Способ получения низкосернистого нефтяного кокса

Способ получения низкосернистого нефтяного кокса

Реферат

Область техники.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к технологии переработки тяжелых нефтяных остатков в процессе замедленного коксования

Предшествующий уровень техники.

Известен способ получения нефтяного кокса, включающий изготовление смеси нефтяных остатков, ее предварительный нагрев до 300-400°С, смешение ее с парогазовыми продуктами коксования в кубовой части ректификационной колонны, нагрев полученной смеси (вторичного сырья коксования) до 480-510°С, выдержку ее в реакторе в течение 16-28 часов с получением кокса и легкой фракции коксования с последующей ее разгонкой с получением газа, бензиновой и газойлевых фракций коксования (Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002, с.382-390).

Такой способ замедленного коксования нефтяных остатков используется на всех действующих установках коксования России. Этот процесс дает возможность практически безостаточно перерабатывать различное нефтяное сырье, включая остаточное (от мазутов до тяжелых гудронов и асфальтов). При этом определяющими показателями при усовершенствовании процесса коксования являются: эффективность работы установки замедленного коксования (УЗК), которая определяется глубиной переработки сырья коксования и выходом нефтяного кокса, а также качеством получаемых нефтяных коксов.

Основными показателями качества нефтяного кокса являются коксуемость по Кондрадсону, выход летучих веществ, плотность, содержание серы, микропримесей металлов, золы, влаги, гранулометрический состав и механическая прочность, которые формируются на стадии получения нефтяного кокса и в значительной степени зависят от целенаправленного выбора сырья коксования и технологического оформления его производства.

Сырьем установок замедленного коксования являются остатки перегонки нефти - мазуты, гудроны; производства масел - асфальты, экстракты; термокаталитических процессов - крекинг-остатки, тяжелая смола пиролиза, тяжелый газойль каталитического крекинга. Ресурсы любого из этих видов сырья ограничены, что заставляет решать вопросы сырьевого обеспечения коксового производства путем их смешения (компаундирования) и применения малозатратной технологии подготовки сырья коксования.

Компаундированием сернистых нефтяных и низкосернистых остатков в сырье коксования можно добиться не только снижения содержания серы и металлов в коксе, но и увеличить выход кокса.

Коксуемость сырья определяет, прежде всего, выход кокса, который практически линейно изменяется в зависимости от этого показателя. При замедленном коксовании остаточного сырья выход кокса составляет 1,5-1,6 от коксуемости сырья. Средний выход кокса на отечественных установках замедленного коксования в настоящее время составляет около 20% мас. на сырье коксования, в то время как на средний выход кокса на УЗК в США составляет примерно 30,7% мас. Низкий показатель по выходу кокса обуславливается низкой коксуемостью перерабатываемого сырья, поскольку на коксование направляется преимущественно гудрон с низкой температурой начала кипения, а также вовлечением в переработку значительного количества мазута из-за нехватки сырья коксования.

Известен способ получения малосернистого нефтяного кокса (патент №2179176 РФ, С10В 55/00), включающий замедленное коксование смеси тяжелых нефтяных остатков (гудрона с тяжелым каталитическим газойлем). Способ позволяет повысить качество нефтяного кокса за счет снижения содержания серы.

Основным недостатком данного способа является недостаточно высокий выход нефтяного кокса.

Задача, решаемая заявленным изобретением, состоит в повышении глубины переработки нефти в процессе замедленного коксования нефтяных остатков при сохранении высокого уровня качества полученного нефтяного кокса.

Технический результат заключается в увеличении выхода низкосернистого нефтяного кокса.

Установка замедленного коксования включает смеситель, конвекционную печь, ректификационную колонну, реактор замедленного коксования, узел ввода вторичного сырья и узел смешения.

Технический результат достигается следующим образом:

- в смесителе готовят исходное первичное сырье из остатков нефтехимии и/или нефтепереработки, содержащее 5-15% асфальта, и светлую фракцию жидких продуктов замедленного коксования;

- полученное исходное первичное сырье нагревают в конвекционных змеевиках печи, а затем подают в кубовую часть ректификационной колонны, где происходит его смешение с парогазовыми продуктами коксования, поступающими из реактора замедленного действия;

- полученное вторичное сырье по трансферным линиям, куда через узел ввода осуществляют подачу части предварительно нагретой светлой фракции жидких продуктов замедленного коксования, поступает в печь, где оно нагревается до температуры коксования, а затем через узел смешения поступает в реактор замедленного коксования, причем оставшуюся часть светлой фракции жидких продуктов замедленного коксования подают в вышеуказанный узел смешения или непосредственно в данный реактор, а суммарное количество светлой фракции жидких продуктов замедленного коксования, подаваемой в узел ввода вторичного сырья перед его нагревом до температуры коксования и в узел смешения перед реактором замедленного коксования или непосредственно в данный реактор, составляет 10-20%.

