Композиция пека

Композиция пека

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу и установке для обработки сырых нефтей, чтобы получить композицию пека и, более конкретно, к гидроконверсии тяжелых углеводородов в присутствии добавок и катализаторов, чтобы получить полезные продукты и также получить исходное сырье для установок конверсионной переработки, такой как крекинг с псевдоожиженным катализатором (FCC) или гидрокрекинг.

Уровень техники

Известны способы гидроконверсии для конверсии тяжелых углеводородных масел в легкие и промежуточные бензино-лигроиновые фракции (нафты) хорошего качества и для риформинга исходного сырья, мазута и газойля. Данными тяжелыми углеводородными маслами могут быть такие материалы, как сырая нефть, кубовые продукты атмосферной перегонной колонны, кубовые продукты вакуумной перегонной колонны, тяжелые рецикловые газойли, сланцевые масла, полученные из угля жидкости, остаток сырой нефти, отбензиненные нефти и тяжелые битуминозные нефти, произведенные из нефтеносных песков. Особенный интерес представляют масла, произведенные из нефтеносных песков, которые содержат материалы с широким интервалом выкипания от нафты до керосина, газойля, пека, и т.д., и которые содержат большую часть материала, кипящего выше 538°C (1000°F).

Так как запасы обычных сырых нефтей заканчиваются, данные тяжелые масла должны быть улучшены, чтобы удовлетворять требованиям. При этом улучшении тяжелые вещества превращают в легкие фракции и большая часть серы, азота и металлы должны быть удалены. Сырую нефть обычно сначала перерабатывают в атмосферной перегонной колонне для сырой нефти с получением топливных продуктов, включая нафту, керосин и дизельное топливо. Кубовый поток атмосферной перегонной колонны для сырой нефти обычно переводят в вакуумную перегонную колонну с получением вакуумного газойля (ВГ), который может быть исходным сырьем для установки каталитического крекинга с псевдоожиженным катализатором (FCC) или для другого использования. Вакуумный газойль обычно кипит в интервале от 300°C (572°F) до 538°C (1000°F). Кубовый остаток вакуумной перегонной колонны обычно включает, по меньшей мере, 9 вес.% водорода и имеет плотность меньше, чем 1,05 г/см³ в расчете на беззольную основу, исключая неорганическое вещество. Кубовый остаток вакуумной перегонной 2 колонны обычно перерабатывают в установке первичного облагораживания прежде, чем передать его далее па нефтеперерабатывающий завод для переработки в полезные продукты. Установки первичного облагораживания, известные в уровне техники, включают, но не ограничиваются ими, способы коксования, такие как замедленное или псевдоожиженное коксование, и способы присоединения водорода, такие как кипящий слой с циркуляцией катализатора по реакционному объему или суспензионный гидрокрекинг (СГК). Все данные способы первичного облагораживания, такие как замедленное коксование, гидрокрекинг в кипящем слое и суспензионный гидрокрекинг, дают возможность превращать кубовые продукты вакуумной перегонки сырой нефти в вакуумный газойль, кипящий в интервале от 343° до 538°C (от 650° до 1000°F) при условиях, эквивалентных атмосферным условиям.

При предпочтительном уровне конверсии 80-95 вес.% материалы, кипящие выше 524°C (975°F), превращаются в материалы, кипящие при или ниже 524°C (975°F), суспензионный гидрокрекинг СГК производит пек в качестве побочного продукта с выходом 5-20 вес.% в расчете на беззольную основу. По определению пеком является углеводородный материал, кипящий выше 538°C (1000°F) в условиях, эквивалентных атмосферным условиям, как определяют любым стандартным методом газовой хроматографии, моделирующим метод дистилляции, таким как тесты ASTM D2887, D6352 или D7169, которые используются нефтяной промышленностью. Эти определения "конверсии" и "пека" сужают интервал конвертированных продуктов относительно конверсии пека. Пековый побочный продукт является твердым при комнатной температуре и имеет минимальные температуры перекачки выше 250°C, что делает непрактичным его перемещение на какое-либо большое расстояние, так как трубопровод должен быть снабжен рубашкой, нагреваемой горячей нефтью или электрически. Пек также содержит неорганический твердый материал, который может осаждаться. Следовательно, резервуар для хранения требует перемешивания или циркуляции, чтобы предотвратить осаждение, дополнительных капиталовложений и эксплуатационных расходов.

