Способ и установка термического крекинга тяжелых нефтепродуктов в метастабильном состоянии

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано, в частности, для повышения глубины переработки тяжелого нефтяного сырья. Способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов включает подачу высокомолекулярного сырья в зону нагрева, нагрев сырья до подкритичной температуры, осуществление управляемого процесса интенсивного термического крекинга, отделение образовавшихся легких фракций, подачу остатка на смешение с потоком сырья, направляемого в зону нагрева, причем крекинг осуществляют в метастабильном состоянии сырья, при этом сырье нагреванием переводят при низком давлении в метастабильное состояние с температурой Тм=500-790°С, обеспечивающей высокую скорость крекинга, и поддерживают в этом состоянии в течение времени τм, при этом величина Тм должна быть ниже максимальной температуры перегрева Тп, отношение Тмп задают из условия, чтобы время жизни метастабильного состояния τж было больше времени крекинга τк, режимом изменения температуры сырья Т по времени τ управляют по заданной функции Т=f(τ), осуществляя нагрев в две стадии - предварительного и быстрого нагрева, при этом на первой стадии температура возрастает от начального значения Т0 до температуры Т1, которая лежит ниже температуры начала кипения сырья, но не превышает температуру его термической стабильности (350-360°С), на второй стадии сырье быстро перегревают до метастабильного состояния за время от 0,5 до 5 значений времени жизни жидкой среды в данном состоянии, соблюдая условие τжмк. Установка термического крекинга тяжелых нефтепродуктов включает систему подачи сырья в зону нагрева, узел нагрева сырья до необходимой температуры и обеспечения его термического крекинга, устройство для управления процессом крекинга, аппарат отделения продуктов крекинга, узел возвращения остатка на смешение с потоком исходного сырья, причем для управления процессом крекинга в метастабильном состоянии используют устройство для регулирования заданного режима изменения температуры сырья по времени с выходом в температурную область метастабильных состояний, функционально связанное с узлом нагрева, состоящим из двух блоков, блока предварительного нагрева и блока быстрого нагрева, при этом блок предварительного нагрева обеспечивает нагрев сырья до температуры ниже температуры начала кипения сырья, но не превышающей температуру его термической стабильности, а в блоке быстрого нагрева сырье нагревают до заданной температуры метастабильного состояния. Технический результат - обеспечение возможности повышения эффективности и скорости процессов термокрекинга. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 3 пр.

 

1. Область техники

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано, в частности, для повышения глубины переработки тяжелого нефтяного сырья.

2. Анализ уровня техники

Используемые в настоящее время технологии термокрекинга не соответствуют в полной мере оптимальным условиям осуществления этих процессов. В соответствии с известными закономерностями (В.М. Капустин, А.А. Гуреев. Технология переработки нефти. Часть 2. М.: «КолосС», 2007, с. 59), реакциям крекинга способствуют высокие температуры нагрева нефтяного сырья в сочетании с малой продолжительностью процесса при низких давлениях в реакционной камере. На практике, время нагрева сырья до 480-540°С (дальнейший нагрев приводит к закоксовыванию теплообменников и камеры) и его пребывание в зоне реакции может достигать 15 минут и более. Нагрев при таких условиях может привезти к сильному испарению сырья при низком давлении в камере. Поэтому, чтобы подавить процесс испарения и одновременно уменьшить объем реакционной зоны, процесс проводят под давлением от 2 до 7 МПа, что тормозит реакцию термокрекинга.

Известен способ переработки высокомолекулярного углеродосодержащего сырья, позволяющий интенсифицировать (ускорить) его нагрев (патент РФ №2381256, Способ переработки высокомолекулярного углеродсодержащего сырья в более легкие углеводороды, МПК C10G 15/08 (2006.01), Пармон В.Н. Танашев Ю.Ю., Удалов Е.И., Болотов В.А., Черноусов Ю.Д., 2008). В соответствии с этим способом осуществляют пропитку электропроводного пористого материала углеводородным сырьем с последующим интенсивным нагревом пористого материала высокочастотным электромагнитным излучением либо за счет пропускания через него электрического тока.

Недостатком указанного способа являются трудности, связанные с прокачкой сырья, обладающего высокой вязкостью (мазут, газойль), через пористый материал.

