Способ глубокой переработки углеводородного сырья

Авторы патента:

C10G15/08 - с помощью электрических средств или электромагнитных или механических колебаний

Владельцы патента RU 2786214:

Трофимов Петр Петрович (RU)

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к переработке углевородного сырья для получения более низкокипящих органических соединений. Изобретение касается способа термокавитационного окислительного крекинга углеводородов, включающего циркуляцию жидкого углеводородного сырья по контуру через насос, кавитационный аппарат и подпитываемый углеводородным сырьем реактор, с верхним отводом парогазовой смеси и с нижним выводом неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья, в котором в кавитационный аппарат, с циркулирующим жидким углеводородным сырьем, подается кислородсодержащий газ. Технический результат - упрощение технологии крекинга, увеличение глубины переработки углеводородного сырья, сокращение коксообразования и выхода газообразных продуктов. 3 з.п. ф-лы, 4 пр., 1 ил.

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к способу получения из высококипящего углеводородного сырья более низкокипящих углеводородов путем термокавитационного окислительного крекинга.

Обычный термический крекинг протекает с разрывом связей С-С и образованием свободных радикалов или карбанионов (т.е. разложение и превращения химических соединений при нагревании). Расщепление соединений сопровождается значительным поглощением тепла и традиционно проводится в обогреваемом реакторе либо змеевике, с теплопередачей через стенку. На внутренних стенках оборудования образуются коксовые отложения вследствие более высокой температуры стенки в силу более низкой скорости потока вдоль нее, чем в основном объеме, что способствует протеканию в перегретом пристенном слое вторичных процессов (полимеризации и/или поликонденсации). Кроме того, перегрев приводит не только к разрыву связей С-С в середине молекулы как наиболее ослабленной, но и окраинах молекулы, т.е. образование неселективной газовой фазы.

Известен также способ крекинга нефти (RU 2078116, опубл. 27.04.1997), включающий ультразвуковую обработку жидкого сырья с интенсивностью излучения 1-10 МВт/м² в замкнутом циркуляционном контуре при статическом давлении в диапазоне 0,2-5,0 МПа с последующим разделением обрабатываемого сырья на жидкую и парообразную фазы, при этом парообразную фазу конденсируют в конечный продукт. Однако известный способ энергоемок.

Известен способ термической обработки углеводородных и иных жидкостей (А.С. СССР №68328, опубл. 30.04.1947) процесс парофазно-окистительного крекинга с термической обработкой углеводородных паров в присутствии кислорода (воздуха). Окисление углеводородов сопровождается их интенсивным деструктивным расщеплением, дегидрогенизацией и ароматизацией исходного сырья, причем коксообразование совершенно отсутствует. Недостатком известного способа является сложность аппаратурного оформления процесса.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ глубокой переработки углеводородного сырья (RU 2387697, опубл. 27.04.2010), в котором сырье нагревают и подвергают термомеханическому крекингу, отличающийся тем, что водород подогревают отдельно от сырья, активируют и подают в устройство кавитационного воздействия, непосредственно в зону крекинга сырья, далее продукты реакции направляют на стадию разделения. Таким образом применение водорода в способе требует больших капитальных и эксплуатационных затрат.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, увеличение глубины переработки любого углеводородного сырья, без интенсивного коксообразования и с пониженным выходом газообразных продуктов.

Поставленная задача решается благодаря тому, что предлагаемый способ термокавитационного окислительного крекинга позволяет отказаться от теплопередачи через стенку, тем самым исключить перегрев углеводородного сырья и протекание вторичных процессов и, как следствие, образование коксовых отложений за счет компенсации энергетических затрат на реакции крекинга теплом, выделяющимся при окислении углеводородного сырья кислородсодержащим газом.

