СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ ЗАМЕДЛЕННЫМ КОКСОВАНИЕМ
TREATMENT METHOD OF BLACK OIL BY DELAYED COKING

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, образования вторичного сырья, последующего его нагрева в печи, подачи в реактор на коксование для получения электродного кокса и последующей подготовки реактора к следующему циклу коксования.
Недостатком известного способа является то, что технология, применяемая в известном способе, обуславливает значительную (48 часов) длительность цикла работы реакторов, включающего стадию заполнения камер коксом в течение 24 часов (собственно коксование) и стадию подготовки реактора в течение 24 часов, включающую пропарку кокса, охлаждение его водяным паром и водой, удаление воды из реактора, выгрузку кокса гидрорезкой, прогрев реактора водяным паром, опрессовку и прогрев реактора парами коксования. Затем цикл коксования начинается заново.
Наиболее близким к предлагаемому способу по существенным признакам является способ производства и удаления дробьевидного (топливного) кокса из камеры установки замедленного коксования (Международная заявка WO 2005/113706 А1, оп.01.12.2005, МПК С10 В 25/00) в котором, как и в аналоге, после подогрева вторичного сырья в печи его подают на коксование в реактор, но для образования дробьевидного кокса (для формирования дробинок диаметром 1,6-9,5 мм) на стадии коксования вводят в сырье различные добавки, содержащие катионы натрия, калия, железа, никеля и др., анионы сульфоновых, карбоксильных, салициловых, фосфорных кислот, алкилфенолов и др., температура ввода сырья в реактор составляет 501°С, давление в камере во время рабочего цикла - 0,1-0,5 МПа. Стадия подготовки включает пропарку кокса, охлаждение его водяным паром и водой, выгрузку дробьевидного кокса в виде взвеси частиц кокса с водой в открытый подреакторный бункер, где происходит его дальнейшее охлаждение и удаление воды. Затем проводят прогрев реактора водяным паром, опрессовку и прогрев парами коксования. Выгрузка кокса вместе с водой способствует снижению времени охлаждения кокса и сокращению общего времени коксования.
Недостатком известного способа является значительная продолжительность цикла коксования, а также использование дорогостоящих добавок к сырью для образования дробьевидного кокса,
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в сокращении продолжительности цикла коксования при переработке нефтяных остатков с получением дистиллята и дробьевидного кокса без введения в сырье добавок.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки нефтяных остатков замедленным коксованием, включающем стадию коксования в реакторе с образованием дробьевидного кокса и стадию подготовки реактора к следующему циклу коксования, содержащую пропаривание кокса в реакторе, охлаждение кокса водой, выгрузку в подреакторный бункер, удаление воды из подреакторного бункера, опрессовку реактора водяным паром, согласно предлагаемому изобретению процесс коксования проводят при температуре 505-530°С в течение 6-8 часов и под давлением водяного пара или инертного газа не более 0,2 МПа, а выгрузку дробьевидного кокса из реактора проводят в подреакторный бункер при температуре 390-420°С и под давлением водяного пара или инертного газа не менее 0,1 МПа после пропаривания кокса в реакторе, причем подреакторный бункер выполнен с внутренней теплоизоляцией и установлен герметично по отношению к реактору, при этом охлаждение кокса водой проводят в подреакторном бункере.
Целесообразно пропаривание кокса в реакторе проводить в течение 2,5 часов с наращиванием расхода водяного пара от 0,5 до 10 т/час.
Выгрузку дробьевидного кокса в подреакторный бункер с внутренней теплоизоляцией целесообразно проводить при закрытом верхнем и открытом нижнем люках реактора, имеющих стационарно установленные дистанционно управляемые механические шиберы.
Коксование нефтяных остатков при температуре 505-530°С в течение 6-8 часов и под давлением водяного пара или инертного газа не более 0,2 МПа позволяет получить дробьевидный кокс без введения добавок, так как при указанном технологическом режиме происходит испарение связующего компонента - газойля (дисперсионной среды) из реакционной массы и образование зерен или порошка из его дисперсной фазы - асфальтенов, карбенов, карбоидов.
Выгрузка кокса при температуре 390-420°С в герметичный подреакторный бункер с теплоизоляцией дает возможность:
- исключить операцию охлаждения кокса водяным паром, а операцию охлаждения водой переместить в бункер и тем самым сократить время пребывания кокса в реакторе;
- сохранить высокую температуру в реакторе, что позволяет осуществить ввод сырья в следующем цикле коксования в горячий реактор (360-370°С) и тем самым отказаться от предварительного прогрева реактора водяным паром и парами коксования перед стадией коксования и ограничиться только опрессовкой перегретым водяным паром (360-380°С), что значительно сокращает время подготовки.
Выполнение подреакторного бункера с внутренней теплоизоляцией позволяет сократить время охлаждения кокса в бункере.
