Способ переработки ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования

Изобретение относится к технологии переработки тяжелых нефтяных остатков, а именно к процессу коксования, и может быть использовано на установках замедленного коксования (УЗК). Способ переработки ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования заключается в термоотстаивании воды в емкости-отстойнике и переработке обезвоженного ловушечного нефтепродукта на установке дистилляции. Ловушечный нефтепродукт установки замедленного коксования, образующийся на стадии прогрева коксовых камер, направляют в первую емкость-отстойник, где отстаивают от воды, затем направляют на смешение с сырьем коксования. Ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии пропарки кокса в коксовых камерах, направляют во вторую емкость-отстойник, где смешивают с легкой углеводородной фракцией, отстаивают от воды и направляют на смешение с сырьем коксования, либо на смешение с тяжелыми нефтяными остатками для получения топочного мазута. Технический результат изобретения заключается в снижении количества ловушечного нефтепродукта, образующегося на УЗК, увеличении выхода светлых продуктов (бензин, дизельная фракция) на УЗК, снижении затрат на транспортировку и переработку ловушечного нефтепродукта, снижении коррозионно-эрозионного износа оборудования при транспортировке и переработке ловушечного нефтепродукта. Осуществление предложенного способа позволяет сократить объем ловушечного нефтепродукта УЗК на 70-80%, увеличить выход светлых нефтепродуктов на УЗК на 1,5%. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к технологии переработки тяжелых нефтяных остатков, а именно к процессу коксования, и может быть использовано на установках замедленного коксования (УЗК).

В процессе переработки тяжелых нефтяных остатков (гудроны, полученные при вакуумной перегонке мазутов; асфальт; побочные продукты масляных производств; тяжелый газойль каталитического крекинга; тяжелая пиролизная смола) на УЗК помимо основных продуктов (кокс, бензин, дизельная фракция, легкий газойль, тяжелый газойль, газ, сероводород) образуется до 2-4 мас.% ловушечного нефтепродукта. Ловушечный нефтепродукт образуется на стадиях прогрева коксовых камер (70-80% от объема ловушечного нефтепродукта) и пропарки кокса в коксовых камерах (20-30% от объема ловушечного нефтепродукта) (Н.Т.Походенко, Б.И.Брондз. Получение и обработка нефтяного кокса, М.: «Химия», 1986, с.60-67) и представляет собой широкую фракцию нефтепродукта с содержанием значительного количества диспергированной воды и мех. примесей. Переработка нефтепродукта такого состава приводит к значительным затратам и, как следствие, к снижению эффективности и технико-экономических показателей процесса замедленного коксования.

Предложен способ подготовки и переработки ловушечного нефтепродукта УЗК (Г.Г.Валявин, Н.И.Ветошкин, И.Г.Мусин. Нефтепереработка и нефтехимия. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1998. - №9. - 16-19 с.), заключающийся в абсорбции углеводородной фазы из ловушечного нефтепродукта тяжелым газойлем коксования в специальном аппарате-абсорбере при температуре 160-200°С и возврате полученного продукта в колонну ректификации или в шлемовую линию камер коксования. Выделившиеся при абсорбции газы направляются на сжигание в печи, а вода дренируется в канализацию.

Общим признаком аналога и предлагаемого изобретения является возврат обезвоженного ловушечного нефтепродукта в колонну ректификации УЗК.

К недостаткам данного способа переработки ловушечного нефтепродукта УЗК относятся:

- сложность схемы, наличие значительного количества оборудования;

- высокие энергетические затраты на переработку;

- потеря части ловушечного нефтепродукта при сжигании газов, выделившихся при абсорбции.

