Способ переработки остатка вакуумной перегонки нефти и устройство для его осуществления

 

Использование: нефтехимия. Сущность: остаток вакуумной перегонки нефти подвергают вакуумной дистилляции путем мгновенного испарения при снижении давления. Мгновенное испарение проводят при давлении < 5,0 мбар. Предпочтительно полученный остаток подвергают повторному мгновенному испарению. Установка для проведения способа содержит системы для создания вакуума, теплообменную аппаратуру и устройство мгновенного испарения при понижении давления, снабженное расположенным в нем конденсационным устройством. Предпочтительно используют устройство, снабженное каналом, обеспечивающим подачу исходного сырья в тангенциальном направлении и имеющим коническую форму с поперечным сечением, расширяющимся по направлению к устройству. Устройство может также иметь направляющий элемент для отклонения потока подаваемого сырья от конденсационного устройства. 2 с. и 9 з.п.ф-лы, 3 ил.,1 табл.

Изобретение касается способа переработки остатка вакуумной перегонки нефти и установки для осуществления этого способа.

Известно, что сырая нефть имеет несколько этапов перегонки на нефтеперегонном заводе. Первый этап перегонки происходит при нормальном давлении, затем следует перегонка в вакууме при давлении, равном 10 30 мбар. При этом дистилляты получаются при атмосферной точке кипения, равной 570^oC. Оставшийся после вакуумной перегонки минимальный материал с точкой кипения свыше 570^oC в зависимости от качества подлежащей переработке нефти, составляет более или менее значительную часть от первоначальной загруженной сырой нефти. В течение прошлых лет возросла добыча сырой нефти, которая дает значительное количество остаточного материала после перегонки в вакууме. Поэтому проблеме дальнейшей переработки этих остатков уделяется все больше внимания.

Дальнейшая переработка остатка, полученного в результате вакуумной перегонки, происходит на практике либо путем экстракции растворителей, либо с помощью крекирования. Оба способа являются дорогостоящими и дают кроме необходимых продуктов еще и бесполезные для народного хозяйства фракции дегтя и кокса. И деготь, и кокс являются дешевыми материалами, их количество должно сохраняться на возможно низком уровне.

Из патента СН 666901 известен способ, при котором остаток, получающийся в результате перегонки в вакууме, для дальнейшей переработки подвергается прямой перегонке в тонком слое. Этот известный способ предлагает относительно большой выход ценных продуктов, однако является дорогостоящим в техническом и экономическом плане. Кроме того, он требует применения дорогостоящей дополнительной аппаратуры. Так как материал, подлежащий дальнейшей переработке, после перегонки в вакууме обнаруживает слишком высокую температуру, он должен охлаждаться с помощью прямой перегонки в тонком слое, т.е. его теплосодержание не может полностью выгодно использоваться.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить более экономичный и прежде всего менее дорогой способ дальнейшей переработки материалов, оставшихся после вакуумной перегонки нефти. С помощью заявляемого способа должен особенно повыситься выход тяжелого газового масла и вместе с тем снизиться количество остатков в виде дегтя.

Эта задача решается с помощью признаков отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения дают представление о предмете изобретения согласно пунктам 2 12 формулы.

Flash подразумевает дистилляцию с мгновенным вскипанием, при которой исходное сырье в выпарном пространстве вскипает и испаряется. При этом способе происходит испарение загруженного материала за счет падения давления и согласно заявленному решению используется большое количество тепла в остатке, полученном в результате перегонки в вакууме, так что последний может подаваться без охлаждения непосредственно для дистилляции с мгновенным вскипанием. Дистилляция с мгновенным вскипанием происходит, в отличие от перегонки в вакууме, при ограниченном давлении, составляющем, однако, менее 5 мбар, предпочтительно 0,3 1 мбар, и с использованием относительно простых и недорогих вакуумных устройств, например многоступенчатой пароструйной вакуумной установки. Одновременно отпадает стадия предварительной сухой перегонки, необходимая при прямой перегонке в тонком слое, и применение вращающихся испарителей тонкого слоя.

Следующим существенным преимуществом изобретения является то, что получаемый дистиллят является в значительной степени свободным от тяжелых металлов, в особенности, если благодаря предварительному расширению загруженного материала в устройстве мгновенного испарения при понижении давления предотвращается образование тумана, или появляющиеся капельки собираются перед конденсацией паров. Минимизация содержания тяжелых металлов очень важна с точки зрения крекирования дистиллята, когда чувствительные катализаторы отравляются тяжелыми металлами.

На фиг.1 изображена схема принципа работы варианта выполнения заявленного способа; на фиг.2 горизонтальное сечение устройства мгновенного испарения при понижении давления для осуществления заявленного способа; на фиг.3 - аксиальное сечение устройства мгновенного испарения при понижении давления для осуществления заявленного способа.

Как показано на фиг.1, при реализации заявленного способа остаток (1), полученный в результате вакуумной перегонки после вышеупомянутой (не изображенной) перегонки в вакууме, подается с помощью питательного насоса 2 в устройство 3 мгновенного испарения при понижении давления. Так как в устройстве более низкое давление, чем в вышеупомянутой (не изображенной) вакуум-перегонной колонне, некоторое количество кипящих фракций загруженного материала испаряется при входе в устройство мгновенного испарения вследствие снятия внутренних напряжений. При этом давление в устройстве составляет предпочтительно менее 5 мбар, предпочтительно 0,3 1 мбар. Пары конденсируются в конденсационном устройстве 4, расположенном внутри устройства мгновенного испарения и отводятся через отвод 5 с помощью перегонного насоса 6. Охлаждение конденсационного устройства происходит, к примеру, с помощью теплой воды, направление течения которой указано стрелками 7,8. Перед конденсационным устройством 4 расположены горизонтальные каплеотбойники 9, которые собирают капли и отводят их в нижнюю часть 11 устройства мгновенного испарения 3. В этой нижней части 11 собирается также остаток 12, и отдельно от дистиллята через отвод 13 с помощью насоса 14 для откачивания остатка подается для дальнейшей переработки. К данной на чертеже дистилляции с мгновенным вскипанием может быть подключена вторая дистилляция с мгновенным вскипанием с нагревом.