Предлагаемый способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, включающий подпитку исходным потоком углеводородного сырья реактора, с верхним отводом парогазовой смеси на конденсацию или ректификацию, с нижним выводом неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья и истоком циркулирующей жидкой части углеводородного сырья, подается насосом в кавитационный аппарат, кроме того, в него подается кислородсодержащий газ, в результате циркулирующее жидкое углеводородное сырье смешивается с кислородосодержащим газом, окисляясь, нагревается и подается в реактор. Таким образом, жидкое углеводородное сырье циркулирует по контуру через насос, реактор и кавитационный аппарат.

Предлагаемое изобретение позволяет существенно упростить процесс без теплопередачи через стенку по сравнению с аналогом и обеспечить высокий выход низкокипящих углеводородов без интенсивного коксообразования на поверхностях оборудования.

В предлагаемом способе, выбирая условия процесса (температура и продолжительность) термоокислительного крекинга, возможно регулирование состава неперегоняемого остатка термокрекинга, от жидкого битумоподобного продукта до твердофазных высокоуглеродистых продуктов, выводимого из реактора через шлюзовый питатель, экструдер, отстойник или иную запорною арматуру.

Кроме того, предлагаемый способ при конструктивном варианте с орошением флегмой позволяет регулировать состав парогазовой углеводородной смеси, отводимой на конденсацию или ректификацию.

Предлагаемый способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья позволяет следующие конструктивные варианты:

Упомянутый способ, отличающийся тем, что в верхней части реактора осуществляется орошение флегмой или встраивается дефлегматор.

Упомянутый способ, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой насадки.

Упомянутый способ, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой катализатора.

Для иллюстрации способа в качестве реактора были использованы полый вертикальный аппарат колонного типа. Однако не противопоказано использование других типов реакторов с иными принципами работы.

На рис. 1 представленная принципиальная схема установки термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, содержащая реактор 1, насос 3 и аппарат 2.

На рис. 1 изображены следующие потоки:

I - поток исходного углеводородного сырья;

II - поток газожидкостной смеси, из углеводородного сырья с кислородсодержащим газом;

III - поток циркулирующего углеводородного сырья;

IV - поток парогазовой смеси;

V - поток кислородсодержащего газа;

VI - поток вывода неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья.

Способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, представленный на рис. 1, осуществляется следующим образом: насос 3 подает поток III циркулирующего углеводородного сырья в кавитационный аппарат 2, кроме того, в него подается поток кислородсодержащего газа V. На выходе насоса 2 формируется поток II газожидкостной смеси, из углеводородного сырья с кислородсодержащим газом, вводимого в реактор 1.

Газожидкостная смесь углеводородного сырья окисляется кислородсодержащим газом с выделением тепла для реакций крекинга.

В реакторе 1 прореагировавшая парогазожидкостная смесь разделяется на поток IV парогазовой смеси, отводимую из верхней части на конденсацию или ректификацию, и поток III циркулирующего углеводородного сырья.

Кроме того, из реактора 1 потоком VI, через запорное устройство, выводится неперегоняемый остаток крекинга углеводородного сырья.

Следующие примеры иллюстрируют способ.

Пример 1.

В установке (см. рис. 1) жидкое углеводородное сырье циркулирует по контуру через насос, кавитационный аппарат и реактор. Переработали 140 кг исходного сырье - ашальчинскую нефть. Сырье с расходом 2,3 кг/час подпитывало реактор, а кислород с расходом 2,0 литра /час подавалось в насос. Температура в электрообогреваемом реакторе поддерживалась на уровне 450°С, кроме того, за счет тепла реакции окисления и кислорода. Давление - атмосферное или незначительно избыточное. Термоокислительный крекинг при этих условиях привел к образованию 105,4 кг (75,3%) дистиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 30,7 кг (21,9%), остальное - газ 3,9 кг (2,8%), коксообразование на электрообогреваемых поверхностях реактора совершенно отсутствует.

Пример 2.

В условиях Примера 1 без подачи кислорода. Термокрекинг при этих условиях привел к образованию 87,1 кг (62,2%) дистиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 46,2 кг (33,0%), газ 6,7 кг (4,8%), на электрообогреваемых поверхностях реактора присутствует кокс 0,07 кг 0,05%.

