СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЯЖЕЛОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
PROCEDURE FOR PROCESSING HEAVY HYDROCARBON STOCK

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано для переработки тяжелого углеводородного сырья, включая газовые конденсаты, нефти, остаточное нефтяное сырье, нефтеконцетраты, выделенные из нефтесодержащих отходов.
Известен способ переработки тяжелого углеводородного сырья с получением битума путем висбрекинга прямогонных нефтяных остатков с последующей атмосферной перегонкой продуктов висбрекинга, выделением битума в виде остатка, при этом в качестве прямогонных нефтяных остатков используют мазут в смеси с тяжелой газойлевой фракцией 360-480°С, выделяемой атмосферной перегонкой продуктов висбрекинга, при их соотношении 1:0,05-0,6, а продукты висбрекинга подают в испаритель, где отгоняют парообразные продукты висбрекинга при температуре 380-490°С, давлении 0,05-1,5 МПа и времени отгонки 10-120 минут, с последующей их атмосферной перегонкой с разделением на бензиновую и дизельные фракции и выделением из испарителя в качестве битума остатка, выкипающего выше 370°С.[Патент РФ №2194737, кл. С10С 3/06, опубл. 2002.12.20].
Недостатком способа является незначительная степень превращения сырья вследствие падения температуры процесса за счет поглощения тепла при отгонке парообразных продуктов.
3
Наиболее близким к заявляемому является способ переработки тяжелого углеводородного сырья "Висбрекинг-ТЕРМАКАТ", заключающийся в том, что исходное сырье плотностью выше 870 кг/мпредварительно нагревают до 320-380°С [А.К.Курочкин, А.В.Курочкин. «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ» - базовый процесс для современных НПЗ глубокой переработки нефти // Экспозиция Нефть и Газ, июль 2008 г., 3Н(64), с.47] и разделяют в сепараторе на бензинодизельные пары и остаточную тяжелую фракцию, при этом бензинодизельные пары направляют на фракционирование с выделением газообразного и жидких светлых продуктов и тяжелой дистиллятной фракции. Выделенную тяжелую дистиллятную фракцию смешивают с остаточной тяжелой фракцией, полученную смесь продуктов нагревают в печи нагрева до 420-440°С [А.К.Курочкин, А.В.Курочкин. «Висбрекинг-ТЕРМАКАТ» - базовый процесс для современных НПЗ глубокой переработки нефти // Экспозиция Нефть и Газ, июль 2008 г., 3Н(64), с.47] и подвергают термолизу, при этом пары термолиза подают на фракционирование, а остаток термолиза выводят в качестве котельного топлива (топочного мазута) или битума.
Для восполнения потерь тепловой энергии при термолизе и уменьшения снижения температуры процесса используется кавитационно-акустическая обработка реакционной массы [«Нефтегазовая вертикаль» Переработка, Химия, Маркетинг, №11, 2009 г., с.54-55].
Недостатками способа являются:
- недостаточно высокий отбор жидких светлых продуктов вследствие того, что из тяжелой дистиллятной фракции не полностью извлекают жидкие светлые продукты;
- неполный отбор светлых продуктов вследствие того, что невозможно в полной мере компенсировать потери тепла при термолизе за счет кавитационно-акустической обработки;
- опасность закоксовывания змеевика печи нагрева из-за необходимости нагрева остаточной тяжелой фракции до высоких температур (420-440°С),
- большие затраты электроэнергии вследствие использования кавитационно-акустических насосов, использование которых создает повышенную промышленную опасность и неустранимое шумовое загрязнение окружающей среды высокочастотным акустическим излучением.
Задача изобретения - увеличение отбора жидких светлых продуктов, снижение энергетических затрат на проведение процесса и снижение опасности закоксовывания змеевика печи нагрева остаточной тяжелой фракции.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа:
- увеличение отбора жидких светлых продуктов за счет раздельного нагрева тяжелой дистиллятной фракции, не склонной к коксованию, до более высоких температур (440-500°С), а также за счет подачи в секции реактора термолиза горячих паров, выделенных из нагретой тяжелой дистиллятной фракции;
- исключение опасности закоксовывания змеевика печи нагрева легко коксующейся остаточной тяжелой фракции за счет понижения ее температуры с 420-440°С, по сравнению с прототипом, до 380-420°С;
- снижение энергетических затрат, повышение промышленной безопасности, исключение шумового загрязнения окружающей среды вследствие проведения процесса без применения кавитационно-акустических насосов.
