Способ переработки битуминозных нефтей
Владельцы патента RU 2510643:
Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Нижегородский научно-исследовательский и проектный институт по переработке нефти ООО "ЛУКОЙЛ-Нижегородниинефтепроект" (RU)
Настоящее изобретение относится к переработке битуминозных нефтей. Изобретение включает процессы обезвоживания, атмосферную отгонку светлых нефтепродуктов, деасфальтизацию. При переработке обезвоженную битуминозную нефть разделяют в процессе атмосферной отгонки на светлые нефтепродукты и остаток атмосферной отгонки, который направляют на стадию деасфальтизации растворителем при температуре 120-130°C, давлении 4,0-4,5 МПа и объемной кратности растворитель:сырье (1,5-2):1, процессы атмосферной отгонки светлых нефтепродуктов и деасфальтизацию остатка атмосферной отгонки проводят с такими отборами, что после смешения полученных светлых нефтепродуктов и деасфальтизата содержание серы в смеси не превышает 1% масс., при этом получают смесь, соответствующую нормативным требованиям на малосернистое жидкое топливо. Технический результат - получение топлива, содержание серы в котором не превышает 1%. 1 ил., 5 табл.
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам переработки битуминозных высоковязких нефтей.
К битуминозным нефтям согласно ГОСТ 51858-2002 относятся нефти с плотностью более 895 кг/м3 при 20°С /1/.
Переработка битуминозных нефтей не эффективна по классической схеме /2-5/ из-за низкого содержания или отсутствия фракций бензиновой-керосиновой-дизельных (далее светлых нефтепродуктов) и требует других подходов к переработке.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и выбранным авторами в качестве прототипа является способ «Совершенствование переработки тяжелой нефти и битума» /6/. Согласно способу /6/ для переработки тяжелой нефти и битума используют процессы: деасфальтизации растворителем, каталитические процессы, замедленное коксование.
Использование каталитических и гидрокаталитических процессов для переработки битуминозных нефтей затруднено из-за высокого содержания смол, тяжелых конденсированных ароматических углеводородов, металлов. Эти соединения способствуют коксованию дорогостоящих катализаторов.
Предлагаемое изобретение рассматривает способ переработки битуминозных нефтей, который может быть использован в местах добычи битуминозных нефтей или на нефтеперерабатывающих заводах и не требует использования каталитических процессов или сложных технологий. По предлагаемому способу переработки битуминозных нефтей получают малосернистые жидкие топлива и асфальт.
Поставленный технический результат достигается использованием для переработки обезвоженных битуминозных нефтей процессов отгонки светлых нефтепродуктов и деасфальтизации. В результате получают малосернистые судовые топлива или топочные мазуты с массовой долей серы до 1%. Тяжелый остаток - асфальт может быть использован в качестве топлива для энергоблоков.
Величины отборов светлых нефтепродуктов и деасфальтизата имеют широкий диапазон. Отбор светлых нефтепродуктов 0-5% масс., отбор деасфальтизата 60-80% масс., асфальт - остальное. Состав полученного малосернистого жидкого топлива, % масс.:
| - светлые нефтепродукты | 0-6 |
| - деасфальтизат | 94-100 |
Величина отбора светлых нефтепродуктов и деасфальтизата определяется содержанием серы в получаемых продуктах. Содержание серы в компонентах и в смеси светлых нефтепродуктов и деасфальтизата не должно превышать 1% масс.
Предлагаемое изобретение рассматривается на примере переработки битуминозной нефти месторождения Коми АССР, Ярегской нефти.
Физико-химические свойства Ярегской нефти /5/:
| Плотность, 20°С, кг/м3 | 944,9 |
| Вязкость, 40°С, мм2/с | 86,3 |
| Температура застывания, °С | минус 10 |
| Температура вспышки в закрытом тигле, оС | 108 |
| Содержание парафинов, % масс. | 1,4 |
| Содержание смол сернокислотных, % | ≥50 |
| Коксуемость, % | 8,44 |
| Содержание серы, % | 1,11 |
Выход фракций, % масс.:
| до 200°С | 0,4 |
| до 350°С | 18,8 |
Обезвоженную битуминозную нефть направляют на блок отгонки светлых нефтепродуктов или на блок деасфальтизации. Схемой предусмотрена переработка битуминозной нефти как с отгонкой светлых нефтепродуктов на колонне К-1 (атмосферная разгонка), так и без выделения светлых нефтепродуктов, т.е. переработка битуминозной нефти только на блоке деасфальтизации.
Полученный остаток после атмосферной отгонки светлых нефтепродуктов или, если содержание светлых нефтепродуктов в исходной битуминозной нефти составляет 0-5% масс., то, минуя блок атмосферной отгонки, битуминозная обезвоженная нефть поступает на блок деасфальтизации.
