Способ облагораживания нефтяного остаточного сырья

 

Сущность изобретения: нефтяное остаточное сырье контактируют с мелкодисперсным адсорбентом в полусквозном потоке при концентрации адсорбента 100-300 кг/м³, температуре 540-650^oС и времени контактирования 0,1-1,0 с. Полученные парообразные продукты и адсорбент подают на вторую ступень контактирования, которое осуществляют в восходящем или нисходящем потоках при температуре 470-540^oС и времени контактирования 0,5-3,O c. Полученное очищенное сырье отделяют от отработанного адсорбента, проводят десорбцию адсорбированных углеводородов с поверхности отработанного адсорбента. Отработанный адсорбент подвергают окислительной регенерации и возвращают нагретый регенерированный адсорбент в процесс. 1 табл. 2 ил.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способам облагораживания нефтяного остаточного сырья для увеличения сырьевых ресурсов и улучшению показателей работы установок каталитического крекинга и гидрокрекинга. Целью изобретения является повышение степени очистки сырья и снижение выхода кокса. Указанная цель достигается описываемым способом облагораживания нефтяного остаточного сырья путем контактирования с мелкодисперсным адсорбентом в присутствии водяного пара и легких углеводородных фракций в две ступени: при повышенной температуре на первой ступени и при температуре 480-540^oС на второй, с получением очищенного сырья и отработанного адсорбента, с последующими стадиями разделения очищенного сырья и отработанного адсорбента, десорбции адсорбированных углеводородов с поверхности отработанного адсорбента, окислительной регенерации отработанного адсорбента и возвращения нагретого регенерированного адсорбента в процесс, на первой ступени контактирование проводят в полусквозном потоке адсорбента при концентрации адсорбента 100-300 кг/м³, времени контакта 0,1-1,0 с и температуре 540-650^oС, на второй ступени контактирование проводят в восходящем или нисходящем потоке адсорбента при времени контакта 0,5-3,0 с. Отличительным признаком настоящего способа является то, что на первой ступени контактирование проводят в полусквозном потоке адсорбента при концентрации адсорбента 100-300 кг/м³, времени контакта 0,1-1,0 с и температуре 540-650^oС и на второй ступени контактирование проводят в восходящем или нисходящем потоке адсорбента при времени контакта 0,5-3,0 с. ///2 Указанные отличия позволяют повысить степень очистки сырья и снизить выход кокса за счет повышения интенсивности испарения сырья при низкой его конверсии на первой ступени благодаря повышенной температуре и малой продолжительности контактирования с нагретым регенерированным адсорбентом при высокой эффективности контактирования фаз, характерной для полусквозного потока вследствие отсутствия газовых пузырей и повышенной, по сравнению с восходящим (нисходящим) потоком, концентрации адсорбента, а также за счет снижения термического разложения испаренной части сырья и повышения эффективности селективного крекинга отложившихся на адсорбенте высокомолекулярных соединений при контактировании в восходящем или нисходящем потоке при пониженных концентрациях адсорбента, температуре контактирования и указанном времени контакта. Сущность способа состоит в следующем. Облагораживание нефтяного остаточного сырья осуществляется последовательно в две ступени. На первой ступени в полусквозном потоке проводят испарение и предварительную очистку сырья при высоких значениях концентрации адсорбента 100-300 кг/м³ и температуры 540-650^oС и малом времени контактирования 0,1-1,0 с. Указанные условия обеспечивают интенсивное испарение сырья при низкой его конверсии и, соответственно, пониженном коксообразовании. На второй ступени в восходящем или нисходящем потоках осуществляют доочистку сырья при контактировании парожидкостной смеси с адсорбентом при низких значениях концентрации адсорбента 10-70 кг/м³ и температуре 470-540^oС и времени контактирования, равном 0,5-3,0 с. Благодаря мягким условиям контактирования на второй ступени испаренную часть сырья отводят из реактора при минимальном разложении, что обеспечивает высокий выход очищенного