СПОСОБ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО ТЕРМИЧЕСКОГО КРЕКИНГА С СИСТЕМОЙ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО РАЗДЕЛЕНИЯ
METHOD OF TWO-STAGE THERMAL CRACKING WITH MULTI-STAGE SEPARATION SYSTEM

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к способу замедленного коксования для превращения нефтяных остатков в потоки газообразных и жидких продуктов с образованием твердого углеродистого нефтяного кокса. Настоящее изобретение относится, в частности, к применению реактора мягкого термического предварительного крекинга и системы промежуточного многоступенчатого разделения перед зоной реакции жесткого термического крекинга.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
В способе замедленного коксования, применяемом на нефтеперерабатывающих заводах, производят кокс трех типов, а именно топливный кокс, анодный кокс и игольчатый кокс. Топливный кокс, который используют в качестве топлива в печах и т.д., имеет наименьшую стоимость в расчете на единицу массы. Кокс двух других типов, т.е. анодный кокс и игольчатый кокс, имеет более высокую стоимость, чем топливный кокс. Из них игольчатый кокс представляет собой продукт, имеющий наиболее высокую стоимость, и нефтеперерабатывающие заводы могут рассматривать возможность производства игольчатого кокса в целях получения дохода. Таким образом, существует весьма высокая потребность в способе, который может эффективно уменьшать образование кокса в процессе замедленного коксования в целях повышения рентабельности установки замедленного коксования.
Установки замедленного коксования представляют собой установки коксования печного типа, где исходный материал внутри печи быстро нагревают до температур, превышающих температуру коксования, и выходящий поток из печи поступает (до разложения) в большой «коксовый барабан», где он остается до тех пор, пока не будет подвергнут крекингу или термическому разложению, и выходит в форме пара, а также конденсируется, образуя кокс. Избыточный объем имеющего низкую стоимость нефтяного кокса, образующегося в установке замедленного коксования, ставит перед нефтеперерабатывающими заводами постоянную проблему погрузки, хранения, вывоза и сбыта кокса. Основные исходные материалы для обычных операций коксования представляют собой высококипящие непереработанные или подвергнутые крекингу нефтяные остатки, которые могут или не могут быть подходящими в качестве тяжелого нефтяного топлива. Поток исходного материала через установку замедленного коксования ограничивают или уменьшают посредством направления исходного материала из одного коксового барабана в другой пустой барабан и в результате этого регулируют высоту слоя кокса, образующегося внутри коксового барабана. Таким образом, оказывается желательным способ или материальное средство для уменьшения высоты слоя кокса, образующегося внутри коксового барабана, что, в свою очередь, позволит перерабатывать исходный материал в большем количестве внутри коксового барабана и уменьшать образование кокса.
Из уровня техники известно уменьшение образования кокса в способе замедленного коксования посредством регулирования технологических параметров, например, за счет применения низкого коэффициента рециркуляции, низкого давления в коксовом барабане в процессе эксплуатации и т.д. Кроме того, в прошлом были испытаны разнообразные добавки в целях снижения выхода кокса и повышения выхода легких продуктов в способе замедленного коксования.
В патенте США №4,378,288 раскрыто применение ингибиторов свободных радикалов, таких как бензальдегид, нитробензол, альдоль, нитрат натрия и т.д. в дозировке от 0,005 до 10,0% по отношению к массе исходного материала, который представлял собой, главным образом, кубовые остатки вакуумной колонны, нефть без легких фракций, гудрон от термолиза или их смесь. Применяемые добавки представляли собой только жидкофазные добавки.
2
В патенте США №4,394,250 (Chevron Research Company) раскрыто применение добавок, таких как катализаторы крекинга, например, диоксид кремния, оксид алюминия, боксит, двойной оксид кремния и алюминия, цеолиты, обработанные кислотами природные глины, катализаторы гидрокрекинга, такие как оксиды или сульфиды металлов групп VI, VII или VIII, и отработанные катализаторы крекинга с псевдоожиженным катализатором (КПК) в присутствии водорода, в дозировке от 0,1 до 3% по отношению к массе исходного материала с потоком водорода от 50 до 500 стандартных кубических футов на кг/см манометрического давления, где добавка вступает в контакт с исходным материалом до его введения в коксовый барабан. Углеводородный исходный материал, используемый в замедленном коксовании, представляет собой сланцевую нефть, каменноугольную смолу, отбензиненную нефть, остатки от процессов термического или каталитического крекинга, гидрообработанные исходные материалы и т.д.
Аналогичным образом, в публикации патента США №2009/0209799 раскрыты катализаторы КПК, цеолиты, оксид алюминия, диоксид кремния, активированный углерод, дробленый кокс, соединения кальция, соединения железа, равновесный катализатор КПК, отработанный катализатор КПК, затравки кристаллизации, катализаторы гидрокрекинга в дозировке менее 15% по отношению к массе исходного материала, который представляет собой, главным образом, подходящий углеводородный исходный материал, используемый в замедленном коксовании и имеющий температуру кипения, превышающую 565°С, для достижения уменьшения выхода кокса приблизительно на 5 мас. %. Из уровня техники известен ряд жидкофазных и твердофазных добавок для достижения таких целей, как уменьшение выхода кокса из углеводородных исходных материалов, подходящих для переработки в установке замедленного коксования с применением стандартных условий эксплуатации установок замедленного коксования. Исследуемый диапазон температур составляет приблизительно от 400 до 650°С. Давление реакции составляет от 1 атм. до 14 атм. Кроме того, описаны разнообразные способы введения в контакт углеводородного исходного материала и добавок, такие как смешивание с исходным материалом, введение через верх коксового барабана и т.д. В нескольких недавних патентах (патент США 2009/0209799) введение добавок в коксовый барабан заявлено как более предпочтительное по сравнению со смешиванием с исходным материалом.