Известен способ термического крекинга при низком (атмосферном) давлении и максимальной температуре нагрева 360°С с обработкой сырья волновым воздействием в диапазоне от акустических до электромагнитных колебаний (патент РФ №2215775, Способ переработки тяжелых нефтесодержащих фракций и установка для его осуществления, МПК C10G 15/00 (2000.01), Вяткин А.В., Иванов О.Ю., Калинин В.Л., Миленин Ф.В., Полудницин Д.Ю., Шарипов М.А., 2002). Основным недостатком указанного способа является высокая вероятность интенсификации, в первую очередь, не процессов крекинга углеводородов, а процессов их испарения. Мощные волновые поля, как показали экспериментальные исследования, генерируют долгоживущие пузырьки паров углеводородов, служащих зародышами и центрами газовой фазы. (Бахтин Б.И., Ивашов А.И., Кузнецов А.В., Скороходов А.С, Экспериментальное исследование особенностей формирования кавитационных зон в сильных ультразвуковых полях. Инженерно-физический журнал. 2014, т. 87, №3, с. 650-663.). Образующиеся при нагреве жидкой среды пары выделяются из нее и выходят из зоны действия волновых полей.

Известен патент на полезную модель (РФ №114955, Установка и устройства углубленной переработки углеводородного сырья, МПК C10G 15/00 (2006.01), Золотухин В.А., 2011) (прототип). Техническое решение по этому патенту в части способа включает следующие основные процессы (операции): подачу высокомолекулярного сырья в зону нагрева, нагрев сырья до подкритичной температуры, выше которой процесс разрыва связей молекул приобретает лавинообразный характер, осуществление управляемого процесса интенсивного термического крекинга, отделение образовавшихся легких фракций, подача остатка на смешение с потоком сырья, направляемого в зону нагрева. В части установки техническое решение содержит: систему подачи сырья в зону нагрева, узел нагрева сырья до необходимой температуры и обеспечения его термического крекинга, устройство для управления процессом крекинга, аппарат отделения продуктов крекинга, узел возвращения остатка на смешение с потоком исходного сырья. Управление процессом термического крекинга осуществляется посредством волнового и механического воздействия различной природы, в частности, с использованием кавитации, за счет изменения интенсивности и характера наложенного воздействия.

Недостатком данного способа и установки является, как и в предыдущем техническом решении (см. патент №2215775, аналог), несоответствие режимов крекинга оптимальным условиям, связанное, в частности, с возможностью интенсивного испарения низкокипящих фракций сырья, температура испарения которых ниже указанной температуры нагрева сырья. Кроме того, устройство управления процессом крекинга за счет оперативного изменения интенсивности и характера наложенного воздействия на сырье представляется малоэффективным, поскольку результат этого воздействия сильно зависит, в частности, от изменяющегося фракционного состава обрабатываемого сырья, который трудно диагностировать в процессе его обработки. Условия интенсификации волновых воздействий в общем случае отличаются от оптимальных условий термокрекинга (Б.И. Бахтин, А.И. Ивашов, А.В. Кузнецов, А.С. Скороходов. Формирование зон с максимальной активностью ультразвуковой кавитации в однокомпонентных и многокомпонентных средах. ИФЖ, 2016, т. 89, №3, с. 662-669). Как показали эксперименты, при осуществлении крекинга в условиях волнового воздействия существенное влияние на равновесие процесса крекинг-синтез углеводородных молекул оказывают также такие параметры, как давление, температура, интенсивность и время волнового воздействия. В зависимости от сочетания этих параметров, равновесие процесса крекинг-синтез может сдвигаться в ту или иную сторону. Причем, при несоблюдении оптимальных режимов обработки, доля относительно низкокипящих фракций может не увеличиться, а даже уменьшиться за счет преобладания процесса полимеризации (синтеза) молекул. (Бахтин Б.И., Десятов А.В., Корба О.И., Кубышкин А.П., Скороходов А.С. Низкотемпературный крекинг углеводородов в кавитационных ультразвуковых полях. Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. 2009. №6, с. 14-18; №7-8, с. 52-58)

3. Сущность изобретения

3.1 Постановка технической проблемы

Проблема, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, заключается в создании условий термокрекинга, наиболее полно приближенных к оптимальным условиям (быстрый нагрев до высоких температур при низких давлениях) с минимизацией испарения сырья, а также в повышении эффективности процессов крекинга в этих условиях.

3.2 Результат решения технической проблемы

Решение проблемы достигается за счет того, что крекинг сырья осуществляют при низком давлении в метастабильном состоянии с заданным режимом изменения его температуры по времени и обеспечением условия, чтобы время жизни (существования) перегретой жидкой среды в данном состоянии было больше времени протекания процессов крекинга.