Слипание твердых частиц будет иметь место при нагревании в области размягчения. Начало процесса сцепления, или температуру размягчения, трудно определить, и могут потребоваться эмпирические тесты, отнимающие много времени, например, по слипанию твердых веществ под ожидаемым грузом в бункере, за которым следует измерение усилия сдвига, требующегося для перемещения твердых веществ. Такие стандартные тесты включают тест ASTM D6773, использующий тестер Шульца для измерения сдвига при кручении, и тест ASTM D6128, использующий тестер Енике для измерения сдвига при кручений. Пек не является чистым соединением и плавится в широком интервале. Поэтому дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) не будет регистрировать определенный пик плавления, который мог бы использоваться как быстрая инструментальная процедура.

Температуру размягчения пеков традиционно измеряли, используя метод кольца и шара (тест ASTM D36), или метод Метлера определения температуры размягчения, (тест ASTM D3104). Оба эти метода полезны для определения температуры, при которой материал приобретет текучесть. Это может использоваться, помимо прочего, чтобы установить минимальную температуру размягчения пека в жидкость при получении связующего компонента асфальта при мощении улиц и покрытии крыш и для другого промышленного использования. Однако эта информация ничего не говорит о начале размягчения и не может прямо использоваться, чтобы определить, в какой точке твердое вещество подвергнется пластической деформации, или начнет слипаться.

Отверждение пека может сопровождаться генерацией пыли, потому что пек с более высокой начальной температурой процесса размягчения может стать ломким. Однако пек с более низкой начальной температурой процесса размягчения может становиться клейким, что делает переработку в массе трудным процессом.

Необходимы лучшие способы для переработки пека, произведенного суспензионным гидрокрекингом СГК, чтобы получить пек, с которым более легко работать. Дополнительно, лучшие методы необходимы для того, чтобы оценить, насколько легко можно работать с пеком.

Раскрытие изобретения

Авторы обнаружили, что использование второй вакуумной перегонной колонны для регенерации продуктов реактора СГК позволяет получить пек, который является менее липким и может быть отвержден более легко. Вторая вакуумная перегонная колонна дополнительно отделяет вакуумный газойль от пека, и вакуумный газойль может быть рециркулирован в реактор суспензионного гидрокрекинга. Часть пека из первой вакуумной колонны может быть рециркулирована в реактор суспензионного гидрокрекинга. Использование второй вакуумной перегонной колонны делает возможным использование более низких температур в обеих вакуумных перегонных колоннах, что снижает коксование и крекинг. Пековый побочный продукт может затем быть сформован в твердые частицы, которые являются в массе легкосыпучими твердыми частицами, с которыми можно более легко работать при ожидаемых температурах транспортировки. Использование двух вакуумных перегонных колонн также делает возможной более низкую температуру пека, чтобы избежать коксования в нагреваемых аппаратах. Пек с концентрациями водорода не больше, чем 7,3 вес.% и концентрациями вакуумного газойля не больше, чем 30 вес.%, не становится клейким в твердой форме, когда подвергается ожидаемым температурам транспортировки. Другими словами, пек показывает начальную температуру размягчения, по меньшей мере, б6°С.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания изобретения ссылка сделана на сопутствующие чертежи.

Фиг.1 представляет собой технологическую схему, показывающую способ и установку по настоящему изобретению.

Фиг.2 представляет собой технологическую схему, показывающую альтернативные способ и установку по настоящему изобретению.

Фиг.3 представляет собой график температуры размягчения пека как функцию концентрации водорода.

Осуществление изобретения

Способ и установка способны преобразовывать широкий диапазон тяжелого углеводородного исходного сырья в легкие углеводородные продукты и композицию пека по настоящему изобретению. Можно перерабатывать ароматическое исходное сырье, а так же исходное сырье, которое традиционно было очень трудно подвергать гидрообработке, например, кубовые продукты вакуумной перегонной колонны, кубовые остатки вакуумного висбрейкинга, деасфальтированные кубовые материалы, не отвечающие техническим требованиям асфальты, осадок со дна нефтехранилищ, и т.д. Подходящее сырье включает кубовый остаток атмосферной перегонной колонны, кипящий при 343°C (650°F) или выше, тяжелый вакуумный газойль (ВГ) и кубовый остаток вакуумной перегонной колонны, кипящий при 426°C (800°F) или выше, и кубовый остаток вакуумной перегонной колонны, кипящий выше 510°C (950°F). В данном описании температурами кипения являются температуры, эквивалентные температурам кипения при атмосферном давлении (ТЭТКАД), как вычислено из наблюдаемой температуры кипения и давления перегонки и рассчитано, используя уравнения, приведенные в тесте ASTM D1160, приложение А7, озаглавленное "Практикум по преобразованию наблюдаемых температур пара в температуры, эквивалентные температурам кипения при атмосферном давлении". Кроме того, термин "пек", как понимают, относится, к кубовому остатку вакуумной перегонной колонны, или к материалу, имеющему ТЭТКАД больше чем 538°C (1000°F).

