Способ крекинга тяжелых нефтяных остатков (варианты)

 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к процессу донорного термического крекинга тяжелого остаточного сырья. Изобретение решает задачу удешевления процесса и увеличения выхода дистиллятных фракций за счет использования дешевых доноров водорода. Сущность изобретения заключается в том, что в способе крекинга тяжелых нефтяных остатков, включающем смешение исходного сырья с донором водорода на основе газойлевой фракции, нагрев смеси, крекинг и разделение продуктов на фракции, согласно изобретению в качестве донора водорода используют смесь каталитического газойля с концентратом ароматических углеводородов C⁹⁺ или гидроочищенным дизельным топливом при следующих соотношениях компонентов, мас.%: каталитический газойль 50-90; концентрат ароматических углеводородов С⁹⁺ или гидроочищенное дизельное топливо 10-50. Согласно второму варианту изобретения в качестве донора водорода используют смесь газойлевой фракции термического крекинга дистиллятного сырья с концентратом ароматических углеводородов С⁹⁺ или гидроочищенным дизельным топливом при следующем соотношении компонентов, мас.%: газойлевая фракция термического крекинга дистиллятного сырья 50-80; концентрат ароматических углеводородов С⁹⁺ или гидроочищенное дизельное топливо 20-50. Согласно третьему варианту изобретения в качестве донора водорода используют смесь гидроочищенного дизельного топлива и концентрата ароматических углеводородов С⁹⁺ при следующем соотношении компонентов, мас. %: гидроочищенное дизельное топливо 50-80; концентрат ароматических углеводородов C⁹⁺ 20-50, причем содержание донора водорода в смеси с исходным сырьем по всем вариантам изобретения составляет 9-25 мас.%. 3 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к процессу донорного термического крекинга тяжелого остаточного нефтяного сырья.

Известен способ термодеструктивной переработки нагретого углеводородного сырья в присутствии индивидуальных углеводородов в качестве донора водорода без катализатора [1] и с применением катализатора для ускорения донорного крекинга [2] Недостатком известных способов термической переработки углеводородного сырья (тяжелых углеводородов "масел" и нефтяных остатков) в присутствии доноров водорода на основе индивидуальных углеводородов и химических соединений является дефицитность и дороговизна указанных доноров, что не позволяет использовать их в промышленных условиях. Использование катализаторов, например, сульфида аммония, содержащего серу и азот, совместно с донорами водорода [2] в процессе термодеструктивной переработки нефтяного остаточного сырья, приводит к снижению эффективности действия донора и увеличению его расхода. Кроме того, катализатор необходимо выделять из продуктов донорного крекинга, что в целом усложняет процесс.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ термической переработки битумов [3] с применением донора водорода (процесс ДРБ донорная переработка битумов) [3] при температурах 410-460^oC (давлении 3,5 5,5 МПа при продолжительности до 1 ч. При этом свойства сырья, донора водорода, расход донора, выход продуктов в известном способе приводится при двух степенях превращения (конверсии) сырья.

Так при переработке вакуумного остатка плотностью 0,985; коксуемостью 18,4% содержанием меры 0,92% и при 65 мас. конверсии получено газа 6,6, бензина (C₄.190^oC) 20,1, газойля (360.504^oC) 34,8, остатка (выше 504^oC) 32,5. Расход свежего донора водорода составил 21% а количество циркулирующего в системе донора водорода к сырью составляет от 20 до 33,3% [3] Бензиновая фракция, полученная по известному способу, имеет пониженное бромное число, равное 20 ед. дизельная фракция может быть использована в качестве компонента моторного топлива после дополнительной гидроочистки. Однако, в указанном процессе переработки нефтяных остатков донор водорода получают на основе каталитического газойля путем его селективного гидрирования. Для этого в известном способе предусмотрен специальный блок выделения определенной фракции, подготовки ее (например, экстракция донорной фракции) и каталитическое гидрирование выделенной донорной фракции. Расходы на выделение, подготовку и гидрирование донора значительные и могут составлять половину эксплуатационных расходов всего процесса донорного крекинга остаточного сырья.

Изобретение решает задачу удешевления процесса и увеличения выхода дистиллятных фракций за счет использования дешевых доноров водорода.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе крекинга тяжелых нефтяных остатков, включающем смешение исходного сырья с донором водорода на основе газойлевой фракции, нагрев смеси, крекинг и разделение продуктов на фракции, согласно изобретения в качестве донора водорода используют смесь каталитического газойля с концентратом ароматических углеводородов С⁹⁺ или гидроочищенным дизельным топливом при следующих соотношениях компонентов, мас.