3.3 Перечень чертежей

Предлагаемое решение поясняется схемами, представленными на фиг. 1-фиг. 7: на фиг. 1 представлена зависимость приведенной максимальной температуры перегрева (Тпкр) и приведенной температуры кипения сырья (Тккр) - от приведенного давления (Р/Ркр); на фиг. 2 - кривая изменения времени крекинга жидкого сырья (газойля) от его температуры; на фиг. 3 - график зависимости молярной массы нефтяных фракций от их средней температуры кипения и соответствующей критической температуры; на фиг. 4 - характер изменения температуры единичной порции потока сырья по времени при прохождении через нагревательное устройство; на фиг. 5 - блок-схема установки для реализации заявляемого способа; на фиг. 6 - схема узла нагрева с блоками предварительного и быстрого нагрева сырья; на фиг. 7 - схема блока быстрого нагрева с распылителем сырья на мелкие капли, где 1 - система подачи сырья в узел нагрева, 2 - узел нагрева сырья до необходимой температуры и обеспечения его термического крекинга, 3 - блок предварительного нагрева, 4 - блок быстрого нагрева, 5 - устройство для управления процессом крекинга, 6 - аппарат отделения продуктов крекинга, 7 - узел возвращения остатка на смешение с потоком исходного сырья, 8 - узел введения в поток сырья мелкодисперсных веществ с каталитической активностью в отношении процессов крекинга, Т - температура жидкой среды, °С, Т0 - температура сырья на входе в узел нагрева, °С, T1 - температура нагрева сырья в блоке предварительного нагрева, °С, Тнк - температура начала кипения сырья, °С, Тм - температура жидкой среды в метастабильном состоянии, °С, Тп - максимальная температура перегрева сырья, °С, Тср - средняя температура кипения нефтяных фракций, °С, Ткр - критическая температура жидкой среды, °С, М - молекулярная масса нефтепродуктов, Р - относительное давление, бар, Ркр - критическое давление жидкой среды, бар, τк - время крекинга, с, τ1 - время нагрева сырья в блоке предварительного нагрева, с, τ2 - время нагрева сырья до температуры Тм, τ3 - общее время нагрева сырья, с.

3.4 Отличительные признаки

В отличие от известного, предлагаемое изобретение отличается в части способа тем, что крекинг осуществляют в метастабильном состоянии сырья, при этом сырье быстрым нагреванием переводят при низком давлении в метастабильное состояние с температурой Тм=500-790°С, обеспечивающей высокую скорость крекинга, и поддерживают в этом состоянии в течение времени τм, при этом величина температуры нагрева должна быть ниже максимальной температуры перегрева сырья Тп в метастабильном состоянии. Отношение температур Тмп задают из условия, чтобы время жизни τж метастабильного состояния было больше времени крекинга τк, режимом изменения температуры сырья по времени управляют по заданной функции, соблюдая условие τжмк. При атмосферном давлении время жизни в метастабильном состоянии изменяется от 5 до 100 с, сырье выбирают с молекулярной массой выше 320.

Нагрев сырья целесообразно осуществлять в две стадии, при этом на первой стадии температура не превышает температуру термостабильного состояния сырья (выше которой происходит деструкция углеводородов), но лежит ниже температуры начала кипения. На второй стадии сырье перегревают до метастабильного состояния за время от 0,5 до 5 значений времени жизни жидкой среды в данном состоянии.

Для повышения эффективности переработки нефтепродуктов в поток исходного сырья следует вводить мелкодисперсные вещества с каталитической активностью в отношении процессов крекинга, непрерывно циркулирующие через зону нагрева и крекинга вместе с потоком остатка.

Установка термического крекинга тяжелых нефтепродуктов в метастабильном состоянии отличается тем, что для управления процессом крекинга используют устройство для регулирования заданного режима изменения температуры сырья по времени с выходом в температурную область метастабильных состояний, функционально связанное с узлом нагрева.

Узел нагрева может состоять из двух блоков, блока предварительного нагрева и блока быстрого нагрева, при этом блок предварительного нагрева обеспечивает нагрев сырья до температуры, лежащей ниже температуры начала кипения сырья, но не превышающей температуру термостабильного состояния (350-360°С), а в блоке быстрого нагрева сырье нагревают до заданной температуры метастабильного состояния.

Блок быстрого нагрева может иметь различное техническое исполнение. Он может быть выполнен, например, с использованием нагревателей пластинчатого типа с теплоносителем в виде перегретого водяного пара или пластинчатых электронагревателей, работающих в непрерывном или импульсно-периодическом режиме, причем каждый пластинчатый нагреватель может состоять из набора пластин, последовательно расположенных друг за другом. Конструкция блока быстрого нагрева может также включать распылитель сырья на мелкие капли с нагревом их в атмосфере высокотемпературного инертного газа. Возможен вариант быстрого нагрева сырья с применением устройства для барботажа через сырье высокотемпературного нейтрального газа. Кроме того, быстрый объемный нагрев сырья может быть осуществлен с использованием СВЧ-нагревателя.