Установка включает реактор 20 суспензионного гидрокрекинга, первую вакуумную перегонную колонну 90 и вторую вакуумную перегонную колонну 100. Колонна 50 фракционирования может подготовить продукт суспензионного гидрокрекинга для вакуумной перегонкой колонны 100, а грануляционная машина 130 может отверждать пек в твердые частицы.

В способе суспензионного гидрокрекинга СГК, показанном на фиг.1, добавку, ингибирующую коксообразование, или катализатор из измельченного материала по линии 6 смешивают с тяжелым углеводородным рециклом, таким как рецикловый тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) и/или пек в линии 8 в питающем резервуаре 10 с получением хорошо смешанной однородной суспензии. Множество различных частиц твердого катализатора могут использоваться в качестве измельченного материала, в варианте осуществления настоящего изобретения, при условии, что данные твердые вещества способны пережить процесс гидрокрекинга и остаются эффективными как часть рецикла. Особенно полезными частицами катализатора являются катализаторы, описанные в патенте США 4963247. Таким образом, частицы катализатора обычно представляют собой сульфат железа (II), имеющий размер частиц меньше, чем 45 мкм, и с главной частью, то есть, по меньшей мере, 50 вес.%, в варианте осуществления, имеющей размер частиц меньше, чем 10 мкм. Предпочтительным катализатором является моногидрат сульфата железа. Бокситовый катализатор также может быть предпочтителен. В одном варианте осуществления от 0,01 до 4,0 вес.% частиц катализатора, ингибирующего коксообразование, в расчете на свежее исходное сырье, добавляют к подаваемой смеси. Маслорастворимые добавки, ингибирующие коксообразование, могут использоваться альтернативно или дополнительно. Маслорастворимые добавки включают нафтенат металла или октаноат металла в интервале 0,05-0,1 вес.% в расчете на свежее исходное сырье с молибденом, вольфрамом, рутением, никелем, кобальтом или железом.

Данную суспензию из питающего резервуара 10 и тяжелое углеводородное сырье из линии 12 закачивают в нагреватель 14 прямого нагрева через линию 16. Объединенную подачу нагревают в нагревателе 14 и закачивают через подводящую линию 18 на вход в низ трубчатого реактора 20 СГК. В нагревателе 14 частицы катализатора на основе железа, вновь добавленные по линии 6, обычно термически разлагаются до более малых частиц сульфида железа (II), который является каталитически активным. Частичное разложение будет иметь место в реакторе 20 СГК. Например, моногидрат сульфата железа будет превращаться в сульфид железа (II) и будет иметь размер частиц меньше, чем 0,1 или даже 0,01 мкм после того, как покинет нагреватель 14. Реактор 20 СГК может быть трехфазным (твердое вещество-жидкость-газ) реактором без неподвижного твердого слоя, через который катализатор, водород и углеводородное сырье движутся вверх с некоторой степенью обратного смешивания.

Могут быть использованы различные устройства смешивания и перекачивания. Например, подача в линию 12 может быть смешана с катализатором из линии 6 в резервуаре 10 вместо или в дополнение к тяжелому рецикловому газойлю в линии 8. Также рассматривают, что подаваемые потоки 8 и 12 могут быть добавлены отдельно в реактор 20 СГК вместо того, чтобы быть смешаны вместе.

Рециркулированный водород и дополнительный водород по линии 22 вводят в реактор 20 СГК по линии 24 после нагревания в нагревателе 26. Водород по линии 24 может быть добавлен в месте выше входа подачи из линии 18. И подача из линии 18 и водород из линии 24 могут быть распределены в реактор 20 СГК соответствующим распределителем. Кроме того, водород по линии 23 может быть добавлен к подаче в линии 16 до того, как она будет нагрета в нагревателе 14 и подана в реактор СГК по линии 18, как показано. Также возможно, что единственный нагреватель 14 мог бы потенциально использоваться, чтобы нагревать объединенный поток газа, подачи и катализатора, чтобы получить поток подачи по линии 18, когда нагреватель 26 и линия 24 отсутствуют.

