СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БИТУМИНОЗНЫХ НЕФТЕЙ
METHOD OF BITUMINOUS OILS PROCESSING

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам переработки битуминозных высоковязких нефтей.
3
К битуминозным нефтям согласно ГОСТ 51858-2002 относятся нефти с плотностью более 895 кг/м при 20°С /1/.
Переработка битуминозных нефтей не эффективна по классической схеме /2-5/ из-за низкого содержания или отсутствия фракций бензиновой-керосиновой-дизельных (далее светлых нефтепродуктов) и требует других подходов к переработке.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и выбранным авторами в качестве прототипа является способ «Совершенствование переработки тяжелой нефти и битума» /6/. Согласно способу /6/ для переработки тяжелой нефти и битума используют процессы: деасфальтизации растворителем, каталитические процессы, замедленное коксование.
Использование каталитических и гидрокаталитических процессов для переработки битуминозных нефтей затруднено из-за высокого содержания смол, тяжелых конденсированных ароматических углеводородов, металлов. Эти соединения способствуют коксованию дорогостоящих катализаторов.
Предлагаемое изобретение рассматривает способ переработки битуминозных нефтей, который может быть использован в местах добычи битуминозных нефтей или на нефтеперерабатывающих заводах и не требует использования каталитических процессов или сложных технологий. По предлагаемому способу переработки битуминозных нефтей получают малосернистые жидкие топлива и асфальт.
Поставленный технический результат достигается использованием для переработки обезвоженных битуминозных нефтей процессов отгонки светлых нефтепродуктов и деасфальтизации. В результате получают малосернистые судовые топлива или топочные мазуты с массовой долей серы до 1%. Тяжелый остаток - асфальт может быть использован в качестве топлива для энергоблоков.
Величины отборов светлых нефтепродуктов и деасфальтизата имеют широкий диапазон. Отбор светлых нефтепродуктов 0-5% масс., отбор деасфальтизата 60-80% масс., асфальт - остальное. Состав полученного малосернистого жидкого топлива, % масс.:
- светлые нефтепродукты
0-6
- деасфальтизат
94-100
Величина отбора светлых нефтепродуктов и деасфальтизата определяется содержанием серы в получаемых продуктах. Содержание серы в компонентах и в смеси светлых нефтепродуктов и деасфальтизата не должно превышать 1% масс.
Предлагаемое изобретение рассматривается на примере переработки битуминозной нефти месторождения Коми АССР, Ярегской нефти.
Физико-химические свойства Ярегской нефти /5/:
Плотность, 20°С, кг/м<sup>3</sup>
944,9
Вязкость, 40°С, мм<sup>2</sup>/с
86,3
Температура застывания, °С
минус 10
Температура вспышки в закрытом тигле, <sup>о</sup>С
108
Содержание парафинов, % масс.
1,4
Содержание смол сернокислотных, %
≥50
Коксуемость, %
8,44
Содержание серы, %
1,11
Выход фракций, % масс.:
до 200°С
0,4
до 350°С
18,8
Обезвоженную битуминозную нефть направляют на блок отгонки светлых нефтепродуктов или на блок деасфальтизации. Схемой предусмотрена переработка битуминозной нефти как с отгонкой светлых нефтепродуктов на колонне К-1 (атмосферная разгонка), так и без выделения светлых нефтепродуктов, т.е. переработка битуминозной нефти только на блоке деасфальтизации.
Полученный остаток после атмосферной отгонки светлых нефтепродуктов или, если содержание светлых нефтепродуктов в исходной битуминозной нефти составляет 0-5% масс., то, минуя блок атмосферной отгонки, битуминозная обезвоженная нефть поступает на блок деасфальтизации.
Атмосферную отгонку светлых нефтепродуктов проводят в условиях:
- давление, МПа
0,20-0,25
- температура нефти на входе в колонну, °С
170-280
- температура верха, °С
120-180
- температура низа, °С
300-360
- расход пара, % масс. на сырье
0,5-1
Процесс деасфальтизации проводят в среде жидких бутанов (растворитель) при следующих технологических параметрах.