Для повышения эффективности переработки нефтепродуктов система подачи сырья в зону нагрева может включать узел введения в поток сырья мелкодисперсных веществ с каталитической активностью в отношении процессов крекинга.

Предлагаемый способ и установка для его реализации позволяют обеспечить оптимальные условия термокрекинга тяжелых нефтепродуктов, осуществляя его в метастабильном состоянии при высоких температурах, малых временах и низких давлениях.

3.5 Описание способа

Любую жидкость можно быстро нагреть до температуры Тм, превышающей температуру ее кипения Тк. На фиг. 1 в относительных координатах температура-давление выделена зона существования метастабильного состояния различных жидких сред, преимущественно индивидуальных углеводородов (В.П. Скрипов. Метастабильная жидкость. М.: «Наука», 1972, рис. 23, с. 94). Эта зона расположена между полосой, характеризующей максимальную температуру перегрева жидкостей Тп, приведенную к критической температуре Ткр, и кривой приведенной температуры их кипения Тккр (линии насыщения). Как видно, при атмосферном давлении Тпкр=0,9±0,1, что позволяет определять приближенное значение максимальной (критичной) температуры перегрева жидких сред или их смесей по критической или псевдокритической температуре

Время жизни метастабильного состояния при температуре Тм можно представить в виде зависимости τж=F(Tм/Tп). При Тмп=1 происходит спонтанное вскипание жидкости (τж=0). При снижении Тмп<1 время жизни возрастает и при приближении Тм к температуре кипения Тк стремиться к бесконечности. Точное время жизни τж и значение максимальной температуры перегрева Тп для конкретного нефтепродукта можно определить расчетным или экспериментальным путем по известным методикам (В.П. Скрипов. Метастабильная жидкость. М.: «Наука», 1972, с. 69-95, 108-120, 133-146; Е.Д. Никитин, П.А. Павлов, А.П. Попов. Температура достижимого перегрева некоторых товарных нефтепродуктов. ТВТ, 2001, т. 39, №1, с. 97-100). В качестве примера, ниже в табличной форме представлены экспериментальные значения времени жизни метастабильного состояния для н-гексана в условиях атмосферного давлении при различных температурах Тм и отношениях температур Тмп, полученные на основе данных монографии В.П. Скрипова (В.П. Скрипов. Метастабильная жидкость. М.: «Наука», 1972, рис. 39, с. 138, табл. 19, с. 107).

Как видно, небольшое снижение отношения Тмп приводит к значительному увеличению времени жизни метастабильного состояния. Скорость крекинга нефтепродуктов находится в экспоненциальной зависимости от температуры их нагрева в соответствии с уравнением Аррениуса. Для практических расчетов времени крекинга при различных температурах нередко применяют формулу с использованием экспериментальных значений температурного градиента скорости α, представляющего собой число градусов, обеспечивающего изменение скорости (времени крекинга) в два раза.

,

где (τк)i - время крекинга при температуре Тi, (τK)i+1 - время крекинга при температуре Тi+1.

