СПОСОБ БЕЗОТХОДНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ГУДРОНОВ В СМЕСЯХ СО СЛАНЦЕВЫМ МАСЛОМ
METHOD OF WASTELESS TREATMENT OF OIL TARS IN MIXTURES WITH SHALE OIL

Изобретение относится к химической, нефтехимической промышленности, а именно к способам переработки нефтяных гудронов, и может быть использовано для получения дистиллятных продуктов - компонентов топливных композиций, герметиков, мягчителей резин, нефтяных спекающих добавок, нефтяных пеков, нефтяных углеродных восстановителей, полупродуктов для получения нефтесланцехимических коксов и углеродных материалов разнообразного назначения.
Глубина переработки нефти в моторные топлива определяется не только эффективными способами отбора светлых из нефти с их последующим облагораживанием, но и современными технологиями переработки темных продуктов (мазутов, вакуумных газойлей, гудронов). Для превращения тяжелых нефтяных остатков (ТНО), в частности гудронов, в светлые нефтепродукты необходимо крекировать крупные молекулы ТНО и обеспечить требуемый групповой состав, соответствующий качественным моторным топливам (бензинам, керосинам, дизельным топливам). Без использования высоких давлений, дорогих катализаторов и дефицитного водорода, характерных для традиционного гидрокрекинга, это удается осуществить с помощью процессов термокрекинга, когда конкурируют два процесса - крекинг и термоуплотнение.
4
4
20
20
Особенно эффективен этот процесс при использовании эффективного донорно-водородного растворителя. В результате сочетания процессов крекинга и термоуплотнения гудронов в смеси с выбранным донором водорода получают газообразные, жидкие и твердые продукты. Ниже приведены характеристики сырья и продуктов крекинга. Характеристика сланцевой смолы: ρ =0.8643; фр. разгонка: н.к - 200°С - 2%; 200-360°С - 41.5%; 360 - к.к. - 56.5%. Характеристика гудронов западносибирской, Ярегской и Арланской нефти: ρ - 0.99; 0.989; 0.999. Пенетрация
25
4
-1
20
(П), мм- 380; 300; 230. Температура размягчения (КиШ, °С) - 30; 31.3; 34. Характеристика продуктов крекинга: газ - водород 9.5-10%; метан 36.7-39.5%; этан: 15.6-16.4%; пропан: 5.8-6.2%; бутан: 4-4.2%; этилен 16-19.2%; пропилен: 5.9-6.1%; бутилены: 2.9-3.1%. Газ высококалорийный. Жидкие дистилляты: ρ =0.9021-0.9083; содержание серы: 0.91-1.21%; йодное число: 29-30.2; фр. разгонка: н.к. - 200°С - 14.8-22%; 200-360°С - 54-67.2%; 360 - к.к. - 10.8-31.2%. Выход бензиновой и дизельной фракции составляет 58.8-89.2%. Фракция - 360°С - мазут. Крекинг-остатки: температура размягчения (КиШ) - 210°С; зольность: 0.01-0.025%; коксуемость по Кунрадсону: 28-68.6%; выход летучих: 22-60%; содержание серы: 2.2-2.31%; индекс Рога: 8-77; групповой состав: α-фр. - 2.7-56%; β-фр. - 10-12%; γ-фр. - 22-87.5%.
Наиболее близким к заявленному (прототип) является патент РФ №2285716 «Способ комплексной термической переработки тяжелых нефтяных остатков и гуммитов». Сыроежко A.M., Проскуряков В.А., Боровиков Г.И., Маташкин В.Г., Петухова О.Н., в котором сырье в виде мазутов, гудронов терморастворяют при атмосферном давлении при температуре 350-450°С в присутствии 33-66% мас. донорно-водородной добавки (парафин или смесь парафина и тетралина). Выходы жидкого дистиллята при переработке гудрона западносибирской нефти согласно прототипу (примеры 13 и 15) составляют 69-72 мас.%.
Получаемые крекинг-остатки термохимической переработки используют в виде термобитума в качестве вяжущих компонентов асфальтобетонных смесей для дорожных и строительных материалов, мягчителей резин, антисептиков, антикоррозионных и гидроизоляционных покрытий, связующих для брикетирования углей.
Основные недостатки прототипа:
а) сравнительно узкий концентрационный диапазон используемых дефицитных донорно-водородных добавок.
б) дефицитность как парафина, так и тетралина.
С целью устранения указанных недостатков, а именно выбора более доступной, дешевой донорно-водородной добавки, увеличения выхода жидкого (в том числе светлого) продукта, расширения концентрационных пределов использования выбранной донорно-водородной добавки при одновременном улучшении технических показателей крекинг-остатков (пониженный выход летучих, оптимальный выход α-фракции, ответственной за выход кокса из крекинг-остатка, и улучшенная спекающая способность крекинг-остатка) предлагается нижеприведенное техническое решение.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа благодаря увеличению выхода целевого продукта, расширение ассортимента донорных добавок, улучшение спекающих свойств получаемых крекинг-остатков и расширение областей их использования, включая получение композиционных углеродных материалов. Предлагаемое техническое решение позволяет вовлечь в переработку наряду с гудроном альтернативный вид энергоносителей - сланец и одновременно снизить содержание серы в получаемых крекинг-остатках. Поставленная задача достигается тем, что в способе безотходной переработки нефтяных гудронов в смеси со сланцевым маслом методом термокрекинга сырье смешивают со сланцевой смолой, получаемой на установке термической переработки сланца твердым теплоносителем УТТ-3000, и подвергают термообработке при атмосферном давлении и температуре 400-450°С в присутствии 6-66% мас. донорно-водородной добавки в течение времени, достаточного для полной отгонки дистиллятных продуктов.
Крекинг-остатки характеризуются высокой коксуемостью, хорошей спекающей способностью и могут использоваться как нефтесланцехимические пеки, углеродные восстановители, полупродукты для получения практически беззольных коксов с высокими потребительскими характеристиками и углеродных композиционных материалов разнообразного назначения.
Ниже и в таблице (примеры 2-11) приведены примеры осуществления предлагаемого способа.
Пример. В реактор емкостью 0.5 л, снабженный электрообогревом, механической мешалкой и холодильником для охлаждения и отвода жидких продуктов термокрекинга гудрона, загружают 350 г смеси гудрона промышленной западносибирской нефти, отобранного с установки АВТ-6 Киришского НПЗ, и товарного сланцевого масла с установки УТТ-3000 Нарвской ГРЭС. Состав исходной смеси - 6% мас. сланцевого масла и 94% мас. гудрона. Указанную смесь нагревают в течение 40 минут до температуре 425°С и затем, продолжая перемешивание, выдерживают при указанной температуре в течение 1 часа. Получают газ с выходом 8.5% мас., светлые жидкие дистиллятные продукты с выходом 59.5% мас. на загруженное сырье и крекинг-остаток с выходом 32% мас. Из жидких продуктов отгон до 360°С составляет 82% мас. Крекинг-остаток имеет температуру размягчения 215°С, выход летучих - 59%, содержание α-фракции - 18%, индекс Рога - 21.
Предлагаемый способ проводили в мягких условиях при атмосферном давлении как в реакторах с механическим перемешиванием, так и в стационарных реакторах, например в реторте Фишера. О высокой спекающей способности практически беззольного крекинг-остатка можно судить по таким параметром, как содержание α-фракции, индекс Рога. Крекинг-остатки с такими показателями могут найти применение в качестве наполнителей при изготовлении углеродных композиционных материалов.