| Формула изобретения Способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов, включающий их подачу совместно с активной донорно-водородной добавкой, как исходного сырья, в зону крекинга и его термообработку, отличающийся тем, что в качестве активной донорно- водородной добавки используют воду в количестве 10-50 масс. %, исходное сырье подают в зону крекинга в виде водо-нефтяной эмульсии под сверхкритическим давлением 22,5-35,0 МПа, при котором проводят термообработку при температуре 320-480 °C. ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) |
Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к процессу термического крекинга тяжелого нефтяного сырья, и может быть использовано при на- правленной переработке тяжелых сортов нефти, остатков их атмосферной или вакуумной перегонки, отходов нефтепереработки - нефтешламов
В нефтепереработке основной задачей является увеличение глубины переработки нефти, то есть максимальное получение светлых нефтепродуктов.
Технологически увеличение глубины переработки зависит от перераспределения баланса водород/углерод исходного сырья и балансов полученных нефтепродуктов и остатка сырья. В этом плане газовая составляющая и легкий бензин являются продуктами с повышенным содержанием водорода, и здесь рассматривается задача максимального получения дизельных фракций, имеющих минимальное содержание водорода в ряду светлых дистиллятных фракций, Существующие технологии термического крекинга характеризуются тем, что реакции проходят одновременно с реакциями конденсации и полимеризации смол и ас- фальтенов, что не позволяет в процессе термокрекинга (висбрекинга) нефтяных остатков получить достаточную глубину переработки, более 50% масс, не получив в остатке значительное содержание кокса. Известен способ переработки тяжелых нефтепродуктов путем их обработки озон- содержащим газом до поглощения озона в количестве, желательно, 0,05-0,5 мac.% с последующим термическим крекингом полученного продукта при температуре предпочтительно 400-430 0 C, давлении 0,5-3,0 МПа и объемной скорости сырья в термическом реакторе 1-2 ч "1 . выход светлых нефтепродуктов составляет около 70% при коксо- образовании 0,2-0,25 % (см. патент Российской Федерации Ns 2184761 кл. C10G27/14, C10G9/00, 2001.07.18).
Однако данный способ не позволяет регулировать получение дизельных фракций, требует применения озона в достаточно больших количествах 0,05-0,5%. А то, что промышленные генераторы озона с такой производительностью не выпускаются, делает указанный способ малоприменимым в промышленности .
Известен также способ переработки нефти, включающий введение в сырую нефть катализатора, активацию доноров водорода и гидрогенизацию сырой нефти. Гидрогенизации подвергают нативную сырую нефть с содержанием воды 2-10% вес, катализатор
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) используют в виде водорастворимых соединений металлов VI и VIII групп элементов периодической системы и растворяют его в воде, содержащейся в сырой нефти, с образованием истинного раствора, и в качестве доноров водорода используют собственные фракции сырой нефти и полученные из собственных фракций нефти. При этом достигается повышение глубины переработки нефти вплоть до 95,0% в светлые нефтепродукты. (См. пат. Российской Федерации N° 2255959, Kn. C10G47/02, 2004.02.03)
Однако данный способ предназначен только для переработки (подготовки) сырой нефти, требует наличие водорода под давлением 3,5-7,0 МПа, расходного катализатора в достаточно больших количествах 0,01-1,0 в расчете на металл- Mo, Ni, Со, Fe., введение больших количеств доноров водорода, полученными из фракций сырой нефти, под донором водорода понимают фракции, полученные в результате дистилляции продуктов гидрогенизации сырой нефти и гидроочистки фракций с температурой кипения 300-400 0 C в отдельной стадии производства, все это делает данный способ крайне сложным и малоприменимым в переработке нефти ( в частности, тяжелой нефти) и неприменимым для переработки существующих нефтяных остатков.
