СПОСОБ ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИИ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ
METHOD OF DEASPHALTING OIL RESIDUES

Изобретение относится к способам деасфальтизации нефтяных остатков и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для получения деасфальтизата и асфальта.
Известен и широко используется способ деасфальтизации нефтяных остатков низкомолекулярными углеводородами, например пропаном [Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. Под ред. Б.И. Бондаренко. М.: РГУ, 2003 г., с.101], который включает экстракцию нефтяных остатков пропаном с получением раствора деасфальтизата и битумного (асфальтового) раствора, регенерацию пропана из раствора деасфальтизата путем многоступенчатого испарения и отпаривания водяным паром, регенерацию пропана из битумного раствора, предварительно нагретого в печи огневого нагрева, путем однократного испарения и отпаривания водяным паром с получением паров растворителя высокого, среднего и низкого давления, сжатие компрессором паров растворителя низкого давления, смешение полученных паров растворителя при среднем давлении, их охлаждение, конденсацию и подачу на экстракцию.
Недостатком известного способа являются высокие энергозатраты из-за необходимости полного испарения растворителя при его регенерации, а также большой расход охлаждающей воды.
Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению и принят в качестве прототипа способ деасфальтизации нефтяных остатков [Патент RU 2232792, МПК C10G 21/28, опубл. 20.07.2004 г.], который предусматривает экстракцию нефтяных остатков легким углеводородным растворителем с получением деасфальтизатного и асфальтового растворов, регенерацию растворителя из деасфальтизатного раствора, предварительно нагретого в рекуперационном теплообменнике, включающую гравитационную сепарацию в условиях, сверхкритических по отношению к растворителю (сверхкритическую сепарацию), с получением регенерированного растворителя, однократное испарение паров растворителя среднего давления и отпаривание водяным паром паров растворителя низкого давления, регенерацию растворителя из асфальтового раствора, предварительно нагретого в рекуперационном теплообменнике и в печи огневого нагрева, включающую однократное испарение паров растворителя среднего давления и отпаривание водяным паром паров растворителя низкого давления, а также двухступенчатое сжатие паров растворителя низкого давления, предварительно охлажденных водой в конденсаторе смешения, с помощью струйных компрессоров, использующих в качестве рабочего тела на первой ступени пары растворителя среднего давления, а на второй ступени - регенерированный растворитель, с получением паров растворителя среднего давления, которые затем охлаждают, конденсируют и подают на экстракцию (рециркулируют).
Основным недостатком известного способа является получение при регенерации большого количества растворителя среднего и низкого давления, а также дросселирование в струйных компрессорах всего объема регенерированного растворителя высокого давления, что требует больших энергозатрат на его последующую конденсацию и циркуляцию. Кроме того, для отпаривания паров растворителя низкого давления используют водяной пар, а для их охлаждения используют смешение с водой, что приводит к образованию водных стоков. Печной нагрев асфальтового раствора приводит к разложению сернистых соединений и к накоплению в растворителе коррозионно-активного сероводорода.
Задачей изобретения является уменьшение количества растворителя среднего и низкого давления, снижение расхода электроэнергии на циркуляцию растворителя, предотвращение образования водных стоков, исключение печного нагрева асфальтового раствора.