В работе (Смидович Е.В. Технологи переработки нефти и газа. Ч. 2-я. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. 3-е изд. М.: Химия, 1980) приведены значения температурного градиента для газойля (табл. 4, с. 66), относящегося к классу тяжелых нефтепродуктов, для области температур 400-550°С, характерных для «мягкого» режима термокрекинга. Экстраполируя эти значения в область более высоких температур (до 800-900°С - режим пиролиза нефтепродуктов), можно определить характер изменения времени крекинга в широком диапазоне температур нагрева сырья в его жидком состоянии. Результаты таких расчетов для газойля при степени конверсии - 65% представлены на фиг. 2. При температурах выше 700°С расчетные значения времени крекинга принимают очень малые значения, которые могут оказаться ниже реальных значений времени нагрева нефтепродуктов до этих температур. На приведенном графике выделен диапазон температур, ограничивающий область возможной реализации процессов термокрекинга в метастабильном состоянии. Максимальное граничное значение температуры этой области связано с существованием предельной величины критической (псевдокритической) температуры тяжелых нефтепродуктов. Согласно результатам исследований (Е.Д. Никитин. Асимптотическое поведение критических свойств веществ, состоящих из длинных цепных молекул. ТВТ, т. 38, №2, 2000, с. 337-340), критическая температура углеводородов увеличивается с ростом их молярной массы, достигая предельной величины, равной Ткр=880°С. Максимальная температура перегрева нефтепродуктов при таком значении критической температуры в условиях атмосферного давления составляет Тп=790°С. При более высоких температурах нагрева нефтепродукты не могут существовать в метастабильном состоянии. Нижняя граница метастабильного состояния, в котором могут проходить процессы термокрекинга, лежит примерно на уровне Тм~500°С. Нагрев сырья ниже этой температуры будет заметно снижать эффективность крекинга и может создать трудности с обеспечением условия, чтобы время жизни метастабильного состояния было больше времени крекинга (см. табл. 1 и фиг. 2). В качестве индивидуального углеводорода, температурные характеристики которого близки к нижней границе метастабильного состояния, можно назвать алкан нормального строения С28Н58. Переход к более легким углеводородам также приведет к снижению эффективности термокрекинга в метастабильном состоянии. Можно утверждать, что с повышением молекулярной массы нефтепродуктов создаются более благоприятные условия для реализации предлагаемого способа крекинга. Нижнее граничное значение молекулярной массы М нефтяных фракций, которые могут быть использованы для такого термокрекинга, можно получить на основе известной зависимости М=ϕ(Тср), где Тср - средняя температура кипения фракций (М.Г. Рудин, В.Е. Сомов, А.С. Фомин. Карманный справочник нефтепереработчика. М.: «ЦНИИТЭнефтехим», 2004, рис. 1.2, с. 13). На графике фиг. 3 граничное значение молекулярной массы связано с величиной граничной критической температуры фракций Ткр=500/0,9=555°С и составляет М=320. Чтобы осуществить процессы крекинга в метастабильном состоянии, необходимо обеспечить определенный режим нагрева сырья (изменение его температуры по времени). Целесообразно этот нагрев разделить на две стадии - предварительного и быстрого нагрева. На стадии предварительного нагрева температуру сырья за время τ1 доводят от начального значения Т0 до уровня Т1, близкого к температуре начала кипения нефтепродуктов Тнк (фиг. 4, зона А), но не превышающего температуру их термической стабильности (350-360°С). На этой стадии время нагрева не является критичным и может варьироваться примерно от одной-двух до десяти минут. На стадии быстрого нагрева температуру поднимают за определенное короткое время (τ21) (зона В) до значения Тмп, соответствующего метастабильному состоянию, и поддерживают на этом уровне в течение времени τм=(τ32) (зона С). При выборе периодов времени на стадии быстрого нагрева следует соблюдать условие τжмк, причем время крекинга τк в области метастабильного состояния может варьироваться, как следует из графика фиг. 2, примерно от 0,0025 до 45 с. Основываясь на этих данных, можно принять, с некоторым запасом, что диапазон возможных значений времени жизни τж метастабильных состояний должен находиться в пределах порядка 5-100 с. Относительное время нагрева на быстрой стадии (τ21)/τж должно быть ограничено в пределах 0,5-5. Конкретные значения рассматриваемых параметров режима нагрева зависят от состава и характеристик исходного сырья и будут представлены ниже, в качестве примера, для некоторых видов нефтепродуктов.

3.6 Описание установки

Установка термического крекинга тяжелых нефтепродуктов в метастабильном состоянии включает (фиг. 5) систему подачи сырья 1 в зону нагрева, узел нагрева сырья 2 до необходимой температуры и обеспечения его термического крекинга, устройство 5 для управления процессом крекинга, аппарат 6 отделения продуктов крекинга, узел возвращения остатка 7 на смешение с потоком исходного сырья. Узел нагрева 2 может состоять из двух блоков - блока предварительного нагрева сырья 3 и блока быстрого нагрева 4. Система подачи сырья может быть дополнена узлом введения в поток сырья мелкодисперсных веществ 8 с каталитической активностью в отношении процессов крекинга. Устройство 5 для управления процессом крекинга, предназначенное для регулирования заданного режима изменения температуры сырья по времени, функционально связано с узлом (блоками) нагрева сырья. Возможны различные варианты конструктивного исполнения узла нагрева. Одна из схем конструкции узла вместе с аппаратом отделения продуктов крекинга показана на фиг. 6. Блок предварительного нагрева может быть выполнен на основе традиционных кожухотрубчатых теплообменников либо аппаратов типа «труба в трубе» с использованием паров воды, например, в качестве теплоносителя. Для быстрого нагрева сырья лучше подходят пластинчатые теплообменные аппараты. При необходимости быстрого нагрева нефтепродуктов (секунды, доли секунд) до высоких температур (600-790°С) целесообразно использовать пластинчатые электронагреватели с непрерывной или импульсно-периодической подачей электроэнергии. Импульсный электронагрев жидкостей применяется, в частности, при исследовании метастабильных состояний жидких сред (В.П. Скрипов. Метастабильная жидкость. М.: «Наука», 1972, с. 115-125). Пластинчатый электронагреватель может состоять из набора пластин, последовательно расположенных друг за другом. При режимах термокрекинга, близких к пиролизу, для быстрого нагрева сырья можно использовать распылитель жидкости на мелкие капли, осуществляя этот процесс в потоке высокотемпературного инертного газа, например, азота (фиг. 7). Известны также устройства быстрого локального нагрева сырья путем барботажа через жидкую среду высокотемпературного нейтрального газа, на основе которых может быть сконструирован блок быстрого нагрева нефтепродуктов. Для решения этой задачи можно применять также СВЧ-нагреватели, позволяющие, в отличие от других устройств, обеспечивать быстрый объемный нагрев сырья.

