СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БИТУМИНОЗНЫХ ПЕСКОВ
PROCESSING METHOD OF BITUMINOUS SANDS

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к висбрекингу тяжелых нефтяных остатков и быстрому коксованию.
Известен способ переработки битуминозных песков, заключающийся в том, что ведут процесс экстракции сырой нефтью или нефтью, извлеченной из битуминозных песков, при нагревании. Цель изобретения - обеспечить высокий процент извлечения нефти из битуминозных песков (SU 1002346 А1, 07.03.83).
Недостатком известного способа являются его ограниченные возможности, так как получают сырье для дальнейшей переработки.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ переработки битуминозных песков путем перемешивания песка с органическим растворителем, выбранным из группы бензина, газолина, дизельного топлива, керосина, при нагревании, смешения полученной суспензии с водой и последующей подачей полученной смеси в отстойник (US 4017377 A, 1977 г.).
Недостатком известного технического решения является достаточно сложная технология процесса, причем получают не готовый продукт, а сырье для дальнейшей переработки, как и в первом случае.
В основе настоящего изобретения стоит задача по созданию такого способа переработки битуминозных (нефтяных) песков, который позволяет получить из них готовый продукт в виде качественного кокса в процессе быстрого коксования при пониженной температуре, значительно снизить время коксообразования, а также получить дистилляты легкого и тяжелого газойлей, светлые нефтепродукты, сократить энергозатраты на процесс коксования и повысить надежность и долговечность установки.
Технический результат заключается в углубленной первичной обработке сырья, состоящего из жидкого компонента и твердых включений, путем его равномерного прогрева и тщательного перемешивания до получения продукта пониженной вязкости с однородной консистенцией, что позволяет течь суспензии и впоследствии в реакторе коксования в несколько раз сократить время коксообразования, а также в возможности термообработки мелкодисперсных частиц, что позволяет получить однородный по качеству кокс с плотной структурой.
Технический результат достигается тем, что в известном способе переработки битуминозных песков, включающем нагрев первичного сырья, согласно изобретению первоначальный нагрев битуминозного песка осуществляют при температуре 400-500°С в смесителе-реакторе висбрекинга одновременно с его эффективным перемешиванием до получения однородной консистенции, и после выделения летучих фракций нефтепродуктов получают продукт пониженной вязкости, который направляют в реактор быстрого коксования, где происходит диспергирование и перемещение потока полученного продукта газовой струей, при этом газ подают со скоростью 30-40 м/с, и процесс коксования ведут в гидродинамическом режиме с созданием устойчивого фонтанирующего слоя при атмосферном давлении и температуре 600-650°С (по газу) в течение 1-2 секунд, после чего образовавшийся кокс отводят, а коксовые газы направляют в аппарат со встречными закрученными потоками (АВЗП), где отделяют твердые частицы, и далее в скруббер для разделения на конденсирующуюся и неконденсирующуюся составляющие.
Нагрев битуминозного песка в смесителе-реакторе висбрекинга до температуры 400-500°С с одновременным глубоким перемешиванием способствует получению однородного продукта пониженной вязкости, выделению летучих фракций, начальному процессу образования смол и асфальтенов. Главное при висбрекинге это снижение вязкости смеси, в остальном это - крекинг, т.е. процесс расщепления высокомолекулярных соединений (с получением бензина, керосина и др.) и одновременно конденсации низкомолекулярных соединений со смещением в сторону расщепления.
Если скорость газа в решетке будет меньше 30 м/с, фонтанирование становится неустойчивым, а если больше 40 м/с, то увеличивается унос и падает время пребывания частиц в аппарате ниже допустимого.
Экспериментально установлено, что подобранный температурный режим обусловлен конкретным содержанием в сырье мазута или битума и этот режим является оптимальным для проведения вышеуказанного процесса.
Проведение процесса коксования в гидродинамическом режиме с созданием устойчивого фонтанирующего слоя и перемещением потока сырья газовой струей при атмосферном давлении и при температуре 600-650°С в течение 1-2 секунд позволяет провести быстрый процесс коксообразования и способствует устойчивому выделению конденсирующейся составляющей в виде газойлей. Экспериментально установлено, что вышеуказанные режимы при проведении процесса коксования являются наиболее оптимальными.
Проведение вышеуказанных процессов способствует в конечном итоге максимальному выходу кокса, приближенному к материальному балансу выхода кокса при медленном коксовании.
В зависимости от состава сырья (прежде всего его коксуемости) в реакторе коксования можно реализовывать как режим однократной обработки, так и многократной. В первом случае ведут процесс непрерывной подачи вторичного сырья и отвода кокса. Во втором случае в режиме квазинепрерывном при непрерывной подаче исходного сырья готовый кокс отводят периодически.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена технологическая схема переработки битуминозных песков.
Способ осуществляют следующим образом.
Битуминозный нефтяной песок подают в приемную емкость 1, откуда по винтовому бесстержневому конвейеру 2 его направляют в смеситель-реактор висбрекинга 3, выполненный в виде шнекового аппарата с электрическим обогревом. На этой стадии процесса осуществляют нагрев первичного сырья до температуры 400 или 500°С в зависимости от состава сырья (ближе к мазуту или битуму соответственно) с непрерывным глубоким перемешиванием. В результате этого процесса происходит образование и отделение летучих фракций (бензин, керосин), переход сырья в текучее состояние, сопровождающееся процессом конденсации углеводородов, образующихся смол и асфальтенов, и получение продукта пониженной вязкости. Полученный продукт (вторичное сырье) направляют в реакционную зону реактора быстрого коксования 4, куда одновременно подают нагретый коксовый газ через газораспределительную решетку 5 входной зоны реактора 4 со скоростью 30-40 м/с. В реакционной зоне реактора 4 в результате диспергирования и перемещения потока сырья газовой струей осуществляют процесс коксования, который ведут в гидродинамическом режиме с созданием фонтанирующего слоя при атмосферном давлении и температуре 600-650°С в течение 1-2 секунд. После этого образовавшийся кокс отводят через патрубок 6, а коксовые газы направляют в аппарат со встречными закрученными потоками (АВЗП) 7, где отделяют твердые частицы, и далее в скруббер 8 для разделения на конденсирующуюся и неконденсирующуюся составляющие.
В результате процесса переработки битуминозных (нефтяных) песков получают продукты в виде порошкообразного кокса с диаметром частиц 0,5-1,0 мм, выход которого составляет 20-30%, легкие и тяжелые газойли, выход которых составляет до 70%, и углеводородные газы - 5-6%.
Кокс планируется использовать для активации с целью получения активных углей.
По сравнению с известными техническими решениями предложенный способ решает комплексную задачу как по переработке исходного материала с получением вторичного сырья, так и по переработке вторичного сырья в готовый продукт (кокс, газойли, углеводородные газы).
Предложенный способ обладает рядом преимуществ, в частности по сравнению с высокотемпературным способом сверхбыстрого коксования температура процесса снижена более чем на 300°С, а по сравнению с процессом медленного коксования снижено время пребывания в реакторе примерно в 5-10 раз. Кроме того, по сравнению со сверхбыстрым коксованием «выход» газообразных компонентов по своему составу позволяет получать дистиллят газойля или тяжелого газойля.
По сравнению с медленным коксованием, где требуется избыточное давление до 6 атм, в нашем случае процесс ведут при давлении, равном атмосферному.
Предложенный способ успешно прошел опытно-лабораторные испытания, позволил решить все поставленные задачи и показал высокую надежность проведения всех процессов и оптимальный подбор всех технологических параметров.