Способ получения нефтяного сырья для производства технического углерода или кокса

 

Сущность изобретения: нефтяное сырье для производства сажи получают термическим крекингом тяжелых углеводородных фракций с последующим охлаждением полученных продуктов крекинга вводом газойлевых фракций термического крекинга. Полученные продукты разделяют на паровую и жидкую фазы. Температуру паровой фазы изменяют от 350 до 480°С в зависимости от плотности исходного сырья, равной 900 - 1000 кг/м³ , объемное соотношение охлаждающего агента к продуктам крекинга равно (0,05 - 0,5) : 1,0. 1 табл.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано на установках термического крекинга при получении нефтяного сырья для технического углерода, кокса, ароматизированной фракции для извлечения из нее теплоносителя, ароматизированного пека и др.

Термический крекинг в известных способах [1, 2] осуществляют на типовой установке термического крекинга, включающей в качестве основного оборудования две печи (легкого и тяжелого сырья), реакционную камеру, испарители высокого и низкого давления, ректификационную колонну [2]. Такой типовой процесс наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению.

Известный способ осуществляют следующим образом[2]. Сырье подается в низ ректификационной колонны, откуда обогащенное легкими фракциями оно прокачивается через первую печь (тяжелого сырья) и поступает далее в реакционную камеру. Флегма аккумулятора ректификационной колонны в качестве легкого сырья прокачивается через вторую печь, откуда поступает также в реакционную камеру. Весь реакционный поток (после первой и второй печей крекинга) из реакционной камеры направляется в испаритель высокого давления, где происходит разделение продуктов реакции на паровую и жидкую фазы. Продукты крекинга перед испарителем высокого давления захолаживаются введением газойлевых фракций.

Температура паровой фазы в процессе работы не изменяется и не регулируется. Отделенная паровая фаза поступает затем в ректификационную колонну, а жидкая фаза - в испаритель низкого давления.

В ректификационной колонне происходит разделение продуктов реакции на газ, бензин, газойлевые фракции и смешение их с исходным сырьем. Из аккумулятора испарителя низкого давления выводятся ароматизированный нефтепродукт - термогазойль - сырье для техуглерода и крекинг-остаток (с низа испарителя), который может использоваться в качестве компонента сырьевой смеси для кокса.

Недостатком известного способа является сложная технологическая схема, невысокий выход ароматизированного нефтепродукта (24,2% по описанной схеме и 52,7% с применением вакуумной разгонки, что еще более усложняет схему), низкая ароматизованность целевого продукта (ИК 95-105), значительное протекание реакций уплотнения, вызывающих усиленное коксование аппаратуры. Это связано с тем, что в известном способе продукты реакции направляются в реакционную камеру, где происходит дополнительный крекинг сырья с образованием продуктов уплотнения, которые переходят в целевой продукт и увеличивают его коксуемость. Кроме того, за счет расходования ценных ароматических соединений на побочные процессы уплотнения, снижается выход целевого продукта и сокращается срок службы оборудования за счет забивки его коксовыми отложениями.

С целью устранения указанных недостатков предлагается новое техническое решение, включающее способ получения нефтяного сырья для техуглерода или кокса путем термического крекинга продуктов переработки нефти с последующим захолаживанием продуктов крекинга введением в них газойлевых фракций термического крекинга, разделением их на паровую и жидкую фазы и выделением целевого продукта и жидкой фазы, причем процесс осуществляют с изменением температуры паровой фазы от 350 до 480^оС в зависимости от плотности исходного сырья термического крекинга, равной 900 - 1000 кг/м³ при объемном соотношении захолаживающего агента к реакционной массе, равным (0,05-0,5):1.

Отличительным признаком предложенного способа является проведение термического крекинга тяжелых углеводородных фракций с изменением температуры паровой фазы от 350 до 480^оС в зависимости от плотности исходного сырья, равной 900 - 1000 кг/м³ при объемном соотношении захолаживающего агента к реакционной массе, равном (0,05 - 0,5):1.

