Способ переработки тяжелых нефтяных остатков

Способ переработки тяжелых нефтяных остатков

Реферат

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности касается термических способов переработки тяжелых нефтяных остатков, и может быть использовано при получении тяжелых нефтяных топлив.

Известен способ переработки тяжелого нефтяного сырья путем висбрекинга гудрона, в котором использован принцип «печного» крекинга - термический крекинг в змеевиках печи с последующей закалкой продуктов на выходе из печи. В качестве антикоксообразователей использованы тяжелые фракции каталитического крекинга (>350°С) и присадка ПМС-200А [1. Нефтепереработка и нефтехимия, 1983, М.: ЦНИИТЭнефтехимия, с.3-5]. Процесс проводится в жестких условиях при температуре до 485°С, что не может гарантировать длительность межремонтных пробегов блока висбрекинга вследствие быстрого закоксовывания змеевиков печей, связанного с высоким выходом кокса.

В способе переработки нефтяных остатков путем их нагрева в трубчатых печах [2. Авт. свид. СССР №342888, М. кл. C10G 9/14, 1972] для снижения коксовых отложений на стенках труб печей в сырье вводят экстракты селективной очистки масел и (или) тяжелые газойли каталитического крекинга в количестве не более 30% (10-30%), и процесс проводят при температуре 450-500°С и давлении 25 кг/см², т.е. печным крекингом в жестких условиях, что не исключает вышеназванных недостатков.

Более предпочтительным вариантом переработки тяжелых нефтяных остатков является процесс висбрекинга с использованием выносной реакционной камеры [3. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, №5, 1981, с.95-100].

Однако в связи с тем, что камера является необогреваемой, нагрев тяжелого сырья в печи осуществляют до температуры не ниже 450°С, и в змеевиках нагревательной печи также происходит довольно сильное коксообразование.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаеемому изобретению является способ переработки тяжелых нефтяных остатков. включающий процесс висбрекинга с реакционной камерой [4. Варфоломеев Д.Ф., Фрязинов В.В., Валявин Г.Г. Висбрекинг нефтяных остатков. Тем. обзор. Москва, ЦНИИТЭнефтехимим, 1982, с.26-27, с.31-33], по которому режим нагрева сырья осуществляют с двумя профилями температур - в трубчатом змеевике печи исходный продукт нагревают до температуры 450°С, затем продукты висбрекинга поступают в реакционную камеру снизу, а выходят через верх камеры с более низкой температурой 430°С за счет потерь тепла при протекании эндотермических реакций. Далее, после охлаждения закалочным продуктом реакционную смесь направляют в фракционирующую колонну, в которой продукты висбрекинга разделяют на газ, бензиновую фракцию, газойлевые фракции и остаток.

Недостатком известного способа является высокая температура нагрева тяжелых остатков в трубчатом змеевике, в результате чего присутствующие в исходных остатках высоковязкие быстрококсующиеся при такой температуре асфальтосмолистые вещества начинают разлагаться с образованием кокса уже при прохождении через печь.

Другой недостаток известного способа связан с получением остатка висбрекинга с довольно высокой вязкостью вследствие низкой глубины превращения процесса в реакционной камере, что не позволяет использовать его как товарный продукт и требует разбавления остатка до достижения нормируемых показателей его качества.

Технической задачей изобретения является снижение коксообразования при переработке тяжелых нефтяных остатков и вязкости остатка.

Поставленная задача решается путем переработки вышеназванных остатков, включающей нагрев сырья в нагревательной печи, висбрекинг в реакционной камере при температуре 420-440°С, охлаждение продуктов терморазложения после реакционной камеры, разделение в фракционирующей колонне на дистиллятные фракции и остаток, причем сырье нагревают в конвекционной секции нагревательной печи до температуры не выше 405°С, а температуру в реакционной камере поддерживают за счет подачи в ее нижнюю часть активатора, перегретого до температуры 430-460°С в реакционной секции нагревательной печи, и в качестве активатора используют любые дистиллятные фракции, выделенные из реакционной смеси висбрекинга нефтяных остатков.

В качестве тяжелых нефтяных остатков в предлагаемом способе используют гудрон, асфальт или их смеси с тяжелыми фракциями нефтепереработки в различных заданных соотношениях. При этом в исходное сырье может вводится часть дистиллятных фракций висбрекинга в количестве до 30 мас.% в зависимости от его физико-химических характеристик, а балансовое количество выводят с установки.

Отличительным признаком предлагаемого технического приема является более низкая температура предварительного нагрева сырья в трубчатом змеевике нагревательной печи - не выше 405°С по сравнению с известным нагревом, равным 450°С, причем для этого используют конвекционную секцию печи. В результате значительно уменьшается доля реакций крекинга, протекающих при более высоких температурах и приводящих к увеличению вторичных реакций, которые вызывают образование кокса и приводят к сильному закоксовыванию трубчатых змеевиков печи.

Существенным отличием от известного проведения процесса висбрекинга является то, что для увеличения глубины превращения за счет химических превращений в реакционной камере и поддержания температуры 420-440°С в ее нижнюю часть подают активатор, перегретый до температуры 430-460°С, причем его перегрев осуществляют в реакционной секции нагревательной печи, и в качестве активатора используют любые дистиллятные фракции собственного процесса висбрекинга, выделенные из фракционирующей колонны, например, легкий или тяжелый газойли, или широкую фракцию.