Наиболее близким (прототип) является способ подготовки и переработки ловушечного нефтепродукта УЗК, приведенный в (Валявин Т.Г., Седов П.С., Соловьев А.М., Онегова А.Х. Снижение потерь нефтепродуктов и уменьшение загрязнения окружающей среды на установках замедленного коксования. - Тематический обзор. - ЦНИИТЭнефтехим. - 1982. - с.3-8). По данному способу ловушечные нефтепродукты, образующиеся на стадиях прогрева коксовых камер и пропарки кокса в коксовых камерах, направляют в одну емкость-отстойник, где происходит их смешение и отстаивание от воды при температуре не более 60°С. Обезвоженный таким образом ловушечный нефтепродукт направляют на переработку в смеси с ловушечными нефтепродуктами других производств НПЗ на установку дистилляции с получением компонентов бензина, дизельного топлива и мазута.

Недостатками данного способа являются:

- низкая эффективность удаления воды из ловушечного нефтепродукта при отстаивании;

- низкий выход светлых нефтепродуктов (бензин и дизельная фракция) на установках дистилляции;

- высокие затраты на транспортировку и переработку на установке дистилляции;

- повышенный коррозионно-эрозионный износ оборудования, трубопроводов и арматуры при транспортировке и переработке ловушечного нефтепродукта УЗК.

Технической задачей предлагаемого изобретения является изменение технологии переработки ловушечного нефтепродукта УЗК, направленное на снижение количества ловушечного нефтепродукта и повышение эффективности процесса замедленного коксования.

Технический результат изобретения заключается в:

- снижении количества ловушечного нефтепродукта, образующегося на УЗК;

- увеличении выхода светлых продуктов (бензин, дизельная фракция) на УЗК;

- снижении затрат на транспортировку и переработку ловушечного нефтепродукта;

- снижении коррозионно-эрозионного износа оборудования при транспортировке и переработке ловушечного нефтепродукта.

Заявляемый технический результат достигают тем, что ловушечный нефтепродукт УЗК, образующийся на стадии прогрева коксовых камер, направляют в первую емкость-отстойник, где отстаивают от воды при температуре 20-50°С, затем направляют на смешение с сырьем коксования и далее в процесс замедленного коксования, а ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии пропарки кокса в коксовых камерах, направляют во вторую емкость-отстойник, где смешивают с легкой углеводородной фракцией, в качестве которой используют бензин коксования, либо дизельную фракцию, либо легкий газойль коксования, либо тяжелый газойль коксования, и отстаивают от воды при температуре 30-100°С, затем направляют в сырье УЗК, либо на смешение с ловушечным нефтепродуктом других производств НПЗ и далее на установку дистилляции для выделения светлых нефтепродуктов, либо на смешение с тяжелыми нефтяными остатками для получения топочного мазута.

Сопоставительный анализ прототипа и предлагаемого изобретения позволяет сделать вывод, что общим для них является стадия термоотстаивания ловушечного нефтепродукта УЗК в емкости-отстойнике, а также дальнейшая переработка части обезвоженного нефтепродукта в смеси с ловушечными нефтепродуктами других производств НПЗ на установке дистилляции с получением компонентов бензина, дизельного топлива и мазута.

Отличие предлагаемого изобретения от известного технического решения в части подготовки ловушечного нефтепродукта заключается в том, что образующиеся на стадиях прогрева коксовых камер и пропарки кокса в коксовых камерах ловушечные нефтепродукты направляют раздельно в две емкости-отстойники, при этом для повышения эффективности удаления воды нефтепродукт, образующийся на стадии пропарки кокса в коксовых камерах, смешивают с легкой углеводородной фракцией, в качестве которой используют бензин коксования, либо дизельную фракцию, либо легкий газойль коксования, либо тяжелый газойль коксования, и термоотстаивание проводят при температуре 30-100°С. В части использования отличие от прототипа заключается в вовлечении обезвоженного ловушечного нефтепродукта в сырье УЗК, либо в смеси с тяжелыми нефтяными остатками в сырье для получения топочного мазута.

Реализация предложенного способа позволяет значительно снизить количество ловушечного нефтепродукта УЗК, сократить затраты на его транспортировку и переработку, увеличить выход светлых нефтепродуктов на УЗК.

