Способ переработки тяжелой парафинистой нефти
Изобретение относится к способу переработки тяжелой парафинистой нефти, который включает подогрев нефти и атмосферную перегонку и характеризуется тем, что в процессе подогрева нефти к ней добавляют присадку, полученную по способу, состоящему в том, что смесь органических веществ, содержащую ароматический амин, антиоксидант, хлорпарафин и изопарафин и прямогонный нефтяной бензин, полученный из нефти нафтено-ароматического основания, обрабатывают в парожидкой фазе при температуре кипения присадки при атмосферном давлении металлическим марганцем. Применение данного способа позволяет увеличить отбор фракции светлых нефтепродуктов при первичной перегонке нефти при атмосферном давлении. 2 з.п., 10 табл., 1 ил.
Изобретение относится к первичной переработке нефти на перегонных установках AT, ABT с получением светлых нефтепродуктов и мазута в остатке.
Основным процессом первичной переработки нефти является разделение ее на отдельные фракции (дистилляты) с различными температурными интервалами выкипания. Этот процесс осуществляют путем многоступенчатого испарения сырья с ректификацией полученной парожидкостной смеси на каждой ступени и конденсацией дистиллятов. Широкую фракцию светлых нефтепродуктов (ФСН), или узкие фракции светлых дистиллятов, выкипающих в температурном интервале от 30 до 360°С, получают в ректификационных колоннах, работающих при атмосферном давлении. При этом чем легче нефть, тем больше в ней содержится ФСН и тем больше ее отбор при атмосферной ректификации.
Техническим результатом известного способа нагрева и испарения нефти при атмосферном давлении является количество (отбор) ФСН, полученное при атмосферной перегонке нефти.
Для выделения при перегонке нефти при атмосферном давлении максимального количества ФСН температура нагрева сырья должна быть максимальной. Однако эта температура ограничивается значениями 320-350°С, выше которых начинается термическая деструкция углеводородов и органических соединений, содержащих гетероатомы, сопровождающаяся выделением газообразных углеводородов и кокса. Для увеличения отбора фракции светлых нефтепродуктов при атмосферном давлении в кубы колонн подают водяной пар или (и) углеводородные газы, легкие углеводороды, которые снижают парциальное давление светлых нефтепродуктов в кубах колонн [1].
При перегонке тяжелой парафинистой нефти этот способ не позволяет увеличить отбор ФСН [2].
В настоящее время в России имеет место тенденция утяжеления добываемой нефти. Утяжеление нефти характеризуется повышением ее плотности и снижением потенциального содержания в ней ФСН. На нефтеперерабатывающих заводах при переработке таких нефтей вынужденно уменьшают нагрузку на установки первичной переработки нефти и увеличивают нагрузку на установки вторичной переработки мазута.
Задачей настоящего изобретения является увеличение отбора ФСН при первичной перегонке нефти при атмосферном давлении. Эту задачу решают добавлением к нефти присадки в процессе нагрева нефти перед ректификацией.
В настоящем изобретении сочетание известного способа переработки нефти, который включает подогрев нефти и атмосферную перегонку, и принципиально новой, ранее не известной совокупности применения присадки и нового способа добавления этой присадки в процессе нагрева нефти обеспечивает достижение технического результата. Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, характеризуется увеличением отбора ФСН при первичной перегонке тяжелой парафинистой нефти при атмосферном давлении.
Сущность предлагаемого способа переработки тяжелой парафинистой нефти состоит в том, что в процессе подогрева нефти к ней добавляют присадку, которую получают по способу, заключающемуся в том, что смесь органических веществ, содержащую ароматический амин, антиоксидант, хлорпарафин и изопарафин и прямогонный нефтяной бензин, полученный из нефти нафтено-ароматического основания, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Ароматический амин | 2,0-5,0 |
| Антиоксидант | 3,0-5,0 |
| Хлорпарафин | 1,0-2,0 |
| Прямогонный нефтяной бензин | 35,0-50,0 |
| Изопарафин | Остальное до 100. |
Кроме того, ароматический амин содержит, по крайней мере, одно вещество, выбранное из группы, включающей N-метиланилин, N,N-диметил-анилин, экстралин.
Кроме того, антиоксидант содержит, по крайней мере, одно вещество, выбранное из группы, включающей Агидол-1, Агидол-12 и Агидол-3.
Кроме того, хлорпарафин содержит, по крайней мере, одно вещество, выбранное из группы, включающей хлороформ, углерод четыреххлористый, дихлорэтан.
Кроме того, прямогонный нефтяной бензин представляет собой прямогонный бензин, полученный из нефти нафтено-ароматического основания.