В предлагаемом способе получение ароматизированного остаточного нефтепродукта - сырья для технического углерода или кокса осуществляется без дополнительного крекинга в реакционной камере с захолаживанием продуктов реакции непосредственно на выходе из печи термокрекинга, что позволяет получать целевой продукт с меньшим содержанием продуктов уплотнения и снизить его коксуемость. По-видимому, это можно объяснить тем, что в предлагаемом способе путем изменения температуры паровой фазы от 350 до 480^оС в зависимости от плотности исходного сырья, равной 900 - 1000 кг/м³, обеспечивается ввод в крекируемую смесь необходимого количества ароматизированных продуктов, которые позволяют проводить глубокие термические превращения исходного сырья без значительного протекания реакций термополимеризации. Эта предложенная особенность, заключающаяся также во вводе определенного количества захолаживающего агента в реакционную массу в количестве 0,05 - 0,5 объемов на объем этой массы, дает возможность получать высококачественный продукт из сырья с широким диапазоном изменения плотности (при 20^оС) от 900 до 1000 кг/м³. Вследствие этого для термического крекинга могут быть использованы самые разнообразные тяжелые углеводородные фракции переработки нефти - первичные (например, вакуумные, атмосферные погоны, масляные дистилляты, экстракты масел) и вторичные (газойли коксования, каталитического крекинга, термогазойли и др.) и их смеси в различных соотношениях.

Преимуществом, а также дополнительным отличием от известного способа является возможность использования в предлагаемом способе только одной печи термического крекинга, в которой крекируемая исходная смесь, состоящая из свежего сырья и отпаренных в испарителе высокого давления фракций, содержащих вследствие изменения температуры паровой фазы от 350 до 480^оС только необходимые по качеству углеводороды. Технология способа при этом значительно упрощается.

П р и м е р 1. Сырье термического крекинга - смесь масляного дистиллята первичной перегонки нефти, остатка термического крекинга вакуумного дистиллята и термогазойля (все нефтепродукты на основе смеси западно-сибирских и волжских нефтей), имеющее плотность при 20^оС 900 кг/м³, подогревается в конвекционном змеевике печи термического крекинга и направляется в куб ректификационной колонны, откуда после контакта с паровой фазой и обогащения сконденсированными фракциями, поступает в реакционный змеевик печи термического крекинга. Температура крекинга 495-500^оС, давление 3,6 - 4,0 МПа, коэффициент загрузки 4,0. Продукты реакции, выходящие из печи, захолаживаются термофлегмой с аккумулятора ректификационной колонны, до температуры паровой фазы 480^оС. Соотношение охлаждающий агент : реакционная масса равно 0,05 объема на объем массы. В испарителе высокого давления продукты реакции разделяются на паровую и жидкую фазы. Паровая фазы направляется в ректификационную колонну, с верха которой отбирают газ и бензиновые фракции, из средней части - газойлевые фракции (флегму), а с низа колонны - сырьевую смесь термического крекинга.

Жидкая фаза, поступающая в испаритель низкого давления, отделяется от растворенных в ней легких и газойлевых фракций, которые выводятся с верхней части. С низа испарителя выводят высокоароматизированную остаточную фракцию, которая является целевым продуктом. Ароматизированный целевой продукт может быть использован как сырье для производства технического углерода, кокса, для получения теплоносителя и др. Индекс корреляции ароматизированного нефтепродукта 105 у.е., коксуемость 12,6 мас.%.

П р и м е р 2. Пример 2 проводят аналогично примеру 1, но в качестве исходного сырья используют смесь экстрактов фенольной очистки масляных фракций с тяжелым газойлем процесса замедленного коксования тяжелых нефтяных остатков (все исходные нефтепродукты на основе смеси волгоградских, шаимских и мангышлакских нефтей), имеющую плотность при 20^оС 925 кг/м³, коэффициент загрузки 4,0. Температура паровой фазы 463-465^оС, соотношение захолаживающий агент : реакционная смесь 0,08 : 1 по объему. Целевой продукт имеет индекс корреляции 111 у.е., коксуемость 10,3 мас.%.

