СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЯЖЕЛОГО НЕФТЯНОГО ТОПЛИВА
METHOD OF PRODUCING HEAVY FUEL OIL

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности касается способов получения тяжелого нефтяного топлива из нефтяных остатков, предназначенного для стационарных котельных и технологических установок.
Тяжелые нефтяные топлива (топочные мазуты) традиционно получают смешением остатков первичной переработки нефти - прямогонных мазутов, гудронов, полугудронов, экстрактов селективной очистки масел, асфальто-смолинистых и других тяжелых первичных нефтепродуктов с вовлечением вторичных тяжелых продуктов - крекинг остатков, термических газойлей и пр. [1. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник под ред. В.М.Школьникова. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Техинформ», с.100]. Для снижения вязкости и температуры застывания топлив используют разбавители - среднедистиллятные фракции, особенно в тех случаях, когда в топочном мазуте значительное количество тяжелых нефтяных остатков.
Известен способ получения судового или котельного топлива путем висбрекинга смеси 10% мазута, полученного путем атмосферной перегонки нефти, и гудрона, полученного вакуумной перегонкой 90% вышеназванного мазута, в котором крекинг-остаток висбрекинга с интервалом выкипания 360°С - КК смешивают с 1-5 мас.% тяжелого газойля каталитического крекинга, до 2 мас.% остаточного компонента деасфальтизации масел пропаном и 0,5-2,5 мас.% слоп-вокса [2. Патент РФ №2185415, 2001 г., опубл. 20.07.2002 г. Бюл. №20].
В способе используют несколько компонентов, отличающихся химическим и фракционным составом от различных процессов нефтепереработки, что усложняет процесс приготовления тяжелого топлива и приводит к образованию неустойчивых агрегативных систем и дополнительным капитальным и энергетическим затратам.
Известен способ получения котельного топлива путем перегонки мазута в вакуумной колонне с получением вакуумных дистиллятных фракций и остатка - гудрона с последующей термодеструктивной переработкой его в печи при температуре 450-490°С и разделением парожидкой смеси в ректификационной колонне на термоостаток и тяжелый термогазоль, из которых после смешения с 0,5-2,5 мас.% металлизированной фракцией, выводимой из вакуумной колонны, получают котельное топливо [3. Патент РФ №2144057, опубл. 2000.01.10].
Недостатком способа является то, что при термодеструктивной переработке гудрона в реакционном змеевике печи температура достигает 490°С, в связи с чем происходит быстрое закоксование оборудования, уменьшается продолжительность межремонтных пробегов, растут энергетические и капитальные затраты.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения тяжелого нефтяного топлива (топочного мазута) из тяжелого нефтяного сырья в процессе висбрекинга с реакционной камерой.
[4. Варфоломеев Д.Ф., Фрязинов В.В., Валявин Г.Г. Висбрекинг нефтяных остатков. Тематический обзор, М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982, с.26-33].
Согласно известному способу исходное сырье нагревают в трубчатой печи, подают в реакционную камеру и выводят из нее, охлаждая реакционную смесь закалочным продуктом, после чего направляют в фракционирующую колонну, где происходит разделение продуктов термической переработки тяжелого нефтяного сырья в режиме висбрекинга на газ, дистиллятные фракции и остаток висбрекинга.
Известный способ обладает недостатками, связанными с получением остатка висбрекинга с высокой вязкостью (16000 сСт при 50°С, выше 2000°ВУ по Энглеру), что не дает возможности использовать его как товарный продукт, а повышение температуры процесса приводит к быстрому образованию кокса. Кроме того, суммарный выход дистиллятных фракций, которые используют в качестве компонентов различных топлив вследствие их низкой вязкости, составляет лишь 17,5% на сырье.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности способа получения тяжелого нефтяного топлива, позволяющего увеличить выход дистиллятных фракций.
«Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе получения тяжелого нефтяного топлива, включающем перегонку мазута в вакуумной колонне, выделение из куба вакуумной колонны перегонки мазута тяжелого нефтяного сырья - гудрона и подачу его или смесь его с рециркулирующим остатком висбрекинга в нагревательную печь, после которой сырье направляют в реакционную камеру, где при повышенной температуре протекает процесс висбрекинга с последующим разделением продуктов термической переработки, выходящих сверху реакционной камеры, в ректификационной колонне на газ, дистиллятные фракции и первичный остаток висбрекинга, первичный остаток подвергают дополнительному термическому воздействию путем его ввода в куб вакуумной колонны перегонки мазута или в исходное сырье висбрекинга перед подачей в нагревательную печь в массовом соотношении остаток: исходное сырье висбрекинга (более 0,06-40):1, с последующим выделением из куба ректификационной колонны вторичного остатка висбрекинга, являющегося тяжелым нефтяным топливом, при этом часть его рециркулирует в куб вакуумной колонны перегонки мазута или в сырье перед подачей его в нагревательную печь. В способе получают дистиллятные фракции, выделенные из продуктов висбрекинга, которые используют в качестве компонентов различных нефтяных топлив (печного, дизельного, моторного и др.).
