СПОСОБ ДВУХКОЛОННОЙ ПРОПАНОВОЙ ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИИ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ
METHOD OF TWO COLUMN PROPANE DEASPHALTING OF OIL RESIDUES

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано не только в производстве нефтяных масел.
Известен способ пропановой деасфальтизации (ПДА) гудрона путем его обработки жидким пропаном в экстракторе колонного типа, оснащенном контактирующими устройствами и нагревателем в верхней части, с последующим разделением на раствор деасфальтизата (РДА) и асфальтовую фазу (АФ), с регенерацией пропана из РДА путем постепенного нагрева и снижения давления в испарителях пропана до давления в системе конденсации пропана (СКП) и резкого снижения давления после нагрева АФ в печи до давления в СКП, с завершением удаления остатков пропана в отпарных колоннах деасфальтизата и асфальта [В.Т. Бражников. Современные установки для производства смазочных масел. М., Гостоптехиздат. 1971, с.39-41].
Недостатки известного способа ПДА:
- низкий (25-26%) отбор и невысокое качество деасфальтизата, поскольку в зоне его концентрации (выше верхнего контактирующего устройства) имеются только греющие змеевики, не перекрывающие полностью сечение аппарата;
- зона экстракции пропаном желательных компонентов из горячего гудрона, подаваемого на верхнее контактирующее устройство, занимает почти всю высоту аппарата, не оставляя места для зоны концентрации деасфальтизата;
- процесс ПДА проводится с нагревом перед экстрактором и сырья, и пропана, хотя его растворяющая способность повышается не с повышением, а с понижением температуры экстракции [Л.П. Казакова, С.Э. Крейн. Физико-химические основы производства нефтяных маслел. М., Химия, 1978, с.69-87];
- невысокая (20-22 сст при 100°С) вязкость деасфальтизата - сырья для масляного производства, приводящая к перерасходу дорогостоящего остаточного масла-компонента при приготовлении моторных масел и к повышению их себестоимости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу ПДА, т.е. прототипом, является способ двухступенчатой ПДА, осуществляемый в двух последовательно соединенных экстракторах колонного типа, оснащенных контактирующими устройствами между вводами сырья и пропана. С верха первого экстрактора выводится раствор менее вязкого деасфальтизата (РДА I), а АФ I с низа первого экстрактора является сырьем второго экстрактора и подается по месту ввода гудрона. С верха второго экстрактора выводится раствор более вязкого деасфальтизата (РДЛ II), а с низа = АФ II. В низ второго экстрактора подается дополнительное количество пропана, а температура экстракции несколько ниже, чем в первом экстракторе. Растворы деасфальтизатов обеих ступеней могут либо смешиваться, либо перерабатываться раздельно [Сборник «Производство масел», ЦНИИТЭнефтехим, 1966, с.5, статья «Промышленный опыт получения высоковязкого масла П-40»].
Недостатки прототипа:
- невысокое качество деасфальтизатов из-за того, что в обоих экстракторах отсутствуют эффективные зоны концентрации деасфальтизатов и они по этой причине больше «работают» на качество асфальта, а не деасфальтизата - целевого продукта этого процесса;
- большие энергозатраты, поскольку кратность пропана к сырью в низ второго экстрактора значительно больше, чем в первый [С.А. Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Издательство «Гилем», Уфа, 2002 г., с.284];
- существенным недостатком является нагрев и сырья, и пропана перед первым экстрактором, хотя процесс ПДА необходимо проводить в низкотемпературном режиме;
- постоянное поступление влаги в СКП с пропаном низкого давления (из отпарных колонн), в которой растворяется сероводород, обязательно образующийся при нагреве продуктов процесса в печи, образуя сильнокоррозионную среду.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является улучшение качества и деасфальтизата, и асфальта, а также снижение энергозатрат.
Предлагаемый способ двухколонной ПДА нефтяных остатков в двух последовательно соединенных экстракторах, по которому сырье обрабатывается жидким пропаном в зоне экстракции, смесь охлаждается и вводится в первый экстрактор для разделения на РДА I и АФ, отличается тем, что для разбавления сырья используется только часть пропана, а охлажденная смесь вводится выше нижнего ввода оставшегося количества пропана, раствор деасфальтизата I без нагрева наверху первого экстрактора подают в низ второго экстрактора, в котором за счет повышения температуры верха разделяется на рисайкл и раствор деасфальтизата II, с регенерацией из него пропана путем постепенного нагрева и снижения давления в испарителях пропана до давления в системе конденсации пропана, с дополнительным нагревом раствора деасфальтизата II из последнего испарителя пропана до 240-250°C, с возвратом рисайкла насосом наверх первого экстрактора [патент РФ №2436836].
