Способ облагораживания нефтяного остаточного сырья

 

Сущность изобретения: нефтяное остаточное сырье контактируют с мелкодисперсным адсорбентом в присутствии водяного пара в две ступени. Процесс на первой ступени проводят при температуре 480 - 540^oС в течение 0,2 - 0,3 с. Полученные при этом парообразные продукты отделяют от отработанного адсорбента и фракционируют с получением очищенного сырья и остаточной фракции, выкипающей при температуре выше 420^oС. Остаточную фракцию рециркулируют на вторую ступень, проводимую в кипящем слое при температуре 560 - 620^oС в течение 0,5 - 5,0 с, контактируют с отработанным адсорбентом и дополнительно поданным нагретым регенерированным адсорбентом. Полученное на второй стадии очищенное сырье отделяют от отработанного адсорбента, отработанный адсорбент подвергают десорбации, затем окислительной регенерации и возвращают в процесс. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способам облагораживания нефтяного остаточного сырья путем адсорбционно-каталитической очистки от коксообразующих веществ, металлосодержащих, сернистых и азотистых соединений, и может быть использовано для увеличения сырьевых установок каталитического крекинга. Целью изобретения является повышение выхода и качества очищенного жидкого нефтепродукта и снижение выхода кокса. Сущность способа заключается в следующем. Облагораживание нефтяного остаточного сырья путем адсорбционно-каталитической очистки от коксообразующих веществ, металлосодержащих, сернистых и азотистых соединений осуществляют при контактировании сырья с мелкодисперсным адсорбентом в две ступени. На первой ступени при контактировании сырья и адсорбента в восходящем потоке при повышенной температуре 480-540^оС и времени контактирования 0,2-3,0 с происходят интенсивное испарение сырья и разложение тяжелых углеводородов с образованием парообразных продуктов и отложением на поверхности адсорбента неиспаряющейся части сырья, содержащей коксообразующие вещества, металлосодержащие, сернистые и азотистые соединения. С целью снижения влияния нежелательных реакций крекинга и полимеризации продуктов, приводящих к снижению выхода очищенных жидких продуктов и повышению выхода кокса и газа, парообразные продукты отделяют на выходе первой ступени от отработанного адсорбента и направляют на фракционирование. Остаточную фракцию продуктов, выкипающую при температуре выше 420^оС, содержащую повышенное количество нежелательных примесей, рециркулируют на вторую ступень очистки на контактирование с отработанным адсорбентом первой ступени и дополнительно подаваемым из регенератора нагретым регенерированным адсорбентом и процесс на второй ступени проводят в кипящем слое при температуре 560-620^оС, времени контактирования 0,5-5 с и концентрации адсорбента 250-700 кг/м³. Содержащиеся в остаточной фракции вредные примеси оказываются на поверхности отработанного и регенерированного адсорбента. Доочищенные продукты отделяют на выходе второй ступени от отработанного адсорбента и отводят на смешение с продуктами первой ступени. Отработанный адсорбент поступает в зону десорбции, где подвергается отпарке от увлеченных углеводородов при повышенной температуре (550-610^оС), обеспечивающей снижение коксовых отложений на его поверхности. Жидкие продукты адсорбционно-каталитической очистки нефтяного остаточного сырья являются сырьем для процессов каталитического крекинга и гидрокрекинга. Повышение качества и увеличение выхода жидких продуктов очистки обеспечивает улучшение показателей работы этих установок за счет снижения дезактивации катализатора, что в свою очередь дает увеличение выхода целевых продуктов. Облагораживанию путем адсорбционно-каталитической очистки могут быть подвергнуты гудрон, мазут, сырая нефть, отбензиненная нефть. В качестве адсорбента используют оксид алюминия, алюмосиликат, оксид кремния, нефтяной кокс. Схема осуществления способа представлена на чертеже. Регенерированный мелкодисперсный адсорбент подают по линии 1 в узел захвата 2 и транспортируют