При реализации изобретения в качестве технического результата достигается:
- уменьшение количества растворителя среднего и низкого давления за счет термосепарации деасфальтизатной фазы и отгонки паров растворителя высокого давления из асфальтового раствора,
- снижение расхода электроэнергии за счет уменьшения количества растворителя среднего и низкого давления,
- предотвращение образования водных стоков за счет отпаривания паров растворителя низкого давления путем отгонки,
- исключение печного нагрева асфальтового раствора за счет его нагрева теплоносителем.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе деасфальтизации нефтяных остатков, предусматривающем экстракцию нефтяных остатков легким углеводородным растворителем с получением асфальтового и деасфальтизатного раствора, регенерацию растворителя из асфальтового раствора, предварительно нагретого в рекуперационном теплообменнике, включающую однократное испарение паров растворителя среднего давления и отпаривание паров растворителя низкого давления, регенерацию растворителя из деасфальтизатного раствора, предварительно нагретого в рекуперационном теплообменнике, включающую сверхкритическую сепарацию с получением регенерированного растворителя, однократное испарение паров растворителя среднего давления и отпаривание паров растворителя низкого давления, а также сжатие смеси паров растворителя низкого давления с помощью струйного компрессора с последующим охлаждением, конденсацией и рециркуляцией паров растворителя среднего давления, особенность заключается в том, что из нагретого асфальтового раствора предварительно, в условиях противоточного нагрева теплоносителем, отгоняют пары растворителя высокого давления, которые смешивают с деасфальтизатным раствором, сверхкритическую сепарацию осуществляют в поле центробежных сил с последующей термосепарацией полученных растворителя и деасфальтизатной фазы в условиях противоточного нагрева теплоносителем с получением деасфальтизатного концентрата, который используют в качестве рабочего тела струйного компрессора, а отпаривание растворителя низкого давления осуществляют путем отгонки в условиях противоточного нагрева теплоносителем или путем однократного испарения.
Сверхкритическая сепарация в поле центробежных сил с использованием, например, гидроциклонного устройства, позволяет снизить габариты и металлоемкость сверхкритического сепаратора.
При термосепарации растворителя (то есть гравитационной сепарации при наличии вертикального градиента температур) в условиях противоточного нагрева теплоносителем из него выделяется деасфальтизатная фаза, что обеспечивает высокую глубину регенерации растворителя. При термосепарации деасфальтизатной фазы в условиях противоточного нагрева теплоносителем из нее выделяется дополнительное количество регенерированного растворителя, что уменьшает количество паров растворителя среднего и низкого давления и снижает энергозатраты на его циркуляцию.
Отпаривание растворителя низкого давления путем отгонки в условиях противоточного нагрева теплоносителем позволяет полностью удалить остаточный растворитель из деасфальтизата и асфальта без использования водяного пара, за счет чего предотвратить образование водных стоков.
Давление однократного испарения устанавливают в зависимости от состава растворителя таким, чтобы обеспечить полную конденсацию паров растворителя (например, 1,5-2,0 МПа при использовании пропана в качестве растворителя, 1,0-1,2 при использовании бутана и т.п.). Давление отгонки обусловлено объемом паров растворителя, отсасываемых струйным компрессором, и зависит от его конструкции, состава и характеристик рабочего тела (деасфальтизатного концентрата), разности давлений сверхкритической сепарации и однократного испарения и других факторов.
Предварительная отгонка из асфальтового раствора паров высокого давления в условиях противоточного нагрева теплоносителем позволяет уменьшить количество растворителя среднего и низкого давления.
Использование теплоносителя при термосепарации и регенерации растворителя позволяет исключить печной нагрев асфальтового раствора, за счет чего уменьшить разложение сернистых соединений асфальта, накопление сероводорода в растворителе и его коррозионную активность.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Гудрон (I) подвергают экстракции растворителем (II) в экстракторе 1 (показан условно), с получением асфальтового раствора (III) и деасфальтизатного раствора (IV), который смешивают с парами растворителя высокого давления (V) и насосом 2, через рекуперационный теплообменник 3 подают в гидроциклонное устройство 4, где при давлении и температуре сверхкритической сепарации разделяют на растворитель (VI) и деасфальтизатную фазу (VII), которые направляют в верхнюю и нижнюю термосепарационные секции 6 и 7 термосепаратора 5, нагреваемые противоточно подаваемым теплоносителем, соответственно. Выделяющаяся при этом из растворителя деасфальтизатная фаза стекает в нижнюю термосепарационную секцию 7, а растворитель, выделяющийся из деасфальтизатной фазы, за счет меньшей плотности движется вверх и поступает в верхнюю термосепарационную секцию 6. Из термосепаратора 5 выводят деасфальтизатный концентрат (VIII) и регенерированный растворитель (IX), который охлаждают в рекуперационном теплообменнике 3, теплообменнике 8, смешивают с конденсатом паров растворителя среднего давления (X), полученную смесь (II) охлаждают до температуры экстракции в холодильнике 9 и подают в экстрактор 1.