Предлагаемый способ двухколонной ПДА позволяет вынести зону экстракции, занятую контактирующими устройствами, за пределы первого экстрактора, а охлаждение пропан-гудроновой смеси позволяет осуществить низкотемпературный режим, снижая энергозатраты за счет исключения подачи пропана во второй экстрактор.
Предлагаемая технология двухколонной ПДА позволяет: а) обеспечить снижение содержание смол в деасфальтизате за счет понижения температуры верха до «не выше 55°C» [М.Г. Митрофанов и др. Деасфальтизация гудрона мангышлакской нефти при помощи пропана. Труды ГрозНИИ, вып. XXIV, Химия, 1968, с.68] и увеличить отбор остаточного рафината за счет повышения последующего процесса селективной очистки, растворители которого не могут удалить смолы, которые «пропустила» ПДА [Л.П. Казакова, С.Э. Крейн. «Физико-химические основы производства нефтяных масел.»; М., Химия, с.95]; б) обеспечить переход к режиму «сухой» ПДА (сокращенно, СПДА), что и экономично (исключается подача в отпарные колонны деасфальтизата и асфальта до 5% водяного пара и примерно в 2 раза уменьшается норма расхода пропана), и экологично, т.к. исключается сероводород, содержащий стоки, которые к тому же насыщались пропаном.
Кроме того, разделение жидкого пропана на два потока и подача части пропана с более низкой, не выше 40°C зоной промывки (т.к. пропан-гудроновую смесь не целесообразно охлаждать до той же температуры) позволяет повысить эффективность стадии промывки и повысить качество асфальта для последующего его использования не только в битумном или коксовом производствах, но и (что, вероятно, не менее важно) в производстве радиационно-стойких клеевых материалов из гудронов высокосернистых нефтей типа арланской [Ю.В. Поконова. Химия и технология топлив и масел, №4, 2011, с.36-391).
Пример: горячий гудрон Западно-Сибирской нефти (плотность при 20°С 0,985 г/см куб., вязкость условная при 80°С 55 сек) с температурой 110-120°С смешивается с частью пропана в соотношении 1:4 (об.), смесь охлаждается до 42-45°C и вводится на две тарелки выше нижнего вода пропана, подаваемого в низ экстрактора в соотношении 1:1 (об.) температурой 37°С.
Без нагрева наверху первого экстрактора выводится РДА I и подается вниз второго экстрактора, в котором разделяется на РДА II и рисайкл, который насосом подается наверх первого экстрактора с низа первого экстрактора АФ, направляется на регенерацию пропана по традиционной технологии.
С верха второго экстрактора при температуре не выше 55°С направляется на регенерацию пропана путем постепенного нагрева и снижения давления в испарителях пропана до давления в СКП, а РДА II из последнего испарителя пропана дополнительно нагревается до 240-250°С, и завершением остатков пропана в отпарных колоннах деасфальтизата и асфальта.
Пропан из РДА II только вначале отделяется по традиционной технологии, но из последнего испарителя пропана с температурой дополнительно нагревается в печи до 240-250°С и поступает в отпарную колонну, работающую без подачи водяного пара (т.е. в «сухом» режиме).
Асфальтовая фаза из сепаратора, в котором от нее удаляется основная доля пропана при давлении в СКП (16 ат), направляется в отпарную колонну, также работающую без подачи водяного пара.
В отсутствии влаги в пропане низкого давления (из отпарных колонн) становятся ненужными ни конденсатор смещения, ни запланированные мероприятия но «борьбе» с сероводородной коррозией оборудования СКП, т.к. сероводород, обязательно образующийся при нагреве в печи продуктов процесса, имеет молекулярную массу (34), которая ближе к этану (30), чем к пропану (44), и поэтому сероводород будет просто отдуваться из рабочей емкости пропана вместе с метаном и этаном в топливную сеть установки.
Отсутствие нагревателя наверху первого экстрактора означает создание протяженной низкотемпературной зоны экстракции с минимальным градиентом между температурами верха и низа первого экстрактора, что позволяет осуществить более эффективное отделение тяжелой ароматики от смол [Л.П. Казакова, С.Э. Крейн. Физико-химические основы производства нефтяных масел. М., Химия, 1978, с.74-75, рис.16] и значительно улучшить качество и деасфальтизата, и асфальта.
Последующие промышленные испытания позволят уточнить, не потребуется ли вывод некоторой части рисайкла в качестве побочного промежуточного продукта с целью сохранения или регулирования высокого качества и деасфальтизата, и асфальта.