Кроме того, изопарафин представляет собой 2,2,4-триметилпентан (изооктан).
Исходную смесь компонентов обрабатывают металлическим марганцем при температуре кипения присадки при атмосферном давлении.
Кроме того, обработку исходной смеси металлическим марганцем проводят при кратности циркуляции присадки через контактор с катализатором 1,0-10,0.
Примеры практического применения
Взята тяжелая парафинистая нефть, физико-химические свойства которой представлены в таблицах 1 и 2.
| Таблица 1 | ||||
| Наименование параметров | ГОСТ, метод испытания | Единица измерения | Величина | |
| Плотность при 20°С | 3900-85 | кг/м3 | 893 | |
| Температура застывания нефти | 20287-91 | °С | 11 | |
| Фракционный состав | 11011-85 | |||
| Температура начала перегонки | °С | 41 | ||
| Выход фракций | Фракции | Сумма | ||
| Начало кипения - 60°С | Мас.% | 1,78 | 1,78 | |
| 60-80°С | То же | 1,81 | 3,59 | |
| 80-100°С | То же | 1,85 | 5,43 | |
| 100-120°С | То же | 2,06 | 7,49 | |
| 120-140°С | -//- | 1,99 | 9,48 | |
| 140-160°С | -//- | 2,06 | 11,54 | |
| 160-180°С | -//- | 2,06 | 13,60 | |
| 180-200°С | -//- | 2,06 | 15,66 | |
| 200-220°С | -//- | 2,34 | 18,00 | |
| 220-240°С | -//- | 2,49 | 20,49 | |
| 240-260°С | -//- | 2,49 | 22,97 | |
| 260-280°С | -//- | 2,41 | 25,39 | |
| 280-300°С | -//- | 2,91 | 28,30 | |
| 300-320°С | -//- | 2,77 | 31,07 | |
| 320-340°С | -//- | 2,77 | 33,83 | |
| 340-360°С | -//- | 2,84 | 36,67 | |
| Остаток выше 360°С | -//- | 61,23 | 97,9 | |
| Газ + потери | -//- | 2,1 | 100,00 |
| Таблица 2 | |||
| Групповой состав нефти, об.%, | |||
| Фракция: начало кипения - конец кипения, °С | Парафиновые | Нафтеновые | Ароматические |
| 62-200 | 66±5 | 23±3 | 11±2 |
| 200-350 | 53±5 | 20±3 | 27±3 |
| 350-480 | 70±10 | 30±5 |
В качестве компонентов для промышленного производства присадки используют следующие технические продукты:
N-метиланилин по ТУ 2471-269-00204168-95; N,N-диметиланилин по ГОСТ 5855-78; экстралин по ТУ 6-02-571-90; Агидол-1 по ТУ 38.5901237-90 с изм.1, 2; Агидол-12 по ТУ 38.302-16-371-88; Агидол-3 по ТУ 38.103368-94; хлороформ по ГОСТ 20015-74, сорт высший; углерод четыреххлористый по ГОСТ 4-75, сорт высший; дихлорэтан технический по ГОСТ 1942-74, сорт высший; прямогонный нефтяной бензин, полученный из нефти нафтено-ароматического основания, представляет собой бензин авиационный Б-70 по ТУ 38.101913-82; изооктан технический по ГОСТ 4095-75; марганец металлический по ГОСТ 6008-90.
| Таблица 3 | |||||
| Кратность циркуляции | 10,0 | Температура 139°С | Давление атмосферное | ||
| Наименование | Мас.% | Колич., кг | Наименование | Мас.% | Колич., кг |
| Взято: | Получено: | ||||
| Бензин Б-70 | 35,0 | 350,0 | Присадка | 100,0 | 1000,0 |
| Изооктан | 59,0 | 590,0 | |||
| N-метиланилин | 2,0 | 20,0 | |||
| Хлороформ | 1,0 | 10,0 | |||
| Агидол-3 | 3,0 | 30,0 | |||
| Всего: | 100,0 | 1000,0 | Всего: | 100,0 | 1000,0 |
| Марганец металлический | 20,0 | Марганец металлический | 20,0 | ||
| Всего: | 1020,0 | Всего: | 1020,0 |
Бензины авиационные Б-70, полученные из нефтей нафтено-ароматического основания, содержат 68-80 мас.% нафтеновых углеводородов, что является их отличием от других нефтяных прямогонных бензинов (Оболенцев Р.Д. Физические константы углеводородов, жидких топлив и масел. - М., Л.: Гостоптехиздат, 1953; Нефть СССР (1917-1987). Под ред. В.А.Динкова, М.: Недра, 1987) [3; 4].