3
Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки тяжелого углеводородного сырья, при котором исходное сырье плотностью выше 870 кг/м предварительно нагревают и разделяют на бензинодизельные пары и остаточную тяжелую фракцию, при этом бензинодизельные пары направляют на фракционирование с выделением газообразного и жидких светлых продуктов и тяжелой дистиллятной фракции, остаточную тяжелую фракцию подвергают термолизу, пары термолиза подают на фракционирование, а остаток термолиза выводят, согласно изобретению тяжелую дистиллятную фракцию нагревают до 440-500°С, затем разделяют на паровую фазу и жидкий остаток, последний смешивают с остаточной тяжелой фракцией, предварительно нагретой до 380-420°С, полученную смесь подвергают термолизу в многосекционном реакторе, при этом паровую фазу направляют в реактор посекционно для поддержания температуры термолиза, а давление в реакторе снижают посекционно, а остаток термолиза выводят в качестве топочного мазута, или битумного сырья, или пека.
В заявляемом способе нагрев тяжелой дистиллятной фракции до 440-500°С обеспечивает увеличение отбора жидких светлых продуктов;
Разделение нагретой тяжелой дистиллятной фракции на паровую фазу и жидкий остаток дает возможность использовать паровую фазу в качестве теплового агента для поддержания температуры термолиза.
Смешение жидкого остатка с предварительно нагретой остаточной тяжелой фракцией обеспечивает нагрев смеси до необходимой температуры термолиза.
Проведение термолиза полученной смеси в многосекционном реакторе термолиза при посекционном понижении давления способствует наиболее полному отбору паров термолиза, содержащих жидкие светлые продукты, не допуская при этом закоксовывания реактора.
Способ осуществляют следующим образом (схема процесса изображена на чертеже).
3
Тяжелое углеводородное сырье, например обессоленную и обезвоженную тяжелую нефть (I) плотностью выше 870 кг/м, подогревают продуктами процесса в группе теплообменников 1 (на схеме показан один), разделяют в сепараторе 2 на бензинодизельные пары (II) и остаточную тяжелую фракцию (III). Бензинодизельные пары направляют на фракционирование в ректификационную колонну 3, в которой выделяются газообразный (IV) и жидкие светлые продукты (на схеме условно показан один (V) и тяжелая дистиллятная фракция (VI), последнюю нагревают в печи нагрева 4 до 440-500°С, затем разделяют в сепараторе 5 на паровую фазу тяжелой дистиллятной фракции (VII) и жидкий остаток тяжелой дистиллятной фракции (VIII). Последний смешивают с предварительно нагретой до 380-420°С в печи 6 остаточной тяжелой фракцией (III). Полученную смесь подвергают термолизу в многосекционном реакторе 7. На каждой из секций последовательно снижают давление. Образовавшиеся пары термолиза (IX) направляют на фракционирование в ректификационную колонну 3, а жидкую фазу перепускают на следующую секцию реактора. Паровую фазу тяжелой дистиллятной фракции (VII) направляют посекционно в реактор 7 для поддержания температуры термолиза в каждой секции. Давление в реакторе снижают посекционно
Остаток термолиза выводят в качестве топочного мазута, или битумного сырья, или пека (X).
Примеры осуществления способа.
Пример 1.
3
Подготовленную (обессоленную и обезвоженную) нефть TAWKE, Иран (плотность 930 кг/м, содержание серы 3,0 мас.%) подвергают термолизу по заявляемому способу при температуре 420°С, нагревая тяжелый сырьевой остаток до 400°С, предварительно отогнав бензинодизельные фракции с температурой выкипания <300°С, а жидкий остаток тяжелой дистиллятной фракции - до 450°С, и получают: газообразные продукты - 3,7%, бензиновую фракцию н.к. - 180°С - 13%, дизельную фракцию 180-360°С - 65%, пек с температурой размягчения 145°С - остальное. Закоксовывания змеевиков печи нагрева остаточной тяжелой дистиллятной фракции не наблюдалось.
Пример 2.
