Способ получения жидких продуктов из тяжелых нефтепродуктов

 

Сущность изобретения: жидкие продукты получают термическим крекингом тяжелых нефтепродуктов при температуре 400 - 440°С, давлении 3 - 8 мПа, времени реакции 20 - 60 мин. Исходное сырье смешивают предварительно с 2 - 10 мас. % сапромиксита или горючего сланца и 5 - 30 мас.% полупродукта замещенного коксования нефтяных остатков со стадии выдержки, содержащего 23,8 - 45,6 мас.% летучих веществ. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения жидких продуктов из тяжелых нефтепродуктов и твердых горючих ископаемых и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Конечные продукты могут быть использованы в качестве топлив, в нефтехимической промышленности.

Известен способ получения жидких продуктов путем термического крекинга при повышенной температуре и давлении нефтяного гудрона в смеси с каменным углем [1].

Недостатком способа является невысокий выход бензиновой и дизельной фракций, достигающий лишь 30%.

Наиболее близким к изобретению является способ получения жидких продуктов из тяжелых нефтепродуктов путем их термического крекинга при температуре 300-450^оС, давлении 0,5-10 атм и времени реакции 0,5-100 ч. [2].

Недостатком способа является повышенная эрозия дросселирующей аппаратуры, повышенное коксообразование на поверхности аппаратуры и малый выход энергетического топлива с т.кип. выше 370^оС. Это приводит к необходимости частой остановки оборудования для проведения работ по снятию кокса.

Целью изобретения является упрощение технологии процесса за счет снижения эрозии аппаратуры и коксообразования на поверхности аппаратуры.

Предлагаемый способ ведут путем термического крекинга смеси тяжелых нефтепродуктов, в качестве которых используют нефтяной гудрон или тяжелую нефть в смеси с сапромикситом или горючими сланцами при температуре 400-440^оС, давлении 3-8 МПа и времени процесса 20-60 мин (объемной скорости расхода смеси в непрерывном режиме 1-3 ч^-1), отличительной особенностью которого является то, что тяжелые нефтепродукты предварительно смешивают с горючими сланцами или сапромикситом, взятыми в количестве 2-10 мас.% и с 5-30 мас.% полупродукта замедленного коксования нефтяных остатков со стадии выдержки, содержащего 23,8-45,6 мас.% летучих веществ.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается использованием иного приема - добавлением в сырьевую смесь 5-30% на исходный гудрон или тяжелую нефть полупродукта замедленного коксования нефтяных остатков со стадии выдержки, содержащих 23,8-45,6 мас.% летучих веществ, и иным содержанием в исходной смеси сапромиксита или горючего сланца. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного технического решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от известных, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Процесс термокрекинга тяжелых нефтепродуктов проводят во вращающемся 2-литровом автоклаве, в который загружают исходную смесь на проточной установке с объемом реактора 3 л. Термокрекинг проводят в течение 20-60 мин. Время нагрева автоклава до рабочей температуры составляет 1 ч 50 мин. Процесс ведут при 400-440^оС, давлении 3-8 МПа. Количество полупродукта замедленного коксования со стадии выдержки составляет 5-30 мас.% и горючего сланца 2-10 мас.% от исходного нефтепродукта.

После окончания опыта автоклав охлаждают, сбрасывают давление, отбирают газ, выгружают жидкие продукты, которые подвергают фильтрованию или центрифугированию для отделения твердых компонентов. Образование коксообразных продуктов на стенках автоклава и в объеме жидких продуктов не наблюдается. Кокс отлагается на минеральной части сланца. Жидкие продукты процесса дистиллируются при нормальном давлении для отбора бензиновой фракции с т.кип. до 200^оС, а затем под вакуумом для отбора дизельной фракции с т.кип. 200-370^оС в расчете на нормальное давление. Остаток от разгонки с т.кип. выше 370^оС является компонентом энергетического топлива. На проточной установке процесс проводят при 400-440^оС, 3-8 МПа при объемной скорости 1-3 ч^-1.

П р и м е р 1. Исходное сырье готовят смешением гудрона 400 г, рядового прибалтийского сланца 40 г и полупродукта замедленного коксования 60 г.