Пример 3.

В установке (см. рис. 1) жидкое углеводородное сырье циркулирует по контуру через насос, реактор и аппарат для вывода неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья. Переработали 140 кг исходного сырье - мазут топочный M100 производства «ТАИФ-НК». Сырье с расходом 2,3 кг/час подпитывало реактор, а кислород с расходом 2,0 литра /час подавалось в насос. Температура в электрообогреваемом реакторе поддерживалась на уровне 440°С, кроме того, за счет тепла реакции окисления и кислорода. Давление - атмосферное или незначительно избыточное. Термоокислительный крекинг при этих условиях привел к образованию 101,1 кг (72,0%) дистиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 35,4 кг (23,3%), остальное газ 3,5 кг (2,5%), коксообразование на электрообогреваемых поверхностях реактора совершенно отсутствует.

Пример 4.

В условиях Примера 3 без подачи кислорода. Термокрекинг при этих условиях привел к образованию 93,4 кг (66,7%) дистиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 38,9 кг (27,8%), газ 7,7 кг (5,5%), кроме того, на электрообогреваемых поверхностях реактора присутствует кокс 0,03 кг 0,02%.

Таким образом, реализация изобретения позволит существенно упростить технологию крекинга, увеличить выход дистиллятных фракций, а также снизить выход газообразных продуктов, без коксообразования.

1. Способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородов, включающий циркуляцию жидкого углеводородного сырья по контуру через насос, кавитационный аппарат и подпитываемый углеводородным сырьем реактор, с верхним отводом парогазовой смеси и с нижним выводом неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья, отличающийся тем, что в кавитационный аппарат, с циркулирующим жидким углеводородным сырьем, подается кислородсодержащий газ.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в верхней части реактора осуществляется орошение флегмой или встраивается дефлегматор.

3. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой насадки.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой катализатора.

Установка предназначена для обработки жидкого углеводородного парафинистого сырья. Предлагаемая установка (УВПС) включает насосное оборудование, устройства нагрева, аппарат разделения сырья на легкую парогазовую низкокипящую фракцию (ЛПФ) и тяжелую жидкую высококипящую фракцию (ТЖФ), теплообменное оборудование, в том числе рекуперативные теплообменники, приборы для контроля технологических параметров работы установки и устройство гидромеханической обработки.

Способ скоростной переработки гудрона // 2768167

Изобретение относится к процессам нефтехимии и, более конкретно, к способу переработки гудрона и установке для его осуществления и может быть использовано в нефтехимической промышленности для скоростной переработки гудрона с целью получения светлых углеродных продуктов. Изобретение касается способа скоростной переработки гудрона в жидкие углеводородные продукты путем предварительного смешивания гудрона с катализатором - углеродсодержащим адсорбентом, включающим активный компонент, подачи полученной смеси в кварцевый реактор, проведения реакции при повышенной температуре в потоке водорода при облучении микроволновым излучением, охлаждения и выделения жидких продуктов.

Реактор нетермического крекинга // 2766847

Изобретение относится к системам для крекинга, в частности, изменения свойств углеводородов жидких, газообразных и прочих жидкостей. Изобретение касается реактора нетермического крекинга, содержащего диэлектрический корпус, внутри залитый диэлектрическим компаундом, источник магнитного поля в виде обращенных одноименными полюсами друг к другу магнитов, содержащего центральную токопроводящую часть проходного конденсатора, причем центральный токопроводящий элемент выполнен в виде трубы переменного сечения, а второй токопроводящий элемент выполнен в виде металлической ленты, которая намотана на центральный токопроводящий элемент через диэлектрик.

