Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам глубокой переработки нефти с получением моторных топлив, преимущественно, дизельных.

В настоящее время остро стоит задача глубокой переработки нефти с максимальной выработкой дизельного топлива как наиболее востребованного вида моторных топлив. Известные способы переработки нефти не позволяют перерабатывать нефть с получением только дизельного топлива, а также требуют расхода большого количества энергоресурсов со стороны - до 50-60 кВт·ч электроэнергии и до 70-80 кг топлива на 1 тонну переработанной нефти.

Известен способ переработки нефти [RU 2208626, опубл. 20.07.2003 г., МПК C10G 69/02], который включает нагрев и разделение нефти на фракции: газовую, широкую нефтяную с концом кипения не выше 350°C и тяжелую, с последующим гидрокрекингом последней с получением широкой фракции гидрокрекинга с концом кипения не выше 350°C и тяжелой фракции гидрокрекинга. Широкую нефтяную фракцию и широкую фракцию гидрокрекинга подают в реактор с неподвижным слоем цеолитсодержащего катализатора, полученные обессеренные фракции фракционируют с получением газа, пропан-бутановой, бензиновой и дизельной фракций - компонентов моторных топлив.

Недостатками способа является низкий выход дизельной фракции (до 20% масс. на сырье), а также высокий выход малоценных остаточных продуктов (остатка гидрокрекинга) - до 26% масс.

Известны способы глубокой переработки нефти, позволяющие увеличить выход дизельного топлива [Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. Под редакцией Б.И. Бондаренко, М.: Изд-во РГУ, 2003 г. - 201 с.], включающие фракционирование нефти с получением в том числе дизельной фракции, вакуумного (тяжелого) газойля и гудрона, последующий раздельный гидрокрекинг тяжелого газойля и гудрона с получением дополнительного количества дизельных фракции и дальнейшую переработку суммы дизельных фракций известными методами с получением 50-55% дизельного топлива.

Недостатком известных способов является невысокий выход дизельного топлива.

Наиболее близким аналогом изобретения, принятым в качестве прототипа, является способ комплексной безотходной переработки углеводородного сырья [X. Кадиев, Дж. Заркеш. Новая технология комплексной безотходной переработки углеводородного сырья. 5-я конференция и выставка России и стран СНГ по технологиям переработки нефтяных остатков, Москва, 23-24.04.2010, с.21], включающий фракционирование нефти на газ, бензино-дизельные дистилляты, вакуумный (тяжелый) газойль и гудрон, легкий гидрокрекинг тяжелого газойля с получением дополнительного количества бензино-дизельных дистиллятов и тяжелого газойля, каталитический крекинг тяжелого газойля с получением дополнительного количества газа (пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракций), бензиновой фракции, легкого газойля, рециркулируемого на стадию гидроконверсии, и тяжелого газойля (остатка) каталитического крекинга, выводимого в качестве продукта, гидроконверсию гудрона в смеси с легким газойлем с получением газа, бензино-дизельных дистиллятов, тяжелого газойля, а также золы ванадия и никеля, а также переработку полученных бензино-дизельных фракций известными способами с получением бензина и дизельного топлива.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать дизельное топливо с высоким выходом. Так, согласно балансу гидроконверсии карбоновой нефти [Д.М. Уодсворт, С.Н. Хаджиев. Технология переработки остатков ШЛГ-ИНХС РАН для России. Москва, 22.06.2011, 15 с.] технология позволяет получить около 68,2% дизельного топлива. Способ также требует расхода 70,6-72 кг природного газа на 1 тонну перерабатываемой нефти и значительного количества электроэнергии со стороны.

Задача изобретения - безостаточная переработка нефти с выработкой монопродукта - дизельного топлива с высоким выходом, а также энергонезависимость переработки от сторонних источников электроэнергии и топлива.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении способа:

- безостаточная переработка нефти с выработкой монопродукта - дизельного топлива (без учета сопутствующих продуктов - серы и концентрата ванадия и никеля) за счет переработки очищенного от серы углеводородного газа путем каталитической дегидроциклодимеризации, переработки бензиновой фракции термической конверсии путем каталитической олигомеризации, переработки тяжелого газойля в смеси с суммарной бензиновой фракцией путем термической конверсии, переработки суммы остаточных фракций (гудрона и остатка термической конверсии) путем каталитической гидроконверсии с получением дополнительного количества дизельных фракций, а также остатка гидроконверсии, используемого в качестве топлива и сырья для производства водорода,

- обеспечение энергонезависимости переработки от сторонних источников электроэнергии и топлива за счет использования по меньшей мере части остатка гидроконверсии и очищенного углеводородного газа в качестве топлива для получения электрической и тепловой энергии для собственных нужд.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем фракционирование нефти с получением газа, бензиновой и дизельной фракций, тяжелого газойля и гудрона, каталитическую гидроконверсию гудрона с получением газа, бензиновой и дизельной фракций и тяжелого газойля, а также остатка гидроконверсии, перерабатываемого с получением концентрата ванадия и никеля, переработку суммы тяжелых газойлей с получением дополнительного количества бензиновых и дизельных фракций, а также переработку суммы дизельных фракций известными способами с получением дизельного топлива, особенностью является то, что сумму газов перерабатывают путем очистки от сероводорода и каталитической дегидроциклодимеризации по меньшей мере части очищенного газа, переработку суммы тяжелых газойлей осуществляют путем термической конверсии совместно с суммой бензиновых фракций и продуктом каталитической дегидроциклодимеризации с получением газа, бензиновой и дизельной фракций и остатка термической конверсии, бензиновую фракцию термической конверсии подвергают каталитической олигомеризации с получением дополнительного количества дизельной фракции и рецикловой бензиновой фракции, при этом каталитической гидроконверсии подвергают гудрон в смеси с остатком термической конверсии, а остаток каталитической гидроконверсии используют совместно с балансовой частью очищенного газа в качестве топлива для получения энергии для собственных нужд, а также в качестве сырья для выработки водорода.

