Способ комплексной переработки нефти и установка для его осуществления


 

B01J19/00 - Химические, физические или физико-химические способы общего назначения (физическая обработка волокон, нитей, пряжи, тканей, пера или волокнистых изделий, изготовленных из этих материалов, отнесена к соответствующим рубрикам для такого вида обработки, например D06M 10/00); устройства для их проведения (насадки, прокладки или решетки, специально предназначенные для биологической обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод C02F 3/10; разбрызгивающие планки или решетки, специально предназначенные для оросительных холодильников F28F 25/08)

Владельцы патента RU 2527281:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма ТИТАН" (RU)

Изобретение относится к области нефтепереработки. Изобретение касается установки комплексной переработки нефти, включающей в себя взаимосвязанные конвертер газообразных углеводородов, реактор паровой конверсии оксида углерода, влагоотделитель, совмещенный аппарат гидрирования и сероочистки, блок очистки синтез-газа от диоксида углерода, средство перекачивания жидких сред, теплообменник. Установка снабжена кавитатором, водородной мембраной и аппаратом гидрирования углеводородов, который совмещен со средством сероочистки и связан с конвертером углеводородов, через теплообменник связанным с реактором паровой конверсии оксида углерода, а последовательно связанные влагоотделитель и блок очистки синтез-газа от диоксида углерода предназначены для приема продуктов паровой конверсии оксида углерода, их обработки и передачи обработанной смеси в кавитатор через водородную мембрану. Кавитатор связан со средством перекачивания жидких сред и представляет собой блок из одного или нескольких блоков попарно соединенных центробежных кавитационных насосов, которые включают в себя центробежные турбины, установленные соосно и обращенные навстречу друг другу лопастями турбин, при этом каждая из турбин приводится во вращение независимыми электродвигателями, которые имеют возможность привода турбин насосов синхронно или асинхронно в одном или в противоположных направлениях, при этом водородные мембраны примыкают непосредственно к корпусам кавитационных насосов, а внутри корпусов аппаратов гидрирования расположены катализаторы гидрирования. Изобретение также касается способа комплексной переработки нефти в установке. Технический результат - получение чистого синтез-газа, атомарного водорода, улучшение транспортировки продуктов переработки нефти. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к химической технологии в области органической и неорганической химии каталитических процессов и касается запасов нефти с большим содержанием битумов, многоатомных парафинов, соединений серы, т.е. месторождениям «тяжелой нефти» в России, Колумбии, Венесуэле, Омане. Добыча и транспортировка «тяжелой нефти» трудоемкий и затратный процесс с ограниченным рынком сбыта. Частичная переработка по месту разработки месторождения и добычи является актуальной, своевременной и целесообразной задачей. Решение этих задач является основной целью представляемого изобретения.

Известен роторный гидродинамический кавитационный аппарат, характеризующийся тем, что содержит корпус с патрубками подачи и отвода обрабатываемой жидкой среды и рабочей камерой, внутри которой соосно установлены статор, содержащий, по меньшей мере, один концентрический ряд кавитаторов, и закрепленный на приводном валу ротор, содержащий насосные лопатки и, по меньшей мере, один концентрический ряд кавитаторов, при этом количество кавитаторов ротора в ряду является простым числом не менее 7 и увеличивается в каждом следующем концентрическом ряду в направлении от приводного вала к периферии. В другом варианте выполнения роторный гидродинамический кавитационный аппарат для обработки жидких сред содержит корпус с патрубками подачи и отвода обрабатываемой жидкой среды и рабочей камерой, внутри которой соосно установлены два закрепленных на приводных валах и вращающихся навстречу один другому ротора, каждый из которых содержит, по меньшей мере, один концентрический ряд кавитаторов, при этом один из роторов снабжен насосными лопатками, а количество его кавитаторов в ряду является простым числом не менее 7 и увеличивается в каждом следующем концентрическом ряду в направлении от приводного вала к периферии (патент на изобретение 2438769 МПК B01F 3/08, B01F 11/02, опубл. 10.01.2012).