Каталитический газойль 50 90 Концентрат ароматических углеводородов С⁹⁺ или гидроочищенное дизельное топливо 10 50 Согласно второму варианту изобретения в качестве донора водорода используют смесь газойлевой фракции термического крекинга дистиллятного сырья с концентратом ароматических углеводородов С⁹⁺ или гидроочищенным дизельным топливом при следующих соотношениях компонентов, мас.

Газойлевая фракция термического крекинга дистиллятного сырья 50 80 Концентрат ароматических углеводородов С⁹⁺ или гидроочищенное дизельное топливо 20 50 Согласно третьему варианту изобретения в качестве донора водорода используют смесь гидроочищенного дизельного топлива и концентрата ароматических углеводородов С⁹⁺ при следующем соотношении компонентов, мас.

Гидроочищенное дизельное топливо 50 80 Концентрат ароматических углеводородов С⁹⁺ 20 50 Причем содержание донора водорода в смеси с исходным сырьем по всем трем вариантам изобретения составляет 9 25 мас.

В табл. 1 представлены состав и свойства компонентов доноров в предлагаемом способе. Концентрат ароматических углеводородов С⁹⁺ (КАУ) представляет собой остаток производства бензола, толуола и ксилолов. Гидроочищенное дизельное топливо (ГДТ) это продукт процесса совместной гидроочистки при обычном режиме работы промышленной установке смеси прямогонной дизельной фракции с легкой газойлевой фракцией крекинга.

В табл. 2 представлены свойства двух видов сырья (гудрон и асфальт), которые использованы в предлагаемом способе донорного крекинга в сравнении с сырьем прототипа.

Процесс донорного крекинга осуществляют на проточной пилотной установке по одинаковой методике и при одинаковых условиях. Условия крекинга: температура от 450 до 470^oC, давление 2 4 МПа. Продолжительность крекинга поддерживалась величиной объемной скорости подачи сырьевой смеси, таким образом, чтобы обеспечивалась степень превращения сырья (конверсия) 65 мас. Расход донора водорода составил от 9,0 до 25% Подогретое до 120 130^oC остаточное сырье (гудрон или асфальт) смешивается с донором в заданном соотношении и направляется в трубчатую печь. В трубчатой печи осуществляют нагрев смеси сырья и донора водорода до заданной температуры и крекинг. Продукты крекинга из печи направляются на разделение на жидкую и паровую фазы. Паровая фаза проходит конденсатор и сепаратор. В последнем аппарате разделяются газы крекинга и бензин (конденсат). Часть бензиновой фракции с концом кипения 200^oC при крекинге гудрона и 185^oC при крекинге асфальта отгоняются от жидких продуктов крекинга при атмосферном давлении. Отбензиненный крекинг-остаток в дальнейшем подвергают вакуумной разгонке с выделением двух фракций: легкой газойлевой фракции 200 350^oC или 185 350^oC и тяжелой газойлевой фракции 350 500^oC. Свойства бензина, тяжелой газойлевой фракции и вакуумного крекинг-остатка, выкипающего выше 500^oC представлены в табл. 3.

Выход продуктов крекинга гудрона и асфальта в присутствии доноров водорода дан в табл. 3 и 4. Выход продуктов рассчитан на исходное остаточное сырье (гудрон, асфальт).

Видно, что при увеличении количества донора до 33,3% в смеси с гудроном (пример 1) уменьшается выход дистиллятных фракций крекинга, особенно газойлевой фракции 200 350^oC. При небольших количествах донора (пример 5) менее 9% влияние донора на результаты крекинга гудрона небольшое, так как выход продуктов незначительно отличается от результата крекинга гудрона в отсутствии донора водорода (табл. 3).

Из данных табл. 3 видно, что количество донора и его компонентный состав оказывают существенное влияние на выход и качество продуктов донорного крекинга гудрона (примеры 1 7). Для каждого состава донора водорода, состоящего из двух компонентов, имеется наиболее оптимальное соотношение компонентов и оптимальное количество донора в смеси с гудроном при крекинге, когда выход дистиллятных фракций, выкипающих до 500^oC, (т.е. суммы бензина и газойлевых фракций) наибольший. Так для донорной смеси ГКК+КАУ наибольший выход суммы дистиллятных фракций, равный 62% наблюдается при количестве донора в сырье крекинга равной 12,5% и соотношении компонентов донора 60:40 (пример 2).