водяным паром (линия) 3 в первую ступень 4 на контактирование с нефтяным остаточным сырьем, подаваемым в поток адсорбента по линии 5. Процесс на первой ступени проводят при температуре 480-540^оС и времени контактирования 0,2-3,0 с. При этом на первой ступени происходят испарение сырья и разложение тяжелых углеводородов с образованием парообразных продуктов и отложением на поверхности адсорбента неиспаряющейся части сырья, содержащей коксообразующие вещества, металлосодержащие, сернистые и азотистые соединения. На выходе из первой ступени парообразные продукты, содержание остаточные фракции с повышенным содержанием вредных примесей, отделяют от отработанного адсорбента в циклоне 6 и отводят на фракционирование по линии 7. Остаточную фракцию продуктов первой ступени, выкипающую при температуре выше 420^оС, рециркулируют по линии 8 на вторую ступень очистки 9, где ее подвергают контактированию с подаваемым по линии 10 отработанным адсорбентом и подаваемым по линии 11 нагретым регенерированным адсорбентом. Процесс очистки на второй ступени проводят в кипящем слое при температуре 560-610^оС, времени контактирования 0,5-5 с и концентрации адсорбента 250-700 кг/м³. Очищенные парообразные продукты второй ступени и водяной пар из адсорбера 12 отделяют от адсорбента в сепарационном аппарате 13, подвергают доочистке в циклоне 14 и отводят на фракционирование вместе с продуктами первой ступени по линии 7. Для предотвращения термического разложения продуктов предусмотрена подача хладагента по линии 15, снижающего температуру продуктов до 350-370^оС. Отработанный адсорбент с второй ступени очистки поступает в десорбер 12, где при 550-610^оС он подвергается отпарке от увлеченных углеводородов водяным паром (линия 16). Отпаренный адсорбент, содержащий на своей поверхности неиспаряющиеся углеводородные соединения и десорбированные из сырья металлосодержащие, сернистые и азотистые соединения, отводят по линии 17 в регенератор 18 и подвергают окислительной регенерации в ожижаемом воздухом (линия 19) кипящем слое 20. Отработанные газы регенерации отводят из регенератора по линии 21. Нагретый регенерированный адсорбент отводят из регенератора по линиям 1 и 11 на первую и вторую ступени очистки соответственно. Проведение облагораживания нефтяного остаточного сырья путем адсорбционно-каталитической очистки в две ступени с отделением парообразных продуктов от отработанного адсорбента на выходе из первой ступени и рециркуляцией остаточных фракций полученного на первой ступени продукта на вторую ступень очистки на контактирование с адсорбентом в кипящем слое при повышенной температуре обеспечивает повышение степени очистки сырья за счет доочистки продуктов на второй ступени и дает увеличение количества жидких продуктов за счет снижения доли реакций крекинга и полимеризации. Показатели процесса облагораживания нефтяного остаточного сырья по известному способу и способу по изобретению применительно к полупромышленной установке производительностью 25 т/сут приведены в таблице. На вторую ступень очистки рециркулируют 20 мас. считая на сырье, остаточной фракции продукта, выкипающей при температуре выше 420^оС. П р и м е р 1. Сырье, подвергающееся облагораживанию, представляет собой мазут западно-сибирской нефти, 10 об. которого выкипает при 334^оС, 50 об. при 464^оС, 40 об. при 500^оС. Характеристики мазута: плотность 0,932 г/см³, коксуемость по Конрадсону 5,5 мас. температура застывания 10^оС, содержание серы 1,7 мас. содержание азота 0,2 мас. содержание ванадия 78 мг/кг, содержание никеля 22 мг/кг. Процесс проводят на мелкодисперсном адсорбенте, имеющем следующие характеристики. Химсостав, мас. Al₂O₃ 50, SiO₂ 48, остальное примеси. Насыпная плотность 1,2 г/см³, кажущаяся плотность 1,7 г/см³, равновесное содержание металлов 30000 мг/кг, индекс активности 6 мас. Гранулометрический состав, мас. фракция крупнее 200 мкм 0,3 мас. фракция 160-200 мкм 0,7 мас. фракция 100-160 мкм 5,0 мас. фракция 63-100 мкм 20 мас. фракция 50-63 мкм 24 мас. фракция 