Технологический режим процесса деасфальтизации:
- объемная кратность растворитель:сырье
(1,5-2):1
- температура, °С
120-130
- давление, МПа
4,0-4,5
- выход деасфальтизата на нефть, %
60-80
В таблицах 1-5 приведены физико-химические характеристики продуктов: светлых нефтепродуктов, деасфальтизата, смеси светлых нефтепродуктов с деасфальтизатом, асфальта и остатка атмосферной отгонки, полученных из Ярегской нефти.
Таблица 1
Физико-химическая характеристика светлых нефтепродуктов, полученных из Ярегской нефти
№ пп
Показатели
Фактические значения
1
Плотность при 15°С
0,840-0,850
2
Температура вспышки в закрытом тигле, °С
45-50
3
Температура застывания, °С
Минус 64
4
Цетановый индекс
41
5
Содержание серы, % масс.
0,15-0,4
Таблица 2
Требования к бункеровочному топливу и качество деасфальтизата из Ярегской нефти
№ пп
Наименование показателей
Требования G/F 35 (ISO-F 8217 Directive 1999/32/ЕС)
Фактическое качество деасфальтизата - бункеровочного топлива из Ярегской нефти
1
Плотность при 15°С, кг/м<sup>3</sup>
Не более 991
928
2
Вязкость кинематическая, сСт
3
- при 40°С
-
185,3
4
- при 50°С
380
103,27
5
- при 100°С
-
14,2
6
Температура вспышки в закр. тигле, °С
Не ниже 60
144
7
Содержание общей серы, % масс.
Не более 1,0
0,92
8
Коксуемость, % масс.
Не более 18
3,17
9
Температура текучести/застывания, °С
Не выше 27
минус 15
10
Общее кислотное число, мг КОН/г
-
0,11
11
Содержание, ppm
- ванадий
Не более 300
9,0
- азот
-
1900
- асфальтены
-
Отс.
- алюминий+кремний
Не более 80
55
12
Содержание воды, об.%
Не более 0,5
0,2
13
Зольность, %
Не более 0,15
0,037
14
Общий потенциальный остаток, %
Не более 0,1
Отс.
Полученный в процессе деасфальтизации - деасфальтизат по своим характеристикам соответствует нормативным требованиям на бункеровочное топливо согласно требованиям G/F 35 (ISO-F 8217Directive 1999/32/EC) (таблица 2), смесь светлых нефтепродуктов и деасфальтизата отвечает нормативным требованиям на топлива судовые ИФО ТУ 0252-014-00044434-2001 и мазут М100 ГОСТ 10585-99 (таблица 3). Смолистый остаток - асфальт может быть использован в качестве топлива энергоблока непосредственно на месте переработки нефти (таблица 4). В таблице 5 представлены показатели качества атмосферного остатка - сырья процесса деасфальтизации.
Таблица 3
Требования к судовым топливам, топочному мазуту и качество смеси светлых нефтепродуктов и деасфальтизата из Ярегской нефти
№ пп
Показатели
Технические требования по ТУ 0252-014-00044434-2001
Мазут М100 (ГОСТ 10585-99)
Фактическое качество смеси светлых нефтепродуктов (0-6% масс.) и деасфальтизата (94-100% масс.)
ИФО-30
ИФО-180
ИФО-380
1
Плотность при 15°С, кг/м<sup>3</sup>
Не более 960
Не более 991
Не более 991
Не нормируется
928-948
2
Выход фракций
До 200°С
-
-
-
-
0
До 300°С
-
-
-
-
0
3
Содержание серы. % масс.
Не более I - 1,5 II - 3,5
0,5-3,5
0,92-1
4
Коксуемость, % масс.
