СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ
PROCEDURE FOR PROCESSING OIL RESIDUES

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способу переработки нефтяных остатков.
Известен способ переработки нефтяных остатков путем висбрекинга, включающий нагрев сырья до 450-490°С в змеевике печи, подачу нагретого сырья в выносную реакционную камеру, вывод продуктов висбрекинга по шлемовому трубопроводу в ректификационную колонну с выделением дистиллята, газойлевых фракций и остатка. Особенностью способа является создание перепада давления между реакционной камерой и последующей аппаратурой с помощью редуцирующего клапана или задвижки, установленной на шлемовом трубопроводе. Способ позволяет регулировать показатель качества-цвет газойлевых фракций. (Пат. РФ № 2339675, C10G 9/00, оп. 27.11.2008).
Недостатком известного способа является то, что редуцирующий клапан на шлемовом трубопроводе установлен на двухфазном потоке (газопаровая смесь и жидкая фаза), создающем пульсирующий, неустойчивый режим процессов, происходящих как в реакторе, так и в колонне, сопровождающийся выбросами реакционной массы из реактора в колонну и ухудшением качества газойлевых фракций (цвет) и кубового остатка (мехпримеси).
Известен способ переработки нефтяных остатков на установке термического крекинга, согласно которому тяжелые нефтяные остатки нагревают в блоке предварительного нагрева до температуры 100-200°С, затем активируют их сжатым воздухом, отделяют воздух в газосепараторе, вновь нагревают в трубчатой печи до температуры 380-410°С и подают в выносной реактор термического крекинга, откуда газопаровые продукты крекинга выводят с верха реактора, а жидкие - с низа, и направляют в ректификационную колонну для разделения на фракции. (Пат. РФ № 2232789, C10G 9/00, оп. 20.07.2003).
Недостатком известного способа является то, что управление качеством конечных продуктов: мазута или битума имеет повышенную сложность и неустойчивость из-за трехкаскадной технологической схемы установки, ограничений по достижению заданной температуры нагрева активированного сырья вследствие коксообразования в объеме жидкой фазы. Кроме того, применение прямого контакта воздуха и нефтепродукта в пределах температур вспышки сырья при использовании газосепаратора снижает безопасность процесса.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в улучшении управления режимом работы реактора для получения продуктов заданного качества и повышения уровня безопасности процесса.
Для достижения указанного технического результата в способе переработки нефтяных остатков, включающем нагрев сырья в змеевике печи до температуры 455-500°С, подачу термообработанного сырья в реактор под давлением, вывод газопаровой и жидкой фаз соответственно с верха и низа реактора в ректификационную колонну на разделение, согласно изобретению, подачу термообработанного сырья в реактор осуществляют тангенциально выше уровня жидкой фазы в реакторе, составляющей 50-75% высоты реактора, причем высоту вышеупомянутого уровня устанавливают путем регулирования вывода жидкой фазы, а давление - путем регулирования вывода газопаровой фазы.
Выводом газопаровой и жидкой фаз целесообразно управлять с помощью регулирующих клапанов.
При тангенциальном вводе потока из печи в реактор над уровнем жидкой фазы (50-75% от высоты реактора) за счет центробежных и гравитационных сил происходит более ускоренное и четкое разделение реакционной массы на газопаровую и жидкую фазы в свободном сепарирующем пространстве (50-25% от высоты) реактора. Раздельный вывод однофазных потоков по шлемовым трубопроводам в колонну через регулирующие клапана позволяет спокойно поддержать заданное давление и уровень жидкой фазы в реакторе и процесс ректификации в колонне и тем самым обеспечить получение заданного качества остатка процесса переработки: вязкости и содержания мехпримесей (нерастворимых в спиртотолуольной смеси веществ - ГОСТ 10585-75). Совпадение направления движения жидкой фазы (сверху - вниз) с действием гравитационных сил способствует ликвидации застойных зон в реакторе и, следовательно, снижению процесса коксообразования в объеме жидкой фазы и замедлению скорости роста мехпримесей (нерастворимых в спиртотолуольной смеси веществ при получении остатка с пониженной вязкостью).
На прилагаемом чертеже представлена схема установки для переработки нефтяных остатков путем висбрекинга.
Установка висбрекинга включает линию подачи сырья 1, печь для нагрева сырья до заданной температуры 2, линию тангенциального ввода термообработанного сырья 3 в реактор, реактор 4, сепарирующее пространство 5 реактора, жидкую фазу 6, трансферный трубопровод газопаровой смеси 7, регулирующий клапан давления газопаровой фазы 8, ректификационную колонну 9, трансферный трубопровод жидкой фазы 10, регулирующий клапан 11 уровня жидкой фазы, линию 12 ввода «холодной струи», линии вывода продуктов термодеструкции сырья из колонны: 13 - газа, бензина, воды; 14 - легкого газойля, 15 - тяжелого газойля; 16 - кубового остатка; линию 17 подачи острого орошения (бензина), линию 18 подачи охлажденного циркуляционного орошения, линию 19 подачи водяного пара, отпарную колонну 20, линию 21 остатка (+180°С) висбрекинга, линию 22 газойля, холодильник 23 «холодной струи», холодильник 24 остатка (+180°С) висбрекинга, линию 25 охлаждающего агента (нефтепродукты, вода).