Ниже представлены примеры установок, позволяющих реализовать термокрекинг тяжелых нефтепродуктов в метастабильном состоянии при атмосферном давлении, применительно к трем видам сырья - индивидуальным углеводородам, газойлям, гудронам.

Пример 1.

Сырье - алкан нормального строения триакоптан С30Н62к=446°С, температура плавления Тпл=66°С)

Конструкция установки - на основе двухступенчатого нагревателя (см. фиг. 6)

Режим нагрева сырья:

Пример 2.

Сырье - тяжелый вакуумный газойль (Тк=440-555°С, Тпл=35°С)

Конструкция установки - на основе двухступенчатого нагревателя (см. фиг. 6)

Режим нагрева сырья:

Пример 3.

Сырье - гудрон (Тк=450-600°С, Тт=50°С)

Конструкция установки - на основе быстрого нагрева с распылением сырья (фиг. 7)

Режим нагрева сырья:

При указанных режимах нагрева сырья представленные выше варианты установок (примеры 1-3) позволяют осуществлять жидкофазный термокрекинг тяжелых нефтепродуктов в условиях, близких к оптимальным (низкое давление, высокая температура, быстрый нагрев до температуры крекинга). Применение таких установок обеспечит возможность повышения эффективности и скорости процессов термокрекинга. Они могут быть созданы на основе имеющихся установок висбрекинга и термопиролиза сырья и использованы в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности, для повышения глубины переработки тяжелого нефтяного сырья.

1. Способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов, включающий подачу высокомолекулярного сырья в зону нагрева, нагрев сырья до подкритичной температуры, осуществление управляемого процесса интенсивного термического крекинга, отделение образовавшихся легких фракций, подачу остатка на смешение с потоком сырья, направляемого в зону нагрева, отличающийся тем, что крекинг осуществляют в метастабильном состоянии сырья, при этом сырье нагреванием переводят при низком давлении в метастабильное состояние с температурой Тм=500-790°С, обеспечивающей высокую скорость крекинга, и поддерживают в этом состоянии в течение времени τм, при этом величина Тм должна быть ниже максимальной температуры перегрева Тп, отношение Тмп задают из условия, чтобы время жизни метастабильного состояния τж было больше времени крекинга τк, режимом изменения температуры сырья Т по времени τ управляют по заданной функции Т=f(τ), осуществляя нагрев в две стадии - предварительного и быстрого нагрева, при этом на первой стадии температура возрастает от начального значения Т0 до температуры Т1, которая лежит ниже температуры начала кипения сырья, но не превышает температуру его термической стабильности (350-360°С), на второй стадии сырье быстро перегревают до метастабильного состояния за время от 0,5 до 5 значений времени жизни жидкой среды в данном состоянии, соблюдая условие τжмк.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что крекинг осуществляют в условиях атмосферного давления при времени жизни в метастабильном состоянии от 5 до 100 с, сырье выбирают с молекулярной массой выше 320.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в поток исходного сырья вводят мелкодисперсные вещества с каталитической активностью в отношении процессов крекинга, непрерывно циркулирующие через зону нагрева и крекинга вместе с потоком остатка.

4. Установка термического крекинга тяжелых нефтепродуктов, включающая систему подачи сырья в зону нагрева, узел нагрева сырья до необходимой температуры и обеспечения его термического крекинга, устройство для управления процессом крекинга, аппарат отделения продуктов крекинга, узел возвращения остатка на смешение с потоком исходного сырья, отличающаяся тем, что для управления процессом крекинга в метастабильном состоянии используют устройство для регулирования заданного режима изменения температуры сырья по времени с выходом в температурную область метастабильных состояний, функционально связанное с узлом нагрева, состоящим из двух блоков, блока предварительного нагрева и блока быстрого нагрева, при этом блок предварительного нагрева обеспечивает нагрев сырья до температуры ниже температуры начала кипения сырья, но не превышающей температуру его термической стабильности, а в блоке быстрого нагрева сырье нагревают до заданной температуры метастабильного состояния.