В патенте США 4604186 раскрыто применение установки легкого крекинга (УЛК) в сочетании с установкой замедленного коксования для ограничения образования кокса. Исходный материал для УЛК разбавляют посредством введения потока газойля, имеющего более высокое содержание водорода, перед началом легкого крекинга в реакционном барабане. Выходящий поток из реакционного барабана разделяют на тяжелую и легкую фракции, причем тяжелую фракцию направляют в установку замедленного коксования вместе с рециркулирующей фракцией из главной установки фракционирования для дополнительной переработки. Заявлено, что посредством регулирования скорости обогащенного водородом потока (газойль) в исходный материал для УЛК можно регулировать суммарный выход кокса в установке замедленного коксования. Основной недостаток этого изобретения представляет собой использование двух отдельных печей для нагревания исходного материала и продуктов реакции из реакционного барабана. Кроме того, за счет рециркуляции фракции газойля из установки коксования в установку легкого крекинга увеличивается полная нагрузка печи, и в результате этого повышается расход топлива.
Аналогичным образом, в заявке на патент США 2014/0027344 A1 раскрыто, что свежий исходный материал после смешивания с коллоидным катализатором крекинга направляют в секцию гидрокрекинга, где реакции происходят в присутствии водорода с образованием более тяжелого продукта. Этот продукт затем направляют в секцию замедленного коксования.
В патенте США №8,361,310 B2 раскрыто введение комплексной добавки, содержащей катализаторы, затравки кристаллизации, избыточные регенты, гасящие примеси и несущие текучие среды, через верх коксового барабана для различных целей, таких как уменьшение выхода кокса.
В патенте США №12/498,497 раскрыта анионная глина, смешиваемая с углеводородным исходным материалом для уменьшения выхода кокса
В большинстве патентов раскрыто применение жидкофазных и твердофазных катализаторов, относящихся к широким категориям ингибиторов свободных радикалов, поглотителей свободных радикалов, ускорителей свободных радикалов, стабилизаторов и катализаторов крекинга. Описанное введение добавки составляло от 0,005 до 15% по отношению к массе исходного материала.
В патенте США 2271097 раскрыто смешивание свежего исходного материала с донным продуктом установки фракционирования и последующее введение смеси в печь легкого крекинга. Получаемый продукт затем разделяют, используя последовательно испаритель и установку фракционирования. Термический крекинг используемых легких дистиллятов приводит к снижению выходов сжиженного нефтяного газа (СНГ), легких олефинов и бензина.
Из предшествующего уровня техники очевидно, что добавки или комбинации добавок или катализаторы применяют для изменения механизма реакций и достижения улучшенного выхода. Однако применение добавок и катализаторов предусматривает дополнительные эксплуатационные расходы. Кроме того, металлические добавки, захватываемые твердым углеродистым коксом, могут увеличивать зольность, делая продукт непригодным для использования. Таким образом, требуется способ, который может улучшать состав получаемых продуктов процесса термического крекинга без применения внешних добавок в любых формах.
Желательным является способ, который позволяет нефтеперерабатывающему заводу уменьшать выход кокса в более значительной степени, чем это было достижимо на предшествующем уровне техники. Таким образом, изобретен новый способ двухступенчатого термического крекинга с системой многоступенчатого разделения, в котором эксплуатацию по меньшей мере одного сепаратора осуществляют в условиях вакуума. Эксплуатация в условиях вакуума вызывает увеличение относительной летучести молекул, обеспечивая дополнительное отделение более тяжелых молекул, которые не могли быть отделены с применением единственного промежуточного сепаратора, который использовали на предшествующем уровне техники. Молекулы, дополнительно отделенные в системе многоступенчатого сепаратора, не направляют во второй реактор секции термического крекинга, и поэтому они не будут принимать участия в реакциях коксообразования, и, таким образом, суммарный выход кокса уменьшится.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Задача настоящего изобретения представляет собой способ замедленного коксования, который используют на нефтеперерабатывающих заводах для крекинга нефтяных остатков, превращаемых таким путем в потоки газообразных и жидких продуктов с образованием твердого углеродистого нефтяного кокса.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен способ уменьшения суммарного выхода кокса в процессе замедленного коксования, причем вышеупомянутый способ предусматривает следующие стадии:
a) свежий углеводородный исходный материал пропускают в нижнюю секцию главной установки фракционирования и смешивают с внутренним рециркулятом для получения вторичного углеводородного исходного материала;
b) вторичный углеводородный исходный материал нагревают в печи для получения горячего исходного материала при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга;
c) горячий исходный материал пропускают при желательных значениях температуры и давления в реактор предварительного крекинга, в котором горячий исходный материал претерпевает реакции мягкого термического крекинга с получением выпускаемого потока полученного материала;
d) выпускаемый поток полученного материала вводят в первый промежуточный сепаратор для разделения углеводородов в выпускаемом потоке материала на верхнюю и нижнюю фракции, причем верхняя фракция состоит из более легких продуктов и газов, и нижнюю фракцию разделяют на первую часть и вторую часть;
e) верхнюю фракцию направляют в главную установку фракционирования;
f) первую часть нижней фракции разделяют во второй разделительной колонне, эксплуатируемой в условиях вакуума, с получением верхнего продукта и более тяжелого продукта;
g) верхний продукт, полученный на стадии (f), пропускают в главную установку фракционирования;
h) фракции более тяжелого продукта выводят из второго сепаратора стадии (f) и пропускают в главную установку фракционирования, причем более тяжелые фракции состоят из легкого вакуумного газойля (ЛВГ) и тяжелого вакуумного газойля (ТВГ);
i) вторую часть, полученную из первого промежуточного сепаратора на стадии (d), и нижний продукт, полученный из второй разделительной колонны на стадии (f), смешивают и нагревают в печи до желательной температуры коксования с получением горячего углеводородного потока;
j) горячий углеводородный поток пропускают из печи в предварительно нагреваемый коксовый барабан; и
к) парообразные продукты, выходящие из коксового барабана, пропускают в главную колонну фракционирования с получением фракций продуктов.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения предложен способ уменьшения суммарного выхода кокса в процессе замедленного коксования, причем вышеупомянутый способ предусматривает следующие стадии:
a) углеводородный исходный материал нагревают в печи для получения горячего исходного материала при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга;
b) горячий исходный материал пропускают при желательных значениях температуры и давления в реактор предварительного крекинга, в котором горячий исходный материал претерпевает реакции мягкого термического крекинга с получением выпускаемого потока полученного материала;
c) выпускаемый поток полученного материала вводят в первый промежуточный сепаратор для разделения углеводородов в выпускаемом потоке материала на верхнюю и нижнюю фракции, причем верхняя фракция состоит из более легких продуктов и газов, и нижнюю фракцию разделяют на первую часть и вторую часть;
d) верхнюю фракцию направляют в главную установку фракционирования;
e) первую часть нижней фракции разделяют во второй разделительной колонне, эксплуатируемой в условиях вакуума, с получением верхнего продукта и более тяжелого продукта;
f) верхний продукт, полученный на стадии (е), пропускают в главную установку фракционирования;
g) фракции более тяжелого продукта, полученного из второго сепаратора на стадии (е), выводят и пропускают в главную установку фракционирования с получением тяжелого нижнего материала, причем более тяжелые фракции состоят из легкого вакуумного газойля (ЛВГ) и тяжелого вакуумного газойля (ТВГ);
h) тяжелый нижний материал нагревают в печи до желательной температуры коксования с получением горячего углеводородного потока,
i) горячий углеводородный поток пропускают из печи в предварительно нагреваемый коксовый барабан; и
j) парообразные продукты, выходящие из коксового барабана, пропускают в главную колонну фракционирования с получением фракций продуктов.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ, который обеспечивает снижение суммарного выхода кокса приблизительно на 7 мас. %, в результате чего существенно улучшается рентабельность нефтеперерабатывающего завода.
