Способ замедленного коксования нефтяных остатков
Владельцы патента RU 2372373:
Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") (RU)
Изобретение относится к нефтепереработке и может быть использовано при замедленном коксовании нестабильных нефтяных остатков. Способ включает нагрев нефтяного сырья и подачу его в реактор коксования двумя потоками с последующей подачей парогазовых продуктов коксования в ректификационную колонну на разделение. В качестве первого потока, подаваемого в реактор, берут гудрон или смесь гудрона с рециркулятом - тяжелым газойлем коксования, нагретые до температуры коксования 495-505°С. В качестве второго потока берут асфальт, нагретый до температуры 430-460°С. Способ позволяет увеличить продолжительность работы змеевика печи до его закоксовывания. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для замедленного коксования нефтяных остатков.
Известен способ замедленного коксования нефтяных остатков (С.А.Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Изд. «Гилем, Уфа, 2002 г., стр.385-389) путем подогрева сырья в теплообменниках, конвекционном змеевике печи, контакта с парогазовыми продуктами коксования в ректификационной колонне с образованием вторичного сырья - смеси сырья с тяжелым газойлем коксования, последующего его нагрева в печи и подачи в реактор на коксование.
Недостатком известного способа является то, что при переработке тяжелых нефтяных остатков змеевик быстро закоксовывается и для восстановления работоспособности оборудования необходимы дополнительные эксплуатационные и капитальные затраты.
Наиболее близким к предлагаемому способу по существенным признакам является способ замедленного коксования нефтяного сырья, когда нефтяное сырье подогревают в двух отдельных печах и подают в реактор в нижнюю и верхнюю его части на коксование (А.С. №1694621, оп. 30.11.91, БИ №44).
В известном способе при нагреве смеси гудрона и нефтяного остатка, например асфальта, до температуры коксования (495-505°С) происходит быстрое закоксовывание змеевика печи, обусловленное агрегативной нестабильностью сырья из-за неоптимального соотношения групповых химических компонентов сырья, сопровождаемое выпадением наиболее тяжелых из них, например асфальтенов, из объема жидкой фазы на поверхность трубы. Продукты крекинга, кроме того, обладают высокой химической и адгезионной активностью, ускоряющей реакции коксообразования, как в объеме реакционной массы, так и особенно на границе раздела фаз: жидкость - металл трубы. Все это приводит к внеплановой остановке печей для проведения операций по очистке труб от коксоотложений.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в увеличении продолжительности работы змеевика печи до его закоксовывания при замедленном коксовании тяжелых нефтяных остатков.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе замедленного коксования нефтяных остатков, включающем их нагрев и подачу в реактор коксования двумя потоками, причем нагрев каждого потока осуществляют в отдельной печи, с последующей подачей парогазовых продуктов коксования в ректификационную колонну на разделение, согласно изобретению в качестве первого потока, подаваемого в реактор, берут гудрон или смесь гудрона с рециркулятом - тяжелым газойлем коксования, нагретые до температуры коксования 495-505°С, а в качестве второго - асфальт, нагретый до температуры 430-460°С.
Целесообразно поток асфальта подавать в низ реактора.
Подача на коксование в реактор отдельным потоком нефтяных остатков - асфальта, нагретого до температуры 430-460°С, позволяет избежать разложения (крекинга) исходного сырья и, следовательно, закоксовывания змеевика печи. Нагрев загрузки реактора до температуры коксования производят непосредственно в зоне коксования - в реакторе путем смешения нагретого до температуры коксования гудрона или его смеси с рециркулятом - тяжелым газойлем с асфальтом, нагретым до температур, расположенных ниже крекинговых (более 460°С) температур.
Способ осуществляют следующим образом. Сырье предварительно подогревают в теплообменниках, конвекционной части печи и смешивают с рециркулятом в заданном соотношении в отдельной емкости или кубовой части основной ректификационной колонны, затем вторичное сырье - загрузку нагревают в радиационной части печи до температуры коксования (495-505°С) и направляют в реактор, где оно смешивается с нефтяным остатком- асфальтом, поданным отдельным потоком в низ реактора и нагретым в отдельной печи до температуры 430-460°С. Для снижения опасности закоксовывания труб в змеевик печи подают турбулизатор - воду. В реакторе смесь подвергают коксованию с образованием коксового пирога, который остается в реакторе, а парогазовые продукты направляют в ректификационную колонну на разделение по компонентам: газ, бензин, водный конденсат, легкий, тяжелый и кубовый газойли. Последние возвращают в исходное сырье в качестве рециркулята.
Ниже приведены конкретные примеры реализации предлагаемого способа, полученные на лабораторной проточной установке замедленного коксования. Установка включает два сырьевых бачка, два насоса, две печи (П-1 и П-2) с трубчатыми змеевиками, снабженными манометрами на входе и термопарами и вентилями на выходе из печей. Имеется емкость с соответствующей обвязкой для пускового продукта (газойля).