Известен способ переработки нефтяного сырья путем механической обработки в гидродинамическом роторно-пульсационном аппарате между ротором и статором, отличающийся тем, что сырье предварительно подвергают ударно-кавитационному активированию между поверхностями статора и двух участков лопаток ротора. Известно также устройство для переработки нефтяного сырья, включающее корпус с патрубками для ввода и вывода сырья и установленные в корпусе цилиндрические статор и ротор с лопатками, имеющими поверхности, примыкающие к поверхности статора, отличающееся тем, что поверхности лопаток состоят из двух граничащих между собой участков, выполненных таким образом, что один из участков расположен напротив прорези ротора и имеет зазор между ротором и статором, причем длина этого участка больше ширины прорезей статора, но меньше расстояния между ними, а другой участок имеет зазор переменной величины к поверхности статора, возрастающей в направлении вращения лопаток (патент на изобретение РФ 2102435, МПК C10G 15/08, опубл. 20.01.1998).

Применение осевых кавитационных аппаратов для диспергирования, эмульгирования и проведения каталитических реакций (непродолжительный контакт реагентов водорода с углеводородами на катализаторе) не целесообразно, поскольку в центробежных кавитационных аппаратах эти процессы проходят более эффективно, чем в осевых турбинах.

Наиболее близким аналогом заявленного устройства является установка комплексной переработки нефти, включающая в себя взаимосвязанные конвертор газообразных углеводородов для проведения реакции парциального окисления углеводородов, реактор паровой конверсии оксида углерода, влагооделитель, средство сероочистки, блок очистки синтез-газа от диоксида углерода, средство перекачивания жидких сред, теплообменник, описанная в патенте РФ №2340654, МПК C10G 47/22, B01J 19/26, опубликованный 10.12.2008, «СПОСОБ И РЕАКТОР ДЛЯ ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ И ПОЛУЧЕННЫЙ С ПОМОЩЬЮ НИХ ПРОДУКТ». В документе описан способ и реактор для облагораживания нефти, содержащий реакционную камеру для парциального окисления, пригодную для образования синтетического газа, содержащего водород, реакционную камеру для облагораживания тяжелой нефти, содержащую высокотемпературную реакционную зону, пригодную для термического крекинга, по меньшей мере, части тяжелой нефти в присутствии синтетического газа при температуре, превышающей 1225°F (662,8°C) в течение менее 10 с с образованием термически крекированной нефти, зону быстрого гашения, пригодную для гашения термически крекированной нефти с помощью гасящей нефти в течение 10 с инициирования термического крекинга тяжелой нефти в высокотемпературной реакционной зоне, стабилизационную зону, пригодную для обеспечения времени пребывания для термически крекированной нефти от 1 до 60 мин при пониженной температуре менее 850°F (454,4°C) с образованием облагороженной нефтяной смеси, и, по меньшей мере, одно выпускное сопло, пригодное для приема синтетического газа, образованного в реакционной камере парциального окисления и протекающего через выпускное сопло с обеспечением контакта синтетического газа с, по меньшей мере, частью облагороженной, частью тяжелой нефти, и проход, пригодный для извлечения, по меньшей мере, части облагороженной нефтяной смеси из реакционной камеры облагораживания тяжелой нефти.

Результаты, приведенные в патенте «СПОСОБ И РЕАКТОР ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ И ПОЛУЧЕННЫЙ С ПОМОЩЬЮ НИХ ПРОДУКТ», имеют неоспоримые преимущества перед вышеприведенными аналогами, но сложен в исполнении, особенно в изготовлении реактора, предусматривающего монтаж в нем блока проведения реакции парциального окисления углеводородов, согласно которому формула реакции должна выглядеть: CH4+1/2O2→2H2+CO. Парциальное окисление является реакцией каталитической, и в зоне гидрировании «тяжелой нефти» без применения катализатора, как в прототипе, гидрирование органических соединений не исключает, а скорее способствует нежелательным побочным реакциям Фишера-Тропша:

nCO+2nH2→(CH2)n+nH2O; 2nCO+nH2→-(CH2)n+nCO2; CO+H2→C+H2O.

Наличие CO - оксида углерода при реакции гидрирования в лучшем случае приведет к перерасходу водорода и выделению количества тепла, несовместимого с целостностью конструкции установки, а в худшем случае - к синтезу сажи, и это является существенным недостатком способа.