Гудрон представляет собой смесь гудронов нефтей и имеет следующую характеристику: ρ₄²⁰ 1002 кг/м³; элементный состав, мас.%: C 86,10; H 11,72; S 2,06; N 0,1. Рядовой прибалтийский сланец имеет следующую характеристику, мас. %: A^d 47,83; CO_2мин^d 12,7; C^daf 80,40; H^daf 9,43; N^daf 0,25; S_t^d 0,91; W^a 0,3. Полупродукт замедленного коксования имеет следующую характеристику, мас.%: V^dat 35,6; A^d менее 0,1; C 89,32; H 5,88; S 2,5; N 0,6.

Термокрекинг гудрона в смеси со сланцем и полупродуктом замедленного коксования ведут под давлением 8 МПа и температуре 425^оС в течение 60 мин. Полученные жидкие продукты подвергают фильтрованию для отделения твердых компонентов. Жидкие беззольные продукты дистиллируют-первоначально при атмосферном давлении отгоняют воду и бензиновую фракцию с т.кип. до 200^оС, а затем отбензиненный продукт с т.кип. выше 200^оС перегоняют под вакуумом при остаточном давлении 100 мм рт. ст. с получением дизельной фракции с т.кип. 200-370^оС (в расчете на нормальное давление), а в остатке получают компонент энергетического топлива. Показатели процесса приведены в таблице.

Процесс повторяют 15 циклов подряд. В результате на металлических поверхностях не обнаруживают даже следов коксообразования, поскольку весь кокс отлагается на минеральной части сырья.

П р и м е р 2. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением количества сланца, составляющего 5 мас.% на гудрон. Показатели процесса приведены в таблице.

П р и м е р 3. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1 за исключением количества сланца, составляющего 2 мас.% на гудрон. Показатели приведены в таблице.

П р и м е р 4. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением количества, сланца, составляющего 1 мас.% на гудрон. Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 5. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением применения сланца. Показатели процесса приведены в таблице.

П р и м е р 6. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 5, за исключением количества продукта замедленного коксования, составляющего 30 мас.%. Показатели процесса приведены в таблице.

П р и м е р 7. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 2, за исключением количества полупродукта замедленного коксования, составляющего 5 мас.% на гудрон. Показатели процесса приведены в таблице.

П р и м е р 8. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением применения сернистого сланца и температуры процесса, составляющей 440^оС. Используемый сернистый сланец имеет следующую характеристику, мас.%: A^d 44,25, CO_2мин^d 8,32; C^daf 73,54, H^daf 9,43, N^daf 1,41, S_t^d 5,10; W^a 4,0.

Результаты процесса приведены в таблице.

П р и м е р 9. Результаты процесса термокрекинга в условиях примера 1, за исключением температуры, составляющей 400^оС, приведены в таблице.

П р и м е р 10. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением продолжительности, составляющей 20 мин. Результаты термокрекинга приведены в таблице.

П р и м е р 11. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением продолжительности, составляющей 90 мин. Результаты процесса приведены в таблице.

П р и м е р 12. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением применения полупродукта замедленного коксования с выходом летучих вещества 45,6 мас.%. Результаты процесса приведены в таблице. Примененный полупродукт имел, маc.%: V^daf 45,6; C 89,32, H 5,88, S 2,4.

П р и м е р 13. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением применения полупродукта замедленного коксования с выходом летучих веществ 23,8 мас. % . Результаты процесса приведены в таблице. Примененный полупродукт имел следующую характеристику, мас.%: V^d 23,8; C 89,49, H 5,61, S 2,7.

П р и м е р 14. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением количества полупродукта замедленного коксования, составляющего 10 мас.% на гудрон. Результаты процесса приведены в таблице.

П р и м е р 15. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением количества полупродукта замедленного коксования, составляющего 30 мас.% на гудрон. Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 16. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением давления, составляющего 10 МПа. Результаты процесса приведены в таблице.

П р и м е р 17. Сырье и условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением давления, составляющего 3 МПа. Результаты процесса приведены в таблице.

П р и м е р 18. Условия процесса аналогичны примеру 1, за исключением того, что в качестве тяжелого нефтепродукта используют асфальтосмолистую нефть месторождения Бузачи ( ρ₄²⁰ 910 кг/м³, коксуемость 12,1%, содержание асфальтенов 9,2%, выкипает до 200^оС 3,5%). Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 19. Процесс осуществляют на проточной установке, технологические параметры и состав сырья, как в примере 1. Результаты приведены в таблице.

