Способ получения жидких продуктов на установках замедленного коксования

Способ получения жидких продуктов на установках замедленного коксования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технологии переработки тяжелых нефтяных остатков, а именно к процессу коксования, и может быть использовано на установках замедленного коксования.

Сырьем для переработки на установках замедленного коксования являются различные нефтяные остатки - мазуты, полученные при атмосферной перегонке нефти; гудроны, полученные при вакуумной перегонке мазутов; асфальт; побочные продукты масляных производств; тяжелый газойль каталитического крекинга; тяжелая пиролизная смола. Целевыми продуктами процесса являются: бензин, легкий и тяжелый газойли, нефтяной кокс, непредельный и сероводородсодержащий газы.

Несмотря на то что тяжелый газойль находит применение в качестве компонента топочных мазутов, нефтяной кокс - в различных отраслях промышленности, непредельный газ используют в качестве сырья для газофракционирующих установок и топливного газа, а сероводородсодержащий газ - для производства серной кислоты, экономически целесообразным считается получение максимального количества жидких продуктов (бензина, легкого и тяжелого газойлей). Увеличение выхода последних является предпочтительным также в связи с тем, что в настоящее время стоимость бензина, дизельных топлив и топочных мазутов в 1,5-3 раза выше стоимости нефтяного кокса и газа. Кроме того, существует настоятельная потребность уменьшения содержания серы в получаемых продуктах коксования, так как основным компонентом сырья на установках замедленного коксования (УЗК) являются прямогонные нефтяные остатки - гудроны.

Практика показала, что выход продуктов коксования и их качество зависят от состава и качества используемых индивидуальных нефтяных остатков или их смесей. Поэтому на всех УЗК задачу увеличения выхода целевых продуктов и улучшения их качества решают путем подбора оптимального состава сырья коксования и регулирования технологических параметров процесса.

В работах (Д.Ф.Варфоломеев, А.И.Стехун. Сырье коксования и эффективность его использования. М., ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1987, с.28-33 и Н.Т.Походенко, Б.И.Брондз. Получение и обработка нефтяного кокса. М., \Химия\, 1986, с.67) показана возможность регулирования выхода продуктов коксования путем изменения глубины концентрирования гудрона в процессе вакуумной перегонки на установках АВТ. При этом процесс коксования проводят при температуре нагрева сырья 470-482°С и давлении 3,5-3,8 кгс/см³.

Общими признаками известных технических решений и заявляемого является то, что в качестве сырья используют гудрон, а процесс коксования осуществляют при высокой температуре.

Вместе с тем, данные технические решения имеют следующие недостатки:

- Высокий выход газов, низкий отбор вакуумных погонов и, как следствие, низкая выработка жидких продуктов (масла и высокооктановые бензины) при уменьшении глубины концентрирования гудрона;

- Низкое качество нефтяного кокса (в том числе невысокая механическая прочность кокса и, как следствие, большое количество коксовой мелочи);

- Быстрое закоксовывание змеевиков печей за счет утяжеления гудрона;

- Перегрузка технологического оборудования.

Известно (Р.А.Керимов, П.Д.Шихализаде, Н.А.Салимова, Т.Ф.Ганиева, М.Дакакни. Нефтепереработка и нефтехимия, 1983, №12, с.3, 4) техническое решение, в котором состав сырья, кроме гудрона, включает экстракт селективной очистки масел.

Общими признаками известного технического решения и заявляемого являются состав сырья и температурный режим коксования.

Недостатками известного технического решения являются:

- Использование дефицитного компонента - экстракта селективной очистки масел;

- Недостаточно высокий выход светлых нефтепродуктов;

- Увеличение содержания серы в продуктах коксования за счет повышенного ее содержания в экстракте селективной очистки масел.