Различные цели, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения становятся более очевидными из следующих иллюстраций и подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 представлена технологическая диаграмма первой схемы. На фиг. 2 представлена технологическая диаграмма второй схемы. На фиг. 3 представлена технологическая диаграмма третьей схемы. На фиг. 4 представлена технологическая диаграмма четвертой схемы. На фиг. 5 представлена технологическая диаграмма пятой схемы. На фиг. 6 представлена технологическая диаграмма шестой схемы. На фиг. 7 представлена технологическая диаграмма седьмой схемы. На фиг. 8 представлена технологическая диаграмма восьмой схемы.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Хотя в рамках настоящего изобретения могут быть осуществлены разнообразные модификации и/или альтернативные способы и/или композиции, его конкретный вариант осуществления представлен в качестве примера в таблицах и будет подробно описан ниже. Однако следует понимать, что не предусмотрено ограничение настоящего изобретения конкретными описанными способами и/или композициями; напротив, настоящее изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, находящиеся в пределах идеи и объема настоящего изобретения, которое определено прилагаемой формулой изобретения.
Таблицы и протоколы представлены, насколько это целесообразно в соответствии с традиционными представлениями, иллюстрируя только те конкретные подробности, которые являются необходимыми для понимания вариантов осуществления настоящего изобретения, таким образом, чтобы не загромождать подробностями описание, которое должно быть легко понятным для обычного специалиста в данной области техники, использующего в своих целях содержание настоящего документа.
Следующее описание представляет только примерные варианты осуществления и не предназначено для ограничения объема, применимости или конфигурации настоящего изобретения каким-либо образом. Напротив, следующее описание представляет собой удобную иллюстрацию реализации примерных вариантов осуществления настоящего изобретения. В функции и конфигурации описанных элементов согласно представленным вариантам осуществления могут быть внесены разнообразные изменения без выхода за пределы объема настоящего изобретения.
Любые конкретные подробности и все детали, представленные в настоящем документе, использованы в контексте некоторых вариантов осуществления, и, таким образом, их не следует рассматривать в качестве ограничительных факторов в отношении прилагаемой формулы изобретения. Пункты прилагаемой формулы изобретения и их законные эквиваленты могут быть реализованы в контексте вариантов осуществления, не представляющих собой варианты, используемые в качестве иллюстративных примеров в приведенном ниже описании.
Настоящее изобретение относится к способу уменьшения суммарного выхода кокса в процессе замедленного коксования, причем в способе применяют систему многоступенчатого промежуточного сепаратора со второй ступенью, эксплуатируемой в условиях вакуума для предотвращения коксообразования.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложен способ уменьшения суммарного выхода кокса в процессе замедленного коксования, причем вышеупомянутый способ предусматривает следующие стадии:
a) свежий углеводородный исходный материал пропускают в нижнюю секцию главной установки фракционирования и смешивают с внутренним рециркулятом для получения вторичного углеводородного исходного материала;
b) вторичный углеводородный исходный материал нагревают в печи для получения горячего исходного материала при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга;
c) горячий исходный материал пропускают при желательных значениях температуры и давления в реактор предварительного крекинга, в котором горячий исходный материал претерпевает реакции мягкого термического крекинга с получением выпускаемого потока полученного материала;
d) выпускаемый поток полученного материала вводят в первый промежуточный сепаратор для разделения углеводородов в выпускаемом потоке материала на верхнюю и нижнюю фракции, причем верхняя фракция состоит из более легких продуктов и газов, и нижнюю фракцию разделяют на первую часть и вторую часть;
e) верхнюю фракцию направляют в главную установку фракционирования;
f) первую часть нижней фракции разделяют во второй разделительной колонне, эксплуатируемой в условиях вакуума, с получением верхнего продукта, более тяжелого продукта и нижнего продукта;
g) верхний продукт, полученный на стадии (f), пропускают в главную установку фракционирования;
h) фракции более тяжелого продукта, полученного из второй разделительной колонны на стадии (f), выводят и пропускают в главную установку фракционирования, причем более тяжелые фракции состоят из легкого вакуумного газойля (ЛВГ) и тяжелого вакуумного газойля (ТВГ);
i) вторую часть, полученную из первого промежуточного сепаратора на стадии (d), и нижний продукт, полученный из второй разделительной колонны на стадии (f), смешивают и нагревают в печи до желательной температуры коксования с получением горячего углеводородного потока;
j) горячий углеводородный поток пропускают из печи в предварительно нагреваемый коксовый барабан; и
к) парообразные продукты, выходящие из коксового барабана, пропускают в главную колонну фракционирования с получением фракций продуктов.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения предложен способ уменьшения суммарного выхода кокса в процессе замедленного коксования, причем вышеупомянутый способ предусматривает следующие стадии:
a) углеводородный исходный материал нагревают в печи для получения горячего исходного материала при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга;
b) горячий исходный материал пропускают при желательных значениях температуры и давления в реактор предварительного крекинга, в котором горячий исходный материал претерпевает реакции мягкого термического крекинга с получением выпускаемого потока полученного материала;
c) выпускаемый поток полученного материала вводят в первый промежуточный сепаратор для разделения углеводородов в выпускаемом потоке материала на верхнюю и нижнюю фракции;
d) верхнюю фракцию направляют в главную установку фракционирования;
e) первую часть нижней фракции разделяют во второй разделительной колонне, эксплуатируемой в условиях вакуума, с получением верхнего продукта, фракций более тяжелого продукта и тяжелого нижнего материала;
f) верхний продукт, полученный на стадии (е), пропускают в главную установку фракционирования;
g) фракции более тяжелого продукта, полученного из второго сепаратора на стадии (е), выводят и пропускают в главную установку фракционирования, причем более тяжелые фракции состоят из легкого вакуумного газойля (ЛВГ) и тяжелого вакуумного газойля (ТВГ);
h) тяжелый нижний материал нагревают в печи до желательной температуры коксования с получением горячего углеводородного потока.