Во время реакции суспензионного гидрокрекинга СГК является важным минимизировать образование кокса или другого материала, который имеет тенденцию осаждать жидкие, твердые или полутвердые фазы из массы вещества в реакторе. Это может вызвать засорение реактора или последующего оборудования. Добавление относительно полярного ароматического масла к исходному сырью является одним из средств уменьшить образование кокса или другого осадка. Тяжелый вакуумный газойль ТВГ является полярным ароматическим маслом. В варианте осуществления, рецикловый ТВГ по линии 8 составляет от 0 до 50 вес.% исходного сырья, подаваемого в реактор 20 СГК, в зависимости от качества исходного сырья и уровня конверсии за проход. Сырье, входящее в реактор 20 СГК, включает три фазы: твердый катализатор, жидкие углеводороды и газообразные водород и испаренные углеводороды.

Способ по данному изобретению может быть выполнен при весьма умеренном давлении, в одном варианте осуществления, в интервале от 3,5 до 24 МПа, без образования кокса в реакторе 20 СГК. Температура реактора находится обычно в интервале от 350° до 600°C, предпочтительно от 400° до 500°C. Часовая объемная скорость жидкости составляет обычно ниже 4 ч^-1 в расчете на свежее сырье, предпочтительно от 0,1 до 3 ч^-1, более предпочтительно от 0,2 до 1 ч^-1. Конверсия пека за проход может быть от 50 до 95 вес.%. Скорость подачи водорода составляет 674-3370 Нм³/м³ масла (4000-20000 стандартных кубических футов на баррель). Хотя реакция СГК может быть выполнена во многих известных реакторах с восходящим или нисходящим потоком, особенно хорошо подходит трубчатый реактор, через который сырье и газ движутся восходящим потоком. Следовательно, выпускное отверстие из реактора 20 СГК находится выше впускного отверстия. Хотя только один реактор показан на фиг.1, один или больше реакторов 20 СГК могут быть использованы параллельно или последовательно. Поскольку жидкое сырье превращается в парообразный продукт, то в реакторе 20 СГК может иметь место вспепивание. Противопенное средство может также быть добавлено в реактор 20 СГК, в варианте осуществления, в верхнюю его часть для снижения тенденции генерировать пену. Соответствующие противопенные средства включают силиконы, как раскрыто в патенте США 4969988. Кроме того, водород из линии 27 может быть введен в верхнюю часть реактора для охлаждения суспензии продукта гидрокрекинга. Также возможно, что линия охлаждения может альтернативно включать вакуумный газойль, дизельный продукт или другой углеводородный поток.

Подвергнутый гидрокрекингу поток, включающий газожидкостную смесь, отводят с верха реактора 20 СГК по линии 28. Подвергнутый гидрокрекингу поток с верха реактора 20 СГК представляет собой парожидкостную смесь, состоящую из нескольких продуктов, включая вакуумный газойль и пек, и данная смесь может быть разделена несколькими различными способами. Подвергнутый гидрокрекингу поток с верха реактора 20 СГК разделяют, в варианте осуществления, в горячем сепараторе 30 высокого давления, поддерживая температуру разделения от 200° до 470°C (от 392° до 878°F), и, в варианте осуществления, при давлении реакции СГК. Необязательный охладитель по линии 27 может помочь в охлаждении продуктов реакции до температуры желательной в горячем сепараторе 30 высокого давления. В горячем сепараторе 30 высокого давления выходящий по линии 28 поток из реактора 20 СГК разделяют на газообразный поток 32 и жидкий поток 34. Газообразным потоком является продукт, полученный методом однократного испарения при температуре и давлении горячего сепаратора 30 высокого давления, который включает от 35 до 80 об.% углеводородного продукта из реактора 20 СГК, предпочтительно от 50 до 70 об.%. Аналогично, жидким потоком является жидкий продукт однократного испарения при температуре и давлении горячего сепаратора 30 высокого давления. Газообразный поток удаляют с верха горячего сепаратора 30 высокого давления по линии 32, в то время как жидкую фракцию удаляют из куба горячего сепаратора 30 высокого давления по линии 34.

Жидкую фракцию по линии 34 подают в горячую колонну 36 однократного испарения при той же самой температуре, что и температура в горячем сепараторе 30 высокого давления, но при давлении от 690 до 3447 кПа (100-500 манометрических фунтов на квадратный дюйм). Головной поток пара по линии 38 охлаждают в холодильнике 39 и объединяют с жидким кубовым продуктом из холодного сепаратора высокого давления в линии 42, с получением линии 52. Жидкая фракция покидает горячую колонну однократного испарения по линии 40.