Способ обработки жидкого углеводородного парафинистого сырья // 2762549

Изобретение относится к области подготовки и первичной переработки жидкого углеводородного парафинистого сырья. Изобретение касается способа обработки жидкого углеводородного парафинистого сырья, включающего нагрев сырья методом смешивания с теплоносителем или передачи тепла через разделяющую перегородку, гидродинамическое пульсационное воздействие, включающее кавитационное воздействие, введение химических реагентов, активирующих процесс деструкции межмолекулярных и внутримолекулярных связей, разделение сырья на легкую низкокипящую парогазовую фракцию и тяжелую жидкую высококипящую фракцию, их направление на дальнейшую переработку по отдельности или в смеси.

Способ приготовления гомогенной системы распределенного атомарного углерода в углеводородной жидкости и способ использования полученной гомогенной системы для упрочнения деталей двигателей внутреннего сгорания и различных механизмов // 2748117

.Настоящее изобретение относится к способу приготовления гомогенной системы распределенного атомарного углерода в углеводородной жидкости, а также к способу формирования с его помощью поверхностного слоя из карбидов металлов на всех трущихся поверхностях двигателей внутреннего сгорания (ДВС), компрессоров поршневого типа, различных механизмов без их разборки, лопаток турбин, редукторов, подшипников скольжения и качения всех видов и т.д.

Способ получения углеводородного топлива из угля // 2737888

Изобретение раскрывает способ получения углеводородного топлива из угля, включающий его предварительное мокрое измельчение, смешение измельченного угля с органическим растворителем, воздействие на полученную смесь путем гидродинамической кавитации, характеризующийся тем, что мокрое измельчение угля осуществляют до получения водоугольной пасты с плотностью до 1,3 кг/м3, которую затем перекачивают в емкость для смешивания с органическим растворителем и обрабатывают с помощью кавитационного гидроударного диспергатора, осуществляя гидроизмельчение угля до 0,003-0,01 мм и гомогенизацию водоугольной пасты и органического растворителя, процесс контролируют отбором проб и при достижении плотности полученной гомогенной пасты 0,99-1,1 г/см3 ее направляют в накопительную емкость, а затем подают в верхнюю часть наклонного реактора для электроимпульсной обработки, после которой полученный продукт через нижнюю часть реактора направляют в накопительную емкость готового продукта для отстаивания.

Способ получения синтез-газа // 2732808

Изобретение относится к области получения синтез-газа путем термохимической переработки комбинированного сырья, состоящего из растительного сырья и тяжелого углеводородного сырья, и может быть использовано в промышленности (энергетике, нефтехимии) для производства целевых продуктов синтеза. Проводят нагрев воды с введенными в нее в количестве 0,25-2,0 мг/л примесями до температуры 80-100°С.

Способ переработки жидких углеводородных шламов // 2713649

Настоящее изобретение относится к способу переработки жидких углеводородных шламов, включающему нагрев шламов до температуры не выше точки кипения воды, перемешивание их в однородную текучую массу, перемещение ее в зону волновой и импульсной обработки, воздействие на нее акустическим и радиочастотным полями, нагрев до температуры 260-280°C с выделением легкокипящих фракций, нагрев до температуры 370-420°С, выделение из кубового остатка высоковязкой части.

Способ обработки нефтеводяной эмульсии импульсным магнитным полем и устройство для его осуществления // 2696282

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче и подготовке нефти. Описан способ обработки нефтеводяной эмульсии импульсным магнитным полем, включающим обработку нефтеводяной эмульсии импульсным магнитным полем, причем импульсное магнитное поле создается импульсными соленоидами при частоте тока от 0,1 до 50 Гц с количеством колебаний не менее 3-х за импульс, при этом нефтеводяная эмульсия вводится в устройство ниже импульсных соленоидов.

Способ получения синтез-газа // 2688737

Изобретение относится к области получения синтез-газа путем термохимической переработки растительного сырья и тяжелого углеводородного сырья. Способ включает нагрев тяжелого углеводородного сырья до 60-90°С, измельчение растительного сырья до размера частиц не более 200 мкм, пиролиз измельченного растительного сырья при 500-800°С с получением первого потока газа, смолы и полукокса, смешение смолы и полукокса с тяжелым углеводородным сырьем.