i) горячий углеводородный поток пропускают из печи в предварительно нагреваемый коксовый барабан; и
j) парообразные продукты, выходящие из коксового барабана, пропускают в главную колонну фракционирования с получением фракций продуктов.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения на стадии (а) свежий углеводородный исходный материал нагревают непосредственно в печи.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения фракции продуктов составляют отходящий газ, содержащий СНГ и лигроин, керосин, легкий газойль коксования (ЛГК), тяжелый газойль коксования (ТГК) и тяжелый нижний продукт, причем тяжелый нижний продукт состоит из дизельного топлива коксования (ДТК). Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения тяжелый нижний продукт из главной установки фракционирования может быть направлен во второй сепаратор.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения фракция вакуумного газойля может быть выведена из второго сепаратора и пропущена в установки вторичной переработки. Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения более тяжелые фракции могут быть выведены из второго сепаратора и пропущены в установки вторичной переработки. Установки вторичной переработки представляют собой установки крекинга с псевдоожиженным катализатором, гидрокрекинга и/или гидрообработки.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения фракции более тяжелого продукта могут быть пропущены в установки вторичной переработки.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения верхний продукт из второго сепаратора может быть направлен по меньшей мере в одну из установок обработки продуктов и установок вторичной переработки.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения единый поток выводят из второго сепаратора и пропускают в установки вторичной переработки.
Исходный материал
3
В качестве жидкого углеводородного исходного материала, используемого в способе, может быть выбран тяжелый углеводородный исходный материал, который составляют кубовые остатки вакуумной дистилляции, кубовые остатки дистилляции при атмосферном давлении, деасфальтизированный пек, сланцевая нефть, каменноугольная смола, осветленное масло, остаточные масла, тяжелые парафиновые дистилляты, отпотевшее масло, некондиционная нефть, сырая нефть или смеси таких углеводородов. Исходный материал может иметь содержание углеродного остатка по Конрадсону, превышающее 4 мас. %, и плотность может составлять по меньшей мере 0,95 г/см.
Условия реакции
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения реактор предварительного крекинга можно эксплуатировать при желательной рабочей температуре в диапазоне от 350 до 470°С, предпочтительно от 420 до 470°С.
2
2
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения желательное рабочее манометрическое давление внутри реактора предварительного крекинга составляет от 1 до 15 кг/см, предпочтительно от 5 до 12 кг/см.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения продолжительность пребывания внутри реактора предварительного крекинга находится в диапазоне от 1 до 40 минут, предпочтительно в диапазоне от 5 до 30 минут.
2
2
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения система многоступенчатого промежуточного разделения состоит по меньшей мере из двух разделительных колонна, причем первый сепаратор можно эксплуатировать при манометрическом давлении в диапазоне от 1 до 6 кг/см, предпочтительно в диапазоне от 1,5 до 5 кг/см.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения первый сепаратор можно эксплуатировать при температуре нижней секции в диапазоне от 300 до 400°С, предпочтительно в диапазоне от 350 до 390°С.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения вторую разделительную колонну можно эксплуатировать при давлении в диапазоне от 10 до 200 мм рт. ст., предпочтительно в диапазоне от 20 до 75 мм рт. ст.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения второй сепаратор можно эксплуатировать при температуре нижней секции в диапазоне от 200 до 350°С, предпочтительно в диапазоне от 270 до 330°С.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения коксовые барабаны второй ступени можно эксплуатировать в более жестких условиях при желательной рабочей температуре, составляющей от 470 до 520°С, предпочтительно от 480 до 500°С.
2
2
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения желательное рабочее манометрическое давление составляет от 0,5 до 5 кг/см, предпочтительно от 0,6 до 3 кг/см.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения продолжительность пребывания, предусмотренная в коксовых барабанах, составляет более чем 10 часов.