Наиболее близким к описываемому способу является способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов, включающий их подачу совместно с термически или каталитически активными донорно-водородными добавками, выбранными из груп- пы: рядовые или обогащенные сланцы различных генетических типов, минеральная часть сланцев, цеолитсодержащие катализаторы, смесь рядового сланца и цеолитсодер- жащих алюмосиликатаых катализаторов, как исходное сырье в рабочую зону и его термообработку при атмосферном давлении в интервале температур 400-430°C. Содержание указанных добавок равно 8-12 масс. %, время изотермической выдержки ре- акционной смеси при конечной температуре в реакторе составляет от 30 до 180 минут , выход светлого дистиллята (глубина переработки сырья) - до 65,8% на загружаемую смесь. (См патент Российской Федерации JNs 2288940, Кл. ClOG 47/22., 2005.07.20 ).
Недостаткам данного способа являются его относительно невысокая технологичность, необходимость предварительной подготовки сырья, наличия огромного коли- чества твердых добавок 8-12%, необходимость длительной изотермической выдержки реакционной массы - 30-180 минут, все это делает данный способ сложным и мало- , применимым в промышленной переработке тяжелых нефтяных остатков.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Кроме того, глубина переработки сырья недостаточно высока, сравнительно невелик выход светлых дистиллятных фракций, в частности дизельных.
Техническим результатом предлагаемого решения является создание высокотехнологичного способа термического крекинга тяжелых нефтяных остатков с повышени- ем глубины переработки сырья и с более высоким выходом светлых фракций, в основном дизельных.
Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов, включающий их подачу совместно с активной донорно-водородной добавкой, как исходного сырья, в зону крекинга и его термообработку, причем в качестве донорно-водородной добавки используют воду в количестве 10-50 масс. % , исходное сырье подают в зону крекинга в виде водно- нефтяной эмульсии и производят термообработку под сверхкритическим давлением 22,5-35,0 МПа, при котором проводят термообработку при температуре 320-480 0 C.
Техническая сущность способа состоит в том, что тяжелые нефтепродукты со- вместно с водой, как исходное сырье, подают в реакционные трубы печи крекинга, в которых процесс начинается, развивается и завершается, При применении сокер-камеры, процесс завершается в сокер-камере. Вода при параметрах эмульсии - температуре 320- 48O 0 C, под сверхкритическим давлением 22,5-35,0 МПа, является каталитически активной, что позволяет использовать ее в качестве донорно-водородной добавки. Специ- альной предварительной подготовки сырья не требуется - воду подают либо непосредственно в поток нефтяного сырья перед входом в конвекционную и/или радиационную камеру печи крекинга, либо в поток нефтяного сырья до насосов высокого давления, либо вода изначально связана с тяжелым нефтяным сырьем в случае переработки нефтешлама. Настоящее изобретение позволяет значительно упростить аппаратное оформление процесса крекинга (по сравнению с каталитическим крекингом и гидрокрекингом) и получить более высокую глубину переработки тяжелых нефтяных остатков, до 90%, с получением газов крекинга менее 1% и набора нефтепродуктов - компонентов автомобильных топлив, котельных топлив по ГОСТ 10585-99, и битумов различных марок. По данной технологии могут перерабатываться не только мазуты и гудроны, но нефтяные шламы с содержанием механической примеси до 30 мacc.%, переработка которых • обычно представляет собой насущную задачу.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Предлагаемый способ термического крекинга является безотходным и позволяет в определенных пределах варьировать соотношение между бензино- дизельной фракцией и получаемым битуминозным остатком.
Для организации оптимального протекания реакций крекинга образующейся эмульсии вода-нефтяное сырье в реакционных трубах печи крекинга регулируется структура и скорость потока в трубах путем подачи (дозировки) воды в каждый поток реакционных труб печей крекинга. Подача воды, как правило, производится на входе в конвективную секцию печи крекинга, объем подаваемой воды определяется на основании практического опыта применительно к параметрам конкретного нефтяного сырья и составляет от 10% до 50 масс. % от массы нефтяного сырья. На выходе из печи крекинга в парожидкостную продуктовую смесь может подаваться охлаждающий агент - "квенч", которым служит охлажденная вода или газойль крекинга. Квенч подается в поток после редуцирующего клапана - регулятора давления прямого действия «дo ceбя», для прекращения реакций крекинга, а также для достижения температуры смеси, соот- ветствующей оптимальному профилю температуры в поточной технологической линии производства.
