СПОСОБ "СУХОЙ" ПРОПАНОВОЙ ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИИ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ
PROCEDURE FOR "DRY" PROPANE DE-ASPHALTISATION OF OIL RESIDUES

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано на НПЗ топливно-масляно-битумного профиля для повышения глубины переработки нефти путем пропановой деасфальтизации нефтяных остатков.
Известен способ пропановой деасфальтизации (ПДА) гудрона путем его обработки жидким пропаном в экстракторе колонного типа, оснащенном контактирующими устройствами и нагревателем в его верхней зоне, с последующим разделением на раствор деасфальтизата (РДА) и асфальтовую фазу (АФ), с регенерацией пропана из них путем постепенного нагрева РДА и снижения давления в испарителях пропана до давления в системе конденсации пропана (СКП) и резкого снижения давления после нагрева АФ в печи до давления в СКП, с завершением удаления остатков пропана в отпарных колоннах деасфальтизата и асфальта [В.Т.Бражников. Современные установки для производства смазочных масел, М., Гостоптехиздат, 1971, с.39-41].
Основными недостатками известного способа являются:
- постоянное поступление влаги в СКП с пропаном низкого давления (из отпарных колонн), который после конденсатора смешения компрессором возвращается в СКП. Однако при нагреве АФ в печи до температуры 240-260°С образуется сероводород, растворяющийся в воде, образуя сильнокоррозионную среду, что приводит к невозможности переработки гудронов высокосернистых нефтей, типа арланской, в котором содержание серы превышает 4,5%, и это обстоятельство не дает возможности повысить величину основного планового показателя - глубину переработки нефти;
- неудовлетворительное качество деасфальтизата из-за того, что в экстракторе отсутствует зона концентрации этого основного продукта процесса, т.к. всю высоту аппарата занимают контактирующие устройства, представляющие собой зону экстракции пропаном желательных компонентов сырья;
- высокотемпературный режим экстракции (60-80°С) из-за того, что и сырье, и пропан перед экстрактором подогревают, хотя растворяющая способность пропана повышается не с повышением, а с понижением температуры, что и приводит к необоснованному повышению кратности пропан : сырье и понижению эффективности процесса ПДА [Л.П.Казакова, С.Э.Крейн. Физико-химические основы производства нефтяных масел, М., Химия, 1978, с.73-82].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу ПДА нефтяных остатков, т.е. прототипом, является способ получения остаточного сырья для масляного производства или для каталитической переработки путем его экстракции из нефтяных остатков легкими углеводородными растворителями, регенерации растворителя из деасфальтизатного и асфальтового растворов, регенерации растворителя в сверхкритических условиях (СКУ) из РДА, удаления остатков растворителя в отпарных колоннах деасфальтизата и асфальта, а сжижение пропана низкого давления осуществляется струйным компрессором [патент РФ №2136720, 1999 г.].
Недостатки прототипа, кроме указанных выше для известного способа ПДА:
- плохое качество деасфальтизата из-за низкой селективности используемого растворителя (с содержанием бутана от 60 до 100%), что исключает возможность его применения для масляного производства: по регламенту содержание бутана в пропане не должно превышать 4%, а чистота пропана не должно быть ниже 95% (сумма метана и этана обычно не превышает 1%);
- непонятна «новизна» струйного компрессора по сравнению с честно проработавшим в отечественной нефтепереработке более 60 лет двухступенчатым поршневым компрессором, который позволяет постоянно удалять часть бутанов из пропана низкого давления после его охлаждения перед второй ступенью компрессии. Кроме того, растворитель, выделенный в СКУ и который может быть возвращен в экстрактор без насоса, под собственным давлением (Нефтепереработка и нефтехимия, 1994, №11, стр.13) теперь снова приходится из рабочей емкости растворителя с давлением в СКП «дожимать» до давления в экстракторе (3,5-4,5 МПа), резко увеличивая энергозатраты;
- очень высок температурный режим экстракции, что также увеличивает энергозатраты на проведение процесса.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обязательное использование процесса ПДА не только в масляном, но и в топливном производстве, позволяющее повысить глубину переработки любых нефтей путем уменьшения производства товарного мазута.