Головной поток из горячего сепаратора 30 высокого давления по линии 32 охлаждают в одном или больше охладителях, представленных холодильником 44, до более низкой температуры. Промывку водой (не показана) на линии 32 обычно применяют, чтобы отмыть соли, такие как бисульфид аммония или хлорид аммония. Промывка водой удаляет почти весь аммиак и часть сероводорода из потока 32. Поток 32 перемещают в холодный сепаратор 46 высокого давления. В варианте осуществления холодный сепаратор 46 высокого давления эксплуатируется при более низкой температуре, чем температура горячего сепаратора 30 высокого давления, но при том же самом давлении. Холодный сепаратор 46 высокого давления поддерживают при температуре разделения от 10° до 93°C (от 50° до 200°F), и в варианте осуществления, при давлении реакции СГК. В холодном сепараторе 46 высокого давления головной поток горячего сепаратора 30 высокого давления разделяют на газообразный поток 48 и жидкий поток 42. Газообразным потоком является фракция однократного испарения при температуре и давлении холодного сепаратора 46 высокого давления. Аналогично, жидким потоком является жидкий продукт однократного испарения при температуре и давлении холодного сепаратора 46 высокого давления, который включает от 20 до 65 об.% углеводородного продукта из реактора 20 СГК, предпочтительно от 30 до 50 об.%. При использовании этого типа сепаратора полученный газообразный поток на выходе содержит, главным образом, водород с небольшим количеством примесей, таких как сероводород, аммиак и легкие газообразные углеводороды.

Поток, богатый водородом, по линии 48 может быть пропущен через насадочный башенный скруббер 54, где поток очищают посредством промывной жидкости из линии 56, чтобы удалить сероводород и аммиак. Отработанная промывная жидкость из линии 58 может быть регенерирована и рециркулирована и обычно является амином. Очищенный поток, богатый водородом, выпускают из скруббера по линии 60 и объединяют со свежим водородом, добавляемым по линии 62, и рециркулируют через рецикловый газовый компрессор 64 и линию 22 назад в реактор 20 СГК. Пополняемый водород может быть добавлен выше по ходу потока или ниже по ходу потока от компрессора 64, но если используется охладитель, то линия 62 пополнения должна быть ниже по ходу потока от линии 27 охлаждения.

Жидкая фракция по линии 42 переносит жидкий продукт для его соединения с охлажденным головным потоком горячей испарительной колонны по линии 38, покидающим холодильник 39 с образованием линии 52, которая питает холодную испарительную колонну 66 при той же самой температуре, что и температура холодного сепаратора 46 высокого давления, и более низком давлении от 690 до 3447 кПа (100-500 манометрических фунтов на квадратный дюйм) как в горячей испарительной колонне 36. Головной поток газа в линии 68 может быть топливным газом, включающим C₄-материал, который может быть регенерирован и использован. Жидкие кубовые продукты по линии 70 и кубовые продукты из горячей испарительной колонны 36 по линии 40 поступают в секцию 50 фракционирования.

Секция фракционирования соединена с реактором 20 СГК и находится ниже по ходу потока от него. «Соединение ниже по ходу потока» означает, что, по меньшей мере, часть материала, текущего к узлу, расположенному ниже по ходу потока, может эффективно течь из узла, с которым он соединен. «Соединение» означает, что между указанными узлами возможен эффективный поток материалов. «Соединение выше по ходу потока» означает, что, по меньшей мере, часть материала, текущего из узла выше по ходу потока, может эффективно течь к узлу, с которым он соединен. Секция 50 фракционирования может включать один или несколько сосудов, хотя на фиг.1 она показана только как одна колонна. Секция 50 фракционирования может включать отпарную колонну и атмосферную колонну, но в варианте осуществления имеется только единственная колонна. Инертный газ, такой как пар среднего давления, может быть подан вблизи днища секции 50 фракционирования по линии 72, чтобы отпаривать легкие компоненты из более тяжелых компонентов. Секция 50 фракционирования производит головной газовый продукт по линии 74, поток широкой фракции дистиллята по линии 76 бокового погона, поток дизельного продукта по линии 78 бокового погона, необязательно поток атмосферного газойля (АГ) по линии 80 бокового погона и поток вакуумного газойля ВГ и пека по линии 82 кубового продукта.

