Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR THERMALLY CRACKING HEAVY OIL PRODUCTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/064947
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to oil processing, in particular to a method for thermally cracking heavy oil raw material, can be used for the targeted processing of heavy oils, atmospheric and vacuum distillation residues and refinery waste such as oil sludge, and is directed at the development of a high-technology method for thermally cracking heavy oil residues, which will increase the rate of conversion of raw material and improve the yield of light distillate fractions, particularly diesel fractions. The method for thermally cracking heavy oil products involves feeding said products together with an active hydrogen donor additive, as an initial raw material, to a cracking area, and thermally processing said raw material, wherein the active hydrogen donor additive is water in a quantity of 10-50 mass %, the initial raw material is fed to the cracking area in the form of a water-oil emulsion at a supercritical pressure of 22.5-35.0 MPa, and thermal processing is carried out at the above-mentioned pressure at a temperature of 320-480°C.

Inventors:
SCHUKIN, Vladimir (ul. Yablochkova, 43-65Moscow, 2, 127322, RU)
Application Number:
RU2008/000744
Publication Date:
June 10, 2010
Filing Date:
December 04, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SCHUKIN, Vladimir (ul. Yablochkova, 43-65Moscow, 2, 127322, RU)
International Classes:
C10G47/32
Foreign References:
RU2288940C12006-12-10
RU2024578C11994-12-15
SU67610A11945-11-30
GB1165907A1969-10-01
Download PDF:
Claims:
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)

Description:
Способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов

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)