нефтепродукта. Неиспаренная часть, состоящая из высокомолекулярных углеводородов, содержащих тяжелые металлы, серу и азот, осаждается на поверхности адсорбента, где частично крекируется с выделением низкомолекулярных углеводородов. Высокая эффективность контакта фаз последовательно в две ступени в полусквозном и восходящем или нисходящем потоках обеспечивает глубокую очистку сырья от коксообразующих веществ и металлосодержащих, сернистых и азотистых соединений при пониженном выходе кокса. Снижение содержания коксообразующих веществ, металлосодержащих, сернистых и азотистых соединений в жидких продуктах процесса облагораживания нефтяного остаточного сырья, являющихся сырьем установок каталитического крекинга и гидрокрекинга, обеспечивает улучшение показателей работы этих установок за счет снижения дезактивации катализаторов и, как следствие, увеличение выхода целевых продуктов. Облагораживанию описываемым способом могут быть подвергнуты гудрон, мазут, сырая нефть, отбензиненная нефть. В качестве адсорбента используют оксид алюминия, алюмосиликат, оксид кремния, нефтяной кокс. Способ облагораживания нефтяного остаточного сырья представлен на фиг.1 и 2. Способ осуществляют следующим образом. Согласно фиг.1 и 2 регенерированный мелкодисперсный адсорбент по линии 1 подают в прямоточный реактор 2 и транспортируют водяным паром или углеводородным газом, подаваемым по линии 3 к месту ввода сырья. Нефтяное остаточное сырье подают по линии 4 в поток адсорбента через распыливающие форсунки 5. облагораживание нефтяного остаточного сырья путем контактирования сырья с мелкодисперсным адсорбентом проводят в две ступени: на первой ступени в полусквозном потоке 6 при концентрации адсорбента 100-300 кг/м³, времени контактирования 0,1-1,0 с и температуре 540-650^oС и на второй ступени в восходящем потоке 7 (фиг.1) или нисходящем потоке 7^' (фиг.2) при концентрации адсорбента 10-70 кг/м³, времени контактирования 0,5-3,0 с и температуре 480-540^oС. Парообразные углеводороды 8 отделяют на выходе из прямоточного реактора от отработанного адсорбента 9, доочищают в циклонах 10, размещенных в сепарационной камере 11, захолаживают на выходе из сепарационной камеры посредством подачи хладагента по линии 12 и отводят на фракционирование по линии 13. Отработанный адсорбент 9 поступает из выходного отверстия 14 прямоточного реактора в сепарационную камеру 11 и ссыпается затем в зону десорбции 15, где подвергается отпарке от увлеченных углеводородов водяным паром 16. Отпаренный адсорбент, содержащий на поверхности отложения неиспаряющейся части сырья с адсорбированными из сырья металлами, сернистыми и азотистыми соединениями, отводят по линии 17 в регенератор 18, где он контактирует с воздухом 19 и подвергается окислительной регенерации при температуре 700-900^oС. Газы регенерации очищают от увлеченного адсорбента в циклонах 20 и сбрасывают в атмосферу по линии 21. Регенерированный нагретый адсорбент возвращают в процесс по линии 1. Проведение процесса облагораживания нефтяного остаточного сырья путем контактирования сырья с мелкодисперсным адсорбентом в полусквозном потоке, реализуемом при скорости паров 1,5-4,0 м/с и характеризующимся, с одной стороны, отсутствием газовых пузырей, свойственных псевдоожиженному слою, а, с другой стороны, повышенным скольжением фаз и связанными с ним высокой концентрацией адсорбента (100-300 кг/м³) и интенсивным внутренним перемешиванием частиц, обеспечивает высокую эффективность контакта и, следовательно, интенсивное испарение сырья и глубокую очистку сырья на первой ступени процесса. Высокая степень очистки сырья в полусквозном потоке позволяет на второй ступени осуществить доочистку сырья в восходящем или нисходящем потоке при пониженных температуре 480- 540^oС и времени контактирования 0,5-3,0 с, обеспечивая тем самым повышение степени очистки сырья, снижение глубины конверсии выхода кокса. Пример 1. Облагораживание на пилотной установке производительностью 10 кг/ч по известному и настоящему способам подвергают два вида остаточного нефтяного сырья, характеризуемых следующими показателями, сырье А и сырье Б соответственно: Плотность при 20^oС, кг/м³ 952; 932 Коксуемость,мас. 3,66; 5,50 Содержание серы, мас. 1,70; 1,70 Содержание азота, мас. 0,14; 0,20 Содержание металлов, мг/кг: ванадий 32; 50 никель 11; 15 Фракционный состав: т.нач.кип.^oС 238; 245
