Способ переработки отработанных нефтепродуктов и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к области нефтепереработки, конкретно к способу переработки отработанных нефтепродуктов и установке для его осуществления. Способ переработки отработанных нефтепродуктов заключается в том, что исходное сырье подвергают обезвоживанию и отбензиниванию, из полученной водно-бензиновой смеси отстоем отделяют воду, которую затем подвергают очистке, обезвоженное и отбензиненное сырье подвергают термическому крекингу в крекинг-котле, который после заполнения его сырьем продувают азотом, продукты термического крекинга разделяют на парообразные продукты и тяжелую фракцию, парообразные продукты конденсируют, конденсат разделяют на легко- и высококипящую фракции, выделяют из них воду, которую затем подвергают очистке, а фракции обрабатывают антиоксидантом с последующей фильтрацией высококипящей фракции термического крекинга. Очистку воды осуществляют путем последовательной отпарки и адсорбционной доочистки. Выделение воды из легкокипящей фракции термического крекинга осуществляют отстоем, а из высококипящей фракции термического крекинга - отстоем с последующим центрифугированием. Воду, выделенную из высококипящей фракции термического крекинга, подают на смешение с исходным сырьем, а воду, выделенную из легкокипящей фракции термического крекинга, - на смешение с исходным сырьем или на стадию очистки. Установка для осуществления способа переработки отработанных нефтепродуктов включает узел обезвоживания и отбензинивания исходного сырья, состоящий из установленного на линии подачи сырья теплообменника, соединенного последовательно с выпарным аппаратом с падающей пленкой, сепаратором, конденсатором, фазоразделителем; узел очистки воды, состоящий из отпарной колонны и фильтра; узел термического крекинга, состоящий из крекинг-котла, дефлегматора, конденсатора, центрифуги; узел фильтрации и узел дистилляции. Изобретение способствует повышению производительности процесса и снижению отходов. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области нефтепереработки, конкретно к способу переработки отработанных нефтепродуктов и установке для его осуществления.

Используемые в промышленности нефтепродукты, например смазочные масла, гидравлические жидкости, представляют собой композиции на основе нефтяных фракций и/или синтетических продуктов, содержащие различные добавки.

По мере использования этих нефтепродуктов они загрязняются, так как содержащиеся в них добавки разлагаются и образуют механические примеси, часть добавок полимеризуется, кроме того, в этих продуктах накапливается грязь и тяжелые металлы из металлических частей двигателя и из моторного топлива, а также значительное количество воды. Таким образом, отработанные нефтепродукты становятся экологически вредными и требуют соответствующей переработки.

Известен, например, способ переработки отработанных моторных масел, включающий обезвоживание масел и отгонку легких топливных фракции путем однократного испарения под вакуумом, разбавление масла узкой бензиновой фракцией 65-120^oC, обработку смеси концентрированной щелочью, выделение топливных фракций и получение узких масляных фракций перегонкой под вакуумом. (Патент США N 3625881, C 10 G 27/100, 1971 г.) Недостатком способа является то, что получаемые компоненты масел имеют низкую термическую стабильность. Кроме того, этот способ не позволяет перерабатывать широкий ассортимент отработанных нефтепродуктов, которые в настоящее время сжигаются, накапливаются в отстойниках, загрязняя окружающую среду.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ переработки отработанных масел и установка для его осуществления. Способ предназначен для переработки любых смазочных масел: моторных масел, эмульсионных и гидравлических жидкостей.

Известный способ включает термический крекинг отработанных масел при 380-420^oC в крекинг-котле с отделением парообразных продуктов крекинга от тяжелой фракции, конденсацию парообразных продуктов, разделение конденсата на легко- и высококипящую фракции, выделение воды из этих фракций, обработку обезвоженной высококипящей фракции термического крекинга антиоксидантов, в качестве которого используют диметилформамид, с последующей фильтрацией полученного продукта.

Причем воду из легкокипящей фракции термического крекинга удаляют отстоем, а из высококипящей фракции термического крекинга - отстоем с последующим центрифугированием. В результате осуществления этого способа из отработанных масел получают компонент дизельного топлива или печного топлива. Способ также предусматривает возможность получения кокса путем дополнительной обработки тяжелой фракции термического крекинга.

Для осуществления этого способа известна установка, которая включает узел термического крекинга, состоящий из крекинг-котла, дефлегматора, конденсатора, центрифуги, узел фильтрации и узел дистилляции. При необходимости получения кокса из тяжелой фракции термического крекинга установка может включать узел коксования. (Заявка PCT WO 98/08923, C 10 M 175/00, 1998 г.) Недостатком известного технического решения является большое количество отходов в виде загрязненной воды, не находящей применения, а также резкое снижение производительности установки при переработке сырья с большим содержанием воды, так как при этом уменьшается скорость разогрева котла термического крекинга и возрастает опасность выноса сырья из крекинг-котла в конденсатор.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа переработки отработанных нефтепродуктов с большим содержанием воды при одновременном повышении производительности способа и снижении отходов, загрязняющих окружающую среду, а также создание установки для осуществления этого способа.