5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что блок быстрого нагрева выполнен с использованием нагревателя пластинчатого типа с теплоносителем, например, в виде перегретого водяного пара.

6. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что в блоке быстрого нагрева используют пластинчатые электронагреватели, работающие в непрерывном или импульсно-периодическом режиме, причем каждый пластинчатый нагреватель может состоять из набора пластин, последовательно расположенных друг за другом.

7. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что блок быстрого нагрева включает распылитель сырья на мелкие капли с нагревом их в атмосфере высокотемпературного инертного газа.

8. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что блок быстрого нагрева сырья имеет устройство для барботажа через сырье высокотемпературного нейтрального газа.

9. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что блок быстрого нагрева выполнен с использованием СВЧ-нагревателя.

10. Установка по п. 4. отличающаяся тем, что система подачи сырья в зону нагрева содержит узел введения в поток сырья мелкодисперсных веществ с каталитической активностью в отношении процессов крекинга.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения углеводородных продуктов, включающему: а) обеспечение С4 углеводородного потока (С4), который содержит по меньшей мере 80 масс.

Изобретение относится к термическому крекингу углеводородных смесей, таких как неотбензиненные сырые нефти или другие углеводородные смеси, для получения олефинов.

Настоящее изобретение относится к комбинированной установке первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТК. Установка включает блок термической конверсии и блок фракционирования, оснащенный линиями подачи подготовленной нефти, вывода газа и нафты и дизельной фракции, соединенный линией подачи паров с блоком термической конверсии.

Изобретение относится к переработке органических полимерных отходов в моторное топливо и химическое сырье, которое может быть использовано в органическом и нефтехимическом синтезе.

Изобретение относится к способу получения углеводородных продуктов, включающему: а) приготовление углеводородного потока (С4), который преимущественно содержит разветвленные и неразветвленные углеводороды, каждый содержащий четыре атома углерода.

Описан способ парового крекинга, включающий нагревание жидкого исходного сырья в конвекционной секции крекинг-печи и последующую подачу указанного материала в радиационную секцию крекинг-печи для проведения в ней реакции крекинга, при этом для проведения реакции крекинга в крекинг-печь подают моноолефинсодержащий поток в соответствии с по меньшей мере одним из следующих режимов: режим А (смешивание первой смеси с жидким исходным сырьем, нагревание полученной смеси в конвекционной секции и затем подача ее в радиационную секцию для проведения реакции крекинга), режим В (подача моноолефинсодержащего потока или первой смеси к впускному отверстию радиационной секции и смешивание его с материалом из конвекционной секции) и режим С (подача моноолефинсодержащего потока или первой смеси к выпускному отверстию радиационной секции и смешивание его с продуктами первой реакции крекинга для проведения второй реакции крекинга).

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.

Настоящее изобретение относится к комбинированной установке первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТК/БС, включающей блок термической конверсии и блок фракционирования, оснащенный линиями подачи подготовленной нефти, вывода газа, нафты и дизельной фракции, соединенный линией подачи паров с блоком термической конверсии.

Изобретение относится к способу конверсии состоящих из углеводородов исходных материалов путем термического парового крекинга с получением по меньшей мере одного содержащего олефины потока продукта, содержащего по меньшей мере этилен и пропилен, с по меньшей мере частичной конверсией исходных материалов по меньшей мере в одной первой крекинг-печи (1) и по меньшей мере в одной второй крекинг-печи (2), в котором свежий исходный материал (B) разделяют по меньшей мере на одну первую и одну вторую фракции (B1, B2) свежего исходного материала, имеющие различный состав, и первую фракцию (В1) свежего исходного материала направляют по меньшей мере частично в первую крекинг-печь (1), а вторую фракцию (B2) направляют по меньшей мере частично во вторую крекинг-печь (2).

Изобретение относится к способу конверсии углеводородных входящих потоков путем термического парового крекинга с получением по меньшей мере одного содержащего олефины потока продукта, содержащего по меньшей мере этилен и пропилен, посредством по меньшей мере частичной конверсии углеводородного входящего потока по меньшей мере в одной крекинг-печи (2).

Изобретение относится к способу получения разветвленных алканов и разветвленных алкенов в составе топлива или растворителя в результате пиролиза радикальных предшественников.

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к переработке тяжелых нефтяных остатков в процессе инициированного термокрекинга, и может быть использовано для получения дополнительного количества топлив дистиллятных фракций (с температурой кипения до 360°С).