Вакуум в устройстве 3 мгновенного испарения создается с помощью вакуумной установки 15, имеющей трехступенчатый пароструйный вакуумный насос 16 с подключенным водокольцевым насосом 17.

Камера 21 устройства мгновенного испарения подробно представлена на фиг. 2 с помощью горизонтального сечения. Внутри корпуса 23 устройства 21 мгновенного испарения расположен концентрично снаружи внутрь каплеотбойник 23 с вертикальными щитками 24 и конденсационное устройство 25, приводимое в действие с помощью теплой воды.

На фиг.3 представлено другое устройство 31 мгновенного испарения в аксиальном сечении, с каплеотбойником 33, расположенным внутри своего корпуса 32, с горизонтальными щитками 34 и конденсационным устройством 35. Загрузочный канал 36 обеспечивает подачу исходного сырья в устройство в тангенциальном направлении и имеет коническую форму с поперечным сечением, расширяющимся по направлению к устройству.

Коэффициент расширения составляет предпочтительно 50 100.

В загрузочном канале 36 расположена правильная решетка 39, обеспечивающая равномерное распределение загрузочного материала 37. За входом в устройство канала расположен направляющий элемент для отклонения потока подаваемого сырья от конденсационного устройства.

Загрузочный материал 37, попадающий через канал 36 в устройство, сначала отклоняется от правильного щитка 38.

Отвод дистиллята и остатка происходит так, как подробно показано на фиг. 1.

Количество тяжелого газового масла, получаемого согласно заявленному способу, составляет от 10 до 30% от количества загружаемого материала для дистилляции с мгновенным вскипанием, в зависимости от режима вакуум-перегонной колонны и давления в устройстве мгновенного испарения. Дистиллят имеет высокое качество, в особенности он содержит только небольшое количество нежелательных асфальтенов и тяжелых металлов.

Количество дистиллята может быть увеличено благодаря наличию ступени подогрева, покрытой маслом-теплоносителем, в которой подогревается загрузочный материал устройства мгновенного испарения на 10 20^oC. Вследствие такого короткого времени нахождения при высокой температуре остатка, полученного в результате перегонки в вакууме, крекирование не наблюдается.

При испарении вследствие расширения температура в устройстве мгновенного испарения падает, так что в заявленном способе может использоваться прямая перегонка в тонком слое, согласно уровню техники, без особых затрат на охлаждение.

Заявленный способ наглядно демонстрируется на двух примерах, которые были выполнены с использованием двух различных по качеству сортов нефти, а именно Аравийской светлой и Венесуэльской. Далее в таблице даются условия перегонки в вакууме, в результате которой образуется остаток и согласно заявляемому решению подвергается дальнейшей переработке, а также содержание тяжелых металлов. Далее следуют условия осуществления заявленного способа и данные о количестве дистиллята. Как видно, содержание металлов в дистилляте было сильно сокращено с помощью заявленного способа.

Формула изобретения

1. Способ переработки остатка вакуумной перегонки нефти путем вакуумной дистилляции последнего с получением дистиллята и остатка, отличающийся тем, что вакуумную дистилляцию проводят путем мгновенного испарения при снижении давления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мгновенное испарение проводят при давлении менее 5,0 мбар, предпочтительно при 0,3 1,0 мбар.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что дистиллят получают конденсацией в устройстве для мгновенного испарения.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что исходное сырье перед мгновенным испарением предварительно подвергают подогреву.

5. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что остаток, полученный после мгновенного испарения, нагревают и подвергают повторному мгновенному испарению.

6. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что исходное сырье перед устройством для мгновенного испарения подвергают процессу расширения.

7. Способ по пп.1 6, отличающийся тем, что при проведении мгновенного испарения поток подаваемого сырья отводят в определенном направлении, предпочтительно от конденсатора.

8. Способ по пп.1 7, отличающийся тем, что образующиеся при мгновенном испарении капли перед конденсацией предварительно улавливают.

9. Установка для переработки остатка вакуумной перегонки нефти по п.1, содержащая устройство вакуумной дистилляции, системы для создания вакуума и теплообменную аппаратуру, отличающаяся тем, что в качестве устройства вакуумной дистилляции используют устройство мгновенного испарения при снижении давления, снабженное расположенным в нем конденсационным устройством.

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что содержит устройство мгновенного испарения, снабженное каналом, обеспечивающим подачу исходного сырья в устройство в тангенциальном направлении и имеющим коническую форму с поперечным сечением, расширяющимся по направлению к устройству.

11. Установка по пп.9 и 10, отличающаяся тем, что содержит устройство мгновенного испарения с установленным перед конденсационным устройством каплеотбойника.

12. Установка по пп.10 и 11, отличающаяся тем, что содержит устройство мгновенного испарения, снабженное каналом, обеспечивающим подачу исходного сырья, за входом в устройство которого расположен направляющий элемент для отклонения потока подаваемого сырья от конденсационного устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4