Решение указанной задачи в предлагаемом способе «сухой» пропановой деасфальтизации путем обработки сырья жидким пропаном, разделения в экстракторе колонного типа на РДА и АФ, регенерации пропана из РДА путем постепенного нагрева и снижения давления в испарителях пропана до давления в СКП и резкого снижения давления после нагрева АФ в печи до давления в СКП, удаления остатков пропана в отпарных колоннах деасфальтизата и асфальта, отличающемся тем, что зона экстракции из сырья желательных компонентов, в которой смесь охлаждается, выносится за пределы экстрактора, смесь вводится по нижнему вводу пропана, что позволяет использовать всю его высоту для создания зоны концентрации РДА, который из последнего испарителя пропана направляется в печь для подогрева до температуры, обеспечивающей примерное равенство произведения (ki-1)Mi для нагретых в печи продуктов (Д.А.Гусейнов. Технология производства смазочных масел, Азнефтеиздат, Баку, 1956, с.156), в котором Mi - молекулярные массы деасфальтизата или асфальта, ki - константы равновесия пропана при разных температурах нагрева в печи и разных давлениях отделения пропана (от асфальта - в сепараторе при давлении в СКП, от деасфальтизата - при давлении в отпарной колонне).
3
Способ осуществляется следующим образом: гудрон арланской нефти, плотностью при 20°С 1,0 г/см, коксуемость 26%, содержанием ванадия 485 ppm и никеля 210 ppm, смешивается со всем количеством пропана. Смесь охлаждается до 40-45°С и вводится в экстрактор по нижнему вводу пропана.
Регенерация пропана из АФ осуществляется по традиционной технологии, а регенерация пропана из РДА только вначале осуществляется по традиционной технологии, однако из-за того, что остаточное содержание пропана в деасфальтизате из последнего испарителя пропана (температура 150°С, давление 1,6 МПа) составляет 0,0457% против 0,0179% для асфальта из сепаратора (температура 240°С, давление 1,6 МПа), РДА необходимо дополнительно подогреть до температуры, точная величина которой может быть задана после установления молекулярных масс деасфальтизата и асфальта, которые зависят от таких факторов, как качество сырья, направление переработки получаемых продуктов, отбор деасфальтизата и четкость его отделения от асфальта (приведенные выше цифры применимы для деасфальтизации западно-сибирского пропана с получением деасфальтизата коксуемостью не более 1,2%).
Дополнительный подогрев РДА в в печи перед отпарной колонной позволяет осуществить отделение из деасфальтизата остатков пропана в отпарной (теперь уже просто отгонной) колонне без подачи в нее водяного пара. Обеспечение произведения (ki-1)Mi для получаемых продуктов до необходимого и достаточного значения, определяемых для каждого вида сырья и назначения получаемых продуктов, позволяет обеспечить режим «сухой» ПДА.
В отсутствие влаги сероводород, обязательно образующийся при нагреве в печи получаемых продуктов, превращается не в кислоту, а в инертный газ с молекулярной массой (34) между этаном (30) и пропаном (44) и будет просто отдуваться из рабочей емкости пропана на сжигание в печь вместе с метаном и этаном.
Введение процесса СПДА и в схему топливного производства всех НПЗ позволит заметно повысить глубину переработки любых нефтей со значительным снижением энерго- и эксплуатационных затрат, т.к. одновременно производятся 45-50 мас.% высококачественный (с содержанием окислов тяжелых металлов - ванадия и никеля - не более 1% от их содержания в сырье) деасфальтизат и асфальт с высокой (более 25%) коксуемостью - либо готовое связующее для производства коксо-брикетов, либо компонент (с температурой размягчения 65-75°С) неокисленного дорожного битума, либо готовый неокисленный строительный битум (а такого прецендента в мировой практике еще не было).