Известен процесс переработки сернистого сырья, включающий его нагрев до температуры коксования (475-480°С) (Патент RU №2210585). Процесс осуществляют под давление 3,2-3,5 кгс/см². Увеличение выхода целевых продуктов коксования и улучшение их качества получено за счет добавления в гудрон тяжелой пиролизной смолы (2-20% масс.) и тяжелого газойля каталитического крекинга.

Общими признаками известного технического решения и предлагаемого изобретения являются технологические параметры процесса коксования (давление, сернистое сырье, температура).

Недостатками данного способа являются:

- Недостаточно высокий выход жидких продуктов;

- Ограниченные ресурсы тяжелой пиролизной смолы;

- Содержание в целевых продуктах серы в пределах, оказывающих отрицательное влияние при их дальнейшем использовании.

Наиболее близким (прототип) по технической сущности является процесс переработки сернистого сырья, который включает следующие стадии:

- сырье нагревают до температуры коксования, после чего подают в камеру замедленного коксования вместе с водородом,

- после коксования образовавшийся кокс обрабатывают водородом при температуре 490-550°С и давлении 0,6-5,0 МПа в течение 8-24 часов, причем водород подают в количестве 10-100 нм³/м³. Реализация изобретения позволяет уменьшить содержание серы в коксе.

Недостатками прототипа являются:

- Значительная продолжительность процесса коксования за счет введения дополнительной стадии обработки кокса водородом,

- Повышенный расход водорода,

- Износ коксовой камеры вследствие подачи водорода с высоким давлением на стадию дополнительной обработки.

Технической задачей изобретения является получение в процессе коксования тяжелых серосодержащих нефтяных остатков и побочных продуктов нефтехимии на установках замедленного коксования максимально возможного количества жидких продуктов с низким содержанием серы, получение нефтяного кокса и других веществ с улучшенными экологическими свойствами.

Технический результат заключается в увеличении выхода жидких продуктов (сумма бензина, легкого и тяжелого газойля), в сокращении количества серы в получаемых продуктах (в бензине, коксе, легком и тяжелом газойлях), в уменьшении продолжительности процесса коксования, материальных и энергетических затрат.

Технический результат в процессе переработки сернистого сырья на установках замедленного коксования, включающем его нагрев до температуры коксования и обработку подаваемым водородом, достигают за счет того, что в качестве сырья перерабатывают тяжелые нефтяные остатки и побочные продукты нефтехимии, а процесс коксования осуществляют в одну стадию в присутствии водорода, причем водород подают в количестве 10-200 м³/м³ сырья.

Сопоставительный анализ прототипа и предлагаемого изобретения позволяет сделать вывод, что общими признаками является переработка сернистого сырья на установках замедленного коксования, включающая нагрев сырья до температуры коксования и его обработку подаваемым водородом. Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является то, что в качестве сырья перерабатывают тяжелые нефтяные остатки и побочные продукты нефтехимии, процесс коксования осуществляют в одну стадию в присутствии водорода, который подают в количестве 10-200 м³/м³ сырья.

Возможность достижения заявляемого технического результата, а именно увеличение выхода жидких продуктов, улучшение качества по показателю «массовая доля серы» жидких продуктов, кокса и других веществ, получаемых в процессе коксования, показана на нижеприведенных примерах.

Примеры.

Заявляемый способ реализован в лабораторных условиях с использованием в качестве сырья для коксования различных тяжелых нефтяных остатков и побочных продуктов нефтехимии (см. табл. 1, 2). Лабораторная установка представляет собой реактор периодического действия объемом 200 см³ с автоматической регулировкой температуры, которую поддерживают в интервале 470-520°С, системой отвода и конденсации продуктов коксования. Загрузку сырья объемом 80-100 см³ осуществляют вручную. Водород чистотой не менее 99,0% из газового баллона в реактор подают под давлением 3,0-3,8 кгс/см³ в количестве 10-200 м³/м³ сырья через специальный перфорированный распределитель, расположенный внизу реактора. Заявляемый способ реализован с учетом технологических параметров процесса коксования (по температурному режиму и давлению в реакторе), характерных для существующих промышленных установок замедленного коксования. Качество компонентов сырья для коксования, использованного при проведении испытаний, представлено в табл.1. Технологические параметры процесса коксования, состав сырья, выход и качество полученных продуктов представлены в табл.2.