По линии 82 часть выходящего потока суспензионного гидрокрекинга, содержащуюся в кубовом потоке из секции 50 фракционирования, вводят в подогреватель 84 и подают горячий кубовый поток в первую вакуумную колонну 90, поддерживаемую при давлении от 1 до 10 кПа (от 7 до 75 Торр (мм рт.ст.)), предпочтительно, от 1 до 7 кПа (от 10 до 53 Торр) и при температуре перегонки в вакууме, эквивалентной температуре перегонки при атмосферном давлении фракции от легкого вакуумного газойля (ЛВГ) до тяжелого вакуумного газойля (ТВГ), то есть от 371° до 482°C (от 700° до 900°F), предпочтительно от 398° до 454°C (750° до 850°F) и наиболее предпочтительно от 413° до 441°C (от 775° до 825°F). Вакуумная колонна соединена с секцией 50 фракционирования и реактором 20 СГК и находится ниже по ходу потока от них. Первая вакуумная колонна является, в варианте осуществления, дистилляционной колонной с трехступенчатым эжектором в голове колонны, чтобы обеспечить вакуум в колонне. В каждой ступени эжектора осуществляют со-подачу с газовым потоком, таким как пар, чтобы создать вакуум выше по ходу от эжектора в вакуумной перегонной колонне. Давление, большее на нижней по ходу потока стороне каждой ступени эжектора, принуждает головной поток конденсироваться в накопителе в жидкие компоненты, которые могут быть регенерированы. Легкие газы, покидающие третью ступень, могут быть регенерированы и, в варианте осуществления, использованы в качестве топлива в подогревателе 84. Другие типы оборудования для создания вакуума могут быть использованы. В варианте осуществления десорбция низкокипящих фракций водяным паром может использоваться в первой вакуумной колонне. Пар подают по линии 99 в первую вакуумную колонну из парового коллектора 104.

В первой вакуумной колонне могут быть выделены три фракции: головная фракция дизельного материала и более легких углеводородов по линии 92 головного погона, поток ЛВГ, кипящий не выше 482°C (900°F) и обычно выше 300°C (572°F), по линии 94 бокового погона, поток ТВГ, кипящий выше 371°C (700°F), по линии 96 бокового погона, и поток пека, полученный по линии 98 кубового продукта, который кипит выше 450°C (842°F). Большую часть ТВГ по линии 96 обычно рециркулируют в реактор 20 СГК. Нерециркулированную часть ТВГ обычно регенерируют в качестве продукта для дальнейшей конверсии в других операциях нефтеперерабатывающего завода. Чтобы минимизировать генерацию пара, которая требует большей энергии, чтобы создать вакуум, часть потока ЛВГ по линии 94 охлаждают теплообменом и закачивают обратно в колонну по линии 95, чтобы конденсировать столько способного конденсироваться материала, сколько возможно. Дальнейший боковой погон нефильтрующегося парафина по линии 97, отбираемый ниже бокового погона ТВГ по линии 96 и выше кубового продукта по линии 98, переносящего первый поток пека, может быть рециркулирован в реактор 20 СГК, который находится ниже по ходу потока относительно линии 97 бокового погона нефильтрующегося парафина. В этом случае большая часть или весь поток 96 будет регенерироваться как продукт ТВГ. Отбирая боковой погон по линии 97, меньшую часть подачи посылают во вторую вакуумную перегонную колонну 100, что требует меньше мощности, и качество ТВГ в линии 96 улучшается. Поток нефильтрующегося парафина по линии 97 обычно будет иметь конечную температуру кипения ниже 621°C (1150°F) и предпочтительно ниже 607°C (1125°F). Потоки вакуумного газойля могут также быть рециркулированы выше по ходу потока, чтобы усилить операции разделения.

Первый поток пека по линии 98 подают во вторую вакуумную перегонную колонну 100, которая соединена с первой вакуумной колонной 90, колонной 50 фракционирования и реактором 20 СГК и находится ниже по ходу потока от них. Первый поток пека по линии 98 не пригоден для объемного потока гранулированных тел. Он термически нестабилен, потому что начинает подвергаться крекингу при температурах уже 300°C, если подвергается действию этой температуры в течение достаточного времени. Пек в линии 98 может содержать неорганические твердые вещества, количество которых может быть в интервале 6-10 вес.%. Высокое содержание твердых веществ может быть причиной засорения прямого подогревателя 84 из-за коксообразования. Температура, требующаяся в вакуумных кубовых продуктах, может быть снижена за счет добавления пара, чтобы снизить парциальное давление углеводородов, или за счет снижения вакуумного давления далее, причем оба способа являются дорогими. Температура вакуумных кубовых продуктов должна быть высокой, чтобы удалить достаточное количество ТВГ из пека. Авторы обнаружили, что отверждение пека, содержащего, по меньшей мере, 30 вес.% вакуумного газойля и выше 7,3 вес.% водорода, дает липкие частицы, которые плохо перерабатываются в объеме при предсказуемо высоких температурах транспортировки. Температура выпускного отверстия прямого подогревателя 84 составляет 385°C (725°F), что дает возможность первой вакуумной колонне 90 производить пек, содержащий только 10 вес.% ТВГ, но может подвергнуть нагреватель 84 чрезмерному закоксовыванию. Эксплуатируя вакуумную колонну 90 так, чтобы производить пек с содержанием ТВГ менее чем 30 вес.%, можно подвергнуть вакуумную колонну 90 чрезмерному закоксовыванию.