Парожидкостная смесь, охлажденная до температур конденсации в эмульсию во- да-полученный нефтепродукт, вследствие большой разности плотностей хорошо расслаивается, и вода технологически легко отделяется от нефтепродукта. В дальнейшем нефтепродукт с потенциальным содержанием светлых фракций до 80 мacc.% может либо отгружаться в виде котельных топлив и товарной нефти, либо подвергаться дальнейшей переработке - ректификации, гидроочистке и т.д., а остаток в виде гудрона перерабатываться в битум.
Пример JVaI Перерабатываемое сырье - застарелый нефтяной шлам открытого амбарного хранения, Пермская область, бывшая Усть-Сызьвенская нефтебаза, Пермская область, г.Краснокамск:
Характеристики нефтешлама: Удельная плотность при 2O 0 C - 0,975 r/см 3 , Фракционный состав нефтяной части:
- Начало кипения 36O 0 C
- HK-IOO 0 C 0 %
- 160-360 0 C 0 %,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - 360-500 0 C 15 %
- 500°- и выше 85 % Наличие воды - 30 % Содержание серы - 2,7 % Содержание механических примесей 5,5 мacc.%
Исходное сырье с содержанием воды 30% подогревают в паровом теплообменнике до температуры 9O 0 C и насосом высокого давления подают в реакционный змеевик печи крекинга под давлением 28,0 МПа. Пропуская сырье через змеевик, его нагревают топочными газами до 420 0 C и далее на регулирующем клапане давления «дo се- бя», сбрасывают давление до 1,0 МПа. Полученную парожидкостную смесь охлаждают в теплообменнике. Полученный продукт конденсируют . После отделения воды проводят анализы полученного нефтепродукта.
Характеристика полученного нефтепродукта: Удельная плотность при 2O 0 C - 0,838 г/см 3 , Фракционный состав полученного продукта (вода отделена):
- Начало кипения 42 0 C
- HK-160°C 8%
- 160-360 0 C 64%
- 360-500°C 12% - 500° и выше 15%
Газ C1-C5 + потери ..1,0%
Содержание серы в бензине 0,6% , в дизельном топливе 1,4 % Последующие примеры способа сведены в таблицу NeI
Как следует из приведенных примеров, способ представляет собой хорошее и надежное решение поставленной задачи с достижением заявленного технического результата.
Предлагаемый способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов отличается от других известных способов ведения процесса переработки нефтяных остатков таких как: термический крекинг (висбрекинг), каталитический крекинг, гидрокрекинг, гидро- очистка остаточных нефтяных фракций, замедленное коксование и т.д., причем отличие заключается в том, что переработка нефтяных остатков происходит с водой, в реак- • ционных трубах печи крекинга с рабочими температурами 320-480 0 C, при сверхкритическом давлении 22,5-35,0 МПа обрабатываемой эмульсии вода-нефтяное сырье, без
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) использования твердых добавок и катализаторов. Без специальной подготовки сырья, водо-нефтяная эмульсия получается путем добавления (дозирования) 10-50 масс. % воды в поток тяжелого нефтяного сырья, подаваемого на переработку.
Предлагаемый способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов позволяет подавить реакции полимеризации настолько, что имеется возможность перерабатывать даже «гpязнoe» исходное сырье с содержанием до 30% механических примесей, получая при этом дополнительное количество нефтепродукта в результате конверсии органической части механической примеси в углеводородную фракцию, Данный процесс •позволяет с селективностью до 90 масс. % получать только дизельные фракции с получением газов крекинга менее 1 масс. %.
Анализ предложенного технического решения, примеров, приведенных в описании и сравнение с известным уровнем техники позволяют сделать вывод о соответствии предложенного способа критериям патентоспособности. Таблица XsI
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Next Patent: FOLDING CAMPING TRAILER