Способ холодной переработки нефти

Изобретение относится к области переработки нефти и разделения ее на фракции. Предложен способ низкотемпературных деструктивных превращений нефти и нефтяных фракций в моторные топлива, заключающийся в том, что нефть подвергают многократно повторяющемуся циклу: криолиз продукта при температуре не выше -15°С в течение не менее 20 часов с предварительным введением в него донорной присадки в количестве не менее 0,5% к весу нефти с последующей отгонкой образовавшихся в данном цикле топливных фракций. Технический результат – возможность получения максимального количества топливных фракций без применения высокотемпературных технологических процессов. 3 табл.

 

Изобретение относится к области переработки нефти с целью разделения ее на фракции.

Нефть - это жидкий горючий материал - сложная многокомпонентная взаиморастворимая смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов различного химического строения с числом углеродных атомов до 100 и более. По своему составу нефти различных месторождений весьма разнообразны, поэтому речь может идти лишь о составе, строении и свойствах «среднестатистической» нефти (Гюльмисарян Т.Г., Киташов Ю.А. «Введение в переработку нефти» Отдел оперативной полиграфии РГУ нефти и газа, Москва, 2004 г., стр. 4).

Ценнейшим свойством нефти является то, что каждое из соединении, входящих в ее состав, имеет свою индивидуальную температуру кипения (Леффлер У.Л. «Переработка нефти» ЗАО «Олимп-Бизнес» Москва, 2007 г., стр. 11).

Базируется технология переработки нефти на процессах физического разделения компонентов нефти и их химических превращениях.

Известен способ переработки нефти - фракционирование, при котором получаются следующие продукты:

1. Сырой бензин - фракции с температурой кипения до (150-200)°C, состоящие, в основном, из молекул углеводородов, с 5-9 атомами углерода.

2. Керосин - фракции с температурой кипения до (150-300)°C, состоящие, в основном из молекул с 10-16 атомами углерода.

3. Мазут, нефтяной остаток - смесь высших углеводородов.

Бензиновая и керосиновая фракции, называемые светлыми фракциями, используются как топливо для автомобильных, реактивных и дизельных двигателей. Мазут - нефтяной остаток, используется как котельное топливо или сырье для вакуумной перегонки (Верджичинская С.В., Дигуров Н.Г., Синицин С.А. «Химия и технология нефти и газа», Москва, Форум-инфра 2007 г. стр. 139).

Ценнейшими продуктами переработки нефти являются светлые, топливные фракции и в частности бензин - смесь алкановых (предельных) углеводородов, содержание которых в нефтях различных месторождений различно. В легких нефтях, с малой вязкостью оно можно быть (20-50)%, в тяжелых, очень вязких - (1-2)% (Рябов В.Д. «Химия нефти», Москва, издательство «Техника» ТУМА РУПП, 2004 г. стр. 71).

В настоящее время мазут подвергают вакуумной перегонке под давлением (0,05-0,1) атм, получая таким образом широкую фракцию (350-500)°C - вакуумный газойль - сырье для каталитического крекинга, в результате которого получают, главным образом, компоненты моторных топлив.

Каталитический крекинг - один из важнейших процессов, обеспечивающих глубокую переработку нефти - весьма значительная доля его в общем объеме переработки нефти. Назначение каталитического крекинга - деструктивное превращение нефтяных фракций в моторные топлива.

Каталитический крекинг углеводородов проводится при высоких температурах (450-530)°C при давлении (0,07-0,3) МПа в присутствии дорогостоящих катализаторов. Обеспечение таких условий проведения процесса требует высоких энергетических затрат, дорогостоящего оборудования и катализатора, процесс материалоемок и к тому же не следует забывать об отрицательном влиянии его на окружающую среду.

Задачей данного изобретения является получение максимального количества топливных фракций без применения высокотемпературных деструктивных превращений нефтяных фракций в моторные топлива.

Решение поставленной задачи достигается тем, что нефть подвергается многократному криолизу, т.е. замораживанию при температуре не выше -35°C в течение не менее 20 часов с последующей отгонкой топливных фракций.

