Способ фракционирования природных битумов и высоковязких нефтей
Патент 2138537
Авторы
Классы МПК
Способ фракционирования природных битумов и высоковязких нефтей
Реферат
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для глубокого разделения тяжелого углеводородного сырья типа природных битумов и высоковязких нефтей на фракции топлив, масел и различных нефтехимических продуктов. Задачей изобретения является разработка способа глубокого фракционирования высоковязких нефтей и природных битумов, не требующего высоких температур и давлений, с получением узких фракций, включающих фракции наиболее тяжелых, высоковязких масляных компонентов и концентрат низкомолекулярных гетероатомных соединений. Поставленная задача решается способом фракционирования высоковязкого сырья, включающим деасфальтизацию путем смешения обезвоженного сырья с полярным водорастворимым растворителем, отделение раствора деасфальтизата от раствора асфальта, фракционированием деасфальтизата ступенчатым добавлением к последнему воды с отделением образующейся на каждой ступени фракции, причем смешение сырья с растворителем проводят при повышенной температуре, но не выше температуры кипения используемого растворителя. Перед добавлением к раствору деасфальтизата воды проводят предварительное фракционирование деасфальтизата путем ступенчатого снижения температуры раствора до 20-25oС с шагом 15-35°С и отбором образовавшихся на каждой ступени фракций. Технический результат - упрощение процесса и снижение электрозатрат. 7 табл., 4 ил.
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для глубокого разделения тяжелого углеводородного сырья типа природных битумов (ПБ) и высоковязких нефтей (ВВН) на фракции топлив, масел и различных нефтехимических продуктов.
Переработка тяжелого сырья по традиционной технологии приводит к ряду затруднений, связанных с особенностями фракционного и химического состава ПБ и ВВН. Низкая термическая стабильность компонентов сырья приводит к интенсивному разложению в процессе перегонки, что в сочетании с пониженным содержанием светлых фракций резко снижает эффективность и технико-экономические показатели ректификационных установок. Если из легких нефтей можно отогнать фракции, выкипающие до 500-550oC, то при перегонке ПБ и ВВН интенсивное термическое разложение наступает при отборе фракций, выкипающих в пределах 350-380oC, что приводит к разрушению ценных компонентов сырья и снижению технико-экономических показателей ректификационных установок (см. 1. Сюняев З. И. и др. О переработке высоковязких нефтей из битуминозных пород. //Нефтебитуминозные породы: перспективы использования: (Материалы Всесоюзного совещания по комплексной переработке и использованию нефтебитуминозных пород). - Алма-Ата.: Наука, 1982.- 300 с. 2. 3енинский А.М., Обыденков С. И. Технико-экономическая оценка использования природных битумов с учетом новых цен и требований по экологии. //Всесоюзная конференция по проблемам комплексного освоения природных битумов и высоковязких нефтей. - Казань. 1991.-183 с.). Известны способы разделения природных битумов и высоковязких нефтей деасфальтизацией обезвоженного сырья углеводородами, спиртами, кетонами, эфирами, газами с олучением деасфальтизата и асфальта (см. 3. Казакова Л. П., Крейн С.Э. Физико-химические основы производства нефтяных масел. М.: Химия, 1978.- 320 с.) Но эти способы не позволяют разделять природные битумы на несколько фракций, в том числе не позволяет концентрировать в одной фракции низкомолекулярные гетероатомные соединения, ценное сырье для нефтехимии. Высокое содержание в ПБ масляных фракций, их уникальные свойства (высокий индекс вязкости, низкая температура застывания) и невозможность или нецелесообразность их выделения традиционными методами требуют разработки методов, учитывающих особенности перерабатываемого сырья. Известен способ фракционирования природных битумов и высоковязких нефтей с помощью полярных водорастворимых растворителей, включающий деасфальтизацию путем смешения обезвоженного сырья с полярным водорастворимым растворителем, отделение раствора деасфальтизата от раствора асфальта, отличающийся тем, что раствор деасфальтизата подвергают фракционированию путем ступенчатого добавления к последнему воды в количестве 1-27 мас.% от первоначального количества раствора деасфальтизата на каждой ступени с отделением образующейся на каждой ступени фракции (см. 4. RU, патент, 2055858, C 10 C 3/08, 10.03.96). Этот способ позволяет избежать термического воздействия на разделяемое сырье, но ограничения по глубине фракционирования не позволяют выделить наиболее тяжелые, высоковязкие масляные компоненты природных битумов и высоковязких нефтей. Задачей изобретения является повышение глубины разделения ПБ и ВВН, в результате чего достигается возможность получения наиболее тяжелых, высоковязких масляных компонентов. Поставленная задача решается способом фракционирования высоковязкого сырья, включающим деасфальтизацию путем смешения обезвоженного сырья с полярным водорастворимым растворителем, отделение раствора деасфальтизата от раствора асфальта, фракционированием деасфальтизата ступенчатым добавлением к последнему воды с отделением образующейся на каждой ступени фракции. Причем смешение сырья с растворителем проводят при повышенной температуре, но не выше температуры кипения используемого растворителя, перед добавлением к раствору деасфальтизата воды, проводят предварительное фракционирование деасфальтизата путем ступенчатого снижения температуры раствора до 20-25oC с шагом 15-35oC и отбором образовавшихся на каждой ступени фракций. Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Берут 300 г сырья - (предварительно обезвоженную Ашальчинскую нефть) и проводят деасфальтизацию с помощью ацетона (массовая кратность растворителя к сырью - 5), температура равна 55oC. Перемешивание нефти с растворителем осуществляют электромешалкой до наступления равновесия. После отстаивания раствор деасфальтизата, состоящий из растворителя и растворенных в нем углеводородов и смол, отделяют от раствора асфальта. Температуру раствора деасфальтизата снижают на 15oC (до 40oC), при этом из раствора выделяется масляная фракция N1. После отстаивания выделившуюся фракцию отделяют от раствора деасфальтизата. Температуру оставшегося раствора деасфальтизата снижают на 20oC (до 20oC), при этом из раствора выделяется масляная фракция N2. После отделения фракции N2 оставшийся раствор деасфальтизата сливают в делительную воронку. К раствору деасфальтизата в делительную воронку добавляют воду из расчета 10 мас.% от количества раствора деасфальтизата. При этом из раствора выделяется в виде отдельной жидкой фазы углеводородная фракция. К оставшемуся раствору деасфальтизата добавляют аналогичную порцию воды и снова отделяют выделившуюся фракцию. В каждом случае от выделившейся фракции отгоняют растворитель. Последнюю фракцию получают после отгона растворителя из раствора деасфальтизата. Схема проведения процесса приведена на фиг. 1. Выход фракций, их состав и свойства приведены в табл. 1. Пример 2. Фракционирование в примере 2 осуществляется так же, как в примере 1, за исключением массовой кратности растворителя к сырью, равной 3. Схема проведения процесса приведена на фиг. 1. Выход фракций, их состав и свойства приведены в табл. 2. Пример 3. Берут 300 г сырья - (предварительно обезвоженную Ашальчинскую нефть) и проводят деасфальтизацию с помощью ацетона (массовая кратность растворителя к сырью - 5), температура равна 55oC. Перемешивание нефти с растворителем осуществляют электромешалкой до наступления равновесия. После отстаивания раствор деасфальтизата. Состоящий из растворителя и растворенных в нем углеводородов и смол, отделяют от раствора асфальта. Температуру раствора деасфальтизата снижают на 35oC (до 20oC), при этом из раствора выделяется масляная фракция N1. После отстаивания выделившуюся фракцию отделяют от раствора деасфальтизата. После отделения фракции N1 оставшийся раствор деасфальтизата сливают в делительную воронку. К раствору деасфальтизата в делительную воронку добавляют воду из расчета 10 мас.% от количества раствора деасфальтизата. При этом из раствора выделяется в виде отдельной жидкой фазы углеводородная фракция. К оставшемуся раствору деасфальтизата добавляют аналогичную порцию воды и снова отделяют выделившуюся фракцию. В каждом случае от выделившейся фракции отгоняют растворитель. Последнюю фракцию получают после отгона растворителя из раствора деасфальтизата. Схема проведения процесса приведена на фиг. 2. Выход фракций, их состав и свойства приведены в табл. 3. Пример 4. Берут 300 г сырья - (предварительно обезвоженную Ашальчинскую нефть) и проводят деасфальтизацию с помощью ацетона (массовая кратность растворителя к сырью - 5), температура равна 55oC. Перемешивание нефти с растворителем осуществляют электромешалкой до наступления равновесия. После отстаивания раствор деасфальтизата. Состоящий из растворителя и растворенных в нем углеводородов и смол, отделяют от раствора асфальта. Температуру раствора деасфальтизата снижают на 15oC(до 40oC), при этом из раствора выделяется масляная фракция N1. После отстаивания выделившуюся фракцию отделяют от раствора деасфальтизата. Температуру оставшегося раствора деасфальтизата снижают на 20oC (до 20oC), при этом из раствора выделяется масляная фракция N2. После отделения фракции N2 оставшийся раствор деасфальтизата сливают в делительную воронку. К раствору деасфальтизата добавляют воду из расчета 1 мас. % от количества раствора деасфальтизата. После отстаивания выделившуюся фракцию отделяют от раствора деасфальтизата. К оставшемуся раствору деасфальтизата добавляют аналогичную порцию воды и отделяют выделившуюся фракцию. Таким образом получают пять фракций. Восьмую и последующие фракции получают при добавлении 10 мас.