до 500^oС выкипает,об. 48,9; 60,0
Процесс в обоих случаях проводят на мелкодисперсном адсорбенте, представляющем собой алюмосиликат с содержанием оксида алюминия 50 мас. оксида кремния 48 маc. примесей 2 мас. и имеющем следующие характеристики: насыпная плотность 1,25 г/см³, кажущаяся плотность - 1,7 г/см³, равновесное содержание металлов 30000 мг/кг, индекс активности 20 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 по настоящему способу осуществляют при контактировании сырья с мелкодисперсным адсорбентом в двухступенчатом реакторе на первой ступени в полусквозном потоке при концентрации адсорбента 20 кг/м³, времени контактирования 0,5 с и температуре 600^oС и на второй ступени в восходящем потоке при концентрации адсорбента 30 кг/м³, времени контактирования 1,5 с и температуре 530^oС. Углеводородные пары отделяют на выходе из реактора от твердых частиц, доочищают в циклонах, захолаживают с целью предотвращения их термического разложения до 360^oС и направляют на фракционирование. Адсорбент подвергают отпарке от увлеченных углеводородов в отпарной зоне и отводят в регенератор, где в присутствии кислородсодержащего газа осуществляют выжиг кокса с поверхности твердых частиц. Нагретый регенерированный адсорбент подают на контактирование с сырьем. Как видно из таблицы, интенсивное испарение сырья при низкой конверсии благодаря контактированию в полусквозном потоке на первой ступени процесса и минимальном разложении углеводородных паров в восходящем потоке на второй ступени позволяет повысить выход жидких продуктов при облагораживании сырья А на 10 мас. при облагораживании сырья Б на 11,5 мас. выход кокса снижается соответственно на 3,7 и 4,5 мас. а степень очистки от вредных примесей и коксообразующих веществ возрастает на 0,4-5,0% по сравнению с известным способом, причем результаты выше для сырья с большим содержанием примесей и более высокой коксуемостью (сырье Б). Следующие примеры, иллюстрирующие осуществление способа, даны для сырья Б. Пример 2. Облагораживание сырья осуществляют при контактировании с мелкодисперсным адсорбентом в две ступени: на первой ступени в полусквозном потоке при концентрации адсорбента 200 кг/м³, времени контактирования 6,5 с и температуре 600^oС, и на второй ступени в нисходящем потоке при концентрации адсорбента 20 кг/м³, времени контактирования 1,5 с и температуре 530^oС. Интенсивное испарение сырья при низкой конверсии благодаря контактированию в полусквозном потоке и минимальное разложение углеводородов в нисходящем потоке обеспечивают повышение выхода жидких продуктов на 11,5 мас. и снижение выхода кокса на 4,5 мас. по сравнению с известным способом. Как видно из таблицы, осуществление указанного варианта обеспечивает повышение степени очистки мазута от коксообразующих веществ: сернистых соединений на 4% азотистых соединений на 5% ванадия и никеля - на 3%
П р и м е р 3. Способ осуществляют в соответствии с примером 1. Облагораживание осуществляют путем контактирования остаточного сырья с мелкодисперсным адсорбентом на первой ступени в полусквозном потоке при концентрации адсорбента 100 кг/м³, времени контактирования 1,0 с и температуре 540^oС и на второй ступени в восходящем потоке при концентрации адсорбента 30 кг/м³, времени контактирования 3,0 с и температуре 480^oС. Как видно из таблицы, осуществление указанного варианта обеспечивает увеличение выхода жидких продуктов на 8,5 мас. снижение выхода кокса на 4,0 мас. повышение степени очистки мазута от коксообразующих веществ на 2% от сернистых и азотистых соединений на 2% ванадия на 1%
П р и м е р 4. Способ осуществляют в соответствии с примером 1. Облагораживание остаточного сырья путем контактирования с мелкодисперсным адсорбентом проводят на первой ступени в полусквозном потоке при концентрации адсорбента 300 кг/м³, времени контактирования 0,1 с и температуре 650^oС, и на второй ступени в восходящем потоке при концентрации адсорбента 30 кг/м³, времени контактирования 0,5 с и температуре 540^oС. Как видно из таблицы, осуществление указанного варианта обеспечивает увеличение выхода жидких продуктов на 6,5 мас. снижение выхода кокса на 3,8 мас. повышении степени очистки мазута от коксообразующих веществ и сернистых соединений на 3% от азотистых соединений на 4% ванадия и никеля на 2%