Описание способа
В соответствии с фиг. 1 настоящего изобретения, кубовые остатки в качестве исходного материала (75) вводят в нижнюю секцию главной колонны фракционирования (76) и смешивают с фракцией внутреннего рециркулята с образованием вторичного исходного материала (77). Вторичный исходный материал (77) затем нагревают в печи (78) для получения горячего исходного материала (79) при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга. Горячий исходный материал при желательных значениях температуры и давления направляют в реактор предварительного крекинга (80), где он претерпевает реакции мягкого термического крекинга с получением выпускаемого потока продуктов. Выпускаемый поток полученного материала (81) затем направляют в первый промежуточный сепаратор (82) для разделения углеводородов в выпускаемом потоке продуктов на две фракции, а именно верхнюю фракцию (84) и нижнюю фракцию (83). Верхнюю фракцию (84), состоящую из более легких продуктов, включая газы, направляют в главную установку фракционирования (76). Нижнюю фракцию (83) дополнительно разделяют на две части (85, 86), а именно первую часть (86) и вторую часть (85). Первую часть (86) нижней фракции подвергают дополнительному разделению во второй разделительной колонне (87), эксплуатируемой в условиях вакуума, с получением верхнего продукта (88) и нижнего продукта (89).
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения термины «вторая разделительная колонна» и «второй промежуточный сепаратор» могут быть использованы взаимозаменяемым образом.
Кроме того, во второй разделительной колонне осуществляют удаление более легкого материала и верхний продукт (88) направляют в главную установку фракционирования (76). Две фракции более тяжелого продукта, а именно легкий вакуумный газойль (ЛВГ) (97) и тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) (98), также выводят из второго промежуточного сепаратора и направляют в главную установку фракционирования. Вторую часть тяжелого нижнего материала (85) из первого сепаратора и нижний продукт (89) из второй разделительной колонны смешивают и затем подвергают нагреванию в печи (78) до желательной температуры коксования с получением горячего углеводородного потока. Горячий углеводородный поток (90), выходящий из печи, затем направляют в предварительно нагретый коксовый барабан (91), где обеспечено более продолжительное время пребывания для реакций термического крекинга в целях получения парообразных продуктов. Парообразные продукты, выходящие из коксового барабана (92), направляют в колонну главной установки фракционирования (76) для дополнительного разделения на желательные фракции продуктов, которые составляют отходящий газ, содержащий СНГ и лигроин (93), керосин (94), легкий газойль коксования (ЛГК) (95) и тяжелый газойль коксования (ТГК) (96). Точки ввода продуктов из промежуточного сепаратора и коксового барабана в главную установку фракционирования могут быть выбраны соответствующим образом на основании надлежащей инженерной практики.
В соответствии с фиг. 2 настоящего изобретения предложен другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором кубовые остатки в качестве исходного материала (25) направляют в нижнюю секцию главной колонны фракционирования (26) и смешивают с фракцией внутреннего рециркулята с образованием вторичного исходного материала (27). Вторичный исходный материал (27) затем нагревают в печи (28) для получения горячего исходного материала (29) при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга. Горячий исходный материал при желательных значениях температуры и давления направляют в реактор предварительного крекинга (30), где он претерпевает реакции мягкого термического крекинга с получением выпускаемого потока полученного материала. Впускаемый поток полученного материала (31) затем направляют в первый промежуточный сепаратор (32) для разделения углеводородов на две фракции, а именно верхнюю фракцию (33) и нижнюю фракцию (34). Верхнюю фракцию (33), состоящую из более легких продуктов, включая газы, направляют в главную установку фракционирования (26). Нижнюю фракцию (34) затем подвергают дополнительному разделению во второй разделительной колонне (35), эксплуатируемой в условиях вакуума. Дополнительное удаление более легкого материала осуществляют во втором сепараторе с получением верхнего продукта (36) и тяжелого нижнего материала (37). Верхний продукт (36) направляют в главную установку фракционирования (26). Две фракции более тяжелого продукта, а именно легкий вакуумный газойль (ЛВГ) (45) и тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) (46), также выводят из второго промежуточного сепаратора и направляют в другие установки вторичной переработки, представляющие собой установки крекинга с псевдоожиженным катализатором, гидрокрекинга и/или гидрообработки. Тяжелый нижний материал (37) затем подвергают нагреванию в печи (28) до желательной температуры коксования с получением горячего углеводородного потока (38). Горячий углеводородный поток (38), выходящий из печи, затем направляют в предварительно нагреваемый коксовый барабан (39), где предусмотрено более продолжительное время пребывания для реакций термического крекинга в целях получения парообразных продуктов. Парообразные продукты, выходящие из коксового барабана (40), направляют в колонну главной установки фракционирования (26) для дополнительного разделения на желательные фракции продуктов, которые составляют отходящий газ, содержащий СНГ и лигроин (41), керосин (42), ЛГК (43) и ТГК (44). Точки ввода продуктов из второго промежуточного сепаратора и коксового барабана в главную установку фракционирования могут быть соответствующим образом выбраны на основании надлежащей инженерной практики.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения единый поток выводят из промежуточного сепаратора и направляют в другие установки вторичной переработки, представляющие собой установки крекинга с псевдоожиженным катализатором, гидрокрекинга и/или гидрообработки.
В соответствии с фиг. 3 настоящего изобретения предложен следующий вариант осуществления настоящего изобретения, в котором кубовые остатки в качестве исходного материала (176) направляют в нижнюю секцию главной колонны фракционирования (177) и смешивают с фракцией внутреннего рециркулята с образованием вторичного исходного материала (178). Вторичный исходный материал (178) затем нагревают в печи (180) для получения горячего исходного материала (181) при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга. Горячий исходный материал при желательных значениях температуры и давления направляют в реактор предварительного крекинга (182), где он претерпевает реакции мягкого термического крекинга для получения выпускаемого потока продуктов. Выпускаемый поток полученного материала (183) затем направляют в первый промежуточный сепаратор (184) для разделения углеводородов на две фракции, а именно верхнюю фракцию (185) и нижнюю фракцию (186). Верхнюю фракцию (185), состоящую из более легких продуктов, включая газы, направляют в главную установку фракционирования (177). Нижнюю фракцию (186) затем подвергают дополнительному разделению во второй разделительной колонне (187), эксплуатируемой в условиях вакуума. Дополнительное удаление более легкого материала осуществляют во втором сепараторе с получением верхнего продукта (188) и тяжелого нижнего материала (189). Верхний продукт (188) направляют в главную установку фракционирования (177). Фракцию вакуумного газойля (190) также выводят из второго промежуточного сепаратора и направляют в другие установки вторичной переработки, представляющие собой установки крекинга с псевдоожиженным катализатором, гидрокрекинга и/или гидрообработки. Тяжелый нижний материал (189) затем подвергают нагреванию во второй печи (191) до желательной температуры коксования с получением горячего углеводородного потока (192). Горячий углеводородный поток (192), выходящий из печи, затем направляют в предварительно нагреваемый коксовый барабан (193), где предусмотрено более продолжительное время пребывания для реакций термического крекинга в целях получения парообразных продуктов. Парообразные продукты, выходящие из коксового барабана (194) направляют в главную установку фракционирования (177) колонна для дополнительного разделения на желательные фракции продуктов, которые составляют отходящий газ, содержащий СНГ и лигроин (195), керосин (196), ЛГК (197), ТГК (198). Точки ввода продуктов из промежуточного сепаратора и коксового барабана в главную установку фракционирования могут быть соответствующим образом выбраны на основании надлежащей инженерной практики.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения верхний продукт (188) из второго промежуточного сепаратора (187) направляют в другие установки обработки продуктов или установки вторичной переработки.