Введение в сырье коксования асфальта (коксогенного компонента) ведет к значительному увеличению выхода кокса, и в то же время введение асфальта может привести к закоксовыванию реакционных змеевиков печей, увеличению их износа и даже полному выходу из строя. Введение в состав сырья для коксования светлой фракции жидких продуктов коксования позволяет избежать таких негативных последствий.

Для предотвращения увеличения времени заполнения камеры коксом объемная скорость подачи сырья может быть увеличена на 10-20%, по сравнению с объемной скоростью подачи сырья, установленной для сырьевых смесей без добавления светлой фракции жидких продуктов коксования.

Осуществление изобретения

На чертеже представлена принципиальная технологическая схема установки замедленного коксования.

Способ получения нефтяного кокса из нефтяных остатков состоит в следующем. Исходная смесь одного или более остатков нефтехимии и/или нефтепереработки, 5%-15% асфальта и 10%-20% светлой фракции жидких продуктов замедленного коксования, изготовленная методом компаундирования в смесителе 1, нагревается в конвекционных змеевиках печи 2 до 300-400°С и поступает в ректификационную колонну 3, где осуществляется подготовка сырья коксования: продукты коксования, поступающие из реактора замедленного коксования 4 с температурой 360-430°С под нижнюю каскадную тарелку ректификационной колонны 3, контактируют с исходным сырьем; высококипящие компоненты, находящиеся в продуктах коксования в результате контакта с исходным сырьем, конденсируются и возвращаются в смеси с исходным сырьем на коксование. Затем подготовленное таким образом вторичное сырье по трансферным линиям, куда через специальный узел ввода 5 осуществляется подача (впрыск) предварительно нагретой до 200-300°С части светлой фракции жидких продуктов замедленного коксования, поступает в печь 2, где оно нагревается до температуры коксования 460-510°С. Затем через узел смешения 6, где происходит впрыск оставшейся части светлой фракции жидких продуктов замедленного коксования, в реактор замедленного коксования 4. Образующиеся в ходе коксования дистиллятные продукты через верх реактора замедленного коксования 4 поступают в нижнюю часть ректификационной колонны 3 под каскадные тарелки, где происходит подготовка сырья коксования и разделение продуктов коксования на тяжелый газойль замедленного коксования, легкий газойль замедленного коксования, бензиновую фракцию замедленного коксования и газ. Кокс, образовавшийся при разложении смеси нефтяных остатков, заполняет реактор замедленного коксования 4. После его заполнения коксом на 70-80% в нее подается перегретый или острый пар для пропарки кокса. После чего осуществляется охлаждение и выгрузка кокса.

Ниже представлены примеры получения кокса предлагаемым способом. Предварительно в исходное сырье коксования, при его компаундировании в смесителе (1), вводится 60 т светлой фракции жидких продуктов коксования (во избежание закоксовывание печей), которая при расчете состава сырья коксования не учитывается, так как в процессе подготовки сырья в ректификационной колонне полностью удаляется из сырья коксования вместе с бензиновой фракцией.

Пример 1. 1320 т сырья, содержащего 1188 т (90%) тяжелых остатков (1122 т (85%) гудрона и 66 т (5%) асфальта), а также 132 т (10%) светлой фракции жидких продуктов коксования, подаются в реактор с объемной скоростью подачи сырья 32,9 м³/час. Подачу светлой фракции осуществляли следующим образом: 66 т через узел смешения в трансферную линию с вторичным сырьем коксования после ректификационной колонны и 66 т в трансферную линию через узел смешения перед реактором коксования или непосредственно в реактор коксования. В результате коксования в течение 38÷44 часов было получено 389,4 т нефтяного кокса. Выход нефтяного кокса на сырье коксования составил 29,5%, содержание серы в коксе - 1,20%. Продолжительность межремонтной работы печей - 24 месяца.

Пример 2. 1320 т сырья, содержащего 1056 т (80%) тяжелых остатков (990 т (75%) гудрона и 66 т (5%) асфальта), а также 264 т (20%) светлой фракции жидких продуктов коксования, подаются в реактор с объемной скоростью подачи сырья 34,1 м³/час. Подачу светлой фракции осуществляли следующим образом: 132 т через узел смешения в трансферную линию с вторичным сырьем коксования после ректификационной колонны и 132 т в трансферную линию через узел смешения перед реактором коксования или непосредственно в реактор коксования. В результате коксования в течение 38÷44 часов было получено 398,64 т нефтяного кокса. Выход нефтяного кокса на сырье коксования составил 30,2%, содержание серы в коксе - 1,18%. Продолжительность межремонтной работы печей - 24 месяца.