П р и м е р 5 (для сравнения). Способ осуществляют в соответствии с примером 1. Облагораживание осуществляют путем контактирования сырья с мелкодисперсным адсорбентом на первой ступени в полусквозном потоке при концентрации адсорбента 90 кг/м³, времени контактирования 1,1 с и температуре 530^oС, и на второй ступени в восходящем потоке при концентрации адсорбента 30 кг/м³, времени контактирования 3,2 с и температуре 470^oС. По сравнению с вариантом осуществления способа в условиях, соответствующих заданным пределам, в результате снижения интенсивности испарения сырья выход кокса повышается на 0,5 мас. а степень очистки сырья от коксообразующих веществ, сернистых соединений и ванадия снижается на 1% от никеля на 2%
П р и м е р 6 (для сравнения). Способ осуществляют в соответствии с примером 1. Облагораживание осуществляют путем контактирования сырья с мелкодисперсным адсорбентом на первой ступени в полусквозном потоке при концентрации адсорбента 320 кг/м³, времени контактирования 0,09 с и температуре 660^oС и на второй ступени в восходящем потоке при концентрации адсорбента 30 кг/м³, времени контактирования 0,45 с и температуре 560^oС. Выход жидких продуктов составляет 75 мас. выход кокса 6,9 мас. Как видно из таблицы, при осуществлении указанного варианта степень очистки мазута составляет: от коксообразующих веществ 70% сернистых соединений 40% азотистых соединений 50% ванадия 93% никеля 90%
По сравнению с вариантом осуществления способа в условиях, соответствующих заданным пределам в результате повышения доли нежелательных неселективных реакций термического разложения, снижается степень очистки сырья от коксообразующих веществ на 2% от сернистых и азотистых соединений, а также ванадия на 3% от никеля на 4% соответственно на 5% снижается выход дистиллята. Как следует из представленных в таблице данных, при одинаковых условиях эксплуатации способ облагораживания нефтяного остаточного сырья, включающий контактирование с мелкодисперсным адсорбентом на первой ступени в полусквозном потоке пли концентрации адсорбента 100-300кг/м³, времени контакта 0,1-1,0 с и температуре 540-650^oС и на второй ступени в восходящем или нисходящем потоке адсорбента при температуре 480-540°С и времени контакта 0,5-3 с, обеспечивает повышение интенсивности испарения сырья при низкой его конверсии, селективный крекинг отложившихся на адсорбенте высокомолекулярных соединений и снижение термического разложения испаренных углеводородов, что в свою очередь дает снижение выхода кокса на 36,8-4,5 мас. и повышение степени очистки сырья от коксoобразующих веществ на 2-4% от сернистых соединений на 1-4% от азотистых соединений на 2-5% тяжелых металлов на 1-З%

Формула изобретения

Способ облагораживания нефтяного остаточного сырья путем контактирования с мелкодисперсным адсорбентом в присутствии водяного пара и легких углеводородных фракций в две ступени при повышенной температуре на первой ступени и при температуре 480-540°С на второй ступени с получением очищенного сырья и отработанного адсорбента, с последующими стадиями разделения очищенного сырья и отработанного адсорбента, десорбции адсорбированных углеводородов с поверхности отработанного адсорбента, окислительной регенерации отработанного адсорбента и возвращения нагретого регенерированного адсорбента в процессе, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки сырья и снижения выхода кокса, на первой ступени контактирование проводят в полусквозном потоке адсорбента при концентрации адсорбента 100-300 кг/м³, времени контакта 0,1-1,0 с и температуре 540-650°С и на второй ступени контактирования проводят в восходящем или нисходящем потоке адсорбента при времени контакта 0,5-3,0 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: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---