Эффективность предлагаемого изобретения была проверена в ходе лабораторных и промышленных исследований на УЗК типа 21-10/3М НПЗ ОАО «Ангарская нефтехимическая компания».

Примеры:

1. Переработка ловушечного нефтепродукта, образующегося на стадии прогрева коксовых камер.

Ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии прогрева коксовых камер, представляет собой однородный, жидкий, темный нефтепродукт, содержащий до 10 об.% воды, которую отделяют отстаиванием при температуре 20-50°С в течение 10-60 минут (нижний слой).

Анализ обезвоженного ловушечного нефтепродукта показывает, что он представляет собой широкую фракцию с большим количеством светлых нефтепродуктов, выкипающих до 360°С - 52 об.%, низкими показателями температуры застывания - плюс 12°С, вязкости кинематической при 20°С - 22,0 мм²/с, содержания серы - 1,48 мас.%, отсутствием воды (см. таблицу 1).

В ходе промышленных испытаний ловушечный нефтепродукт направляют в первую емкость-отстойник, отделяют от воды отстаиванием при температуре 20-50°С, воду дренируют и обезвоженный нефтепродукт подают в сырье УЗК. На ректификационной колонне УЗК ловушечный нефтепродукт распределяется следующим образом: 10 об.% - в бензин, 42 об.% - в дизельную фракцию, 10-15 об.% - в легкий и тяжелый газойли и остальное - в кубовый продукт, который направляют на коксование в реактора установки, где в результате высокотемпературного крекинга образуется дополнительно до 20 об.% бензина и дизельной фракции. При вовлечении ловушечного нефтепродукта в сырье УЗК качество кокса по показателю «массовая доля серы» не изменяется, т.к. содержание серы в ловушечном нефтепродукте и в сырье коксования - гудроне находится примерно на одинаковом уровне 1,40-1,50 мас.%.

Таблица 1 Результаты анализа ловушечных нефтепродуктов, образующихся на стадиях прогрева коксовых камер и пропарки кокса в коксовых камерах УЗК типа 21-10/3М после отделения воды.
Показатель	Ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии прогрева коксовых камер	Ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии пропарки кокса в коксовых камерах
1	2	3
1. Плотность при 20°С по МИ 2637, кг/м3	943,6	993,0
2. Фракционный состав по Методу 62, °С
НК	100	170
10%	190	285
20%	268	334
30%	309	365
40%	335	386
50%	356	409
60%	371	430
1	2	3
70%	387	448
80%	405	478
90%	433	-
КК	468	-
Выход до 360°С, об.%	52	28
Выход до 500°С, об.%	-	87
3. Массовая доля серы по ГОСТ 1437, %	1,48	1,97
4. Температура застывания по ГОСТ 20287, °С	+12	+16
5. Температура вспышки в зактытом тигле по ГОСТ 6356, °С	45	49
6. Вязкость кинематическая при 20°С по ГОСТ 33, мм2/с	22,0	-
7. Массовая доля воды по ГОСТ 2477, %	Отс.	3,99
8. Массовая доля мех. примесей по ГОСТ 6370, %	0,03	0,14

2. Переработка ловушечного нефтепродукта, образующегося на стадии пропарки кокса в коксовых камерах.

Ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии пропарки кокса в коксовых камерах, представляет собой эмульсию воды в нефтепродукте, которая при отстаивании разделяется на 4 слоя: нижний слой (около 10 об.%) - вода, затем слой эмульсии воды в нефтепродукте (около 40 об.%), следующий слой - вода (около 45 об.%) и верхний слой - нефтепродукт (около 5 об.%).