Атмосферную отгонку светлых нефтепродуктов проводят в условиях:
| - давление, МПа | 0,20-0,25 |
| - температура нефти на входе в колонну, °С | 170-280 |
| - температура верха, °С | 120-180 |
| - температура низа, °С | 300-360 |
| - расход пара, % масс. на сырье | 0,5-1 |
Процесс деасфальтизации проводят в среде жидких бутанов (растворитель) при следующих технологических параметрах.
Технологический режим процесса деасфальтизации:
| - объемная кратность растворитель:сырье | (1,5-2):1 |
| - температура, °С | 120-130 |
| - давление, МПа | 4,0-4,5 |
| - выход деасфальтизата на нефть, % | 60-80 |
В таблицах 1-5 приведены физико-химические характеристики продуктов: светлых нефтепродуктов, деасфальтизата, смеси светлых нефтепродуктов с деасфальтизатом, асфальта и остатка атмосферной отгонки, полученных из Ярегской нефти.
| Таблица 1 | ||
| Физико-химическая характеристика светлых нефтепродуктов, полученных из Ярегской нефти | ||
| № пп | Показатели | Фактические значения |
| 1 | Плотность при 15°С | 0,840-0,850 |
| 2 | Температура вспышки в закрытом тигле, °С | 45-50 |
| 3 | Температура застывания, °С | Минус 64 |
| 4 | Цетановый индекс | 41 |
| 5 | Содержание серы, % масс. | 0,15-0,4 |
| Таблица 2 | |||
| Требования к бункеровочному топливу и качество деасфальтизата из Ярегской нефти | |||
| № пп | Наименование показателей | Требования G/F 35 (ISO-F 8217 Directive 1999/32/ЕС) | Фактическое качество деасфальтизата - бункеровочного топлива из Ярегской нефти |
| 1 | Плотность при 15°С, кг/м3 | Не более 991 | 928 |
| 2 | Вязкость кинематическая, сСт | ||
| 3 | - при 40°С | - | 185,3 |
| 4 | - при 50°С | 380 | 103,27 |
| 5 | - при 100°С | - | 14,2 |
| 6 | Температура вспышки в закр. тигле, °С | Не ниже 60 | 144 |
| 7 | Содержание общей серы, % масс. | Не более 1,0 | 0,92 |
| 8 | Коксуемость, % масс. | Не более 18 | 3,17 |
| 9 | Температура текучести/застывания, °С | Не выше 27 | минус 15 |
| 10 | Общее кислотное число, мг КОН/г | - | 0,11 |
| 11 | Содержание, ppm | ||
| - ванадий | Не более 300 | 9,0 | |
| - азот | - | 1900 | |
| - асфальтены | - | Отс. | |
| - алюминий+кремний | Не более 80 | 55 | |
| 12 | Содержание воды, об.% | Не более 0,5 | 0,2 |
| 13 | Зольность, % | Не более 0,15 | 0,037 |
| 14 | Общий потенциальный остаток, % | Не более 0,1 | Отс. |
Полученный в процессе деасфальтизации - деасфальтизат по своим характеристикам соответствует нормативным требованиям на бункеровочное топливо согласно требованиям G/F 35 (ISO-F 8217Directive 1999/32/EC) (таблица 2), смесь светлых нефтепродуктов и деасфальтизата отвечает нормативным требованиям на топлива судовые ИФО ТУ 0252-014-00044434-2001 и мазут М100 ГОСТ 10585-99 (таблица 3). Смолистый остаток - асфальт может быть использован в качестве топлива энергоблока непосредственно на месте переработки нефти (таблица 4). В таблице 5 представлены показатели качества атмосферного остатка - сырья процесса деасфальтизации.