Известно, что при выдержке растворов полимеров при низкой температуре - замораживании - возникающие давления настолько велики (особенно в водных растворах), что вызывают механическую деструкцию молекул материала. В результате криолиза образуются макрорадикалы, способные, при оттаивании, ко всем реакциям свободных радикалов (Тагер А.А. «Физико-химия полимеров» Государственное научно-техническое издательство химической литературы, Москва, 1963 г., стр. 64, Симионеску К., Опра К. «Механохимия высокомолекулярных соединений» Издательство «Мир» Москва, 1970 г., стр. 206). Известно также, что с помощью криолиза можно управлять свойствами и составом полимерных компаундов (Копыл Н.В. и другие, Авторское свидетельство SU 1446657, 1988 г.)

Мономеры и полимеры на основе углерода и водорода принадлежат к одному классу органических соединений - углеводородам с ковалентными связями атомов в их молекулах.

Мономеры с длинными цепочками и полимеры, имеющие в основе те же молекулярные цепочки с одними и теми же ковалентными связями между атомами в молекуле, при криолизе также распадаются на свободные радикалы. Собственно, на свободно-радикальном распаде молекул с длинными углеродными цепочками основана вся нефтехимия (Рябов В.Д. «Химия нефти», Москва, издательство «Техника» ТУМА РУПП, 2004 г., стр. 174).

Принципиальное отличие предлагаемого способа заключается в том, что в молекулах соединений, входящих в состав нефти при криолизе, происходит деструкция (разрыв) углеводородных цепей с образованием двух или нескольких свободных радикалов с более короткими цепочками.

Рассмотрим это явление на примере входящего в состав нефти углеводорода, молекула которого состоит из цепочки с двадцатью атомами углерода, т.е. C20H42, которая при криолизе распадается на 2 свободных радикала с неспаренными электронами, по ковалентной связи вероятнее всего по середине цепочки.

Раскол молекулы может произойти в любом мести цепочки. Однако здесь все решает физика. Значения ионной гетеролитической связи C-H может быть в пределах 670-1689 кДж/моль (Рябов В.Д. «Химия нефти», Москва, издательство «Техника» ТУМА РУПП, 2004 г. стр. 168). Энергия разрыва ковалентной связи C-C равна 335 кДж/моль. Причем к середине цепочки она уменьшается. Так, для цепочки из 8-ми атомов углерода она уменьшается до 310 кДж/моль (Проскуряков В.А. «Химия нефти», С-Петербург - Химия, С-Петербургское отделение, 1995 г., стр. 301).

Поэтому наиболее вероятен разрыв по ковалентной связи по середине, по энергии связи 310 кДж/моль. Но в любом случае, где бы ни порвалась связь, из одной молекулы получаются 2 (а иногда и более), т.е. уровень гомологического ряда снижается, появляется больше молекул с короткими цепочками. В нефти, в результате криолиза, фактически возрастает процентное содержание низкомолекулярных, светлых, топливных фракций. Чтобы придать реакции необратимый характер, необходимо прекратить реакцию, нейтрализовав свободные радикалы, таким образом выведя их из реакции. Один из способов - это введение донорной присадки, молекулы которой способны распадаться при тех же условиях на несущие заряд частицы.

Из опробованных нами присадок самой простой, естественной наиболее приемлемой для повышения прихода светлых, топливных фракций из нефти (и что не менее важно - безопасной) является вода.

В выше упомянутых источниках и Тагер А.А., и Симионеску К. подчеркивают влияние воды на эффективность криолиза. Так, Тагер А.А. («Физико-химия полимеров» Государственное научно-техническое издательство химической литературы, Москва, 1963 г. стр. 64) указывает, что «при замораживании возникающие давления настолько велики (особенно в водных растворах), что возникает механическая деструкция». Также у Симионеску К., Опра К. («Механохимия высокомолекулярных соединений» Издательство «Мир» Москва, 1970 г., стр. 206) «…сравнение результатов… что эффективность распада молекул в воде выше, чем в органических растворителях».

Уникальность свойств воды объясняется наличием в ней громадного количества водородных связей (Хмельницкий О.А. «Физическая и коллоидная химия» Москва, Высшая школа, 1988 г., стр. 45). Водородная связь значительно слабее ковалентной и не превышает 40 кДж/моль, тогда как связь - C-C более 300 кДж/моль. Таким образом, очень активные свободные радикалы легко нейтрализуются разрывающимися водородными связями и, обеспечивая себе устойчивое состояние, обеспечивают таким образом необратимость реакции деструкции.