В соответствии с фиг. 4 настоящего изобретения предложен следующий вариант осуществления настоящего изобретения, в котором кубовые остатки в качестве исходного материала (1) нагревают в печи (2) для получения горячего исходного материала (3) при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга. Горячий исходный материал при желательных значениях температуры и давления направляют в реактор предварительного крекинга (4), где он претерпевает реакции мягкого термического крекинга с получением выпускаемого материала продуктов. Выпускаемый поток полученного материала (5) затем направляют в первый промежуточный сепаратор (6) для разделения углеводородов на две фракции, а именно верхнюю фракцию (7) и нижнюю фракцию (8). Верхнюю фракцию (7), содержащую более легкие продукты, состоящие из газов, направляют в главную установку фракционирования (15). Нижнюю фракцию (8) затем подвергают дополнительному разделению во второй разделительной колонне (9), эксплуатируемой в условиях вакуума, с получением верхнего продукта (10) и тяжелого нижнего материала (11). Дополнительное удаление более легкого материала осуществляют во втором сепараторе и верхний продукт (10) направляют в главную установку фракционирования (15). Две фракции более тяжелого продукта, а именно, легкий вакуумный газойль (ЛВГ) (21) и тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) (22), также выводят из второго промежуточного сепаратора и направляют в установку фракционирования. Тяжелый нижний материал (11) затем подвергают нагреванию в печи (2) при желательной температуре коксования с получением горячих парообразных углеводородов. Горячий углеводородный поток (12), выходящий из печи, затем направляют в предварительно нагреваемый коксовый барабан (13), где предусмотрено более продолжительное время пребывания для реакций термического крекинга в целях получения парообразных продуктов. Парообразные продукты, выходящие из коксового барабана (14) направляют в колонну главной установки фракционирования (15) для дополнительного разделения на желательные фракции продуктов, которые составляют отходящий газ, содержащий СНГ и лигроин (16), керосин (17), ЛГК (18), ТГК (19) и дизельное топливо коксования (ДТК) (20). Точки ввода продуктов из промежуточного сепаратора и коксового барабана в главную установку фракционирования могут быть соответствующим образом выбраны на основании надлежащей инженерной практики.
В соответствии с фиг. 5 настоящего изобретения предложен следующий вариант осуществления настоящего изобретения, в котором кубовые остатки в качестве исходного материала (50) нагревают в печи (51) для получения горячего исходного материала (52) при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга. Горячий исходный материал при желательных значениях температуры и давления направляют в реактор предварительного крекинга (53), где он претерпевает реакции мягкого термического крекинга с получением выпускаемого материала продуктов. Выпускаемый поток полученного материала (54) затем направляют в первый промежуточный сепаратор (55) для разделения углеводородов на две фракции, а именно верхнюю фракцию (56)и нижнюю фракцию (57). Верхнюю фракцию (56), содержащую более легкие продукты, включая газы, направляют в главную установку фракционирования (61). Нижнюю фракцию (57) затем подвергают дополнительному разделению во второй разделительной колонне (58), эксплуатируемой в условиях вакуума, с получением верхнего продукта (59) и тяжелого нижнего материала (60). Дополнительное удаление более легкого материала осуществляют во втором сепараторе и верхний продукт (59) направляют в главную установку фракционирования (61). Две фракции более тяжелого продукта, а именно легкий вакуумный газойль (ЛВГ) (71) и тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) (72), также выводят из второго промежуточного сепаратора и направляют в установку фракционирования. Тяжелый нижний материал (60) затем подвергают нагреванию в печи (51) до желательной температуры коксования с получением горячего углеводородного потока. Горячий углеводородный поток (68), выходящий из печи, затем направляют в предварительно нагреваемый коксовый барабан (69), где предусмотрено более продолжительное время пребывания для реакций термического крекинга в целях получения парообразных продуктов. Парообразные продукты, выходящие из коксового барабана (70), направляют в колонну главную установку фракционирования (61) для дополнительного разделения на желательные фракции продуктов, которые составляют отходящий газ, содержащий СНГ и лигроин (62), керосин (63), легкий газойль коксования (ЛГК) (64), тяжелый газойль коксования (ТГК) (65) и тяжелый нижний продукт (66), кипящий в диапазоне дизельного топлива коксования. Кроме того, тяжелый нижний продукт (66) из главной колонны фракционирования (61) направляют в нижнюю секцию второй разделительной колонны (58). Точки ввода продуктов из промежуточного сепаратора и коксового барабана в главную установку фракционирования могут быть соответствующим образом выбраны на основании надлежащей инженерной практики.