| Таблица 3 | ||||
| Требования к судовым топливам, топочному мазуту и качество смеси светлых нефтепродуктов и деасфальтизата из Ярегской нефти | ||||
| № пп | Показатели | Технические требования по ТУ 0252-014-00044434-2001 | Мазут М100 (ГОСТ 10585-99) | Фактическое качество смеси светлых нефтепродуктов (0-6% масс.) и деасфальтизата (94-100% масс.) |
| ИФО-30 | ИФО-180 | ИФО-380 |
| 1 | Плотность при 15°С, кг/м3 | Не более 960 | Не более 991 | Не более 991 | Не нормируется | 928-948 |
| 2 | Выход фракций | |||||
| До 200°С | - | - | - | - | 0 | |
| До 300°С | - | - | - | - | 0 | |
| 3 | Содержание серы. % масс. | Не более I - 1,5 II - 3,5 | 0,5-3,5 | 0,92-1 | ||
| 4 | Коксуемость, % масс. | Не более 10 | Не более 15 | Не более 18 | Не более 6 | 1,7-3,17 |
| 5 | Температура вспышки в закрытом тигле, оС | Не ниже 60 | 80-90 | 80-144 | ||
| 6 | Содержание, ppm: | |||||
| ванадия | Не более 150 | Не более 200 | Не более 300 | - | 2,5-9,0 | |
| 7 | Зольность, % | Не более 0,1 | Не более 0,1 | Не более 0,15 | - | 0,037-0,05 |
| Таблица 4 | ||
| Физико-химическая характеристика асфальта, полученного из Ярегской нефти | ||
| № пп | Показатели | Фактические значения |
| 1 | Температура размягчения по КИШ, °С | 35-75 |
| 2 | Содержание асфальтенов, % масс. | 7,3-9,8 |
| 3 | Кинематическая вязкость при 250°С, сСт | 8-22 |
| 4 | Плотность при 15°С, кг/м3 | 1,013-1,043 |
| 5 | Содержание кокса по Конрадсону, % | 20,4-25,0 |
| 6 | Содержание серы, % масс. | 1,6-1,85 |
| 7 | Теплотворная способность (низшая), ккал/кг | 9703-10050 |
| Таблица 5 | ||
| Физико-химическая характеристика остатка атмосферной отгонки, полученного из Ярегской нефти | ||
| № пп | Показатели | Фактические значения |
| 1 | Плотность при 15°С, кг/м3 | 940-946 |
| 2 | Кинематическая вязкость при 100°С, сСт | 25-30 |
| 3 | Зольность, % | 0,05-0,07 |
| 5 | Содержание серы, % масс. | 1,1-1,2 |
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом (схема). Обезвоженную битуминозную нефть с блока обезвоживания нефти насосом Н-1 подают на блок отгонки светлых нефтепродуктов в колонну К-1, полученные светлые нефтепродукты выводят после охлаждения в холодильнике Х-1. Остаток атмосферной отгонки с низа колонны К-1 насосом Н-2 или обезвоженную битуминозную нефть (при содержании светлых нефтепродуктов в битуминозной нефти 0-5% масс. атмосферную отгонку не проводят) насосом Н-1 подают на блок деасфальтизации в теплообменник Т-1 и далее в смеситель С-1, где смешивают с растворителем и направляют в экстрактор К-2. Растворитель подают в экстрактор двумя потоками. В низ экстрактора подают чистый растворитель, а из смесителя выводят смесь сырья с растворителем.
Полученный раствор деасфальтизата выводят с верха экстрактора К-2, нагревают в пароподогревателе Т-4 и направляют в сепаратор деасфальтизата С-2, где отделяют основное количество растворителя и направляют деасфальтизат в колонну отпарки растворителя К-4. После отпарки растворителя в колонне К-4 деасфальтизат выводят с низа колонны К-4. Раствор асфальта с низа колонны К-2 подогревают в пароподогревателе Т-3 и направляют в колонну К-3 для отпарки растворителя. После отпарки растворителя асфальт выводят с низа колонны К-3.
Для регенерации растворителя используют колонны К-3, 4, холодильник Х-2, емкость Е-1, насосы Н-3, 4. Процесс деасфальтизации проводят в одну ступень.
Получаемые продукты: светлые нефтепродукты и деасфальтизат могут выводиться с установки смесью (малосернистое жидкое топливо) и по отдельности как компоненты малосернистого жидкого топлива.
Предлагаемый способ позволяет перерабатывать битуминозные нефти с минимальным набором процессов и получать востребованные нефтепродукты - малосернистые жидкие топлива.
При переработке более тяжелых или наоборот более легких нефтей по сравнению с Ярегской нефтью качество получаемого деасфальтизата и светлых нефтепродуктов регулируют отборами таким образом, чтобы получать максимальный выход малосернистого жидкого топлива с содержанием серы до 1% масс.
Литература
1. ГОСТ Р 51858-2002, Нефть, Общие технические условия.
2. Ахметов С.А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. Недра, 2006 г.
3. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа, ч.2, М.: Химия, 1980 г.
4. Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. М.: Химия, 1979 г.
5. Справочник нефтепереработчика. Под редакцией Г.А.Ластовкина, Е.Д.Радченко и М.Г.Рудина. - Л.: Химия, 1986. 34-35 с.
6. Заявка на изобретение, 2006147241/04, 20.04.2005, дата публикации заявки: 10.07.2008. Совершенствование переработки тяжелой нефти и битума.
Способ переработки битуминозных нефтей, включающий процессы обезвоживания, атмосферную отгонку светлых нефтепродуктов, деасфальтизацию, отличающийся тем, что при переработке обезвоженную битуминозную нефть разделяют в процессе атмосферной отгонки на светлые нефтепродукты и остаток атмосферной отгонки, который направляют на стадию деасфальтизации растворителем при температуре 120-130°C, давлении 4,0-4,5 МПа и объемной кратности растворитель:сырье (1,5-2):1, процессы атмосферной отгонки светлых нефтепродуктов и деасфальтизацию остатка атмосферной отгонки проводят с такими отборами, что после смешения полученных светлых нефтепродуктов и деасфальтизата содержание серы в смеси не превышает 1% масс., при этом получают смесь, соответствующую нормативным требованиям на малосернистое жидкое топливо.