Оценка эффективности криолиза была проведена прямым методом - методом прямой отгонки светлых фракций - фракции, выкипающие до 250°C. Отгонка проводилось методом простой дистилляции, применяемым в нефтяной промышленности в соответствии с ГОСТ 2177-85 (Верджичинская С.В., Дигуров Н.Г., Синицин С.А. «Химия и технология нефти и газа», Москва, Форум-инфра 2007 г., стр. 48).

В качестве эксперимента использовались вязкие парафинистые нефти Джаркурганского месторождения, месторождения Кучкар-Ота и российская нефть. Для эксперимента брали по 4 навески нефти каждого из месторождений, причем одна навеска использовалась как контрольная (для сравнения результатов), в другую вводили 2% к весу нефти донорной присадки (воды), в третью 4%, в последнюю 6%. Далее проводилось перемешивание компонентов механическим способом, до образования однородной эмульсии. Навески с донором помещались в полиэтиленовую тару и подвергались криолизу, т.е. замораживанию при температуре (-38)°C в течение суток. Далее, после оттаивания, продукты переливали в колбу из жаропрочного стекла и проводили отгонку фракции до 250°C методом простой дистилляции в соответствии с ГОСТ 2177-85.

Результаты эксперимента сведены в таблицу №1:

Эффективность присадки 0,5% к весу нефти проверялась на исследуемой вязкой нефти Джаркурганского месторождения в режиме криолиза (-38)°С в течение 24 часов: результат отгонки фракции нефти, выкипающей до 180°С, составил 11,8 весовых %.

Как видно из таблицы, эффективность криолизной обработки довольно высокая (сравнить колонки 3 и 6 таблицы). Результаты отгонки фракции 250°C с 4-мя и 6-ю процентами донора отличаются незначительно (сравнить колонки 5 и 6 таблицы), а избыток непрореагированной воды нежелателен при отгонке. Поэтому оптимальное количество донорной присадки для исследуемых нефтей - это 4% к весу нефти.

Эти результаты достаточно красноречиво подтверждают факт распада длинных молекул компонент нефти при криолизе и образования (с помощью донорной присадки) более коротких молекул, составляющих топливные фракции. Топливные фракции - это смесь углеводородов с молекулярными цепочками до 16 атомов углерода. Следовательно, полученные результаты указывают на то, что после криолиза практически были отогнаны углеводороды, молекулы которых до криолиза содержали до 32 атомы углерода в цепочке (при условии разрыва углеродной цепочка по середине).

Очевидно следует ожидать, что молекула, допустим, из 40 атомов углерода в результате криолиза даст 2 молекулы с цепочками по 20 атомов углерода, молекула, состоящая из 60 атома углерода, - молекулы по 30 атомов углерода; молекула, состоящая из 80 атомов углерода, - 2 молекулы по 40 атомов углерода и т.д.

Это значит, что если повторить цикл криолиз-отгонка, то дополнительно будет получено определенное количество молекул, составляющих топливные фракции, т.е. углеводороды с цепочками до 16 атомов углерода.

Для подтверждения данного вывода были взяты продукты, оставшиеся после первого цикла криолиз-отгонка, в каждую добавлялось по 4% к весу продукта донора (воды), производилось перемешивание до получения однородной эмульсии, переливалось в полиэтиленовые бутылки и помещалось на сутки в камеру холода с температурой -38°C. После оттаивания продукты переливались в колбы из жаростойкого стекла и проводилась отгонка топливных фракций до 220°C.

Результаты эксперимента сведены в таблицу №2.

Как видно из таблицы, выход топливных фракций очень вязких парафинистых нефтей (Кучкар-Ота, Джаркурган) даже выше, чем в исходном сырье, без криолиза.

Снова в оставшийся после второго цикла криолиз-отгонка продукт добавлялось по 4% донора, перемешивалось, замораживалось и проводилась отгонка - уже третья. Результаты сведены в таблице №3.

й

Как видно из таблицы, выход топливных фракций после третьей отгонки не ниже, чем в исходной, без криолиза (сравнить с колонкой 4 таблицы №2).