Не более 10
Не более 15
Не более 18
Не более 6
1,7-3,17
5
Температура вспышки в закрытом тигле, <sup>о</sup>С
Не ниже 60
80-90
80-144
6
Содержание, ppm:
ванадия
Не более 150
Не более 200
Не более 300
-
2,5-9,0
7
Зольность, %
Не более 0,1
Не более 0,1
Не более 0,15
-
0,037-0,05
Таблица 4
Физико-химическая характеристика асфальта, полученного из Ярегской нефти
№ пп
Показатели
Фактические значения
1
Температура размягчения по КИШ, °С
35-75
2
Содержание асфальтенов, % масс.
7,3-9,8
3
Кинематическая вязкость при 250°С, сСт
8-22
4
Плотность при 15°С, кг/м<sup>3</sup>
1,013-1,043
5
Содержание кокса по Конрадсону, %
20,4-25,0
6
Содержание серы, % масс.
1,6-1,85
7
Теплотворная способность (низшая), ккал/кг
9703-10050
Таблица 5
Физико-химическая характеристика остатка атмосферной отгонки, полученного из Ярегской нефти
№ пп
Показатели
Фактические значения
1
Плотность при 15°С, кг/м<sup>3</sup>
940-946
2
Кинематическая вязкость при 100°С, сСт
25-30
3
Зольность, %
0,05-0,07
5
Содержание серы, % масс.
1,1-1,2
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом (схема). Обезвоженную битуминозную нефть с блока обезвоживания нефти насосом Н-1 подают на блок отгонки светлых нефтепродуктов в колонну К-1, полученные светлые нефтепродукты выводят после охлаждения в холодильнике Х-1. Остаток атмосферной отгонки с низа колонны К-1 насосом Н-2 или обезвоженную битуминозную нефть (при содержании светлых нефтепродуктов в битуминозной нефти 0-5% масс. атмосферную отгонку не проводят) насосом Н-1 подают на блок деасфальтизации в теплообменник Т-1 и далее в смеситель С-1, где смешивают с растворителем и направляют в экстрактор К-2. Растворитель подают в экстрактор двумя потоками. В низ экстрактора подают чистый растворитель, а из смесителя выводят смесь сырья с растворителем.
Полученный раствор деасфальтизата выводят с верха экстрактора К-2, нагревают в пароподогревателе Т-4 и направляют в сепаратор деасфальтизата С-2, где отделяют основное количество растворителя и направляют деасфальтизат в колонну отпарки растворителя К-4. После отпарки растворителя в колонне К-4 деасфальтизат выводят с низа колонны К-4. Раствор асфальта с низа колонны К-2 подогревают в пароподогревателе Т-3 и направляют в колонну К-3 для отпарки растворителя. После отпарки растворителя асфальт выводят с низа колонны К-3.
Для регенерации растворителя используют колонны К-3, 4, холодильник Х-2, емкость Е-1, насосы Н-3, 4. Процесс деасфальтизации проводят в одну ступень.
Получаемые продукты: светлые нефтепродукты и деасфальтизат могут выводиться с установки смесью (малосернистое жидкое топливо) и по отдельности как компоненты малосернистого жидкого топлива.
Предлагаемый способ позволяет перерабатывать битуминозные нефти с минимальным набором процессов и получать востребованные нефтепродукты - малосернистые жидкие топлива.
При переработке более тяжелых или наоборот более легких нефтей по сравнению с Ярегской нефтью качество получаемого деасфальтизата и светлых нефтепродуктов регулируют отборами таким образом, чтобы получать максимальный выход малосернистого жидкого топлива с содержанием серы до 1% масс.
Литература
1. ГОСТ Р 51858-2002, Нефть, Общие технические условия.
2. Ахметов С.А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. Недра, 2006 г.
3. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа, ч.2, М.: Химия, 1980 г.
4. Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. М.: Химия, 1979 г.
5. Справочник нефтепереработчика. Под редакцией Г.А.Ластовкина, Е.Д.Радченко и М.Г.Рудина. - Л.: Химия, 1986. 34-35 с.
6. Заявка на изобретение, 2006147241/04, 20.04.2005, дата публикации заявки: 10.07.2008. Совершенствование переработки тяжелой нефти и битума.