% воды. Последнюю фракцию получают после отгона растворителя из раствора деасфальтизата. Схема процесса приведена на рис.3 Выход фракций, их состав и свойства приведены в табл. 4. Пример 5. Берут 300 г сырья - (предварительно обезвоженный Сугушлинский природный битум) и проводят деасфальтизацию с помощью ацетона (массовая кратность растворителя к сырью - 5), температура равна 55oC. Перемешивание нефти с растворителем осуществляют электромешалкой до наступления равновесия. После отстаивания раствор деасфальтизата, состоящий из растворителя и растворенных в нем углеводородов и смол, отделяют от раствора асфальта. Температуру раствора деасфальтизата снижают на 15oC (до 40oC), при этом из раствора выделяется масляная фракция N1. После отстаивания выделившуюся фракцию отделяют от раствора деасфальтизата. Температуру оставшегося раствора деасфальтизата снижают на 20oC (до 20oC), при этом из раствора выделяется масляная фракция N2. После отделения фракции N2 оставшийся раствор деасфальтизата сливают в делительную воронку. К раствору деасфальтизата в делительную воронку добавляют воду из расчета 10 мас.% от количества раствора деасфальтизата. При этом из раствора выделяется в виде отдельной жидкой фазы углеводородная фракция. К оставшемуся раствору деасфальтизата добавляют аналогичную порцию воды и снова отделяют выделившуюся фракцию. В каждом случае от выделившейся фракции отгоняют растворитель. Последнюю фракцию получают после отгона растворителя из раствора деасфальтизата. Схема проведения процесса приведена на фиг. 1. Выход фракций, их состав и свойства приведены в табл. 5. Пример 6. (по прототипу) Берут 100 г сырья - (предварительно обезвоженную Ашальчинскую нефть) и проводят деасфальтизацию с помощью ацетона (массовая кратность растворителя к сырью - 5) температура равна 20oC. Перемешивание нефти с растворителем осуществляют электромешалкой до наступления равновесия. После отстаивания раствор деасфальтизата сливают в делительную воронку. К раствору деасфальтизата добавляют воду из расчета 10 мас.% на первоначальное количество раствора деасфальтизата. После отстаивания выделившуюся фракцию отделяют от раствора деасфальтизата. К оставшемуся раствору деасфальтизата добавляют аналогичную порцию воды и отделяют выделившуюся фракцию. Последнюю фракцию получают после отгона растворителя из раствора деасфальтизата. Схема процесса приведена на фиг. 4. Выход фракций, их состав и свойства приведены в табл. 6. Пример 7. (по прототипу) Берут 1000 г сырья- (предварительно обезвоженную Ашальчинскую нефть) и направляют на ректификацию. Ректификацию проводят на установке АРН-2, имеющей насадочную колонку с разделяющей способностью 25 тарелок. Температура в кубе не превышала 360oC, остаточное давление до 3 мм рт. ст. Фракции отбирались с интервалом 25oC. Выход фракций, их состав и свойства приведены в табл. 7. Предложенный способ фракционирования позволяет получить любое количество фракций, изменяя количество ступеней снижения температуры и количество воды, добавляемой к раствору деасфальтизата на каждой ступени. Но при добавлении менее 1% воды снижается выход выделившейся фракции и увеличивается их количество. Подобное дробление бывает необходимым только для исследовательских целей и нецелесообразно в промышленной практике. Добавление воды в количестве более 25 - 27% приводит к образованию трудноразделяемых эмульсий и выделению на первой ступени из раствора деасфальтизата большинства растворенных углеводородов, что снижает четкость разделения. Аналогично был выбран шаг снижения температуры от 15 до 35oC. Предложенный способ позволяет осуществить процесс фракционирования на любую заданную глубину при атмосферном давлении и температурах, не превышающих 100oC, что упрощает требования к аппаратурному оформлению процесса, снижает энергетические затраты на нагрев сырья. Низкая температура фракционирования предотвращает реакции разложения и уплотнения термически нестойких компонентов, что особенно важно для сырья типа природных битумов и высоковязких нефтей. Предложенный способ позволяет выделять высоковязкие, тяжелые масляные фракции и концентрировать в последней фракции низкомолекулярные гетероатомные соединения, ценное сырье для нефтехимии. Для осуществления процесса выбраны недефицитные и достаточно дешевые реагенты.Формула изобретения
Способ фракционирования высоковязкого сырья, включающий деасфальтизацию путем смешения обезвоженного сырья с полярным водорастворимым растворителем, отделение раствора деасфальтизата от раствора асфальта, фракционированием деасфальтизата ступенчатым добавлением последнему воды с отделением образующейся на каждой ступени фракции, отличающийся тем, что смешение сырья с растворителем проводят при повышенной температуре, но не выше температуры кипения используемого растворителя, перед добавлением к раствору деасфальтизата воды проводят предварительное фракционирование деасфальтизата путем ступенчатого снижения температуры раствора до 20 - 25oC с шагом 15 - 35oC и отбором образовавшихся на каждой ступени фракций.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10