Нефть и метан либо иной углеводород, используемый для получения водорода, как правило, содержит соединения серы, меркаптаны и другие ее производные, поэтому перед ректификацией или после нее требует дополнительной тонкой очистки гидрированных нефтепродуктов, которая реализуется через предлагаемую нами реакцию гидрирования. Для проведения тонкой очистки от соединений серы и гидрирования органических соединений многоатомных парафинов и асфальтенов в зоне реакции должна быть проведена каталитическая реакция гидрирования на алюмокобальтмолибденовом и/или алюмокобальтникелевом катализаторе для достижения последующей тонкой сероочистки нефти. Отсутствие этих стадий в прототипе также существенный недостаток способа.

Еще одним из недостатков технологии, указанной в прототипе, является отсутствие стадии очистки от серосодержащих углеводородов при их парциальном окислении для получения водорода. В этом случае в продукт вносят дополнительное количество серы, что в конечном случае отрицательно сказывается на продукте облагораживания тяжелой нефти.

В указанном прототипе изобретения не показана возможность получения «активного» атомарного водорода, без которого реакция гидрирования органических соединений и органических серосодержащих неэффективна.

Предлагаемым изобретением решаются задачи в области:

1. Разработки и изготовления установок комплексной переработки нефти.

2. Улучшения транспортабельности продуктов переработки нефти за счет снижения ее плотности и вязкости.

3. Обоснования количества водорода, подаваемого в аппараты диспергации и кавитации.

Результатом решения этих задач является: получение чистого синтез-газа азотоводородной смеси, не имеющего иных гетероатомов, кроме углерода, водорода и азота; получение атомарного водорода; диспергация многоатомных парафинов, асфальтенов и их серопрозводных до углеводородных радикалов, гидрирование углеводородных радикалов и серопроизводных углеводородов до насыщенных углеводородов и сероводорода.

Технический результат достигается тем, что установка комплексной переработки нефти, включающая в себя взаимосвязанные: блок конвертора газообразных углеводородов для проведения реакции парциального окисления углеводородов, реактор паровой конверсии оксида углерода, блок влагооделителя, блок сероочистки, блок очистки синтез-газа от диоксида углерода, агрегат перекачивания жидких сред, блок теплообменника, снабжена кавитатором, блоком водородных мембран и аппаратом гидрирования углеводородов, который совмещен с блоком сероочистки и блоком конвертора углеводородов через теплообменник, соединенный с реактором паровой конверсии оксида углерода, а последовательно соединенные влагоотделитель и блок очистки синтез-газа от диоксида углерода предназначены для приема продуктов паровой конверсии оксида углерода и их обработки и подачи обработанной смеси в кавитатор через водородную мембрану, где кавитатор связан с агрегатом перекачивания жидких сред и представляет собой блок из одного или нескольких блоков попарно соединенных центробежных кавитационных насосов, которые включают в себя центробежные турбины, установленные соосно и обращенные навстречу друг другу лопастями турбин, при этом каждая из турбин приводится во вращение независимыми электродвигателями, которые имеют возможность привода турбин насосов синхронно или асинхронно в одном или в противоположных направлениях, при этом водородные мембраны примыкают непосредственно к корпусам кавитационных насосов, а внутри корпусов аппаратов гидрирования расположены катализаторы гидрирования.

В другом варианте исполнения, водородные мембраны смонтированы в трубопроводе первого или второго или в обоих спрямляющих аппаратах подачи синтез-газа, установленном перед блоком очистки синтез-газа от диоксида углерода, а внутри корпуса аппарата гидрирования расположен катализатор гидрирования.

В способе комплексной переработки нефти по любому из вариантов газообразные углеводороды в аппарате совмещенного гидрирования и сероочистки очищают от серосодержащих соединений, смешивают с воздухом и подают в аппарат парциального окисления углеводородов на катализатор конверсии метана, нафты или попутного газа, далее смесь газов подают в реактор паровой конверсии оксида углерода, полученный синтез-газ отделяют от влаги и двуокиси углерода и через водородную мембрану подают в зону кавитации, куда другим потоком подают нефть.

В качестве средства для перекачки жидких сред также может быть использован кавитатор.

Совмещают каталитическую очистку и гидрирование углеводорода для получения синтез-газа при температуре 360-420°C.

На гидрирование углеводорода для получения синтез-газа подают водород и/или азотоводородную смесь в количестве 0,02-0,3 об.% от количества углеводорода, поступающего на очистку.