Для выяснения перспектив использования обезвоженного ловушечного нефтепродукта проводят его подготовку к анализу, предварительно выделяя слой эмульсии воды в нефтепродукте, а затем отделяя воду термоотстаиванием при температуре 70-80°С с последующим центрифугированием, после чего в нефтепродукте остается 4% воды и 0,14% мех. примесей. Анализ пробы подготовленного таким образом ловушечного нефтепродукта показывает, что он представляет собой широкую фракцию, содержащую 28 об.% углеводородов, выкипающих до 360°С, 87 об.% - до 500°С, имеющую плотность при 20°С - 993,0 кг/м³, температуру застывания плюс 16°С и высокое содержание серы 1,97 мас.%.

Далее провели исследования в поисках простого, эффективного и технологичного способа обезвоживания ловушечного нефтепродукта, образующегося на стадии пропарки кокса в коксовых камерах. Ловушечный нефтепродукт смешивают в соотношении 1:1 по объему со следующими нефтепродуктами установки замедленного коксования:

- смесью легкого и тяжелого газойлей (ЛТГЗК) с плотностью при 20°С 924,0 кг/м³;

- дизельной фракцией (ДФЗК) с плотностью при 20°С 843,0 кг/м³;

- бензином (БЗК) с плотность при 20°С 730,0 кг/м³.

В результате смешения ловушечный нефтепродукт с плотностью при 20°С 993,0 кг/м³ растворяется в более легком нефтепродукте, их суммарная плотность становится существенно меньше плотности воды, вода при отстаивании отделяется в нижний слой, который дренируют.

При смешении ловушечного нефтепродукта с ЛТГЗК в соотношении 1:1 по объему отстаивание от воды происходит достаточно долго - в течение 20 часов при температуре 20-25°С. Этот процесс ускоряется в 2-3 раза при увеличении температуры до 30-100°С, т.к. разность плотностей нефтепродукта и воды в этом случае становится более значительной, вязкость нефтепродукта уменьшается, и осаждение воды происходит быстрее.

Смешение ловушечного нефтепродукта с более легкими нефтепродуктами (ДФЗК и БЗК) позволяет ускорить процесс отстаивания воды в 2-4 раза по сравнению с использованием ЛТГЗК, при этом соотношение смешиваемых компонентов составляет 1:2 по объему (1 часть легкого нефтепродукта и 2 части ловушечного нефтепродукта).

Подготовленный вышеперечисленными способами ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии пропарки кокса в коксовых камерах, может быть направлен:

- в сырье УЗК, что позволит дополнительно выделить из него 28-36% светлых нефтепродуктов, представляющих собой дизельную фракцию;

- на смешение с ловушечными нефтепродуктами других производств НПЗ и далее на установку дистилляции для выделения светлых нефтепродуктов;

- на смешение с тяжелыми нефтяными остатками для получения топочного мазута.

Осуществление предложенного способа позволяет сократить объем ловушечного нефтепродукта УЗК на 70-80%, увеличить выход светлых нефтепродуктов на УЗК на 1,5%.

1. Способ переработки ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, заключающийся в термоотстаивании воды в емкости-отстойнике и переработке обезвоженного ловушечного нефтепродукта на установке дистилляции, отличающийся тем, что ловушечный нефтепродукт установки замедленного коксования, образующийся на стадии прогрева коксовых камер, направляют в первую емкость-отстойник, где отстаивают от воды, затем направляют на смешение с сырьем коксования; ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии пропарки кокса в коксовых камерах, направляют во вторую емкость-отстойник, где смешивают с легкой углеводородной фракцией, отстаивают от воды и направляют на смешение с сырьем коксования либо на смешение с тяжелыми нефтяными остатками для получения топочного мазута.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии прогрева коксовых камер, отстаивают от воды при температуре 20-50°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии пропарки кокса в коксовых камерах, перед отстаиванием смешивают с легкой углеводородной фракцией, в качестве которой используют бензин коксования, либо дизельную фракцию, либо легкий газойль коксования, либо тяжелый газойль коксования.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ловушечный нефтепродукт, образующийся на стадии пропарки кокса в коксовых камерах, после смешения с легкой углеводородной фракцией отстаивают от воды при температуре 30-100°С.