Настоящее изобретение использует вторую вакуумную перегонную колонну 100, чтобы далее удалить ТВГ из пека. В варианте осуществления вторая вакуумная перегонная колонна эксплуатируется при более низком давлении, чем первая вакуумная перегонная колонна, чтобы получить степень удаления вакуумного газойля, необходимую, чтобы произвести пек, который можно сформовать в частицы, которые можно перерабатывать в объеме. Использование второй вакуумной перегонной колонны 100 предусматривает более низкую температуру в прямом подогревателе 84, расположенном выше по ходу потока относительно первой вакуумной перегонной колонны 90, составляющую 377°C (710°F) или ниже, и, в варианте осуществления, 370°C (698°F) или ниже, так что загрязнение от коксования менее вероятно. После отгонки низкокипящих фракций водяным паром в вакуумной колонне 90, первый поток пека по линии 98 может быть подан во вторую вакуумную перегонную колонну 100 при температуре от 315° до 350°C (от 600° до 662°F). В варианте осуществления первый поток пека по линии 98 может быть прямо подан во вторую вакуумную перегонную колонну 100, не будучи подвергнут обработке на нагревательном или охладительном оборудовании. Другими словами, линия 98 может не содержать нагревательного или охладительного оборудования, пока она питает вторую вакуумную перегонную колонну 100. Однако некоторое нагревание или охлаждение могут быть необходимы. Альтернативно, в варианте осуществления, теплоту добавляют второй вакуумной перегонной колонне 100 посредством горячей нефти или пара. Следовательно, входная температура первого потока 98 пека во вторую вакуумную перегонную колонну 100 находится, в варианте осуществления, не больше, чем на 50°C больше или меньше, чем выходная температура первого потока 98 пека из куба первой вакуумной колонны 90.

Вторая вакуумная перегонная колонна 100 соединена с кубовым потоком из вакуумной колонны 90 и находится ниже по ходу потока от него. Вторую вакуумную перегонную колонну 100 поддерживают при давлении от 0,1 до 3,0 кПа (от 1 до 23 Торр), предпочтительно от 0,2 до 1,0 кПа (от 1,5 до 7,5 Торр) и при температуре вакуумной перегонки от 300° до 370°C (от 572° до 698°F), эквивалентной температуре перегонки при атмосферном давлении фракции от ТВГ до пека, то есть, от 454° до 593°C (от 850° до 1100°F), предпочтительно от 482° до 579°C (от 900° до 1075°F), и наиболее предпочтительно от 510° до 552°C (от 950° до 1025°F). Вторая вакуумная перегонная колонна 100 соединена с первой вакуумной колонной 90, колонной 50 фракционирования и реактором 20 СГК и находится ниже по ходу потока от них.

Вторая вакуумная перегонная колонна 100 может быть обычной вакуумной перегонной колонной или она может быть специально предназначена для выделения вакуумного газойля ВГ из пека, генерируя пленку пека для облегчения испарения более низкокипящих компонентов из пека.