Пример 3. 1320 т сырья, содержащего 1188 т (90%) тяжелых остатков (1056 т (80%) гудрона и 132 т (10%) асфальта), а также 132 т (10%) светлой фракции жидких продуктов коксования, подаются в реактор с объемной скоростью подачи сырья 35,5 м³/час. Подачу светлой фракции осуществляли следующим образом: 66 т через узел смешения в трансферную линию с вторичным сырьем коксования после ректификационной колонны и 66 т в трансферную линию через узел смешения перед реактором коксования или непосредственно в реактор коксования. В результате коксования в течение 38÷44 часов было получено 403,92 т нефтяного кокса. Выход нефтяного кокса на сырье коксования составил 30,6%, содержание серы в коксе - 1,22%. Продолжительность межремонтной работы печей - 24 месяца.

Пример 4. 1320 т сырья, содержащего 1056 т (80%) тяжелых остатков (924 т (75%) гудрона и 132 т (5%) асфальта), а также 264 т (20%) светлой фракции жидких продуктов коксования, подаются в реактор с объемной скоростью подачи сырья 36,8 м³/час. Подачу светлой фракции осуществляли следующим образом: 132 т через узел смешения в трансферную линию с вторичным сырьем коксования после ректификационной колонны и 132 т в трансферную линию через узел смешения перед реактором коксования или непосредственно в реактор коксования. В результате коксования в течение 38÷44 часов было получено 419,76 т нефтяного кокса. Выход нефтяного кокса на сырье коксования составил 31,8%, содержание серы в коксе - 1,21%. Продолжительность межремонтной работы печей - 24 месяца.

Пример 5. 1320 т сырья, содержащего 1188 т (90%) тяжелых остатков (990 т (75%) гудрона и 198 т (15%) асфальта), а также 132 т (10%) светлой фракции жидких продуктов коксования, подаются в реактор с объемной скоростью подачи сырья 38,0 м³/час. Подачу светлой фракции осуществляли следующим образом: 66 т через узел смешения в трансферную линию с вторичным сырьем коксования после ректификационной колонны и 66 т в трансферную линию через узел смешения перед реактором коксования или непосредственно в реактор коксования. В результате коксования в течение 38÷44 часов было получено 422,4 т нефтяного кокса. Выход нефтяного кокса на сырье коксования составил 32,0%, содержание серы в коксе - 1,23%. Продолжительность межремонтной работы печей - 24 месяца.

Пример 6. 1320 т сырья, содержащего 1056 т (80%) тяжелых остатков (858 т (65%) гудрона и 198 т (15%) асфальта), а также 264 т (20%) светлой фракции жидких продуктов коксования, подаются в реактор с объемной скоростью подачи сырья 39,7 м³/час. Подачу светлой фракции осуществляли следующим образом: 132 т в трансферную линию с вторичным сырьем коксования после ректификационной колонны и 132 т в трансферную линию через узел смешения перед реактором коксования или непосредственно в реактор коксования. В результате коксования в течение 38÷44 часов было получено 442,2 т нефтяного кокса. Выход нефтяного кокса на сырье коксования составил 33,5%, содержание серы в коксе - 1,21%.

Пример 7. 1320 т сырья, содержащего 1188 т (90%) тяжелых остатков (990 т (%) гудрона, тяжелой пиролизной смолы 132 т (10%) и 66 т (5%) асфальта), а также 132 т (10%) светлой фракции жидких продуктов коксования, подаются в реактор с объемной скоростью подачи сырья 34,5 м³/час. Подачу светлой фракции осуществляли следующим образом: 66 т в трансферную линию с вторичным сырьем коксования после ректификационной колонны и 66 т в трансферную линию через узел смешения перед реактором коксования или непосредственно в реактор коксования. В результате коксования в течение 38÷44 часов было получено 398,64 т нефтяного кокса. Выход нефтяного кокса на сырье коксования составил 30,2%), содержание серы в коксе - 1,15%.