Изобретение относится к термическому крекингу углеводородных смесей, таких как неотбензиненные сырые нефти или другие углеводородные смеси, для получения олефинов.

Изобретение относится к способу подготовки высоковязкой нефти для ее транспортировки по трубопроводу. Способ включает смешение высоковязкой нефти с добавкой, последующий термокрекинг полученной смеси и разделение продуктов термокрекинга на газопаровую и жидкую фазы.

Изобретение относится к композициям для синергетического висбрекинга полипропиленов. Предложена композиция для синергетического висбрекинга из перекиси и сложного эфира гидроксиламина для увеличения эффективности висбрекинга полипропиленовых полимеров при температуре экструзии расплава ниже 250°C, а также ее применение при висбрекинге полипропилена.

Изобретение относится к способу подготовки высоковязкой нефти для перекачки по трубопроводу. Способ включает термообработку нефти путем нагрева в теплообменниках и печи термокрекинга, последующее разделение продуктов термокрекинга на паровую и жидкую фазы в испарителе, закалочное охлаждение продуктов термокрекинга перед подачей в испаритель, применение жидкой фазы после доохлаждения в качестве компонента нефти, закачиваемой в трубопровод, последующее разделение паровой фазы продуктов термокрекинга в газосепараторе на углеводородный газ, используемый в качестве топлива печи термокрекинга, и легкий дистиллят, который подвергают вторичному разделению на углеводородный газ и стабильный легкий дистиллят в колонне стабилизации, снабженной насадкой, причем поток углеводородного газа из колонны стабилизации смешивают с потоком углеводородного газа из газосепаратора, а стабильный легкий дистиллят после нагрева в кипятильнике используют частично в качестве горячей струи, подаваемой в нижнюю часть колонны стабилизации, частично после охлаждения в холодильнике - в качестве острого орошения, подаваемого в верхнюю часть колонны стабилизации, а балансовое количество стабильного легкого дистиллята смешивают с охлажденной жидкой фазой испарителя и подают на перекачку.

Настоящее изобретение относится к вариантам установки подготовки высоковязкой парафинистой нефти к транспорту. Один из вариантов установки включает трехфазный сепаратор с линией подачи продукции скважин, сырьевой насос, блоки насосов внешнего транспорта и подготовки воды.

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.

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.

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 нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано, в частности, для повышения глубины переработки тяжелого нефтяного сырья. Способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов включает подачу высокомолекулярного сырья в зону нагрева, нагрев сырья до подкритичной температуры, осуществление управляемого процесса интенсивного термического крекинга, отделение образовавшихся легких фракций, подачу остатка на смешение с потоком сырья, направляемого в зону нагрева, причем крекинг осуществляют в метастабильном состоянии сырья, при этом сырье нагреванием переводят при низком давлении в метастабильное состояние с температурой Тм500-790°С, обеспечивающей высокую скорость крекинга, и поддерживают в этом состоянии в течение времени τм, при этом величина Тм должна быть ниже максимальной температуры перегрева Тп, отношение ТмТп задают из условия, чтобы время жизни метастабильного состояния τж было больше времени крекинга τк, режимом изменения температуры сырья Т по времени τ управляют по заданной функции Тf, осуществляя нагрев в две стадии - предварительного и быстрого нагрева, при этом на первой стадии температура возрастает от начального значения Т0 до температуры Т1, которая лежит ниже температуры начала кипения сырья, но не превышает температуру его термической стабильности, на второй стадии сырье быстро перегревают до метастабильного состояния за время от 0,5 до 5 значений времени жизни жидкой среды в данном состоянии, соблюдая условие τж>τм>τк. Установка термического крекинга тяжелых нефтепродуктов включает систему подачи сырья в зону нагрева, узел нагрева сырья до необходимой температуры и обеспечения его термического крекинга, устройство для управления процессом крекинга, аппарат отделения продуктов крекинга, узел возвращения остатка на смешение с потоком исходного сырья, причем для управления процессом крекинга в метастабильном состоянии используют устройство для регулирования заданного режима изменения температуры сырья по времени с выходом в температурную область метастабильных состояний, функционально связанное с узлом нагрева, состоящим из двух блоков, блока предварительного нагрева и блока быстрого нагрева, при этом блок предварительного нагрева обеспечивает нагрев сырья до температуры ниже температуры начала кипения сырья, но не превышающей температуру его термической стабильности, а в блоке быстрого нагрева сырье нагревают до заданной температуры метастабильного состояния. Технический результат - обеспечение возможности повышения эффективности и скорости процессов термокрекинга. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 3 пр.

Наверх