Для решения поставленной задачи предлагается способ переработки отработанных нефтепродуктов, заключающийся в том, что исходное сырье подвергают обезвоживанию и отбензиниванию, из полученной водно-бензиновой смеси отстоем отделяют воду, которую затем подвергают очистке, обезвоженное и отбензиненное сырье подвергают термическому крекингу в крекинг-котле, который после заполнения его сырьем продувают азотом, продукты термического крекинга разделяют на парообразные продукты и тяжелую фракцию, парообразные продукты конденсируют, конденсат разделяют на легко- и высококипящую фракции, выделяют из них воду, которую затем подвергают очистке, а фракции обрабатывают антиоксидантом с последующей фильтрацией высококипящей фракции термического крекинга.

Причем очистку воды осуществляют путем последовательной отпарки и адсорбционной доочистки.

Выделение воды из легкокипящей фракции термического крекинга осуществляют отстоем, а из высококипящей фракции термического крекинга - отстоем с последующим центрифугированием.

Воду, выделенную из высококипящей фракции термического крекинга, подают на смешение с исходным сырьем, а воду, выделенную из легкокипящей фракции термического крекинга - на смешение с исходным сырьем или на стадию очистки.

Предлагается также установка для осуществления способа переработки отработанных нефтепродуктов (смю чертеж), включающая узел обезвоживания и отбензинивания исходного сырья, состоящий из установленного на линии подачи сырья (А) теплообменника (1), соединенного последовательно с выпарным аппаратом с падающей пленкой (2), сепаратором (3), конденсатором (4), фазарозделителем (5); узел очистки воды, состоящий из отпарной колонны (6) и фильтра (7); узел термического крекинга, состоящий из крекинг-котла (8), дефлегматора (9), конденсатора (10), центрифуги (11); узел фильтрации (Б) и узел дистилляция (В).

Отличие заявляемого технического решения состоит в осуществлении дополнительных стадий: обезвоживание и отбензинивание исходного сырья, очистка воды, выделенной из исходного сырья, легко- и высококипящей фракций термического крекинга, обработка антиоксидантом легкокипящей фракции термического крекинга, продувка крекинг-котла азотом после заполнения его исходным сырьем.

Для осуществления этих стадий установка дополнительно включает узел обезвоживания и отбензинивания и узел очистки воды (см. чертеж).

Указанные отличия позволяют повысить производительность установки, перерабатывать отработанные нефтепродукты с большим содержанием воды, исключить отходы в виде загрязненной воды, которая при использовании известного технического решения накапливается и не находит применения, что приводит к загрязнению окружающей среды. Предлагаемый способ является безотходным, так как выделенная и очищенная вода может быть использована в промышленном производстве.

Заявленная совокупность приемов позволяет создать высокопроизводительные установки переработки отработанных нефтепродуктов автономно от нефтеперерабатывающих заводов, На этих установках можно перерабатывать широкий ассортимент нефтепродуктов, которые в настоящее время сжигаются или накапливаются в отстойниках, загрязняя окружающую среду. Переработка этих продуктов позволит улучшить экологию и, кроме того, получить дополнительно такие продукты, как компоненты смазочных масел, дизельных топлив, асфальта, печное и котельное топливо.

Существо предлагаемого технического решения иллюстрируется приведенным ниже примером.

Пример. Усредненную смесь отработанных моторных и индустриальных масел, имеющую следующие характеристики: Плотность, г/см³ - 0,92 Содержание воды, мас.% - 10 Вязкость кинематическая при 50^oC, мм²/с - 60 Коксуемость, мас.% - 2 Содержание бензина, мас.% - 7 подают из емкостного парка через теплообменник, где смесь нагревают до 60^oC, в одну из емкостей, затем насосом в выпарной аппарат и далее смесь самотеком снова возвращается в емкость. Температура в выпарном аппарате 120^oC и остаточное давление 0,2-0,5 ата. Обезвоженное и отбензиненное отработанное масло в количестве 1,15 т/час нагретое до 110^oC поступает в емкость готового сырья для подачи в крекинг-котел. Концентрация воды и бензиновой фракции в отработанном масле - 1 и 3 мас.% соответственно. Пары воды и бензиновой фракции (60-80^oC), выделяющиеся в выпарном аппарате в количестве 0,15 т/час, поступают в сепаратор, где происходит их отделение от примесей масел (капельный унос). Смесь паров воды и бензина поступает в конденсатор, где конденсируется и далее через холодильник поступает в фазоразделитель. В фазоразделителе за счет разности плотностей происходит разделение воды и бензиновой фракции на два слоя. Воду выводят из нижней части фазоразделителя и подают на очистку от нефтепродуктов в отпарную колонну. Загрязненную воду перед подачей в колонну нагревают до 95^oC. В отпарной колонне при 100^oC происходит отделение от нее органических загрязнений. Для увеличения поверхности контакта пузырьков газа и дистиллята в колонне необходима насадка из гофрированной нержавеющей стали, аналогичная насадке фирмы Зульцер. Отобранную из отпарной колонны очищенную воду направляют на окончательную доочистку до содержания органических соединений не более 0,05 мг/л на угольные фильтры. За сутки получают 2,48 тонны воды и 0,84 тонны компонента бензина.