3
Нефтеконцентрат, выделенный из смеси 1:1 масс. отработанных масел авторемонтного предприятия фирмы Шелл и резервуарных нефтешламов (морской порт Хельсинки) (плотность 910 кг/м, содержание серы 0,4 мас.%) подвергают термолизу по заявляемому способу при температуре 420°С, нагревая тяжелый сырьевой остаток до 380°С, предварительно отогнав легкие фракции с температурой выкипания <290°С, а жидкий остаток тяжелой дистиллятной фракции - до 440°С, и получают: газообразные продукты - 3,0%, бензиновую фракцию н.к. - 180°С - 9,0%, дизельную фракцию 180-360°С - 47%, мазут марки М-100 - остальное. Закоксовывания змеевиков печи нагрева остаточной тяжелой дистиллятной фракции не наблюдалось.
Пример 3.
3
Прямогонный мазут производства Сургутского ЗСК (плотность 885 кг/м, содержанием серы 0,8 мас.%) подвергают термолизу по заявляемому способу при температуре 440°С, предварительно отогнав легкие фракции с температурой выкипания <320°С, нагревая тяжелый сырьевой остаток до 430°С, а жидкий остаток тяжелой дистиллятной фракции - до 480°С, и получают: газообразные продукты - 4,5%, бензиновую фракцию н.к. - 180°С - 14,5%, дизельную фракцию 180-360°С - 74,5%, мазут марки М-100 - остальное. Закоксовывания змеевиков печи нагрева остаточной тяжелой дистиллятной фракции не наблюдалось.
Пример 4.
3
Подготовленную (обессоленную и обезвоженную) нефть месторождения Русское, Россия (плотность 942 кг/м, содержание серы 0,5 мас.%) подвергают термолизу по заявляемому способу при температуре 430°С, нагревая тяжелый сырьевой остаток до 400°С, предварительно отогнав бензинодизельные фракции с температурой выкипания <320°С, а жидкий остаток тяжелой дистиллятной фракции - до 460°С, получают: газообразные продукты - 4,0%, бензиновую фракцию н.к. - 180°С - 9,5%, дизельную фракцию 180-360°С - 58,5%, битумное сырье марки БСВК - остальное. Закоксовывания оборудования не наблюдалось. Закоксовывания змеевиков печи нагрева остаточной тяжелой дистиллятной фракции не наблюдалось.
Пример 5.
3
Подготовленную (обессоленную и обезвоженную) нефть месторождения Русское, Россия (плотность 942 кг/м, содержание серы 0,5 мас.%) подвергают термолизу по прототипу при температуре 430°С, предварительно отогнав бензинодизельные фракции с температурой выкипания <320°С, а жидкий остаток тяжелой дистиллятной фракции - до 460°С, получают: газообразные продукты - 3,8%, бензиновую фракцию н.к. - 180°С - 9,2%, дизельную фракцию 180-360°С - 51,0%, битумное сырье марки БСВК - остальное. Закоксовывания змеевиков печи нагрева остаточной тяжелой дистиллятной фракции не наблюдалось.
Результаты примеров сведены в таблицу.
Таблица
Показатели
Примеры
1
2
3
4
5
Сырье:
По предлагаемому способу
По прототипу
Нефть TAWKE, Иран
Нефтекон-центрат
Мазут Сургутского ЗСК
Нефть месторождения Русское, Россия
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
930
910
885
942
Содержание серы, мас.%
3
0,4
0,8
0,5
Температура термолиза, °С
420
420
440
430
430
Температура нагрева остаточной тяжелой фракции, °С
400
380
430
400
Температура нагрева тяжелой дистиллятной фракции, °С
450
440
480
460
Нет
Выход продуктов, % (сырье 100%)
Газообразные продукты
3,7
3,0
4,5
4,0
3.8
Бензиновая фракция н.к. - 180°С
13,0
9,0
14,5
8,5
9,2
Дизельная фракция 180-360°С
62,0
47.0
76,5
58.5
51,0
Битум или битумное сырье
Нет
Нет
Нет
Остальное
Мазут М-100
Нет
Остальное
Остальное
Нет
Нет
Пек
Остальное
Нет
Нет
Нет
Нет
Закоксование змеевиков печи нагрева остаточной тяжелой фракции
Не наблюдалась
Таким образом, из результатов, представленных в таблице, видно, что предлагаемый способ позволяет перерабатывать различные виды тяжелого углеводородного сырья, а также получать из него больше жидких светлых продуктов, чем по прототипу. Содержание серы не оказывает существенного влияния на выход светлых продуктов.
Предлагаемый способ переработки тяжелого углеводородного сырья находит промышленное применение на многих нефтеперерабатывающих предприятиях как в РФ, так и за рубежом.