Ниже приведены составы донора и количественное содержание его в сырьевой смеси при крекинге гудрона, когда наблюдались наибольшие выхода суммы дистиллятных фракций, выкипающих до 500^oC в сравнении с прототипом (процесс ДРБ).

Из приведенных данных видно, что выход дистиллятов при крекинге гудрона с предлагаемыми донорами очень высокой от 59.0 до 62.2% (примеры 2, 4, 7), а количество вакуумного крекинг-остатка, выкипающего выше 500^oC, находится на уровне показателя ДРБ (прототип). Таким образом способ крекинга с предложенным составом для доноров водорода не уступает по своим показателям от специально подготовленного донора процесса ДРБ. Этот вывод подтверждается и при анализе качества продуктов донорного крекинга (примеры 2, 3, 4, 6, 7).

Выход дистиллятных фракций крекинга и их качество при донорном крекинге гудрона (примеры 2, 3, 4, 6, 7) значительно выше, чем крекинга гудрона в отсутствии донора водорода (табл. 3).

Для процесса крекинга гудрона оптимальное соотношение компонентов предлагаемых доноров следующее:
Донор 1 ГКК от 50 до 80 КАУ от 20 до 50
Донор 2 ГКК от 70 до 90 ГДТ от 10 до 30
Донор 3 КАУ от 20 до 50 ГДТ от 50 до 80
При донорном крекинге асфальта (табл. 4) испытаны в качестве доноров водорода смеси термофлегмы с КАУ и термофлегмы с ГДТ. Наиболее подходящим донором оказалась первая смесь, состоящая из 80% термофлегмы и 20% КАУ (пример 10). Здесь выход суммы фракций до 500^oC равнялся 63^oC. Количество донора в смеси в этом случае составило 20%
Результаты опытов донорного крекинга асфальта являются положительными при содержании донора в сырьевой смеси от 16,6 до 25% (примеры 9 11, табл. 4).

Соотношение компонентов в составе донора водорода при крекинге асфальта следующее:
Донор 4 Термофлегма 60 80 КАУ 20 40
Донор 5 Термофлегма 50 70 ГДТ 30 50
Таким образом, предлагаемый способ донорного крекинга тяжелых нефтяных остатков с использованием в качестве доноров водорода газойлевых фракций каталитического и термического крекинга, концентрата ароматических углеводородов С⁹⁺, гидроочищенного дизельного топлива является дешевым, так как отпадает необходимость в специальном блоке подготовки донора и не уступает по своим показателям процессу ДРБ (прототип) со специально подготовленным донором.

Формула изобретения

1. Способ крекинга тяжелых нефтяных остатков, включающий смешение исходного сырья с донором водорода на основе газойлевой фракции, нагрев смеси, крекинг и разделение продуктов на фракции, отличающийся тем, что в качестве донора водорода используют смесь каталитического газойля с концентратом ароматических углеводородов C₉₊ или гидроочищенным дизельным топливом при следующих соотношениях компонентов, мас.

Каталитический газойль 50 90
Концентрат ароматических углеводородов C₉₊ или гидроочищенное дизельное топливо 10 50
2. Способ крекинга тяжелых нефтяных остатков, включающий смешение исходного сырья с донором водорода на основе газойлевой фракции, нагрев смеси до температуры крекинга, крекинг и разделение продуктов на фракции, отличающийся тем, что в качестве донора водорода используют смесь газойлевой фракции термического крекинга дистиллятного сырья с концентратом ароматических углеводородов C₉₊ или гидроочищенным дизельным топливом при следующих соотношениях компонентов, мас.

Газойлевая фракция термического крекинга дистиллятного сырья 50 80
Концентрат ароматических углеводородов C₉₊ или гидроочищенное дизельное топливо 20 50
3. Способ крекинга тяжелых нефтяных остатков, включающий смешение исходного сырья с донором водорода на основе газойлевой фракции, нагрев смеси до температуры крекинга, крекинг и разделение продуктов на фракции, отличающийся тем, что в качестве донора водорода используют смесь гидроочищенного дизельного топлива и концентрата ароматических углеводородов C₉₊ при следующем соотношении компонентов, мас.

Гидроочищенное дизельное топливо 50 80
Концентрат ароматических углеводородов C₉₊ 20 50
4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что содержание донора водорода в смеси с исходным сырьем составляет 9 25 мас.