Все вышеуказанные признаки в совокупности позволяют резко сократить продолжительность цикла коксования
Способ осуществляют следующим образом. Сырье предварительно нагревают в теплообменниках, конвекционной части печи и смешивают с рециркулятом в заданном соотношении в отдельной емкости, затем вторичное сырье нагревают в радиационной части печи до температуры 505-530°С и направляют в реактор, где за счет аккумулированного тепла продолжается процесс коксования (стадия коксования) с образованием газа, бензина, легкого и тяжелого газойлей и кокса. Коксовый пирог в виде дроби (зерен, порошка) остается в реакторе, а остальные продукты покидают реактор и по шлемовому трубопроводу поступают в ректификационную колонну на разделение на компоненты. Агрегатный состав коксового пирога в виде дроби (зерен, порошка) обусловлен испарением связующей массы - газойля из реакционной массы вследствие высокой температуры (505-530°С) в ней и низкого давления (не более 0,2 МПа) в реакторе.
После пропарки (стадия подготовки) коксового пирога в течение 2,5 час перегретым (360-380°С) водяным паром в ректификационную колонну горячий (390-420°С) дробьевидный кокс при подаче водяного пара или азота в реактор для поддержания избыточного давления в нем (0,2 МПа) и при открытии дистанционно-управляемого нижнего шибера разгружают (ссыпают) в подреакторный бункер, где также поддерживают избыточное давление (0,1 МПа) с помощью водяного пара или инертного газа (азота).
После закрытия нижнего люка реактора и опрессовки перегретым водяным паром (360-380°С) в реактор, имеющий температуру не менее 360°С, подают нагретое сырье из печи путем соответствующего переключения арматуры для проведения следующего цикла коксования. Весь цикл работы реакторов повторяется. Кокс в подреакторном бункере охлаждают водой, продукты охлаждения направляют в узел улавливания нефтепродуктов, затем кокс удаляют, транспортируют и складируют. На проведение этих операций имеется 12-16 час, которые не входят в цикл коксования, поэтому возможно использование одного подреакторного бункера на два реактора.
3
3
Ниже приведены конкретные примеры реализации предлагаемого способа в лабораторных условиях. В качестве сырья использовали гудрон плотностью 1020 кг/м, коксуемостью 17%, рециркулятом является тяжелый газойль плотностью 900 кг/м, коксуемостью 0,3%, он взят для формирования вторичного сырья с коэффициентом рециркуляции (Кр), равным 1,2. В состав лабораторной установки входят сырьевая и пусковая емкости, насос загрузки печи, водяной насос, печь нагрева сырья, реактор коксования, подреаторный бункер с внутренней теплоизоляцией, установленный герметично по отношению к реактору, конденсатор-холодильник дистиллята коксования, сепаратор-приемник дистиллята, газовые часы, электрооборудование и измерительные приборы. Начало и конец стадии коксования определяли по динамике поступления продуктов коксования (дистиллята, газа, водяного конденсата) в сепаратор-приемник, газовые часы.
Опыты были проведены при давлении в реакторе 0,15 МПа, подаче турбулизатора-воды в количестве 2,5% на загрузку печи, давление в реакторе и подреакторном бункере во время выгрузки составило 0,15 МПа.
В конце опыта составили материальный баланс, отобрали пробы продуктов коксования на анализы. Анализы сырья и продуктов коксования проводили по известным методикам, принятым в нефтепереработке. Результаты исследований приведены в табл.1,2.
В таблице 1 показан технологический режим работы реактора и получаемые продукты по предлагаемому способу и аналогу (пример 4). В таблице 2 показана продолжительность стадий коксования и подготовки реактора к следующему циклу коксования (по операциям) по сравнению с аналогом. Сравнить аналогичные показатели с прототипом не представляется возможным, так как таких показателей в описании прототипа не имеется, однако надо иметь в виду, что эти показатели типовые и примерно одинаковы для подобных схем и установок.
Из таблицы 2 видно, что операции охлаждения кокса водой и удаления воды (№№4 и 5) в предлагаемом способе отсутствуют, так же как и операции прогрева водяным паром и парами коксования(№№9 и 11). Все остальные операции, кроме третьей, имеют меньшую продолжительность по времени. Что касается сравнения с прототипом, который также направлен на снижение продолжительности цикла коксования, то необходимо отметить, что у прототипа отсутствует операция удаления воды, так как выгрузка кокса осуществляется вместе с водой в подреакторный бункер, выгрузка кокса также занимает меньше времени, все остальные операции по продолжительности времени соответствуют аналогу.
Таблица 2Продолжительность стадий и операций цикла коксования
№№ст.и опер.
Стадии, операции
Продолжительность, час
Аналог
Предлагаемый способ
1
2
3
4
1
I Стадия коксования
24
6-8
2
II Стадия подготовки реактора, включающая:
3
- пропаривание коксового пирога
2,5
2,5
4
- охлаждение кокса водяным паром и водой в реакторе
2
-
5
- удаление воды из реактора
2
-
6
- открытие люков
1,5
0,25
7
- выгрузка кокса
5
1
8
- закрытие люков
2
0,25
9
- прогрев реактора водяным паром
0,5
-
10
- опрессовка
1
1
11
- прогрев реактора парами коксования
7
-
12
- переключение сырьевого потока с одного реактора на другой
0,5
0,25
13
Продолжительность всех подготовительных операций
24,0
5,25
14
Цикл коксования
48
11,25-13,25
Таким образом, предлагаемый способ позволяет переработать нефтяные остатки замедленным коксованием с получением дистиллятов и дробьевидного кокса без ввода в сырье дорогостоящих добавок и при этом в несколько раз сократить продолжительность цикла коксования.