Предлагаемый способ работает следующим образом.
Сырье - нефтяной остаток 1, предварительно подогретое в теплообменниках 23, 24, поступает в печь 2, где оно нагревается за счет сжигания топлива до температуры 455-500°С. Термообработанное сырье 3 вводят тангенциально в реактор 4 выше уровня жидкой фазы в свободное сепарирующее пространство 5, где реакционная масса разделяется на газопаровую и жидкую фазы, последняя оседает вниз, поддерживая заданный уровень жидкой фазы 6. Газопаровая фаза с верха реактора 4 по трансферному трубопроводу 7 поступает через регулирующий клапан 8 в ректификационную колонну 9 на разделение по компонентам. Регулирующий клапан 8 поддерживает давление в реакторе в пределах 0,6-1,0 МПа. Жидкая фаза, опускаясь в нижнюю часть реактора, подвергается дальнейшей термодеструкции и по трансферному трубопроводу 10 подается через регулирующий клапан 11, поддерживающий оптимальный уровень 50-75% от высоты реактора, в колонну 9 на разделение. Для прекращения процесса крекинга сырья и закоксовывания трубопровода и колонны в поток на входе в колонну вводят «холодную струю» 12. В колонне 9 в процессе ректификации получают продукты: газ, бензин, воду 13, легкий 14 и тяжелый 15 газойли, кубовый остаток 16. Для обеспечения процесса ректификации в колонну 9 подают острое орошение (бензин) 17, циркуляционное орошение (газойль) 18 и водяной пар 19. Для регулирования температуры вспышки котельного топлива вывод легкого газойля 14 производят через отпарную колонну 20, в низ которой подают водяной пар 19. При использовании легкого и тяжелого газойлей в качестве сырья для вторичных процессов (гидроочистки, каталитического крекинга, гидрокрекинга) вывод этих продуктов с установки осуществляют раздельно, а качество регулируют подбором фракционного состава, изменяя известными методами режим работы колонны.
При получении остатка (+180°С) висбрекинга 21 с минимальной вязкостью потоки легкого и тяжелого газойлей объединяют в суммарный поток газойля 22 висбрекинга, который смешивают с кубовым остатком 16 и через концевой холодильник 24 выводят с установки как котельное топливо.
В таблице представлены результаты работы пилотной установки висбрекинга, согласно приведенной на фигуре схеме по предлагаемому способу (примеры 1-6) и прототипу (примеры 7, 8), на остатке западносибирской нефти.
Анализы остатка висбрекинга проводили по ГОСТ 10585-75 для котельного топлива, в частности, условную вязкость при 80°С - по ГОСТ 6258-52, содержание мехпримесей или нерастворимых в спиртотолуольной смеси веществ по ГОСТ 40585-75. Цвет газойлей определяли на калориметре ЦНТ по ГОСТ 20284-74, остальные анализы проводили по методикам, принятым в нефтепереработке.
80°C
80°C
Приведенные данные (примеры 1-6) показывают, что предлагаемый способ позволяет снижать вязкость остатка (+180°С) висбрекинга путем повышения давления (температуры) и поддерживания оптимального уровня жидкой фазы в реакторе. При этом полученные остатки (+180°С) по показателям качества: вязкости (ВУ) и мехпримесям соответствуют требованиям стандарта на котельное топливо М 100, где ВУ не более 16; мехпримеси не более 1,5%.
У прототипа (примеры 7, 8) управление режимом работы реактора имеет значительные ограничения по температуре нагрева активированного сырья вследствие начала коксообразования в объеме жидкой фазы, определяемое по росту мехпримесей, поэтому вязкость остатка (+180°С) не соответствует допустимым пределам (19-25>16), несмотря на максимальный уровень заполнения реактора.
Таблица
Показатели работы пилотной установки висбрекинга
№ п.п.
Технологический режим в реакторе
Условная вязкость остатка (+180°С), ВУ<sub>80°C</sub>
Содержание мехпримесей в остатке (+180°С) висбрекинга, %**
Температура, °С
Давление, МПа
Высота жидкой фазы, %
1
430
0,6
75
15
0,12
2
430
0,6
50
16
0,1
3
445
0,8
75
14
0,3
4
445
0,8
50
14,5
0,25
5
460
1
75
13
0,4
6
460
1
50
13,5
0,35
7*
380
0,6
75
25
0,4
8*
400
1
75
19
0,8
* - Прототип.
** - Содержание нерастворимых в спиртотолуольной смеси веществ по ГОСТ 10585-75 не более 1,5% (методика определения содержания - по ГОСТ 6370-83).
Таким образом, предлагаемый способ благодаря усовершенствованию управления работы реактора позволяет получить из нефтяных остатков товарный продукт - котельное топливо, соответствующее требованиям стандарта и, кроме того, повысить уровень техники безопасности при эксплуатации установки.