В соответствии с фиг. 6 настоящего изобретения предложен следующий вариант осуществления настоящего изобретения, в котором кубовые остатки в качестве исходного материала (100) нагревают в печи (101) для получения горячего исходного материала (102) при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга. Горячий исходный материал при желательных значениях температуры и давления направляют в реактор предварительного крекинга (103), где он претерпевает реакции мягкого термического крекинга с получением выпускаемого материала продуктов. Выпускаемый поток полученного материала (104) затем направляют в первый промежуточный сепаратор (105) для разделения углеводородов на две фракции, а именно верхнюю фракцию (107) и нижнюю фракцию (106). Верхнюю фракцию (107), состоящую из более легких продуктов, включая газы, направляют в главную установку фракционирования (116). Нижнюю фракцию (106) затем подвергают дополнительному разделению во второй разделительной колонне (108), эксплуатируемой в условиях вакуума. Дополнительное удаление более легкого материала осуществляют во втором сепараторе с получением верхнего продукта (110) и тяжелого нижнего продукта (109). Верхний продукт (110) направляют в главную установку фракционирования (116). Две фракции более тяжелого продукта, а именно легкий вакуумный газойль (ЛВГ) (122) и тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) (123), также выводят из второго промежуточного сепаратора и направляют в установку фракционирования. Тяжелый нижний материал (109) затем подвергают нагреванию во второй печи (112) до желательной температуры коксования с получением горячего углеводородного потока. Горячий углеводородный поток (113), выходящий из печи, затем направляют в предварительно нагреваемый коксовый барабан (114), где предусмотрено более продолжительное время пребывания для реакций термического крекинга в целях получения парообразных продуктов. Парообразные продукты, выходящие из коксового барабана (115) направляют в колонну главной установки фракционирования (116) для дополнительного разделения на желательные фракции продуктов, которые составляют отходящий газ, содержащий СНГ и лигроин (117), керосин (118), ЛГК (119), ТГК (120) и ДТК (121). Точки ввода продуктов из промежуточного сепаратора и коксового барабана в главную установку фракционирования могут быть соответствующим образом выбраны на основании надлежащей инженерной практики.
В соответствии с фиг. 7 настоящего изобретения предложен следующий вариант осуществления настоящего изобретения, в котором кубовые остатки в качестве исходного материала (125) нагревают в печи (126) для получения горячего исходного материала (127) при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга. Горячий исходный материал при желательных значениях температуры и давления направляют в реактор предварительного крекинга (128), где он претерпевает реакции мягкого термического крекинга для получения выпускаемого потока продуктов. Выпускаемый поток полученного материала (129) затем направляют в первый промежуточный сепаратор (130) для разделения углеводородов на две фракции, а именно верхнюю фракцию (132) и нижнюю фракцию (131). Верхнюю фракцию (132), содержащую более легкие продукты, включая газы, направляют в главную установку фракционирования (141). Нижнюю фракцию (131) затем подвергают дополнительному разделению во второй разделительной колонне (133), эксплуатируемой в условиях вакуума, с получением верхнего продукта (134) и тяжелого нижнего материала (136). Дополнительное удаление более легкого материала осуществляют во втором сепараторе и верхний продукт (134) направляют в главную установку фракционирования (141). Две фракции более тяжелого продукта, а именно легкий вакуумный газойль (ЛВГ) (147) и тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) (148), также выводят из второго промежуточного сепаратора и направляют в установку фракционирования. Тяжелый нижний материал (136) затем подвергают нагреванию во второй печи (137) до желательной температуры коксования. Горячий углеводородный поток (138), выходящий из печи, затем направляют в предварительно нагреваемый коксовый барабан (139), где предусмотрено более продолжительное время пребывания для реакций термического крекинга в целях получения парообразных продуктов. Парообразные продукты, выходящие из коксового барабана (140), смешивают с другими парообразными продуктами для получения объединенного пара (142) и направляют в колонну главной установки фракционирования (141) для дополнительного разделения на желательные фракции продуктов, которые составляют отходящий газ, содержащий СНГ и лигроин (143), керосин (144), ЛГК (145), ТГК (146) и тяжелый нижний продукт (135), кипящий в диапазоне дизельного топлива коксования. Тяжелый нижний продукт (135) из главной колонны фракционирования (141) также направляют в нижнюю секцию второй разделительной колонны (133). Точки ввода продуктов из промежуточного сепаратора и коксового барабана в главную установку фракционирования могут быть соответствующим образом выбраны на основании надлежащей инженерной практики.
В соответствии с фиг. 8 настоящего изобретения предложен следующий вариант осуществления настоящего изобретения, в котором кубовые остатки в качестве исходного материала (150) нагревают в печи (151) для получения горячего исходного материала (152) при желательной температуре впуска реактора предварительного крекинга. Горячий исходный материал при желательных значениях температуры и давления направляют в реактор предварительного крекинга (153), где он претерпевает реакции мягкого термического крекинга. Выпускаемый поток полученного материала (154) затем направляют в первый промежуточный сепаратор (155) для разделения углеводородов на две фракции, а именно верхнюю фракцию (157) и нижнюю фракцию (156). Верхнюю фракцию (157), состоящую из более легких продуктов, включая газы, направляют в главную установку фракционирования (168). Нижнюю фракцию (156) затем разделяют на две фракции (158, 159), а именно первую часть (159) и вторую часть (158). Первую часть нижнего продукта (159) подвергают дополнительному разделению во второй разделительной колонне (160), эксплуатируемой в условиях вакуума, с получением верхнего продукта (161) и нижнего продукта (162). Дополнительное удаление более легкого материала осуществляют во втором сепараторе и верхний продукт (161) направляют в главную установку фракционирования (168). Две фракции более тяжелого продукта, а именно легкий вакуумный газойль (ЛВГ) (174) и тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) (175), также выводят из второго промежуточного сепаратора и направляют в установку фракционирования. Вторую часть тяжелого нижнего материала (158) из первого сепаратора и нижний продукт (162) из второй разделительной колонны смешивают и затем подвергают нагреванию во второй печи (163) до желательной температуры коксования с получением горячего углеводородного потока. Горячий углеводородный поток (164), выходящий из печи, затем направляют в предварительно нагреваемый коксовый барабан (165), где предусмотрено более продолжительное время пребывания для реакций термического крекинга в целях получения парообразных продуктов. Парообразные продукты, выходящие из коксового барабана (166) направляют в колонну главной установки фракционирования (168) для дополнительного разделения на желательные фракции продуктов, которые составляют отходящий газ, содержащий СНГ и лигроин (169), керосин (170), ЛГК (171), ТГК (172) и ДТК (173). Точки ввода продуктов из промежуточного сепаратора и коксового барабана в главную установку фракционирования могут быть соответствующим образом выбраны на основании надлежащей инженерной практики.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения легкий вакуумный газойль (ЛВГ) и тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) также выводят из второго промежуточного сепаратора и направляют в другие установки вторичной переработки, представляющие собой установки крекинга с псевдоожиженным катализатором, гидрокрекинга и/или гидрообработки.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения введение реактора предварительного крекинга в первую секцию термического крекинга представляет собой преимущество настоящего изобретения, поскольку позволяет регулировать скорость реакции термического крекинга посредством регулирования продолжительности реакции. Способ настоящего изобретения предотвращает использование водорода, катализаторов, и/или добавок и, таким образом, может становиться экономичным. Согласно настоящему изобретению применена система многоступенчатого разделения, в которой второй сепаратор работает в условиях вакуума. Работа в условиях вакуума вызывает увеличение относительной летучести молекул, обеспечивая отделение более тяжелых молекул. Поскольку указанные молекулы выделяют из системы многоступенчатого сепаратора, их не направляют во вторую секцию реактора термического крекинга, и в результате этого молекулы не принимают участие в последующих реакциях коксообразования. Это эффективно уменьшает коксообразование в еще большей степени.