Четвертый цикл криолиз-отгонка был проведен только для остатка после 3-х циклов криолиз-отгонка для нефти Кучкар-Ота. Выход топлив составил ≈ 10,1%.

В конечном счете, результате всех проведенных циклов криолиз-отгонка было получено для нефти месторождения Кучкар-Ота топлив более 50%, Джаркурганской - 61%, российской - 63% (по отношению к исходному весу). Остатки продуктов - это очень вязкие с очень малой текучестью при комнатной температуре субстанции - фактически битумы. Количество циклов криолиз-отгонка определяется производственной необходимостью.

Для вязких нефтей с исходным низким содержанием топливных фракций целесообразно начинать технологический процесс переработки нефти с цикла криолиз-отгонка. Для нефтей с исходным высоким содержанием топлив - 60% и выше - этот цикл целесообразно начинать после первого фракционирования.

Криолиз нефти (с применением донорной присадки) - это фактически низкотемпературное деструктивное превращение нефтяных фракций в моторные топлива, свободное от недостатков высокотемпературного деструктивного превращения.

Криолиз нефти является, фактически, альтернативой высокотемпературным процессам переработки нефти - вакуумной перегонке и каталитическому крекингу, исключающей их из технологии переработки нефти.

Способ низкотемпературных деструктивных превращений нефти и нефтяных фракций в моторные топлива, отличающийся тем, что для увеличения выхода наиболее ценных топливных фракций без применения высокотемпературных процессов переработки нефти нефть подвергают многократно повторяющемуся циклу: криолиз при температуре не выше (-15)°C, с предварительным введением в нее донорной присадки в количестве не менее 0,5% к весу нефти, в течение не менее 20 часов с последующей отгонкой образовавшихся топливных фракций.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения олефиновых продуктов. Способ получения олефиновых продуктов осуществляют термическим парофазным крекингом первого печного исходного сырья из углеводородов в по меньшей мере одной первой крекинг-печи (2) и второго печного исходного сырья из углеводородов в по меньшей мере одной второй крекинг-печи (1), причем первое печное исходное сырье в по меньшей мере одной первой крекинг-печи (2) по меньшей мере частично преобразуется в первый продуктовый поток (F), а второе печное исходное сырье в по меньшей мере одной второй крекинг-печи (1) по меньшей мере частично преобразуется во второй продуктовый поток (F'), причем из первого продуктового потока (F) выделяют первое пиролизное масло (Ρ), а от второго продуктового потока отделяют второе пиролизное масло (Ρ*), и первое пиролизное масло (Р) по меньшей мере частично обрабатывают химически.
Изобретение относится к применению высокоароматических фракций жидких углеводородов в качестве жидкого носителя (жидкости-носителя) для впрыскивания пеногасителя в коксовый барабан.

Изобретение относится к технологии переработки нефтяных отходов и может быть применено в нефтедобывающей и нефтехимической промышленности для получения из отходов углеводородного сырья, а также в энергетике для получения жидких и газообразных топлив из отходов.

Настоящее изобретение относится к установке замедленной термической конверсии мазута, включающая блок фракционирования, оснащенный линиями вывода газа, светлых продуктов, полугудрона и линией вывода тяжелого газойля, к которой примыкает линия подачи циркулирующего остатка и на которой расположены крекинг-печь и сепаратор, оборудованный линией подачи остатка в реактор термической конверсии, оснащенный линиями подачи паров циркулирующего и балансового остатка.

Настоящее изобретение обеспечивает способ улучшения качества тяжелой углеводородной смеси, содержащий: (1) разделение указанной тяжелой углеводородной смеси по меньшей мере на первую часть и вторую часть, причем указанная первая часть содержит 10-45 мас.% тяжелой углеводородной смеси, а указанная вторая часть содержит 90-55 мас.% тяжелой углеводородной смеси; (2) термическое улучшение указанной первой части тяжелой углеводородной смеси в апгрейдере для получения более легкой углеводородной смеси; (3) смешивание указанной более легкой углеводородной смеси с тяжелой углеводородной смесью для получения улучшенной углеводородной смеси, при этом на входе в указанный апгрейдер состав указанной первой части тяжелой углеводородной смеси идентичен составу указанной второй части тяжелой углеводородной смеси, а полученную путем улучшения более легкую углеводородную смесь не подвергают разделению перед смешиванием с указанной второй частью тяжелой углеводородной смеси.