40-50 мкм 30 мас. фракция 20-40 мкм 17 мас. фракция мельче 20 мкм 3 мас. Средний эквивалентный диаметр 50 мкм. Облагораживание мазута включает контактирование его с мелкодисперсным адсорбентом в присутствии водяного пара в две ступени. Процесс на первой ступени проводят в восходящем потоке адсорбента при температуре 510^оС, времени контактирования 3,0 с и концентрации адсорбента в потоке 30 кг/м³. На выходе первой ступени очистки парообразные продукты отделяют от отработанного адсорбента и направляют на фракционирование. Остаточную фракцию продукта, выкипающую при температуре выше 420^оС и содержащую повышенное количество вредных примесей, рециркулируют на вторую ступень очистки, где подвергают контактированию в течение 2,0 с с отработанным адсорбентом и дополнительно подаваемым на эту ступень нагретым регенерированным адсорбентом в кипящем слое с температурой 580^оС и концентрацией 500 кг/м³. Требуемая температура обеспечивается при отношении количества нагретого регенерированного адсорбента, дополнительно подаваемого на вторую ступень, к количеству адсорбента, подаваемого на первую ступень, равном 0,5 кг/кг. Парообразные продукты второй ступени отделяют от отработанного адсорбента и совместно с продуктами первой ступени направляют на фракционирование. Отработанный адсорбент направляют в зону десорбции, где при повышенной температуре (570^оС) осуществляют эффективную отпарку увлеченных углеводородов. Адсорбент, содержащий на поверхности неиспаряющиеся коксовые отложения и десорбированные из сырья вредные примеси, подвергают окислительной регенерации и рециркулируют на контактирование с сырьем. Как видно из таблицы, осуществление указанного варианта обеспечивает увеличение выхода очищенного жидкого продукта на 8,5 мас. при одновременном снижении выхода кокса на 1,1 мас. и газа на 7,4 мас. Предлагаемый вариант обеспечивает повышение качества очищенного жидкого продукта, о чем свидетельствуют снижение содержания непредельных в продуктах (иодное число снижается до 15 г иода на 100 г) и повышение степени удаления серы на 4% азота на 4% и коксообразующих веществ на 5% П р и м е р 2. Способ осуществляют в соответствии с примером 1. Облагораживание мазута проводят в две ступени. На первой ступени контактирование мазута с адсорбентом осуществляют в восходящем потоке газовзвеси при температуре 480^оС, времени контактирования 3,0 с и концентрации адсорбента 30 кг/м³. На второй ступени очистки осуществляют контактирование рециркулируемой остаточной фракции продукта с отработанным адсорбентом и дополнительно подаваемым на эту ступень нагретым регенерированным адсорбентом в кипящем слое с температурой 560^оС и концентрацией 500 кг/м³. Продолжительность контактирования на второй ступени очистки 5 с. Отношение количества нагретого регенерированного адсорбента, подаваемого на вторую ступень очистки, к количеству адсорбента, подаваемого на первую ступень, равно 0,45 кг/кг. Температуру в зоне десорбции составляет 550^оС. Как видно из таблицы, осуществление указанного варианта обеспечивает увеличение выхода очищенного жидкого продукта на 7,1 мас. при одновременном снижении выхода кокса на 0,8 мас. и газа на 6,3 мас. Предлагаемый вариант обеспечивает повышение качества очищенного жидкого продукта, о чем свидетельствуют снижение содержания непредельных в продукте (иодное число снижается до 18 г иода на 100 г) и повышение степени удаления серы на 3% азота на 3% и коксообразующих веществ на 4% П р и м е р 3. Способ осуществляют в соответствии с примером 1. Облагораживание мазута проводят в две ступени. На первой ступени контактирование мазута с адсорбентом осуществляют в восходящем потоке газовзвеси при температуре 540^оС, времени контактирования 3,0 с и концентрации адсорбента 30 кг/м³. На второй ступени очистки осуществляют контактирование рециркулируемой остаточной фракции продукта с отработанным адсорбентом и дополнительно подаваемым на эту ступень нагретым регенерированным адсорбентом в кипящем слое с температурой 620^оС и концентрацией 