Примеры
Экспериментальное исследование в полупромышленном масштабе осуществляют для подтверждения преимуществ технологических схем настоящего изобретения. Эксперименты выполнены с применением кубовых остатков в качестве исходного материала, характеристики которого представлены в таблице 1.
2
Базовый вариант эксперимент осуществляли в полупромышленной установке замедленного коксования с применением кубовых остатков в качестве исходного материала в условиях замедленного коксования. Для всех экспериментов обеспечивали следующие технологические условия: температура на выходе питающей линии печи 495°С, манометрическое давление коксового барабана 1,05 кг/см, добавка пара в исходный материал для установки коксования 1 мас. % и скорость подачи около 8 кг/ч. Работу осуществляли в полупериодическом режиме. Пар из коксовых барабанов выделяли в форме жидких и газообразных продуктов, и никакие продукты коксообразования не возвращали в коксовый барабан. Основные технологические параметры и соответствующее распределение выхода отдельных продуктов представлены в таблице 2.
Выходы, полученные в базовом варианте эксперимента, которые представлены в таблице 2, представляют собой выходы традиционной установки замедленного коксования (УЗК) с применением кубовых остатков в качестве исходного материала.
Для определения выходов в способе согласно настоящему изобретению первый эксперимент осуществляли с применением в качестве исходного материала кубовых остатков, представленных в таблице 1, в условиях мягкого термического крекинга, предусмотренных для реактора предварительного крекинга. Все продукты из реактора предварительного крекинга направляли в единственный промежуточный сепаратор, в нижней части которого отделяли тяжелый нижний материал (370°С+), который подвергали коксованию в секции замедленного коксования.
После первого эксперимента второй эксперимент проводили с применением в качестве исходного материала кубовых остатков, представленных в таблице 1, в условиях мягкого термического крекинга, предусмотренных для реактора предварительного крекинга. В этом втором эксперименте использовали два промежуточных сепаратора. Все продукты из реактора предварительного крекинга направляли в первый промежуточный сепаратор, в нижней части которого отделяли тяжелый нижний материал (370°С+), который направляли для дополнительного разделения во второй промежуточный сепаратор, работающий в условиях вакуума. В нижней части (540°С+) отделяли полученный тяжелый материал, который подвергали коксованию в секции замедленного коксования.
Основные технологические параметры указанных экспериментов представлены в таблице 3.
На основании экспериментальных данных в таблице 4 выходы для технологической схемы согласно настоящему изобретению оценивали и сравнивали с ходами базового варианта установки замедленного коксования.
Экспериментальные данные, представленные в таблице 4, показывают, что повышение выхода продуктов дизельной фракции (140-370°С и 370°С+) составляет приблизительно 5,22 мас. %, в то время как использование дополнительного промежуточного сепаратора, работающего в условиях вакуума, повышает выход указанных продуктов на 9 мас. %. Кроме того, во втором эксперименте с дополнительным промежуточным сепаратором выход кокса дополнительно снижается на 7,06 мас. % по сравнению с традиционным способом замедленного коксования.
После разделения в первом промежуточном сепараторе, используемом согласно настоящему изобретению, продукты представляют собой смесь углеводородов, кипящих в узком диапазоне. Во втором промежуточном сепараторе использовали давление ниже атмосферное/условия вакуума, что упрощало увеличение относительной летучести между составляющими углеводородами. Кроме того, материал, отделенный в верхней части второго промежуточного сепаратора, имеет температуру кипения в диапазоне от 370 до 540°С и может составлять часть потока тяжелого газойля коксования, выводимого из обычной установки фракционирования и обычно направляемого в установку гидрокрекинга, основной продукт которого представляет собой дизельное топливо. На основании данных, представленных выше в таблицах, можно видеть, что решены основные задачи настоящего изобретения, представляющие собой максимальное повышение выхода продуктов в диапазоне от 370 до 540°С и снижение выхода кокса из исходных кубовых остатков таким образом, что может быть доведено до максимума суммарное получение дизельного топлива.
После ознакомления с данным описанием, включая примеры, содержащиеся в настоящем документе, обычные специалисты в данной области техники смогут понять, что в пределах объема настоящего изобретения могут быть произведены модификации и видоизменения составов и способов изготовления композиций, и что объем изобретения, описанного в настоящем документе, ограничен только прилагаемой формулы изобретения в максимально широкой интерпретации, на которую имеет законное право автор настоящего изобретения.