Осуществляют риформинг углеводородов для получения синтез-газа при температуре 750-850°C в режиме парциального окисления и соотношении углеводород:воздух, равном 1,02,78.

Для восстановления активности катализатора, потерянной в результате длительной эксплуатации, конвертер с катализатором продувают при температуре 500-650°C смесью пара и воздуха при дозировке в пар не более 5 об.% от объема пара.

Паровую конверсию оксида углерода проводят в одну стадию при температуре 230-360°C и соотношении пар:газ 0,6-1,0:1,0

Количество водорода, которое дозируют для процесса гидрирования нефти после молекулярного диспергатора, поддерживают в пределах от 2,5 до 5,5 об.% в зависимости от состава нефти.

Количество нефти, подаваемое в рецикл после гидрирования нефти на всас кавитатора, поддерживают от 5 до 30 мас.%.

В процессе гидрирования углеводородных радикалов нефти дополнительно проводят частичное гидрирование сероорганических соединений.

На чертеже показана функциональная схема установки комплексной переработки нефти.

Установка комплексной переработки нефти включает в себя теплообменники 1, совмещенный аппарат гидрирования и сероочистки 2, конвертор газообразных углеводородов для проведения реакции парциального окисления углеводородов 3, реактор паровой конверсии оксида углерода 4, влагоотделитель 5, блок очистки синтез-газа от диоксида углерода 6, водородную мембрану 7, кавитатор 8, средство перекачивания жидких сред 9.

Аппарат гидрирования углеводородов, совмещенный со средством сероочистки 2, связан с конвертором углеводородов 3. Конвертор 3 через теплообменник 1 связан с реактором паровой конверсии оксида углерода 4. Последовательно связанные влагоотделитель 5 и блок очистки синтез-газа от диоксида углерода 6 предназначены для приема продуктов паровой конверсии оксида углерода, их обработки и передачи обработанной смеси в кавитатор 8 через водородную мембрану 7. Кавитатор 8 также связан со средством 9 перекачивания жидких сред и представляет собой блок из одного или нескольких блоков попарно соединенных центробежных кавитационных насосов, которые включают в себя центробежные турбины, установленные соосно и обращенные навстречу друг другу лопастями турбин, при этом каждая из турбин приводится во вращение независимыми электродвигателями, которые имеют возможность привода турбин насосов синхронно или асинхронно в одном или в противоположных направлениях, при этом мембраны расположены перед коллектором зоны гидрирования, катализаторы которой расположены над спрямляющим аппаратом второй ступени внутри корпусов кавитационных насосов. После водородной мембраны 7, примыкающей непосредственно к корпусу кавитационного насоса через коллектор, водород по коллектору поступает в зону катализаторов спрямляющего аппарата для гидрирования. Также водородная мембрана может быть смонтирована в конце трубопровода водорода спрямляющего аппарата (не показан). Внутри корпуса аппарата гидрирования 2 расположен катализатор гидрирования производных меркаптанов. На схеме также показано, что после обработки в кавитаторе 8 нефть поступает на аппаратуру фильтрации нефти от асфальтенов 10 и на перегонку 11. Инерты сбрасываются в емкость 12.

Центробежные турбины в кавитаторе 8 расположены встречно друг другу на одной оси и приводятся во вращение электродвигателями. Направление вращения центробежных турбин может быть синхронное или асинхронное в одном направлении или в противоположных направлениях в зависимости от решаемых задач. Водородная мембрана расположена вне кавитатора, а подачу газа для гидрирования производят в зону гидрирования по высокотемпературному коллектору, оснащенному катализатором.