500 кг/м³. Продолжительность контактирования на второй ступени очистки 0,5 с. Отношение количества нагретого регенерированного адсорбента, подаваемого на вторую ступень очистки к количеству адсорбента, подаваемого на первую ступень, равно 0,8 кг/кг. Температура в зоне десорбции составляет 610^оС. Как видно из таблицы, осуществление указанного варианта обеспечивает увеличение выхода очищенного жидкого продукта на 6,1 мас. при одновременном снижении выхода кокса на 0,6 мас. и газа на 5,5 мас. Предлагаемый вариант обеспечивает повышение качества очищенного жидкого продукта, о чем свидетельствуют снижение содержания непредельных в продуктах (иодное число снижается до 22 г иода на 100 г) и повышение степени удаления серы на 2% азота на 2% и коксообразующих веществ на 3% П р и м е р 4. Способ осуществляют в соответствии с примером 1. Облагораживание мазута проводят в две ступени. На первой ступени контактирование мазута с адсорбентом осуществляют в восходящем потоке газовзвеси при температуре 540^оС, времени контактирования 0,2 с и концентрации адсорбента 30 кг/м³. На второй ступени очистки осуществляют контактирование рециркулируемой остаточной фракции продукта с отработанным адсорбентом и дополнительно подаваемым на эту ступень нагретым регенерированным адсорбентом в кипящем слое с температурой 620^оС и концентрацией 500 кг/м³. Продолжительность контактирования на второй ступени очистки 0,5 с. Отношение количества нагретого регенерированного адсорбента, подаваемого на вторую ступень очистки, к количеству адсорбента, подаваемого на первую ступень, равно 0,8 кг/кг. Температура в зоне десорбции составляет 610^оС. Как видно из таблицы, осуществление указанного варианта обеспечивает увеличение выхода очищенного жидкого продукта на 7,8 мас. при одновременном снижении выхода кокса на 1,1 мас. и газа на 6,7 мас. Предлагаемый вариант обеспечивает повышение качества очищенного жидкого продукта, о чем свидетельствуют снижение содержания непредельных в продуктах (иодное число снижается до 7 г на 100 г) и повышение степени удаления серы на 3,5% азота на 3,5% и коксообразующих веществ на 4,5% П р и м е р 5. Способ осуществляют в соответствии с примером 1. Облагораживание мазута проводят в две ступени. На первой ступени контактирование мазута с адсорбентом осуществляют в восходящем потоке газовзвеси при температуре 470^оС, времени контактирования 3,0 с и концентрации адсорбента 30 кг/м³. На второй ступени очистки осуществляют контактирование рециркулируемой остаточной фракции продукта с отработанным адсорбентом и дополнительно подаваемым на эту ступень нагретым регенерированным адсорбентом в кипящем слое с температурой 550^оС и концентрацией 500 кг/м³. Продолжительность контактирования на второй ступени очистки 5,5 с. Отношение количества нагретого регенерированного адсорбента, подаваемого на вторую ступень очистки, к количеству адсорбента, подаваемого на первую ступень, равно 0,43 кг/кг. Температура в зоне десорбции составляет 540^оС. Низкая температура на первой и второй ступенях очистки в зоне десорбции, а также большая продолжительность контактирования на второй ступени приводят к ухудшению показателей процесса. Как видно из таблицы, при осуществлении предлагаемого варианта выход очищенного жидкого продукта составляет 84,0 мас. выход кокса 9,2 мас. Иодное число составляет 23 г иода на 100 г. Степень очистки жидких продуктов от серы 44% азота 73% и коксообразующих веществ 88 мас. П р и м е р 6. Способ осуществляют в соответствии с примером 1. Облагораживание мазута проводят в две ступени. На первой ступени контактирование мазута с адсорбентом осуществляют в восходящем потоке газовзвеси при температуре 550^оС, времени контактирования 3,0 с и концентрации адсорбента 30 кг/м³. На второй ступени очистки осуществляют контактирование рециркулируемой остаточной фракции продукта с отработанным адсорбентом и дополнительно подаваемым на эту ступень нагретым регенерированным адсорбентом в кипящем слое с температурой 630^оС и концентрацией 