,0 л/ч, которые иллюстрируют осуществление предлагаемого способа и его сравнение с известным [4].
В примерах использовали следующие нефтепродукты: гудрон - вакуумный остаток первичной переработки нефти с плотностью 997 кг/м3, условной вязкостью при 80°С 107°ВУ, коксуемостью 14,2 мас.%; асфальт - остаток деасфальтизации гудрона с плотностью 1021 кг/м3, температурой размягчения (по КИШ) 39°С, коксуемостью 23%; вакуумный дистиллят 380-490°С с плотностью 938 кг/м3, условной вязкостью при 80°С 2,6°ВУ, коксуемостью 1,2%; тяжелый газойль висбрекинга с плотностью 902 кг/м3, кинематической вязкостью при 80°С 17,2 мм2/с, коксуемостью 1,5%.
Таблица | |||||
Наименование | Номера примера | ||||
по предлагаемому способу | по известному способу* | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1. Сырье, мас.% | |||||
- гудрон | 100 | 95 | 77 | 60 | 100 |
- асфальт | - | 5 | - | 10 | - |
- вакуумный дистиллят | - | - | - | 25 | - |
- дистиллятная фракция | - | - | 23 | 5 | - |
висбрекинга | (30)** | (4,8)** | |||
ИТОГО: | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
2. Расход сырья, л/ч | 0,3 | 1,0 | 0,75 | 0,5 | 0,3 |
3. Активатор | тяжелый газойль | легкий газойль | широкая фракция | широкая фракция | - |
4. Условия висбрекинга | |||||
Температура, °С | |||||
- нагрева сырья в конвекционной секции печи | 400 | 380 | 405 | 380 | 450 |
- нагрева активатора в реакционной секции печи | 450 | 450 | 430 | 460 | - |
- в реакционной камере (на выходе) | 430 | 440 | 420 | 440 | 430 |
Давление, МПа | 1,2 | 1,4 | 0,7 | 1,2 | 1,6 |
5. Материальный баланс, мас.% | |||||
- газ | 2,8 | 2,1 | 2,2 | 3,2 | 2,5 |
- бензин | 5,0 | 4,2 | 3,8 | 3,4 | 4,7 |
- широкая фракция | |||||
(200-350°С) | 14,5 | 18,0 | 16,6 | 13,7 | 21,2 |
- остаток >350°С | 76,2 | 74,2 | 76,6 | 78,6 | 69,1 |
- потери (кокс) | 1,3 | 1,5 | 0,8 | 1,1 | 2,5 |
6. Показатели качества остатка | |||||
- вязкость условная при 80°С, °ВУ | 15,1 | 16,3 | 12,8 | 14,2 | 24,1 |
- плотность, кг/м3 | 992 | 1005 | 975 | 998 | 1015 |
- коксуемость, мас.% | 8,9 | 9,1 | 7,0 | 11,8 | 15,2 |
* Пример 5 осуществляют на пилотной установке в условиях известного способа [4]. | |||||
** В скобках указано количество дистиллятной фракции висбрекинга на исходное сырье. |
1. Способ переработки тяжелых нефтяных остатков, включающий нагрев сырья в нагревательной печи, висбрекинг в реакционной камере при температуре 420-440°С, охлаждение продуктов висбрекинга после реакционной камеры, разделение в фракционирующей колонне на газ, дистиллятные фракции и остаток, отличающийся тем, что сырье нагревают до температуры не выше 405°С в конвекционной секции нагревательной печи, а температуру в реакционной камере поддерживают за счет подачи в нижнюю часть активатора, перегретого до температуры 430-460°С в реакционной секции нагревательной печи, причем в качестве активатора используют любые дистиллятные фракции, выделенные из реакционной смеси висбрекинга гудрона.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тяжелых остатков используют гудрон, асфальт и/или их смеси с тяжелыми фракциями нефтепереработки в различных заданных соотношениях.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что часть дистиллятных фракций висбрекинга может вводится в исходное сырье в количестве до 30 мас.% на сырье, а балансовое количество выводится с установки.