Новое техническое решение позволяет значительно активизировать процессы разложения сырья и резко уменьшить вторичные реакции уплотнения в реакционной камере. Это достигается за счет того, что кроме функции теплоносителя, активатор способствует улучшению массо- и теплообмена, в результате чего снижается закоксовывание реакционной камеры. Кроме того, активатор, введенный в камеру, выполняет роль растворителя для тяжелых углеводородов и асфальтосмолистых веществ, предотвращая агломерацию сложных структурных единиц (ССЕ) при повышенных температурах. Наконец, разбавление реакционной смеси собственным продуктом на стадии висбрекинга, а не введение разбавителя в крекинг-остаток, значительно увеличивает стабильность получаемого остатка висбрекинга и улучшает его качество, приводя к нормируемой вязкости и прочим показателям, что позволяет реализовывать остаток как товарный продукт.

Значительным преимуществом предлагаемого способа за счет вышеперечисленных отличительных признаков является возможность переработки смесей гудрона с более тяжелым остатком - асфальтом производства масел или с другими побочными тяжелыми фракциями нефтепереработки, в том числе с фракциями висбрекинга. Также в качестве турбулизатора при нагреве в печи можно использовать бензиновую или легкую газойлевую фракции висбрекига.

Способ осуществляют следующим образом. Сырье (тяжелые нефтяные остатки, смеси остатков с тяжелыми фракциями) подают в конвекционную секцию печи и нагревают до температуры не выше 405°С. Из печи нагретое сырье подают в реакционную камеру. Активатор (тяжелый или легкий газойль, широкая фракция висбрекинга) в заданном количестве отбирают из фракционирующей колонны с температурой 200-330°С и направляют в реакционную секцию нагревательной печи, где перегревают до температуры 430-460°С, а затем подают в нижнюю часть реакционной камеры. После выдержки в камере в течение заданного времени продукты висбрекинга выводят сверху, охлаждают и подают в фракционирующую колонну на разделение, из которой выводят газ, дистиллятные фракции (бензиновая, газойлевые) и остаток, который представляет собой котельное топливо (топочный мазут марки М-100).

В таблице приведены технические данные по конкретным примерам, проведенным на пилотной установке непрерывного действия производительностью 0,3-1,0 л/ч, которые иллюстрируют осуществление предлагаемого способа и его сравнение с известным [4].

В примерах использовали следующие нефтепродукты: гудрон - вакуумный остаток первичной переработки нефти с плотностью 997 кг/м³, условной вязкостью при 80°С 107°ВУ, коксуемостью 14,2 мас.%; асфальт - остаток деасфальтизации гудрона с плотностью 1021 кг/м³, температурой размягчения (по КИШ) 39°С, коксуемостью 23%; вакуумный дистиллят 380-490°С с плотностью 938 кг/м³, условной вязкостью при 80°С 2,6°ВУ, коксуемостью 1,2%; тяжелый газойль висбрекинга с плотностью 902 кг/м³, кинематической вязкостью при 80°С 17,2 мм²/с, коксуемостью 1,5%.

Таблица
Наименование	Номера примера
по предлагаемому способу	по известному способу*
1	2	3	4	5
1	2	3	4	5	6
1. Сырье, мас.%
- гудрон	100	95	77	60	100
- асфальт	-	5	-	10	-
- вакуумный дистиллят	-	-	-	25	-
- дистиллятная фракция	-	-	23	5	-
висбрекинга			(30)**	(4,8)**
ИТОГО:	100	100	100	100	100
2. Расход сырья, л/ч	0,3	1,0	0,75	0,5	0,3
3. Активатор	тяжелый газойль	легкий газойль	широкая фракция	широкая фракция	-
4. Условия висбрекинга
Температура, °С
- нагрева сырья в конвекционной секции печи	400	380	405	380	450
- нагрева активатора в реакционной секции печи	450	450	430	460	-
- в реакционной камере (на выходе)	430	440	420	440	430
Давление, МПа	1,2	1,4	0,7	1,2	1,6
5. Материальный баланс, мас.%
- газ	2,8	2,1	2,2	3,2	2,5
- бензин	5,0	4,2	3,8	3,4	4,7
- широкая фракция
(200-350°С)	14,5	18,0	16,6	13,7	21,2
- остаток >350°С	76,2	74,2	76,6	78,6	69,1
- потери (кокс)	1,3	1,5	0,8	1,1	2,5
6. Показатели качества остатка
- вязкость условная при 80°С, °ВУ	15,1	16,3	12,8	14,2	24,1
- плотность, кг/м3	992	1005	975	998	1015
- коксуемость, мас.%	8,9	9,1	7,0	11,8	15,2
* Пример 5 осуществляют на пилотной установке в условиях известного способа [4].
** В скобках указано количество дистиллятной фракции висбрекинга на исходное сырье.

1. Способ переработки тяжелых нефтяных остатков, включающий нагрев сырья в нагревательной печи, висбрекинг в реакционной камере при температуре 420-440°С, охлаждение продуктов висбрекинга после реакционной камеры, разделение в фракционирующей колонне на газ, дистиллятные фракции и остаток, отличающийся тем, что сырье нагревают до температуры не выше 405°С в конвекционной секции нагревательной печи, а температуру в реакционной камере поддерживают за счет подачи в нижнюю часть активатора, перегретого до температуры 430-460°С в реакционной секции нагревательной печи, причем в качестве активатора используют любые дистиллятные фракции, выделенные из реакционной смеси висбрекинга гудрона.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тяжелых остатков используют гудрон, асфальт и/или их смеси с тяжелыми фракциями нефтепереработки в различных заданных соотношениях.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что часть дистиллятных фракций висбрекинга может вводится в исходное сырье в количестве до 30 мас.% на сырье, а балансовое количество выводится с установки.