Деасфальтизатный концентрат (VIII) в качестве рабочего тела подают в струйный компрессор 10, которым сжимают пары растворителя низкого давления (XI) и (XII), и подвергают однократному испарению в сепарационной секции 11 двухсекционной колонны 12 с получением паров растворителя среднего давления (XIII) и остатка (XIV), из которого в отгонной секции 13, в условиях противоточного нагрева теплоносителем, отгоняют пары растворителя низкого давления (XI), а полученный деасфальтизат (XV) откачивают насосом 14.
Из асфальтового раствора (III), нагретого в теплообменнике 8, в верхней отгонной секции 15 трехсекционной колонны 16, в условиях противоточного нагрева теплоносителем, отгоняют пары растворителя высокого давления (V). Полученный остаток (XVI) подвергают однократному испарению в сепарационной секции 17 с получением паров растворителя среднего давления (XVII) и остатка (XVIII), из которого в нижней отгонной секции 18, в условиях противоточного нагрева теплоносителем, отгоняют пары растворителя низкого давления (XII), а полученный асфальт (XIX) откачивают насосом 19.
Пары растворителя низкого давления (XI) и (XII) смешивают и направляют на сжатие и абсорбцию в струйный компрессор 10. Пары растворителя среднего давления (XIII) и (XVII) смешивают, конденсируют в холодильнике-конденсаторе 20, а конденсат (X) насосом 21 подают на смешение с регенерированным растворителем (IX).
Работоспособность предлагаемого способа иллюстрируется следующим примером.
30 т/ч гудрона с коксуемостью 14% и 90 т/ч пропан-бутанового растворителя подают в экстракционную колонну, с верха которой при температуре 100°С и давлении 3,5 МПа выводят 95,8 т/ч деасфальтизатного раствора, а с низа при температуре 80°С выводят 24,2 т/ч асфальтового раствора. Деасфальтизатный раствор смешивают с 7,1 т/ч паров растворителя высокого давления, нагревают при 4,5 МПа в рекуперационном теплообменнике до 160°С и в гидроциклонном устройстве разделяют на растворитель и деасфальтизатную фазу, которые подвергают термосепарации с получением 88,4 т/ч регенерированного растворителя при температуре 190°С и 14,5 т/ч деасфальтизатного концентрата при температуре 250°С, который дросселируют до 1,0 МПа в струйном компрессоре, сжимающем 0,28 т/ч смеси паров растворителя низкого давления, и подвергают однократному испарению с получением 1,07 т/ч паров растворителя среднего давления и остатка, из которого в условиях противоточного нагрева теплоносителем при 0,4 МПа отгоняют 0,14 т/ч паров растворителя низкого давления с получением 13,6 т/ч деасфальтизата.
Из асфальтового раствора за счет противоточного нагрева теплоносителем при 3,5 МПа отгоняют 7,1 т/ч паров растворителя высокого давления, а остаток при 1,0 МПа подвергают однократному испарению с получением 0,51 т/ч паров растворителя и остатка, из которого в условиях противоточного нагрева теплоносителем при 0,4 МПа отгоняют 0,13 т/ч паров растворителя, с получением 16,5 т/ч асфальта. Убыль растворителя с деасфальтизатом и асфальтом компенсируют подпиткой 0,1 т/час пропан-бутанового растворителя.
Количество растворителя среднего давления составило 1,58 т/ч, расход электроэнергии на его циркуляцию составил 0,07 кВтч/т сырья.
Согласно прототипу количество паров растворителя низкого давления составило 1,97 т/ч, а количество паров растворителя среднего давления составило 15,81 т/ч, при этом для сжатия паров растворителя низкого давления потребовалось дросселирование паров растворителя среднего давления и 104 т/ч регенерированного растворителя. Расчетный расход электроэнергии на циркуляцию растворителя составил 3,55 кВтч/т сырья.
Таким образом предлагаемый способ позволяет уменьшить количество растворителя среднего и низкого давления, снизить расход электроэнергии на циркуляцию растворителя, предотвратить образование водных стоков и исключить печной нагрев асфальтового раствора. Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.