СПОСОБ ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ
METHOD OF DELAYED COKING OF BLACK OILS

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для замедленного коксования нефтяных остатков.
Известен способ замедленного коксования нефтяных остатков (С.А.Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Изд. «Гилем, Уфа, 2002 г., стр.385-389) путем подогрева сырья в теплообменниках, конвекционном змеевике печи, контакта с парогазовыми продуктами коксования в ректификационной колонне с образованием вторичного сырья - смеси сырья с тяжелым газойлем коксования, последующего его нагрева в печи и подачи в реактор на коксование.
Недостатком известного способа является то, что при переработке тяжелых нефтяных остатков змеевик быстро закоксовывается и для восстановления работоспособности оборудования необходимы дополнительные эксплуатационные и капитальные затраты.
Наиболее близким к предлагаемому способу по существенным признакам является способ замедленного коксования нефтяного сырья, когда нефтяное сырье подогревают в двух отдельных печах и подают в реактор в нижнюю и верхнюю его части на коксование (А.С. №1694621, оп. 30.11.91, БИ №44).
В известном способе при нагреве смеси гудрона и нефтяного остатка, например асфальта, до температуры коксования (495-505°С) происходит быстрое закоксовывание змеевика печи, обусловленное агрегативной нестабильностью сырья из-за неоптимального соотношения групповых химических компонентов сырья, сопровождаемое выпадением наиболее тяжелых из них, например асфальтенов, из объема жидкой фазы на поверхность трубы. Продукты крекинга, кроме того, обладают высокой химической и адгезионной активностью, ускоряющей реакции коксообразования, как в объеме реакционной массы, так и особенно на границе раздела фаз: жидкость - металл трубы. Все это приводит к внеплановой остановке печей для проведения операций по очистке труб от коксоотложений.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в увеличении продолжительности работы змеевика печи до его закоксовывания при замедленном коксовании тяжелых нефтяных остатков.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе замедленного коксования нефтяных остатков, включающем их нагрев и подачу в реактор коксования двумя потоками, причем нагрев каждого потока осуществляют в отдельной печи, с последующей подачей парогазовых продуктов коксования в ректификационную колонну на разделение, согласно изобретению в качестве первого потока, подаваемого в реактор, берут гудрон или смесь гудрона с рециркулятом - тяжелым газойлем коксования, нагретые до температуры коксования 495-505°С, а в качестве второго - асфальт, нагретый до температуры 430-460°С.
Целесообразно поток асфальта подавать в низ реактора.
Подача на коксование в реактор отдельным потоком нефтяных остатков - асфальта, нагретого до температуры 430-460°С, позволяет избежать разложения (крекинга) исходного сырья и, следовательно, закоксовывания змеевика печи. Нагрев загрузки реактора до температуры коксования производят непосредственно в зоне коксования - в реакторе путем смешения нагретого до температуры коксования гудрона или его смеси с рециркулятом - тяжелым газойлем с асфальтом, нагретым до температур, расположенных ниже крекинговых (более 460°С) температур.
Способ осуществляют следующим образом. Сырье предварительно подогревают в теплообменниках, конвекционной части печи и смешивают с рециркулятом в заданном соотношении в отдельной емкости или кубовой части основной ректификационной колонны, затем вторичное сырье - загрузку нагревают в радиационной части печи до температуры коксования (495-505°С) и направляют в реактор, где оно смешивается с нефтяным остатком- асфальтом, поданным отдельным потоком в низ реактора и нагретым в отдельной печи до температуры 430-460°С. Для снижения опасности закоксовывания труб в змеевик печи подают турбулизатор - воду. В реакторе смесь подвергают коксованию с образованием коксового пирога, который остается в реакторе, а парогазовые продукты направляют в ректификационную колонну на разделение по компонентам: газ, бензин, водный конденсат, легкий, тяжелый и кубовый газойли. Последние возвращают в исходное сырье в качестве рециркулята.
Ниже приведены конкретные примеры реализации предлагаемого способа, полученные на лабораторной проточной установке замедленного коксования. Установка включает два сырьевых бачка, два насоса, две печи (П-1 и П-2) с трубчатыми змеевиками, снабженными манометрами на входе и термопарами и вентилями на выходе из печей. Имеется емкость с соответствующей обвязкой для пускового продукта (газойля).