Сдвоенный, как и одинарный кавитатор, в предлагаемом изобретении используется как термокомпенсирующий насос для перекачивания жидких сред и получения многокомпонентных эмульсий, как фракционный молекулярный диспергатор, разрывающий молекулярные углерод - углеродные связи R-CH2-CH2-R в многоатомных парафинах и асфальтенах с образованием органических радикалов 2R-CH2- в качестве высокоэффективного реактора, для каталитического синтеза гидрированием радикалов в маломолекулярных парафинах и меркаптанах с расположением на поверхности статора активного катализатора гидрирования на основе соединений алюминия, кобальта и молибдена и/или алюминия, никеля и кобальта с промотрами редкоземельных металлов как высокоэффективного генератора тепла или холода. Синтез-газ, очищенный от воды, оксидов углерода и серы, подают непосредственно в зону кавитации, где на катализаторе гидрирования водород активируется до атомарного состояния и гидрирует углеводородные радикалы, меркаптаны и производные меркаптанов до сероводорода. Вариантом подачи атомарного водорода в зону кавитации является подача смеси через водородную мембрану с целью активации водорода до атомарного состояния или подача синтез-газа двумя параллельными потоками подачи азотоводородной смеси через водородную мембрану в кавитатор и/или подачи азотоводородной смеси непосредственно на всас кавитатора без водородной мембраны. Способ предусматривает подачу не менее 5 мас.% гидрированной нефти в рецикл центробежного насоса - кавитатора.

Установка предусматривает монтаж одного и более насосов кавитаторов с одним и более рециклами подачи не менее 5 мас.% гидрированной нефти на всас аппаратов.

В процессе решения данной задачи достигнут новый технический результат по получению синтез-газа с применением совмещенного узла гидрирования и сероочистки синтез-газа. В реактор совмещенной очистки и гидрирования дополнительно подают водород и/или азотоводородную смесь для гидрирования сероорганических соединений при температуре 350-420°C. Подачу водорода и/или азотоводородной смеси осуществляют в количестве 0,02-0,3 об.% от объема углеводорода для получения синтез-газа. Процесс риформинга углеводородов проводят при температуре 750-850°C в режиме парциального окисления при соотношении углеводород:воздух, равном 1:2,78. Схема предусматривает подачу пара на реактор риформинга с целью регенерации катализатора в результате длительной эксплуатации или предотвращения зауглероживания катализатора. После риформинга газ подают в одноступенчатый реактор паровой конверсии оксида углерода, где проводят реакцию паровой конверсии монооксида углерода при температуре 230-360°C, соотношении пар:газ, равном 0,6-1,0:1. Далее газ подают в сепаратор для отделения газа от воды, а затем на очистку газа от диоксида углерода, далее на блок одного и более кавитаторов, выполняющих роль термокомпенсирующего насоса и молекулярного диспергатора с зоной каталитического гидрирования, и подачей в рецикл не менее 5 мас.% диспергированной прогидрированной нефти.

Основными отличительными признаками изобретения является , что предложен и изготовлен кавитационный насос совмещенной конструкции осевой и центробежной турбины с зонами молекулярного диспергирования высокомолекулярных парафинов до углеводородных радикалов, каталитического гидрирования радикалов, частичного гидрирования меркаптанов и их производных до сероводорода с подачей в зону кавитации азотоводородной смеси и/или атомарного водорода после водородной мембраны, подачей в рецикл не менее 5 мас.% гидрированной нефти.

Дополнительными отличительными признаками изобретения являются изготовление в составе установки: совмещенного реактора гидрирования с сероочисткой синтез-газа и одноступенчатого реактора паровой конверсии оксида углерода. Схема установки предусматривает возможность регенерации катализатора риформинга после длительной эксплуатации.

Из источников информации не известна предлагаемая совокупность признаков, приводящая к решению поставленной задачи с получением нового технического результата, а именно предложение и изготовление кавитатора совмещенной конструкции осевой и центробежной турбины в роли насоса с зонами молекулярного диспергирования высокомолекулярных парафинов до углеродных радикалов. Гидрирование радикалов на катализаторах, частичное гидрирование меркаптанов и их производных до сероводорода с подачей в зону кавитации азотоводородной смеси и/или атомарного водорода после водородной мембраны, подачей в рецикл не менее 5 мас.% гидрированной нефти. Из источника информации по переработке нефти не известно о совмещенном реакторе гидрирования и сероочистки конвертированных углеводородов с получением обессеренного синтез-газа и одноступенчатой паровой конверсии монооксида углерода, получением продукта переработки нефти пониженной плотности, отвечающих требованиям транспортабельности.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предложенного способа на разработанной установке, иллюстрируют примерами.