Изобретение относится к способу получения олефинов, в котором содержащее углеводороды сырье поступает в печь для крекинга, где длинноцепочечные углеводороды содержащего углеводороды сырья, по меньшей мере, частично расщепляются на короткоцепочечные олефины, включая этилен и пропилен.
Изобретение относится к способу уменьшения роста вязкости или поддержания вязкости и снижения коэффициента теплопередачи закалочной среды, которая неоднократно циркулирует через тепловую циркуляционную систему, включающемуй добавление консервирующей композиции в закалочную среду.

Настоящее изобретение относится к способу переработки тяжелого нефтяного сырья путем смешения указанного сырья с твердым железосодержащим отходом металлообработки с размерами частиц не более 100 мкм и асфальтосмолопарафиновыми отложениями - отходом процесса добычи нефти, взятыми в количестве соответственно 0,03-0,1% и 3,0-5,0% от массы тяжелого нефтяного сырья, активации образованной смеси электромагнитным излучением с частотой 40-55 МГц, мощностью 0,2-0,6 кВт, при температуре 40-70°C, в течение 1-8 ч, последующего термического крекинга активированной смеси при температуре 370-420°C и разделения продуктов крекинга с получением целевых фракций.

Изобретение относится к способу превращения углеводородов, включающему следующие стадии: (а) обеспечение первой смеси, включающей ≥0,5 мас.% углеводорода и ≥4,0 мас.ч./млн меркаптана, в расчете на массу первой смеси; и (б) воздействие на первую смесь температуры ≥1,20×103°С в первой зоне при условиях пиролиза с целью превращения по меньшей мере части углеводорода и ≥90,0 мас.% меркаптана, содержащегося в первой смеси, в расчете на массу меркаптана в первой смеси, с получением второй смеси, которая включает ≥1,0 мас.% С2ненасыщенных углеводородов, ≤20,0 мас.% СОх, причем х составляет 1 или 2, и ≤1,0 мас.ч./млн тиофена, в расчете на массу второй смеси.

Изобретение относится к установке замедленной термической конверсии мазута и может быть использовано для получения светлых и остаточных продуктов в нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к способу обработки тяжелого остатка на основе углеводородов. Описан способ обработки тяжелого остатка (1) на основе углеводородов, в частности битумного остатка с содержанием асфальтенов в количестве от 20 до 45% масс.

Изобретение относится к области более эффективного использования вторичных процессов переработки нефти для наиболее полного выделения из нее ценных светлых топливных фракций.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к очистке светлых нефтепродуктов от сернистых соединений. Сущность изобретения заключается в том, что очистку нефтепродуктов ведут на ректификационной колонне в режиме циклически меняющегося давления, при котором в сепарационный объем каждой тарелки последовательно, начиная с верхней, подают порцию паров очищаемого бензина под давлением, превышающим давление пара в данном сепарационном объеме, в количестве, достаточном для полной конденсации находящихся там паров, при этом каждый элементарный объем пара при перемещении от куба до дефлегматора подвергается воздействию от 5 до 30 таких краткодействующих импульсов.

Изобретение относится к нефтегазоперерабатывающей промышленности, в частности к способам очистки нефтяного и газоконденсатного сырья от оксидов серы, и может найти применение в нефтегазовой промышленности.

Изобретение относится к способу подготовки высоковязкой нефти для перекачки по трубопроводу, который может быть использован в нефтедобывающей промышленности. Способ включает термообработку нефти путем нагрева в теплообменниках и печи термокрекинга, последующее разделение продуктов термокрекинга на газопарожидкостную и жидкую фазы в испарителе, применение последней в качестве теплоносителя в теплообменниках с последующим разделением охлажденной жидкой фазы на две части, одну из которых подают на закалочное охлаждение продуктов термокрекинга перед подачей в испаритель, а другую после доохлаждения используют в качестве компонента нефти, закачиваемой в трубопровод, последующее разделение газопарожидкостной фазы продуктов термокрекинга в газосепараторе на углеводородный газ, используемый в качестве топлива печи термокрекинга, и дистиллят.