Реактор замедленного коксования состоит из печи и кубика, снабженного термопарами для замера температуры, монометром, вентилем, конденсатором-холодильником, сборником-сепаратором газа, газовыми часами. Лабораторная установка снабжена соответствующим электрооборудованием и контрольно-измерительными приборами.
Конец опыта определяли по повышению давления на входе в печь на 25% от первоначальной величины. В конце опыта составили материальный баланс, произвели осмотр змеевиков печей, отобрали пробы продуктов коксования на анализы. Анализы сырья и продуктов коксования проводили по известным методикам, принятым в нефтепереработке. Результаты исследований приведены в таблице.
В качестве сырья использовали гудрон плотностью 982 кг/м3, коксуемостью 11%; асфальт - плотностью 1050 кг/м3, коксуемостью - 23%. Рециркулят - тяжелый газойль - плотностью 850 кг/м3, коксуемостью 0,3%.
В таблице приведены показатели работы установки замедленного коксования (по известному и предлагаемому способам). Из таблицы видно, что у известного способа печи П-1 и П-2 работают параллельно на одном и том же сырье и на одинаковом режиме как по температуре 495-505°С на выходе из печи, так и расходе потоков (50/50), поэтому основной эксплуатационный показатель - продолжительность межремонтного пробега до закоксовывания змеевика печи у этих печей идентичен. Так, при работе печи П-1 на чистом гудроне (примеры 1, 3, 4, 5) или с добавкой рециркулята - тяжелого газойля (пример 7) наблюдаются хорошие результаты по продолжительности межремонтного пробега, который составляет 100-120 минут, однако при добавлении в исходное сырье (гудрон) даже относительно небольшого количества (20%) нефтяного остатка - асфальта, основной показатель - продолжительность межремонтного пробега у известного способа снижается со 120 до 40 минут, т.е. в 3 раза, а у предлагаемого способа этой проблемы не наблюдается при любом сочетании показателей по составу сырья, технологическому режиму, качеству кокса именно потому, что предлагаемый способ имеет существенное отличие от известного способа, заключающегося в том, что каждый компонент исходного сырья нагревают при оптимальном для этого вида сырья режиме, в частности асфальт нагревают до температуры (430-460°С) начала разложения этого сырья.
Из таблицы видно, что у предлагаемого способа (примеры №3, 4, 5, 7) - на всех приведенных режимах при раздельном нагреве компонентов сырья с получением кокса с показателем качества - содержание летучих веществ, удовлетворяющего соответствующему стандарту, продолжительность межремонтного пробега до закоксовывания змеевика печи составляет 100, 120 и более 120 минут и превышает аналогичный показатель известного способа в 1,4-3 раза.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить продолжительность пробега змеевика печи при переработке нефтяных остатков в два раза по сравнению с известным способом при сохранении содержания летучих веществ в коксе в нормативных пределах.
| Показатели работы установки замедленного коксования (по известному и предлагаемому способам) | |||||||||
| № примера | Сырье - состав загрузки печей, % | Соотношение расхода потоков, % | Температура потока на выходе, °С | Продолжительность пробега закоксовывания, мин** | Содержание летучих веществ в коксе, | ||||
| П-1 | П-2 | П-1 | П-2 | из П-1 | из П-2 | П-1 | П-2 | % | |
| 1* | гудрон - 100 | гудрон - 100 | 50 | 50 | 495 | 495 | 120 | 120 | 8-9 |
| 2* | гудрон - 80 | гудрон - 80 | 50 | 50 | 495 | 495 | 40 | 40 | 8-9 |
| асфальт - 20 | асфальт - 20 | ||||||||
| 3 | гудрон - 100 | асфальт - 100 | 80 | 20 | 495 | 430 | 120 | >120 | 8-9 |
| 4 | гудрон - 100 | асфальт - 100 | 90 | 10 | 500 | 430 | 100 | 120 | 8-9 |
| 5 | гудрон - 100 | асфальт - 100 | 80 | 20 | 500 | 460 | 100 | 100 | 7-8 |
| 6* | гудрон - 65 | гудрон - 65 | |||||||
| рециркулят - 15 | рециркулят - 15 | 50 | 50 | 505 | 505 | 70 | 70 | 7-8 | |
| асфальт - 20 | асфальт - 20 | ||||||||
| 7 | гудрон - 100 | асфальт - 100 | 80 | 20 | 505 | 460 | >120 | 100 | 7-8 |
| рециркулят - 15 | |||||||||
| * - известный способ | |||||||||
| ** - лабораторная проточная печь; повышение давления на выходе на 25% - конец опыта. |
1. Способ замедленного коксования нефтяных остатков, включающий нагрев нефтяного сырья и подачу его в реактор коксования двумя потоками, причем нагрев каждого потока осуществляют в отдельной печи с последующей подачей парогазовых продуктов коксования в ректификационную колонну на разделение, отличающийся тем, что в качестве первого потока, подаваемого в реактор, берут гудрон или смесь гудрона с рециркулятом - тяжелым газойлем коксования, нагретые до температуры коксования 495-505°С, а в качестве второго - асфальт, нагретый до температуры 430-460°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток асфальта подают вниз реактора коксования.