Анализ данных таблицы показывает следующее. Снижение количества сланца с 10 (в условиях примера 1) до 5 (в условиях примера 2) и до 2 (в условиях примера 3) мас. % на гудрон уменьшает количество коксообразных продуктов, отлагающихся на минеральной части сланца с 8,5 (в условиях примера 1) до 2,5 (в условиях примера 3) мас.% на гудрон и, как следствие, снижает эрозию технологической аппаратуры вследствие уменьшения зольности рабочей смеси (с 4,2 в условиях примера 1 до 2,1 в условиях примера 2 и 0,85 мас.% в условиях примера 3). При этом кокс на самой аппаратуре не отлается вообще. Это в совокупности с другими преимуществами способа обеспечивает промышленную применимость заявленного способа. Если количество сланца составляет 1 мас.% на гудрон (в условиях примера 4), то образуется 4 мас.% твердых окатышей. При проведении процесса в отсутствии сланца имеет место высокое образование окатышей 11,5 (в условиях примера 5) и 21,6 мас.% на гудрон (в условиях примера 6), что делает невозможным техническое осуществление процесса.

Использование в процессе термокрекинга рядового сернистого сланца взамен рядового прибалтийского практически не изменяет выходы продуктов из гудрона (примеры 9 и 1). Следовательно, при термокрекинге целесообразно применять от 2 до 10 мас.% горючего сланца на гудрон.

Применение полупродукта замедленного коксования с выходом летучих 45,6 мас. % по сравнению с использованием полупродукта с выходом летучих 35,6 мас. % мало изменяет общий выход бензиновой с т.кип. до 200^оС и дизельной с т. кип. 200-370^оС фракций (59,8 в условиях примера 12 и 59,7 мас.% в условиях примера 10). Использование полупродукта с выходом летучих 23,8 мас.% взамен полупродукта с выходом летучих 35,6 мас.% снижает общий выход бензиновой и дизельной фракций (59,7 в условиях примера 10 и 48,6 мас.% в условиях примера 13). Поэтому при термокрекинге гудрона следует использовать полупродукт замедленного коксования с выходом летучих в интервале 23,8-45,6 мас.%.

Уменьшение количества полупродукта замедленного коксования с 15 до 10 мас. % на гудрон снижает общий выход бензиновой и дизельной фракций с 64,1 до 58,9 мас.% на гудрон (условия примеров 1 и 14). Дальнейшее снижение количества полупродукта до 5 мас;% на гудрон значительно снижает общий выход бензиновой и дизельной фракций, который в условиях примера 7 составляет 51,2 мас.% на гудрон. Повышение количества полупродукта с 15 до 30 мас.% на гудрон несколько повышает выход бензиновой и дизельной фракций с 64,1 до 68,5 мас. % и компонента энергетического топлива с 35,6 до 42,9 мас.% на гудрон (условия примеров 1 и 15). Поэтому дальнейшее повышение количества полупродукта не является целесообразным. Исходя из изложенного при термокрекинге следует добавлять от 5 до 30 мас.% полупродукта замедленного коксования в расчете на гудрон.

Уменьшение времени термокрекинга с 60 до 20 мин снижает общий выход бензиновой с т.кип. до 200^оС и дизельной с т.кип. 200-370^оС фракций с 64,1 до 59,7 мас.% на гудон (условия примера 1 и 12), а повышение времени до 90 мин увеличивает коксообразование с 8,5 до 9,4 мас.% и выход газа с 13,5 до 15,5 мас.% (условия примеров 1 и 11). Поэтому рекомендуется проводить термокрекинг гудрона при времени 20-60 мин.

Повышение давления при проведении термокрекинга выше 8 МПа не изменяет выход целевых продуктов (условия примеров 1 и 16), что связано с удорожанием технологической аппаратуры. Снижение давления до 3 МПа обуславливает повышение газообразования с 13,5 до 14,5 мас.% на гудрон (условия примеров 1 и 17). Поэтому рекомендуется осуществлять термокрекинг под давлением 3-8 МПа.

Таким образом, описываемый способ позволяет упростить технологию термокрекинга гудрона за счет снижения эрозии аппаратуры в результате уменьшения зольности исходного сырья и снизить коксообразование.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ ИЗ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ, включающий термический крекинг при 400 - 440^oС, давлении 3 - 8 МПа и времени реакции 20 - 60 мин, отличающийся тем, что исходное сырье предварительно смешивают с 2 - 10 мас.% сапромиксита или горючего сланца и 5 - 30 мас.% полупродукта замедленного коксования нефтяных остатков со стадии выдержки, содержащего 23,8 - 45,6 мас.% летучих веществ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4