Пример №1

Природный или попутный газ в аппарате совмещенного гидрирования и сероочистки очищают от серосодержащих соединений, смешивают с воздухом при соотношении 1:2,78 и подают в аппарат парциального окисления углеводородов на катализатор конверсии метана, нафты или попутного газа. На алюмооксидной керамике с нанесенным активным никелевым компонентом и промоторами, являющейся катализатором, проводят селективную каталитическую реакцию парциального окисления углеводородов CH4+1/2O2→2H2+CO при температуре 800°C. В результате реакции согласно хромотографическому анализу получают смесь газов состава: об.%: H2 - 35,0; N2 - 40,0; CO - 18,5; CH4 - 1,5; CO2 - 1,0; инерты - 4,0. Полученный газ после теплообменника подают в аппарат одноступенчатой паровой конверсии монооксида углерода. Паровую конверсию монооксида углерода проводят на медьцинкалюминиевом промотированном катализаторе с паром по реакции CO+H2O→CO2+H2 при температуре 250-350°C и соотношении пар:газ, равном 0,6-1,0:1,0. В результате которой получают дополнительно 18,5 л водорода и 18,5 л диоксида углерода. Общее количество водорода, полученное в результате конверсии метана и оксида углерода, составляет 40,9 л. Полученный синтез-газ отделяют от влаги и двуокиси углерода и получают синтез-газ, отвечающий составу, об.%: водород - 47,3; азот - 46,3; инерты - 6,4. Полученную азотоводородную смесь через водородную мембрану и/или катализатор гидрирования, где молекулярный водород активируется до атомарного состояния, далее, через спрямляющий аппарат подают в зону кавитации. Другим потоком, через вал сдвоенных роторов, нефть с расходом 1,0 м/час плотностью 960 кг/м3 и вязкостью 640 cCт (мм2/c), через пустотелый вал двигателя подают в зону молекулярной диспергации и суспензирования, где сдвоенные роторы, движущиеся соосно в одном направлении с разной скоростью вращения, разрывают многоатомные углеводороды и образуют свободные углеводородные радикалы. Азотоводородная смесь подается через водородную мембрану, на которой получают атомарный водород чистотой 99,9% с расходом 2,5 м3/чac, в течение долей секунды присоединяется к свободным радикалам углеводородов, образуя новые более короткие связи углеводородных соединений. Длина углеводородных радикалов зависит от скорости вращения сдвоенных роторов, температуры в зоне кавитации и подбирается индивидуально в зависимости от свойств нефти, присущих месторождению или нефтедобывающей скважине. Отбор пробы образца нефти после прохождения зоны кавитации показал плотность нефти 910 кг/м3, вязкость 137 сСт (мм2/с). После прохождения через первый кавитатор обработанную нефть направляют во второй кавитатор с расходом подачи азотоводородной смеси через катализатор гидрирования равным 6,34 м3/час (в том числе 3 м3/час водорода.) Циркуляционным насосом подают в рецикл после второго кавитатора 5 мас.% обработанной нефти. Анализ нефти после второго кавитатора показал плотность нефти - 860 кг/м3, вязкость - 65 сСт (мм2/с). Полученная после обработки нефть имеет ярко выраженный запах сероводорода.

Пример №2

Образец нефти обрабатывают по примеру №1 с тем отличием, что азотоводородную смесь подают с расходом 5,4 м3/час, соответственно после водородной мембраны в количестве водорода 2,5 м3/час, и через катализатор гидрирования расходом 5,28 м3 (в том числе водорода 2,49 м3) на кавитатор молекулярного диспергирования нефти со сдвоенными роторами и расходом нефти 1,0 м3/чac, плотностью 960 кг/м3, вязкостью 640 сСт (мм2/с). Вращение роторов осуществляют в противоположных направлениях и подачей в рецикл на всас кавитатора 30 мас.% обогащенной водородом нефти. Отбор нефти на анализ производят через 10-15 мин после стабилизации работы циркуляционного насоса. Плотность нефти согласно анализу 640 кг/м3, вязкость 50 сСт (мм2/с). Полученная после обработки нефть имеет ярко выраженный запах сероводорода.