| Таблица 4 | |||||
| Кратность циркуляции | 1,0 | Температура 145°С | Давление атмосферное | ||
| Наименование | Мас.% | Колич., кг | Наименование | Мас.% | Колич., кг |
| Взято: | Получено: | ||||
| Бензин Б-70 | 50,0 | 500,0 | Присадка | 100,0 | 1000,0 |
| Изооктан | 38,0 | 380,0 | |||
| Экстралин | 5,0 | 50,0 | |||
| Углерод четыреххлористый | 2,0 | 20,0 | |||
| Агидол-12 | 5,0 | 50,0 | |||
| Всего: | 100,0 | 1000,0 | Всего: | 100,0 | 1000,0 |
| Марганец металлический | 100,0 | Марганец металлический | 100,0 | ||
| Всего: | 1100,0 | Всего: | 1100,0 |
| Таблица 5 | |||||
| Кратность циркуляции | 6,0 | Температура 143°С | Давление атмосферное | ||
| Наименование | Мас.% | Колич., кг | Наименование | Мас.% | Колич., кг |
| Взято: | Получено: | ||||
| Бензин Б-70 | 42,0 | 420,0 | Присадка | 100,0 | 1000,0 |
| Изооктан | 49,0 | 490,0 | |||
| N,N-диметиланилин | 3,5 | 35,0 | |||
| Дихлорэтан | 1,5 | 15,0 | |||
| Агидол-1 | 4,0 | 40,0 | |||
| Всего: | 100,0 | 1000,0 | Всего: | 100,0 | 1000,0 |
| Марганец металлический | 70,0 | Марганец металлический | 70,0 | ||
| Всего: | 1070,0 | Всего: | 1070,0 |
Лабораторная установка для перегонки нефти с присадкой (см. чертеж) состоит из капельной воронки 1 с изогнутой стеклянной трубкой для подачи раствора присадки в объем перегоняемой нефти, перегонной колбы 2, елочного дефлегматора 3, холодильника-конденсатора 4, цилиндра 5 для приема дистиллята ФСН, термометра 6, которым измеряют температуру кипящей нефти в колбе, термометра 7, которым измеряют температуру паров дистиллята, отводимых в холодильник-конденсатор 4, газометра 8 и мерного цилиндра 9 для сбора и измерения объема раствора NaCl, эквивалентного объему газа, выделившемуся при перегонке нефти и поступившему в газометр 8. Перегонную колбу обогревают колбонагревателем 10, мощность которого регулируют лабораторным автотрансформатором 11.
Берут две аликвоты нефти: А - 950 г и Б, в которой растворяют присадку. Масса аликвоты Б с присадкой всегда составляет 50 г. Аликвоту A помещают в перегонную колбу 2, аликвоту Б помещают в капельную воронку 1.
Сопоставимость результатов достигают перегонкой загруженных количеств нефти от начала кипения до температуры конца отбора ФСН в течение (60±3) мин. При достижении заданной температуры жидкости в колбе, не прекращая нагрев и отгон ФСН, из капельной воронки 1 в перегонную колбу 2 подают аликвоту Б, содержащую заданное количество присадки, со скоростью (10±2) см3/мин. Перегонку заканчивают при достижении температуры паров на выходе из елочного дефлегматора, равной (360±2)°С. Приведенные скорости перегонки нефти и добавления раствора присадки в колбу должны быть постоянными в каждой серии опытов. Однако их изменение в различных сериях опытов по сравнению с указанными на относительную величину результатов опытов практически не влияет.
По завершении опыта взвешивают с точностью ±0,1 г ФСН и остаток в перегонной колбе. Определяют объем газа, собранного в газометре, определяют хроматографически его состав по ГОСТ 14920-79 - Газ сухой. Метод определения компонентного состава [5] и рассчитывают плотность и массу газа в газометре.
В холостом опыте определяют выход ФСН без добавления присадки. Определяют относительное увеличение выхода ФСН (Δ, %) при добавлении присадки:
где: gi - выход ФСН в i-том опыте, г, (таблицы 7-10),
g0 - выход ФСН в холостом опыте, г, (таблица 6).