Специальные пленочные испарители способны поддерживать испарение вакуумного газойля ВГ достаточно быстро, чтобы избежать коксования. Пленочные испарители могут включать испаритель-десорбер, тонкопленочный испаритель, испаритель со стираемой пленкой, испаритель с падающей пленкой, испаритель с восходящей пленкой, испаритель с очисткой поверхности скребком. Некоторые из этих пленочных испарителей могут включать движущуюся часть для обновления поверхности пека во второй вакуумной перегонной колонне 100. Другие типы тонкопленочных испарителей могут быть использованы. Например, тонкопленочный испаритель (ТПИ) нагревает пек на внутренней поверхности горячей трубы, пока вакуумный газойль не начнет испаряться. Пек поддерживают в форме тонкой пленки на внутренней поверхности трубы вращающимся лезвием с установленным зазором. Пары вакуумного газойля затем превращают в жидкость на более холодных трубах конденсатора. Испаритель со стираемой пленкой (ИСП) отличается от ТПИ тем, что он использует навешенное лезвие с минимальным зазором от внутренней поверхности, чтобы перемешивать текущий пек для эффективного отделения. И в ТПИ и в ИСП пек входит в установку по касательной выше горячей внутренней трубы и распределяется равномерно по внутренней окружности трубы вращающимся лезвием. Пек постепенно стекает по стене, в то время как головные ударные волны, развиваемые роторными лезвиями, генерируют высокотурбулентный поток и оптимальный тепловой поток. Вакуумный газойль испаряется быстро, и пары могут течь или в том же направлении или противоточно пеку. В простом дизайне ТПИ и ИСП вакуумный газойль может конденсироваться в конденсаторе, расположенном снаружи, но настолько близко к испарителю, насколько возможно. Установка с коротким путем перегонки является другим видом ТПИ или ИСП, который имеет внутренний конденсатор. Испаритель с очисткой поверхности скребком (ИОПС) функционирует также, как ИСП. Однако ИОПС не поддерживает тонкую пленку только на внутренней горячей поверхности, но удерживает пленку пека на горячей поверхности от перегревания путем частого удаления скребком.

В испарителе с падающей пленкой (ИПП) пек входит в испаритель сверху, и пек равномерно распределяется в нагретых трубках. Тонкая пленка входит в нагретые трубки и течет вниз при температуре кипения и частично испаряется. Инертный газ, такой как пар, может использоваться для нагревания труб, контактируя с внешней поверхностью труб. Как пек, так и пары вакуумного газойля текут вниз по трубам в сепаратор, расположенный ниже, в котором парообразный вакуумный газойль отделяют от пека.

Испаритель с восходящей пленкой (ИВП) функционирует по принципу термосифона. Пек входит снизу в нагретые трубки, обогреваемые паром, контактирующим с внешней поверхностью трубок. По мере того, как пек нагревается, пары вакуумного газойля начинают формироваться и подниматься. Восходящая сила этого испаренного вакуумного газойля заставляет жидкость и пары течь вверх параллельными потоками. В то же самое время производство пара вакуумного газойля растет и пек, поднимаясь, сжимается до тонкой пленки на стенах труб. Восходящее движение параллельных потоков против силы тяжести имеет благоприятное воздействие, создавая высокую степень турбулентности в пеке, которая поддерживает теплообмен и ингибирует коксообразование.

В варианте осуществления специальной второй вакуумной перегонной колонной 100 для генерации тонкой пленки может быть отпарной испаритель, доступный от Artisan Industries of Waltham, Maryland. Как показано на фиг.1, второй вакуумной перегонной колонной 100 является отпарной испаритель. Первый поток 98 пека может пройти через необязательный пред-испаритель 102, который может быть ИВП, чтобы испарить массу вакуумного газойля из пека. Отпарной испаритель может функционировать без пред-испарителя 102. Пар или другой инертный газ входит в верхний конец пред-испарителя 102 из парового коллектора 104, а конденсат выходит с нижнего конца. Пек и вакуумный газойль входят в секцию 108 однократного испарения увеличенного диаметра отпарного испарителя 100 по линии 106. Парообразный вакуумный газойль выходит с верха отпарного испарителя возможно через улавливающий сепаратор, такой как каплеотбойник для удаления конденсата. Пар выходит по линии 110 и входит в конденсатор 112 и, возможно, накопитель 114. Вакуум создается из конденсатора 112, возможно, многоступенчатым струйным насосом или другим соответствующим устройством. Линия 116 принимает вакуумный газойль, в варианте осуществления, прежде всего ТВ Г, для рециркулирования в реактор 20 СГК по линии 8. Соответственно, реактор 20 СГК находится ниже по ходу потока относительно головного потока второй вакуумной перегонной колонны 100. Часть ТВГ по линии 116 может быть регенерирована и выпущена как чистый продукт в линию 124. Пек в отпарном испарителе 100 стекает каскадом вниз по горячим или негорячим тарелкам, таким как тарелки труба-диск, в то время как остаточные летучие компоненты десорбируются восходящим паром. Тарелки обеспечивают свежую жидкую тонкую пленку на каждой ступени, восстанавливая поверхность пленки пека для испарения и отпаривания. В варианте осуществления тарелки могут определять внутренние полости в сообщении с нагретой жидкостью из линии 126 для непрямого нагревания пека, перемещающегося по тарелкам. Нагретая жидкость выходит из второй вакуумной перегонной колонны 100 по линии 128 для повторного нагревания