Обезвоженное и отбензиненное сырье (отработанное масло) поступает в крекинг-котел и заполняет его до определенного уровня, перед нагревом в котел подают азот для вытеснения из него воздуха. Эта операция проводится следующим образом: котел заполняют азотом до давления 1,35 ата, затем происходит сброс его и эта операция "промывки" котла крекинга повторяется 4 раза до достижения содержания кислорода 7 мас.%. Только после вышеуказанной операции начинают разогрев котла. При меньшем содержании воды в сырье (менее 1 мас.%) скорость разогрева увеличивается. При достижении температуры крекинг-котла 380-410^oC происходит процесс термического разложения, в первую очередь разлагаются тяжелые углеводороды с получением легких нефтепродуктов (бензиновая фракция и печное топливо). Кроме того, имеющиеся в сырье фракции, выкипающие до 360^oC, испаряются и тоже поступают в конденсатор-разделитель, где легкие углеводороды отделяются от тяжелых, то есть печное топливо отделяется от бензиновой фракции. В конденсаторе происходит разделение вышеуказанных нефтяных фракций. Отбор фракций печного топлива должен производиться из определенного места конденсатора с помощью специального устройства. Температура в месте отбора продукта 160-180^oC, такая температура обеспечивает температуру вспышки отобранного продукта (Н.К. - 160-180^oC и К.К. - не выше 360^oC) в закрытом тигле не менее 45^oC. Далее продукт поступает в конусную емкость на стадии стабилизации, где происходит обработка его антиоксидантом, а именно диэтилгидроксиламином или диметилформамидом. В рассматриваемом примере полученный продукт - фракцию печного топлива - обрабатывают таким количеством диэтилгидроксиламина, чтобы концентрация его в смеси была на уровне 0,05 мас. %. Одновременно в этой емкости происходит отделение фракции печного топлива от воды путем отстоя. Время отстоя 4 часа. Отделение печного топлива от следов воды и механических примесей происходит на центрифуге. Отделенную воду после отстойников и центрифуги подают на смешение с исходным сырьем. Печное топливо после центрифуги поступает на блок адсорбционной очистки, где происходит удаление смолистых веществ для осветления полученного продукта, при этом происходит уменьшение зольности продукта. Выход целевого продукта составляет 66-75 мас. %, 18,2 - 20,7 т/сутки. Физико-химические показатели готового продукта представлены ниже: Плотность при 20^oC, г/см³ - 0,84
Кинематическая вязкость при 20^oC, мм²/с - 4,4
Фракционный состав:
-10% перегоняется при, ^oC - 160
-90% перегоняется при, ^oC - 340
Коксуемость 10%-ного остатка, мас.% - 0,088
Зольность, мас.% - 0,014
Мехпримеси, мас.% - Отс.

Температура вспышки (з.т.), ^oC - 45
Испытание на медной пластинке - Выдерж.

Содержание серы, мас.% - 0,016
После стадии стабилизации продукт может отвечать по своим параметрам качества вышеуказанным показателям. В этом случае он поступает в емкостной парк готовой продукции, минуя стадии центрифугирования и адсорбционной очистки. Бензиновую фракцию из конденсатора подают в сепаратор, где отстоем отделяют воду. Загрязненную воду, содержащую более 4 мас.% бензиновой фракции, подают на смешение с исходным сырьем. Если вода содержит менее 4 мас. % бензиновой фракции, ее подают на стадию очистки. Бензиновая фракция после сепаратора поступает на адсорбционную очистку для удаления запаха и очистки от смолистых соединений. Для стабилизации в бензиновую фракцию вводят антиоксидант - диэтилгидроксиламин в количестве 0,002 мас.%. Выход готового продукта 8,0-10,2 мас.% или 2,2-2,8 т/сут.