Пример №3

Образец нефти обрабатывают по примеру №1 с тем отличием, что азотоводородную смесь подают с расходом в количестве 8,46 м3/час, в том числе 3,9 м3/час, через катализатор гидрирования на кавитатор молекулярного диспергирования со сдвоенными роторами и расходом нефти 1,00 м3/час с плотностью 960 кг/м3, вязкостью 640 сСт. Вращение роторов осуществляют в противоположных направлениях и с подачей в рецикл на всас кавитатора 25 мас. % обогащенной водородом нефти. Отбор нефти на анализ производят через 10-15 мин после стабилизации циркуляционного насоса. Полученная после обработки нефть имеет ярко выраженный запах сероводорода, плотность составляет 840 кг/м3, вязкость 60 сСт (мм2/с).

Результаты обработки нефти на разработанной установке диспергирования каталитического гидрирования с подачей в зону кавитации атомарного водорода сведены в таблицу №1.

Таблица 1
№ п/п Химические соединения Расход,
м3/час
Плотность до обработки,
кг/м3
Вязкость до обработки,
сСт
Рецикл,
мас %
Плотность после обработки,
кг/м3
Вязкость после обработки,
сСт
Плотность после 2-й обработки,
кг/м3
Вязкость после 2-й обработки,
сСт
Примечания
1 Нефть 1,00 960 640 5 910 137 860 65
Водород 2,5
Азотоводородная смесь, в том числе водорода 6,34
3,0
2 Нефть 1,00 960 640 30 840 50
Водород 5,4
Азотоводородная смесь, в том числе водорода 5,28
2,49
3 Нефть 1,00 960 640 25 840 60
Азотоводородная смесь, в том числе водорода 8,46
3,9
4* Битум Cold Lake 10,07АНИ 730,0 11,83АНИ 369,0 *
Сантистокс Сантистокс
*Образец №4 соответствует показателям испытаний прототипа. Значения плотности в АНИ и вязкости сантистокс приведены согласно прототипу.

Из сравнения результатов примера №4 прототипа и результатов, приведенных в предлагаемом способе, видно, что облагороженная нефть по известному способу значительно уступает по плотности, а следственно, хуже транспортируется с места добычи к перерабатывающему предприятию. Разработанная установка компактна и позволяет вырабатывать синтез-газ с последующей каталитической активацией водорода до атомарного состояния и/или получать атомарный водород непосредственно через водородную мембрану. Атомарный водород обладает свойствами повышенной активности, так как не может находиться в атомарном состоянии более долей секунды в условиях проведения реакции гидрирования и легко взаимодействует с радикалами углеводородов, полученных в результате обработки нефти на кавитаторе молекулярного диспергирования с получением углеводородов более коротких молекул, чем молекул многоатомных парафинов и асфальтенов и отвечает плотности дизельного топлива, поддающегося без предварительного подогрева транспортировке на длительные расстояния. Катализатор гидрирования, помещенный в зону кавитации, ускоряет процесс взаимодействия не только радикалов углеводородов, но и позволяет частично гидрировать серорганические соединения до сероводорода, что обнаруживается ярко выраженным запахом сероводорода. Запах сероводорода подтверждает проведение реакции гидрирования сероорганических соединений и указывает на дополнительный отличительный признак изобретения - гидрирование сероорганических соединений нефти. Выбранный предел дозировки атомарного водорода от 2,5 м3 до 7,9 м3 соответствует широкому диапазону номенклатуры известной в мировой практики добываемой нефти по содержанию многоатомных парафинов и асфальтенов. Стоимость получения водорода из метана, попутного газа или биогаза оправдана затратами по сравнению со стоимостью легкой нефти или известными способами передела тяжелой нефти в более легкую нефть.

1. Установка комплексной переработки нефти, включающая в себя взаимосвязанные конвертер газообразных углеводородов для проведения реакции парциального окисления углеводородов, реактор паровой конверсии оксида углерода, влагоотделитель, совмещенный аппарат гидрирования и сероочистки, блок очистки синтез-газа от диоксида углерода, средство перекачивания жидких сред, теплообменник, отличающаяся тем, что снабжена кавитатором, водородной мембраной и аппаратом гидрирования углеводородов, который совмещен со средством сероочистки и связан с конвертером углеводородов, через теплообменник связанным с реактором паровой конверсии оксида углерода, а последовательно связанные влагоотделитель и блок очистки синтез-газа от диоксида углерода предназначены для приема продуктов паровой конверсии оксида углерода, их обработки и передачи обработанной смеси в кавитатор через водородную мембрану, где кавитатор связан со средством перекачивания жидких сред и представляет собой блок из одного или нескольких блоков попарно соединенных центробежных кавитационных насосов, которые включают в себя центробежные турбины, установленные соосно и обращенные навстречу друг другу лопастями турбин, при этом каждая из турбин приводится во вращение независимыми электродвигателями, которые имеют возможность привода турбин насосов синхронно или асинхронно в одном или в противоположных направлениях, при этом водородные мембраны примыкают непосредственно к корпусам кавитационных насосов, а внутри корпусов аппаратов гидрирования расположены катализаторы гидрирования.