Изобретение относится к способу управления технологическим процессом и номенклатурой выпускаемых нефтепродуктов при переработке нефти. Способ заключается в ее физическом, наиболее полном, разделении на фракции и характеризуется тем, что для увеличения выхода наиболее ценных светлых топливных фракций нефть подвергают криолизу при температурах не выше -15°С в течение не менее 20 часов с предварительным введением в нее донорной присадки (воды) в количестве не менее 1% на различных этапах ее переработки: перед фракционированием, вместо вакуумной перегонки, на нефтепромыслах, где одновременно с повышением содержания топливных фракций в нефти происходит ее обезвоживание и обессоливание (частичное или полное), а также в различных сочетаниях этапов переработки, например перед фракционированием и вместо вакуумной перегонки или на нефтепромыслах и вместо вакуумной перегонки.

Изобретение относится к способу снижения содержания парафинов в композициях минеральных масел, в котором композицию минеральных масел снабжают средством депарафинизации, представляющим собой полученную в одну полимеризационную стадию смесь сополимеров, с отличающимся друг от друга составом повторяющихся структурных единиц, подвергают охлаждению с образованием осадка парафинов, и выделяют по меньшей мере часть образовавшегося осадка парафинов, где в качестве смеси сополимеров используют смесь по меньшей мере четырех сополимеров, которые содержат повторяющиеся структурные единицы, являющиеся производными алкилметакрилатов с 16-18 атомами углерода в алкильном остатке и повторяющиеся структурные единицы, являющиеся производными алкилакрилатов с 18-22 атомами углерода в алкильном остатке, причем указанные повторяющиеся структурные единицы являются производными по меньшей мере одного акрилата и по меньшей мере одного метакрилата.

Изобретение относится к способу работы устройства для обработки сырой нефти, содержащего секцию обработки и испарительную секцию, соединенные друг с другом трубой и испарительным клапаном.

Изобретение относится к подготовке высоковязкой нефти для транспортировки по трубопроводу. Проводят термообработку нефти путем ее нагрева в сырьевом теплообменнике с последующим разделением потока термообработанной нефти на две части, одну из которых направляют на термокрекинг, а другую - на смешение с продуктами термокрекинга и последующее охлаждение полученной сырьевой смеси до температуры ее перекачки по трубопроводу.

Изобретение относится к методам аналитического контроля качества газового конденсата и нефтей и может быть использовано в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Изобретение раскрывает способ получения судового маловязкого топлива путем атмосферно-вакуумной перегонки нефти с выделением фракций, каталитического крекинга вакуумного газойля, компаундирования этих фракций, характеризующийся тем, что при атмосферно-вакуумной перегонке нефти выделяют вакуумную дизельную фракцию в вакуумной колонне, при атмосферно-вакуумной перегонке газового конденсата - тяжелую дизельную фракцию в ректификационной колонне и НК-360°C, являющуюся верхним циркуляционным орошением вакуумной колонны, с последующим их смешением с вакуумным газойлем установки висбрекинга в массовом соотношении 40:20:40:0-85:5:5:5 и гидроочисткой с получением компонента судового маловязкого топлива, затем каталитическому крекингу подвергают гидроочищенный вакуумный газойль с отделением от полученного продукта фракции легкого газойля и компаундированием его с компонентом судового маловязкого топлива в массовом соотношении 90:10-50:50. Технический результат заключается в улучшении экологических, эксплуатационных, антикоррозионных и низкотемпературных свойств. 1 з.п. ф-лы, 5 пр., 4 табл.

Изобретение относится к области переработки нефти и разделения ее на фракции. Предложен способ низкотемпературных деструктивных превращений нефти и нефтяных фракций в моторные топлива, заключающийся в том, что нефть подвергают многократно повторяющемуся циклу: криолиз продукта при температуре не выше -15°С в течение не менее 20 часов с предварительным введением в него донорной присадки в количестве не менее 0,5 к весу нефти с последующей отгонкой образовавшихся в данном цикле топливных фракций. Технический результат – возможность получения максимального количества топливных фракций без применения высокотемпературных технологических процессов. 3 табл.

Наверх