Реактор замедленного коксования состоит из печи и кубика, снабженного термопарами для замера температуры, монометром, вентилем, конденсатором-холодильником, сборником-сепаратором газа, газовыми часами. Лабораторная установка снабжена соответствующим электрооборудованием и контрольно-измерительными приборами.
Конец опыта определяли по повышению давления на входе в печь на 25% от первоначальной величины. В конце опыта составили материальный баланс, произвели осмотр змеевиков печей, отобрали пробы продуктов коксования на анализы. Анализы сырья и продуктов коксования проводили по известным методикам, принятым в нефтепереработке. Результаты исследований приведены в таблице.
3
3
3
В качестве сырья использовали гудрон плотностью 982 кг/м, коксуемостью 11%; асфальт - плотностью 1050 кг/м, коксуемостью - 23%. Рециркулят - тяжелый газойль - плотностью 850 кг/м, коксуемостью 0,3%.
В таблице приведены показатели работы установки замедленного коксования (по известному и предлагаемому способам). Из таблицы видно, что у известного способа печи П-1 и П-2 работают параллельно на одном и том же сырье и на одинаковом режиме как по температуре 495-505°С на выходе из печи, так и расходе потоков (50/50), поэтому основной эксплуатационный показатель - продолжительность межремонтного пробега до закоксовывания змеевика печи у этих печей идентичен. Так, при работе печи П-1 на чистом гудроне (примеры 1, 3, 4, 5) или с добавкой рециркулята - тяжелого газойля (пример 7) наблюдаются хорошие результаты по продолжительности межремонтного пробега, который составляет 100-120 минут, однако при добавлении в исходное сырье (гудрон) даже относительно небольшого количества (20%) нефтяного остатка - асфальта, основной показатель - продолжительность межремонтного пробега у известного способа снижается со 120 до 40 минут, т.е. в 3 раза, а у предлагаемого способа этой проблемы не наблюдается при любом сочетании показателей по составу сырья, технологическому режиму, качеству кокса именно потому, что предлагаемый способ имеет существенное отличие от известного способа, заключающегося в том, что каждый компонент исходного сырья нагревают при оптимальном для этого вида сырья режиме, в частности асфальт нагревают до температуры (430-460°С) начала разложения этого сырья.
Из таблицы видно, что у предлагаемого способа (примеры №3, 4, 5, 7) - на всех приведенных режимах при раздельном нагреве компонентов сырья с получением кокса с показателем качества - содержание летучих веществ, удовлетворяющего соответствующему стандарту, продолжительность межремонтного пробега до закоксовывания змеевика печи составляет 100, 120 и более 120 минут и превышает аналогичный показатель известного способа в 1,4-3 раза.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить продолжительность пробега змеевика печи при переработке нефтяных остатков в два раза по сравнению с известным способом при сохранении содержания летучих веществ в коксе в нормативных пределах.
Показатели работы установки замедленного коксования (по известному и предлагаемому способам)
№ примера
Сырье - состав загрузки печей, %
Соотношение расхода потоков, %
Температура потока на выходе, °С
Продолжительность пробега закоксовывания, мин**
Содержание летучих веществ в коксе,
П-1
П-2
П-1
П-2
из П-1
из П-2
П-1
П-2
%
1*
гудрон - 100
гудрон - 100
50
50
495
495
120
120
8-9
2*
гудрон - 80
гудрон - 80
50
50
495
495
40
40
8-9
асфальт - 20
асфальт - 20
3
гудрон - 100
асфальт - 100
80
20
495
430
120
>120
8-9
4
гудрон - 100
асфальт - 100
90
10
500
430
100
120
8-9
5
гудрон - 100
асфальт - 100
80
20
500
460
100
100
7-8
6*
гудрон - 65
гудрон - 65
рециркулят - 15
рециркулят - 15
50
50
505
505
70
70
7-8
асфальт - 20
асфальт - 20
7
гудрон - 100
асфальт - 100
80
20
505
460
>120
100
7-8
рециркулят - 15
* - известный способ
** - лабораторная проточная печь; повышение давления на выходе на 25% - конец опыта.