Качество продукта представлено ниже:
Фракционный состав - ^oC
Н.К. - 35
10% - 63
20% - 75
30% - 85
40% - 93
50% - 103
60% - 117
70% - 131
80% - 146
90% - 175
95% - 206
К.К. - 225
Углеводородный состав:
Парафинонафтеновые, мас.% - 34,6
Ароматические углеводороды, мас.% - 51,2
Олефины, мас.% - 14,2
Содержание серы, мас.% - 0,007
Плотность при 20^oC, г/см³ - 0,7210
Тяжелую фракцию термического крекинга выводят в емкость-отстойник, где она охлаждается до 150^oC и одновременно происходит осаждение разложившихся присадок. Далее на магнитных фильтрах происходит отделение мелкодисперсных металлических частиц. Эта стадия процесса обеспечивает такие показатели качества продукта, как зольность и содержание механических примесей. Осадок поступает в крекинг-котел. После такой очистки продукт может быть использован как компонент котельного топлива М-40 или M-100 (см. табл.)
Выход этого продукта составляет 15 мас.% или 4,14 т/сут.

Тяжелый продукт термического крекинга можно выводить, минуя магнитные фильтры, в отстойную емкость, далее машиной ее отправляют на асфальтовый завод. В этом случае остаточный компонент термического крекинга используют в качестве компонента асфальта. Благодаря содержащимся в нем поверхностно-активным веществам продукт обладает хорошей совместимостью с другими компонентами асфальта. В то же время тяжелый компонент после магнитных фильтров может быть использован в качестве составляющей для изготовления антикоррозионной смазки (за счет поверхностно-активных веществ, содержащихся в продукте) для смазывания днищ автомобилей.

Процесс термического крекинга по утилизации отработанных масел является периодическим вследствие образования на дне котла плотного слоя продуктов разложения присадок, в результате чего ухудшается теплопередача через стенки котла. Сигналом к остановке подачи сырья в котел является повышение температуры донной плиты котла примерно до 520-560^oC. Подачу сырья в крекинг-котел прекращают и температуру в котле повышают до 650^oC. В результате чего происходит пиролиз продуктов, оставшихся в котле. Образующийся кокс выгружают и процесс термического крекинга начинают снова. Цикл процесса термического крекинга продолжается 20-25 суток, при этом количество образующегося кокса составляет примерно 1 мас.% от массы сырья или 5,5 тонн за 20 суток работы установки от одного котла. Выход газа от сырья составляет 2 мас.% или 0,023 т/час. Кокс используют в производстве асфальта. Газ, образующийся в результате процесса термического крекинга, охлаждают в конденсаторе и затем сжигают.

Формула изобретения

1. Способ переработки отработанных нефтепродуктов, включающий термический крекинг исходного сырь в крекинг-котле с отделением парообразных продуктов от тяжелой фракции, конденсацию парообразных продуктов, разделение конденсата на легко- и высококипящую фракции, выделение из них воды, обработку обезвоженной высококипящей фракции термического крекинга антиоксидантом с последующей фильтрацией, отличающийся тем, что исходное сырье предварительно подвергают обезвоживанию и отбензиниванию, из водно-бензиновой смеси отстоем отделяют воду, которую подвергают очистке, обезвоженную легкокипящую фракцию термического крекинга обрабатывают антиоксидантом, воду, выделенную из легко- и высококипящей фракций термического крекинга, подвергают очистке и перед осуществлением термического крекинга обезвоженного и отбензиненного сырья крекинг-котел после заполнения его сырьем продувают азотом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку выделенной воды осуществляют путем последовательной отпарки и адсорбционной доочистки.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что выделение воды из легкокипящей фракции термического крекинга осуществляют отстоем, а из высококипящей фракции термического крекинга - отстоем с последующим центрифугированием.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что воду выделенную из высококипящей фракции термического крекинга, подают на смешение с исходным сырьем, а воду, выделенную из легкокипящей фракции термического крекинга, - на смешение с исходным сырьем или на стадию очистки.

5. Установка для осуществления способа переработки отработанных нефтепродуктов, включающая узел термического крекинга, состоящий из крекинг-котла, дефлегматора, конденсатора, центрифуги, узел фильтрации и узел дистилляции, отличающаяся тем, что дополнительно включает узел обезвоживания и отбензинивания исходного сырья, состоящий из установленного на линии подачи исходного сырья теплообменника, соединенного последовательно с выпарным аппаратом с падающей пленкой, сепаратором, конденсатором, фазоразделителем, и узел очистки воды, состоящий из отпарной колонны и фильтра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.06.2003

Извещение опубликовано: 27.08.2004        БИ: 24/2004

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.10.2006        БИ: 30/2006