Пример 8. 1320 т сырья, содержащего 1056 т (80%) тяжелых остатков (858 т (65%) гудрона, тяжелой пиролизной смолы 132 т (10%) и 66 т (5%) асфальта), а также 264 т (20%) светлой фракции жидких продуктов коксования, подаются в реактор с объемной скоростью подачи сырья 36,0 м³/час. Подачу светлой фракции осуществляли следующим образом: 132 т в трансферную линию с вторичным сырьем коксования после ректификационной колонны и 132 т в трансферную линию через узел смешения перед реактором коксования или непосредственно в реактор коксования. В результате коксования в течение 38÷44 часов было получено 402,6 т нефтяного кокса. Выход нефтяного кокса на сырье коксования составил 30,5%, содержание серы в коксе - 1,07%.

Пример 9. 1320 т сырья, содержащего 1188 т (90%) тяжелых остатков (858 т (65%) гудрона, тяжелой пиролизной смолы 132 т (10%) и 198 т (15%) асфальта), а также 132 т (10%) светлой фракции жидких продуктов коксования, подаются в реактор с объемной скоростью подачи сырья 33,0 м³/час. Подачу светлой фракции осуществляли следующим образом: 66 т в трансферную линию с вторичным сырьем коксования после ректификационной колонны и 66 т в трансферную линию через узел смешения перед реактором коксования или непосредственно в реактор коксования. В результате коксования в течение 38÷44 часов было получено 427,68 т нефтяного кокса. Выход нефтяного кокса на сырье коксования составил 32,4%, содержание серы в коксе - 1,21%.

Пример 10. 1320 т сырья, содержащего 1056 т (80%) тяжелых остатков (726 т (55%) гудрона, тяжелой пиролизной смолы 132 (10%) и 198 т (15%) асфальта), а также 264 т (20%) светлой фракции жидких продуктов коксования, подаются в реактор с объемной скоростью подачи сырья 34,2 м³/час. Подачу светлой фракции осуществляли следующим образом: 132 т в трансферную линию с вторичным сырьем коксования после ректификационной колонны и 132 т в трансферную линию через узел смешения перед реактором коксования или непосредственно в реактор коксования. В результате коксования в течение 38÷44 часов было получено 435,6 т нефтяного кокса. Выход нефтяного кокса на сырье коксования составил 33,0%, содержание серы в коксе - 1,07%.

Результаты испытаний приведены в нижеследующей таблице.

Способ	Состав сырьевой смеси*	Объемная скорость подачи сырья, м3/ч	Выход кокса, %	Содержание серы в коксе, мас.%
Пример 1	(Г+5% А)+10% Сф	32,9	29,5	1,20
Пример 2	(Г+5% А)+20% Сф	34,1	30,2	1,18
Пример 3	(Г+10% А)+10% Сф	35,5	30,6	1,22
Пример 4	(Г+10% А)+20% Сф	36,8	31,8	1,21
Пример 5	(Г+15% А)+10% Сф	38,0	32,0	1,23
Пример 6	(Г+15% А)+20% Сф	39,7	33,5	1,21
Пример 7	(Г+ТПС+5% А)+10% Сф	34,5	30,2	1,15
Пример 8	(Г+ТПС+5% А)+20% Сф	36,0	30,5	1,07
Пример 9	(Г+ТПС+15% А)+10% Сф	33,0	32,4	1,21
Пример 10	(Г+ТПС+15% А)+20% Сф	34,2	33,0	1,11
*Г - гудрон; А - асфальт; Сф - светлая фракция продуктов замедленного коксования; ТПС - тяжелая пиролизная смола.

Способ получения низкосернистого нефтяного кокса из смеси остатков нефтехимии и/или нефтепереработки в установке замедленного коксования, включающий приготовление исходного первичного сырья из остатков нефтехимии и/или нефтепереработки, содержащего 5-15% асфальта, и светлой фракции жидких продуктов замедленного коксования в смесителе, нагревание вышеуказанного исходного сырья в конвекционных змеевиках печи, подачу и смешение его в кубовой части ректификационной колонны с парогазовыми продуктами коксования, поступающими из реактора замедленного коксования, с получением вторичного сырья, которое по трансферным линиям, куда через узел ввода осуществляют подачу части предварительно нагретой светлой фракции жидких продуктов замедленного коксования, поступает в печь, где оно нагревается до температуры коксования, а затем через узел смешения поступает в реактор замедленного коксования, причем оставшуюся часть светлой фракции жидких продуктов замедленного коксования подают в вышеуказанный узел смешения или непосредственно в данный реактор, а суммарное количество светлой фракции жидких продуктов замедленного коксования подаваемой в узел ввода вторичного сырья перед его нагревом до температуры коксования и в узел смешения перед реактором замедленного коксования или непосредственно в данный реактор составляет 10-20%.