Сопоставительный анализ представленных в табл. 2 данных показывает:

1. При коксовании смесевого сырья по прототипу при введении водорода (примеры 1, 2) наблюдается увеличение выхода жидких продуктов на 3,3% (масс.) и снижение выхода кокса и газа+потери, соответственно, на 3,0 и 0,3% (масс.).

2. При коксовании гудронов в присутствии водорода (примеры 4, 6, 8) наблюдается довольно значительное увеличение выхода жидких продуктов на 3,35-6,45% (масс.) и снижение выхода кокса и на 3,45-6,25% (масс.) при изменении газа + потери на 0,2-0,3% (масс.) по сравнению с опытами без водорода (см. опыты 3, 5, 7).

3. При коксовании смеси гудронов и тяжелой пиролизной смолы (20% (масс.)) при введении водорода происходит увеличение выхода жидких продуктов на 4,2% (масс.) и снижение выхода кокса на 3,5% (масс.) газ + потери на 1,7% (масс.) (см. опыты 9, 10).

4. При добавлении к гудрону тяжелого каталитического крекинга (20% (масс.)) при введении водорода наблюдается увеличение выхода жидких продуктов на 4,9% (масс.) и снижение выхода кокса на 3,9% (масс.) и газ + потери на 1,0% (масс.) (см. опыты 11, 12).

5. При добавлении к гудрону тяжелого экстракта селективной очистки масел (20% (масс.)) при введении водорода наблюдается увеличение выхода жидких продуктов на 3,9% (масс.) и снижение выхода кокса на 3,9% (масс.) без изменения газ + потери (см. опыты 13, 14).

6. Проведение опытов при более высокой температуре 520°С, а также различном расходе водорода 10, 200 ч^-1 на легком (см. опыт 18), тяжелом гудроне (см. опыты 15-17) и смеси гудронов и тяжелой пиролизной смолы (см. опыт 19) показал также увеличение выхода жидких продуктов коксования при снижении выхода кокса по сравнению с опытами без использования водорода (см. опыты 1, 3, 5).

7. Во всех опытах применение при коксовании водорода позволило снизить содержание серы во всех продуктах - коксе, бензине, легком и тяжелом газойлях.

Таким образом, предлагаемый способ переработки на УЗК тяжелых нефтяных остатков и побочных продуктов нефтехимии в присутствии водорода позволяет значительно увеличить выход жидких продуктов, улучшить качество кокса, бензина, легкого и тяжелого газойлей по показателю \массовая доля серы\.

Таблица 1Фактические показатели качества для компонентов сырья коксования
Наименование показателей	Гудрон тяжелый	Гудрон легкий	Тяжелая пиролизная смола	Тяжелый газойль каталитического крекинга	Экстракт селективной очистки масел
1. Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, г/см3	0,983	0,970	1,06	1,000	0,960
2. Коксуемость по ГОСТ 19932, %	12	10	10	1,0	2,0
3. Массовая доля серы по ГОСТ 1437, %	1,5	1,4	0,1*	1,3	1,7
* по ГОСТ Р 50442

1. Процесс переработки серосодержащего сырья на установках замедленного коксования, включающий нагрев сырья до температуры коксования и обработку его подаваемым водородом, отличающийся тем, что в качестве сырья перерабатывают тяжелые серосодержащего нефтяные остатки и побочные продукты нефтехимии, процесс коксования осуществляют в одну стадию в присутствии водорода.

2. Процесс по п.1, отличающийся тем, что водород подают в количестве 10-200 м³/м³ сырья.