2. Способ комплексной переработки нефти в установке по п.1, при котором газообразные углеводороды в аппарате совмещенного гидрирования и сероочистки очищают от серосодержащих соединений, смешивают с воздухом и подают в аппарат парциального окисления углеводородов на катализатор конверсии метана, нафты или попутного газа, далее смесь газов подают в реактор паровой конверсии оксида углерода, а полученный синтез-газ отделяют от влаги и двуокиси углерода, далее азотоводородную смесь через водородную мембрану подают в зону кавитации, куда другим потоком подают нефть.

3. Способ по п.2, в котором в качестве средства для перекачки жидких сред использован кавитатор.
4 Способ по п.2, в котором производят совмещенные процессы гидрирования и сероочистки углеводорода для получения синтез-газа при температуре 360-420°C.

5. Способ по п.2, в котором на гидрирование углеводорода для получения синтез-газа подают водород и/или азотоводородную смесь в количестве 0,02-0,3 об.% от количества углеводорода, поступающего на очистку.

6. Способ по п.2, в котором производят риформинг углеводородов для получения синтез-газа при температуре 750-850°C в режиме парциального окисления и соотношении углеводород: воздух, равном 1,0:2,78.

7. Способ по п.2, в котором для восстановления активности катализатора, потерянной в результате длительной эксплуатации, конвертер с катализатором продувают при температуре 500-650°C смесью пара и воздуха при дозировке в пар не более 5 об.% от объема пара.

8. Способ по п.2, в котором паровую конверсию оксида углерода проводят в одну стадию при температуре 230-360°C и соотношении пар: газ 0,6-1,0:1,0

9. Способ по п.2, в котором количество водорода, которое дозируют для процесса гидрирования нефти после молекулярного диспергатора, поддерживают в пределах от 2,5 до 5,5 об.% в зависимости от состава нефти.

10. Способ п.2, котором количество нефти, подаваемое в рецикл после гидрирования нефти на всас кавитатора, поддерживают от 5 до 30 мас.%.

11. Способ по п.2, в котором в процессе гидрирования углеводородных радикалов нефти дополнительно проводят частичное гидрирование сероорганических соединений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидрокрекингу углеводородных фракций. .

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. .

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. .

Изобретение относится к облагораживанию тяжелой нефти до легкой нефти. .

Изобретение относится к способу гидрокрекинга тяжелых углеводородных фракций. .
Изобретение относится к области переработки природных энергоносителей, а именно к способам термохимической переработки тяжелых нефтяных остатков. .

Изобретение относится к способам переработки углеводородных остатков, в частности к гидровисбрекингу нефтяных и газоконденсатных остатков. .

Изобретение относится к способу крекинга нефти и нефтепродуктов и может использоваться в нефтеперерабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к нефтехимии. .

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к области переработки углеводородов, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для получения различных нефтепродуктов, в том числе высококачественного топлива.

Изобретение относится к области термохимической переработки высокомолекулярного углеродсодержащего сырья. .

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к способам крекинга нефтесодержащих фракций с использованием физических методов воздействия на сырье в ходе осуществления процесса разделения сложных молекул исходного сырья на более простые.

Изобретение относится к области обработки нефти, в частности нефтяного сырья, а также нефтепродуктов с целью улучшения их характеристик преимущественно за счет повышения доли светлых фракций.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. .

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. .

Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности и служит главным образом для переработки попутного нефтяного газа в полезный продукт - технический углерод (ТУ) и водород, в то время как сейчас, в основном, он просто сжигается в атмосфере.

Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к технике получения экологически чистых углеводородных газов - пропеллентов, применяемых в качестве газа-вытеснителя для аэрозольных упаковок.
Наверх