500 кг/м³. Продолжительность контактирования на второй ступени очистки 0,4 с. Отношение количества нагретого регенерированного адсорбента, подаваемого на вторую ступень очистки, к количеству адсорбента, подаваемого на первую ступень, равно 0,9 кг/кг. Температура в зоне десорбции составляет 620^оС. Высокая температура на первой и второй ступенях очистки, а также малая продолжительность контактирования на второй ступени проводят к ухудшению показателей процесса. Как видно из таблицы, при осуществлении предлагаемого варианта выход очищенного жидкого продукта составляет 83,2 мас. выход кокса 9,5 мас. Иодное число составляет 26 г иода на 100 г. Степень очистки жидких продуктов от серы 43% азота 72% и коксообразующих веществ 86% При рассмотрении в целом показателей из примеров 1-4 видно, что при одинаковых условиях эксплуатации способ облагораживания мазута, включающий контактирование на первой ступени сырья с нагретым регенерированным адсорбентом при температуре 480-540^оС и времени контактирования 0,2-3 с и контактирование на второй ступени рециркулируемой остаточной фракции очищенного нефтепродукта с отработанным адсорбентом первой ступени и дополнительно подаваемым нагретым регенерированным адсорбентом в кипящем слое при температуре 560-620^оС и времени контактирования 0,5-5 с, обеспечивает эффективную очистку продуктов на второй ступени, снижение доли реакций крекинга и полимеризации и повышение эффективности отпарки, что в свою очередь дает повышение выхода очищенного жидкого нефтепродукта на 6,1-8,5 мас. снижение выхода кокса на 0,6-1,1 мас. и повышение качества очищенного жидкого продукта, о чем свидетельствует снижение содержания непредельных (иодное число снижается до 15-22 г иода на 100 г) и повышение степени удаления серы на 2-4% азота на 2-4% и коксообразующих веществ 3-5% Осуществление способа в условиях, выходящих за предлагаемые пределы (примеры 5 и 6), когда контактирование сырья с нагретым регенерированным адсорбентом на первой ступени проводят при 470 и 550^оС, контактирование рециркулируемой остаточной фракции очищенного нефтепродукта с отработанным адсорбентом и нагретым регенерированным адсорбентом на второй ступени в кипящем слое при 550 и 630^оС и времени контактирования 5,5 и 0,4 с, ухудшает очистку и повышает долю нежелательных реакций крекинга и полимеризации, вследствие чего выход жидких продуктов снижается до 83,2 и 84,0 мас. выход кокса повышается до 9,2 и 9,5 мас. снижается качество очищенного жидкого продукта: иодное число повышается до 23 и 26 г иода на 100 г, степень удаления серы снижается до 44 и 43% азота до 73 и 72% и коксообразующих веществ до 88 и 86%

Формула изобретения

СПОСОБ ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ НЕФТЯНОГО ОСТАТОЧНОГО СЫРЬЯ путем контактирования с мелкодисперсным адсорбентом в присутствии водяного пара при повышенной температуре в две ступени при времени контакта 0,2 3,0 с на первой ступени с получением парообразных продуктов и отработанного адсорбента, с последующей подачей отработанного адсорбента и нагретого регенерированного адсорбента на вторую ступень с получением очищенного сырья и отработанного адсорбента, с последующими стадиями отделения очищенного сырья от отработанного адсорбента, десорбции адсорбированных углеводородов с поверхности отработанного адсорбента, окислительной регенерации отработанного адсорбента и возвращением нагретого регенерированного адсорбента в процесс, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода и качества очищенного нефтепродукта и снижения выхода кокса, на первой ступени контактирование проводят при 480 540^oС с последующим отделением парообразных продуктов от отработанного адсорбента, фракционированием парообразных продуктов с получением очищенного сырья и остаточной фракции, выкипающей при температуре выше 420^oС, с последующей ее рециркуляцией на вторую ступень, проводимую в кипящем слое при температуре 560 620^oС и времени контакта 0,5 5,0 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---