П р и м е р 3. Пример 3 проводят аналогично примеру 1, но в качестве исходного сырья используют тяжелый газойль каталитического крекинга установки 1А - 1М в смеси с фурфурольным экстрактом селективной очистки масляных фракций (все нефтепродукты на основе смеси западно-сибирских и ухтинских нефтей). Плотность сырьевой смеси при 20^оС 950 кг/м³. Температура паровой фазы 425^оС, количество охлаждающего агента 0,15 об. на 1 об. продуктов реакции, коэффициент загрузки 1,5. Характеристика целевого продукта приведена в таблице.

П р и м е р 4. Пример 4 проводится аналогично примеру 1, но в качестве исходного сырья используют тяжелый каталитический газойль установки Г - 43 - 107 на основе западно-сибирских нефтей. Плотность газойля при 20^оС 1000 кг/м³. Температура паровой фазы 350^оС, количество охлаждающего агента 0,5 об на 1 об. продуктов реакции, коэффициент загрузки 1,2. Характеристика и выход целевого продукта приведены в таблице.

Проведение процесса при условиях, выходящих за представленные в примерах 1 - 4 ограничениях, не приводит к желаемому результату, как следует из примеров 5, 6. При повышении температуры паровой фазы выше 480^оС происходит увеличение коксуемости целевого продукта и быстрое закоксовывание аппаратуры. Температура паровой фазы ниже 350^оС и объемное соотношение захолаживающий агент : реакционная масса ниже 0,05 : 1 значительно сокращает нагрузку на печь термического крекинга, что также может привести к закоксовыванию реакционного змеевика. Кроме того, это приводит к облегчению целевого продукта и резкому снижению его ароматизованности (ИК 100). При объемном соотношении выше 0,5 : 1 увеличивается коэффициент загрузки печи и снижается выработка целевого продукта. Кроме того, в целевой продукт попадают легкие фракции, выкипающие ниже 340^оС вследствие чего ароматизованность целевого продукта резко снижается при одновременном увеличении коксуемости, так как крекинг легких фракций, обогащенных парафиновыми углеводородами, протекает с усилением коксообразования. Пределы плотности исходного сырья, равные 900 - 1000 кг/м³, выбраны исходя из реальных сырьевых ресурсов для переработки в ароматизированный продукт.

Для сравнения в таблице приводится характеристика и выход остаточной фракции, полученной по известному способу (балансовая смесь термогазойля и крекинг-остатка).

Как видно из данных таблицы, ароматизированный продукт по предлагаемому способу обладает более высокой ароматизованностью (индекс корреляции 100 - 125 у.е. против 100 у.е.) меньшей коксуемостью (5,3 - 14,8% против 18,4%).

Кроме того, схема получения ароматизированного продукта по предлагаемому способу значительно упрощена, а мощность по сырью типовой установки термического крекинга может быть увеличена в 1,5 раза за счет параллельного подключения второй печи и использования ее для крекинга исходной смеси, аналогичной для первой печи. При осуществлении процесса крекирования различных продуктов переработки нефти, включая первичные, может быть значительно увеличен межремонтный пробег на установке - до 250 - 300 суток, что упрощает обслуживание установки, снижает эксплуатационные расходы. Экономический эффект может составить более 1000 тыс. руб. для любой установки термического крекинга.

Простота схемы термического крекинга, легкость регулирования качества целевого продукта и его низкая себестоимость являются надежными факторами для внедрения предложенного способа на нефтеперерабатывающих заводах, имеющих установки термического крекинга.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА ИЛИ КОКСА путем термического крекинга тяжелых углеводородных фракций с последующим охлаждением полученных продуктов крекинга охлаждающим агентом - газойлевой фракцией термического крекинга, разделением полученных продуктов на паровую и жидкую фазы и выделением из жидкой фазы целевого продукта, отличающийся тем, что процесс ведут при изменении температуры паровой фазы от 350 до 480^oС в зависимости от плотности исходного сырья термического крекинга, равной 900 - 1000 кг/м³, и объемном соотношении охлаждающего агента к продуктам крекинга, равном 0,05 - 0,5 : 1,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1