В таблицах 6-10 представлены результаты опытов по перегонке тяжелой парафинистой нефти в условиях заявляемого изобретения.
| Таблица 6 | |||||
| Температура начала добавления раствора присадки («холостой» опыт), °С, | 250 | ||||
| Взято: | мас.% | г | Получено: | мас.% | г |
| Нефть | 95,0 | 950,0 | ФСН | 30,98 | 309,8 |
| Раствор присадки в нефти | 5,0 | 50,0 | Кубовый остаток | 67,86 | 678,6 |
| в том числе: присадка | 0,0 | 0,0 | Газ | 1,16 | 11,6 |
| нефть | 5,0 | 50,0 | |||
| Всего: | 100,0 | 1000,0 | Всего: | 100,00 | 1000,0 |
| Таблица 7 | |||||
| Температура начала добавления раствора присадки, °С, | 200 | ||||
| Взято: | мас.% | г | Получено: | мас.% | г |
| Нефть | 95,00 | 950,0 | ФСН | 32,55 | 325,5 |
| Раствор присадки в нефти | 5,00 | 50,0 | Кубовый остаток | 66,24 | 662,4 |
| в том числе: присадка | 0,03 | 0,3 | Газ | 1,21 | 12,1 |
| нефть | 4,97 | 49,7 | |||
| Всего: | 100,00 | 1000,0 | Всего: | 100,00 | 1000,0 |
| Относительное увеличение выхода ФСН, Δ, %, | 5,07 |
| Таблица 8 | |||||
| Температура начала добавления раствора присадки, °С, | 250 | ||||
| Взято: | мас.% | г | Получено: | мас.% | г |
| Нефть | 95,00 | 950,0 | ФСН | 34,21 | 342,1 |
| Раствор присадки в нефти | 5,00 | 50,0 | Кубовый остаток | 64,51 | 645,1 |
| в том числе: присадка | 0,1 | 1,0 | Газ | 1,28 | 12,8 |
| нефть | 4,9 | 49,0 | |||
| Всего: | 100,00 | 1000,0 | Всего: | 100,00 | 1000,0 |
| Относительное увеличение выхода ФСН, Δ, %, | 10,43 |
| Таблица 9 | |||||
| Температура начала добавления раствора присадки, °С, | 320 | ||||
| Взято: | мас.% | г | Получено: | мас.% | г |
| Нефть | 95,00 | 950,0 | ФСН | 37,82 | 378,2 |
| Раствор присадки в нефти | 5,00 | 50,0 | Кубовый остаток | 60,85 | 608,5 |
| в том числе: присадка | 0.2 | 2,0 | Газ | 1,33 | 13,3 |
| нефть | 4,8 | 48,0 | |||
| Всего: | 100,00 | 1000,0 | Всего: | 100,00 | 1000,0 |
| Относительное увеличение выхода ФСН, Δ, %, | 22,08 |
| Таблица 10 | |||||
| Температура начала добавления эаствора присадки, °С, | 350 | ||||
| Взято: | мас.% | г | Получено: | мас.% | г |
| Нефть | 95,0 | 950,0 | ФСН | 37,78 | 377,8 |
| Раствор присадки в нефти | 5,0 | 50,0 | Кубовый остаток | 60,09 | 600,9 |
| в том числе: присадка | 0,3 | 3,0 | Газ | 2,13 | 21,3 |
| нефть | 4,7 | 47,0 | |||
| Всего: | 100,00 | 1000,0 | Всего: | 100,00 | 1000,0 |
| Относительное увеличение выхода ФСН, Δ, %, | 21,95 |
Изменение условий приготовления присадки в интервалах, приведенных в таблицах 1-3, на выход фракции светлых нефтепродуктов не влияет.
При промышленном использовании изобретения на типовой промышленной установке атмосферной перегонки нефти AT или АВТ [2] раствор присадки подают в поток нефти, поступающей в трубчатую печь, или/и в поток подогретой нефти, поступающей из трубчатой печи в ректификационную колонну.
Источники информации
1. Александров И.А., Перегонка и ректификация в нефтепереработке, М., 1981.
2. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. Москва: "Химия", 2001.
3. Оболенцев Р.Д. Физические константы углеводородов, жидких топлив и масел. - М., Л.: Гостоптехиздат, 1953;
4. Нефть СССР (1917-1987), под ред. В.А.Динкова, М.: Недра, 1987.
5. ГОСТ 14920-79 - Газ сухой. Метод определения компонентного состава.
1. Способ переработки тяжелой парафинистой нефти, который включает подогрев нефти и атмосферную перегонку, отличающийся тем, что в процессе подогрева нефти к ней добавляют присадку, полученную по способу, состоящему в том, что смесь органических веществ, содержащую ароматический амин, антиоксидант, хлорпарафин и изопарафин, и прямогонный нефтяной бензин, полученный из нефти нафтено-ароматического основания, обрабатывают в парожидкой фазе при температуре кипения присадки при атмосферном давлении металлическим марганцем.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадку добавляют в нефть в количестве от 0,03 до 0,3 мас.%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадку добавляют в нефть при температуре 200-350°С.