Отличительным признаком предлагаемого способа является то, что полученный остаток висбрекинга подвергают дополнительному термическому воздействию путем его ввода в куб вакуумной колонны, где он смешивается с вакуумным остатком - гудроном и далее поступает в процесс висбрекинга, с дальнейшим отбором части балансового количества вторичного остатка в качестве целого продукта.
Также первичный остаток висбрекинга может вводиться в исходный гудрон перед его подачей из куба колонны в нагревательную печь для дополнительного термического воздействия. Циркуляция остатка висбрекинга, представляющего собой продукт с пониженной вязкостью, в куб вакуумной колонны перегонки мазута или в нагревательную печь является техническим приемом, неизвестным ранее при получении тяжелых топлив, что позволяет снизить коксообразование за счет разбавления высоковязкого исходного сырья перед поступлением его в схему процесса висбрекинга.
Кроме того, вследствие вторичной термообработки остатка висбрекинга увеличивается степень превращения сырья и выход дистиллятных фракций, используемых как компоненты нефтяных топлив.
Способ осуществляют следующим образом. Остаток атмосферной перегонки нефти - мазут поступает в вакуумную колонну для выделения вакуумных дистиллятов и остатка вакуумной перегонки мазута - гудрона. Гудрон (или его смеси с другими тяжелыми фракциями и остатками нефтепереработки, например экстрактами масел, тяжелым вакуумным газойлем, полугудроном и проч.) подают в нагревательную печь, где сырье нагревают до температуры 430-450°С и восходящим потоком снизу вверх напраляют в реакционную камеру, в которой протекают химические реакции. Выходящие сверху камеры продукты висбрекинга после закалки газойлем поступают на разделение в ректификационную колонну, из которой сверху выводят газ и легкие дистилляты, из средней части - средние дистилляты (газойль), из куба - первичный остаток висбрекинга. Полученный первичный остаток далее подвергают дополнительному термическому воздействию при температуре 360-380°С путем его ввода в куб вакуумной колонны перегонки мазута или в исходное сырье висбрекинга перед подачей в нагревательную печь в массовом соотношении остаток: исходное сырье висбрекинга (более 0,06-40):1, после чего смесь исходного сырья и термообработанного первичного остатка подают на термическую переработку в вышеописанном режиме висбрекинга с реакционной камерой. После описанного выше разделения продуктов висбрекинга из куба ректификационной колонны выводят вторичный остаток висбрекинга, который представляет собой целевой продукт - тяжелое нефтяное топливо (топочный мазут М-100), а первичный остаток превращается в «рециркулирующий остаток висбрекинга» вместе с частью вторичного остатка, который в заданном соотношении к сырью подают в вакуумную колонну перегонки мазута или в исходное сырье перед печью, а другая часть выводится с установки. Дистилляты - бензиновая фракция, газойль (широкая фракция 200-350°С) выводят с установки как компоненты нефтяных топлив.
3
Осуществление способа иллюстрируется конкретными примерами, технические данные которых приведены в таблице. В примерах 1, 2, 3 использовали гудрон, имеющей условную вязкость при 80°С 118 с, плотность 995 кг/м, коксуемость 16,5 мас.%. Опыты проводили на пилотной установке висбрекинга с реакционной камерой производительностью до 1,2 л/ч. Для сравнения в аналогичных условиях выполнены опыты (пример 4) по известному способу [4] на той же пилотной установке с использованием гудрона с вышеприведенными показателями.
Данные таблицы показывают, что дополнительное термическое воздействие на остаток висбрекинга, введенный в куб вакуумной колонны или в исходное сырье висбрекинга перед подачей в нагревательную печь по предлагаемому способу для повторного висбрекинга смеси гудрона и остатка, имеющего пониженную вязкость, позволяет увеличить выход светлых фракций на 25-45 отн.%, снизить коксообразование в 2-3 раза. Таким образом, повышается эффективность способа получения тяжелого нефтяного топлива, а также увеличивается глубина переработки нефти до 1,5-2,0% за счет получения товарной продукции из нефтяных остатков.
Таблица
№
Наименование
Номер примера
Предлагаемый способ
Известный способ [4]
1
2
3
4
1
Условия висбрекинга:
- температура, °С
на выходе из печи
440
440
450
450
вверху камеры
420
420
430
430
- давление, МПа
1,4
1,4
2,0
2,0
- расход сырья, л/ч
0,8
1,0
1,2
1,2
2
Соотношение остатка
висбрекинга к исходному
сырью, мас. доля.
0,05:1
0,25:1
0,4:1
3
Выход на сырье, мас.%:
- газ
4,0
3,9
3,5
3,0
- бензин
9,4
7,6
10,1
5,1
- широкая фракция 200-350°С
21,1
18,3
23,4
13,9
- сумма светлых фракций
НК - 350°С
30,5
25,9
33,5
19,0
- остаток > 350°С
64,1
69,0
60,9
74,1
- потери (кокс)
1,4
1,2
2,1
3,9
4
Увеличение выхода светлых фракций, отн.%
37,7
26,6
43,3
5
Показатели качества целого
продукта (М-100):
- условная вязкость при 80°С, градусы ВУ
16,1
15,2
14,4
23,0
- плотность при 20°С, кг/мг<sup>3</sup>
975
972
967
978
- коксуемость, мас.%
14,5
13,2
12,8
15,0