Все стадии процесса осуществляют в известных условиях: условия очистки суммы газов от сероводорода описаны, например, в [Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. Под редакцией Б.И. Бондаренко, М.: Изд-во РГУ, 2003 г. - с.91], условия каталитической дегидроциклодимеризации по меньшей мере части очищенного газа описаны, например, в [RU 2089778, МПК F17D 1/16, опубл. 10.09.1997 г.], условия термической конверсии суммы тяжелых газойлей совместно с суммой бензиновых фракций и продуктом каталитической дегидроциклодимеризации описаны, например, в [RU 2124549, МПК C10G 9/00, опубл. 10.01.1999 г.], условия каталитической олигомеризации бензиновой фракции термической описаны, например, в [RU 2191203, МПК C10G 50/00, опубл. 20.10.2002 г.], условия каталитической гидроконверсии описаны в [X. Кадиев, Дж. Заркеш. Новая технология комплексной безотходной переработки углеводородного сырья. 5-я конференция и выставка России и стран СНГ по технологиям переработки нефтяных остатков, Москва, 23-24.04.2010, - 23 с.].

В заявляемом способе переработка суммы газов путем очистки от сероводорода и каталитической дегидроциклодимеризации по меньшей мере части очищенного газа позволяет получить дополнительное количество бензиновой фракции, сбалансировать количество газа, направляемого на выработку водорода и используемого в качестве топлива, а также получить водородсодержащий продукт каталитической дегидроциклодимеризации. Переработка суммы газов позволяет преобразовать газообразный продукт в жидкие фракции и водород, которые в последующем используются для выработки дополнительного количества дизельного топлива, и тем самым исключить сжиженные газы из номенклатуры товарных потоков переработки нефти.

Переработка суммы тяжелых газойлей совместно с суммой бензиновых фракций и продуктом каталитической дегидроциклодимеризации путем термической конверсии позволяет получить дополнительное количество дизельных фракций в результате метатезиса легких и тяжелых олефиновых углеводородов сырья, гидрогенолиза тяжелых углеводородов и тем самым исключить тяжелый газойль из номенклатуры товарных потоков переработки нефти.

Каталитическая олигомеризация бензиновой фракции термической конверсии, содержащей 40-50% олефинов, позволяет получить дополнительное количество дизельной фракции и рецикловую бензиновую фракцию, направляемую на термическую конверсию в составе суммы бензиновых фракций, и тем самым исключить бензин из номенклатуры товарных потоков переработки нефти.

Каталитическая гидроконверсия гудрона совместно с остатком термической конверсии позволяет получить дополнительное количество дизельной фракции, рецикловые потоки газа и бензиновой фракции, а также остаток гидроконверсии, и тем самым исключить остаточные фракции из номенклатуры товарных потоков переработки нефти.

Использование остатка гидроконверсии совместно с оставшейся частью очищенного газа в качестве сырья для выработки водорода известными способами, а также в качестве топлива с целью получения энергии для собственных нужд позволяет обеспечить энергонезависимость переработки нефти от внешних источников электроэнергии и топлива и тем самым исключить котельное топливо из номенклатуры товарных потоков переработки нефти.

Таким образом, единственным товарным монопродуктом переработки нефти будет являться дизельное топливо, получаемое при переработке суммы дизельных фракций известными методами. При переработке сернистых нефтей в качестве сопутствующего продукта будет дополнительно вырабатываться сера, а при переработке металлсодержащих нефтей - концентрат ванадия и никеля.

Способ осуществляют следующим образом.

Обезвоженную и обессоленную нефть (I) подвергают фракционированию на блоке 1 с получением газа (II), бензиновой (III) и дизельной фракций (IV), тяжелого газойля (V) и остатка (VI).

Тяжелый газойль фракционирования (V) совместно с тяжелым газойлем гидроконверсии (VII), бензиновыми фракциями фракционирования (III) и гидроконверсии (VIII), рецикловой бензиновой фракцией (IX) и продуктом каталитической дегидроциклодимеризации (X) подвергают термической конверсии на блоке 2 с получением газа (на схеме не показан), бензиновой фракции термической конверсии (XI), дизельной фракции (XII) и остатка термической конверсии (XIII).

Остаток фракционирования (VI) совместно с остатком термической конверсии (XIII) на блоке 3 подвергают каталитической гидроконверсии с получением тяжелого газойля (VII), бензиновой (VIII) и дизельной (XIV) фракций, а также остатка каталитической гидроконверсии (XV), который используют совместно с частью очищенного газа (XVI) для выработки водорода, получения электроэнергии и тепла для собственных нужд, а также ванадий-никелевого концентрата (на схеме не показано).

Сумму газов (на схеме условно показан поток газа фракционирования (II)) на блоке 4 очищают известными способами от сероводорода, например, с получением серы (XVII), а затем по меньшей мере часть очищенных газов, не использованных в целях выработки водорода и получения электроэнергии и тепла для собственных нужд (на схеме не показано), подвергают каталитической дегидроциклодимеризации на блоке 5 с получением продукта (X), содержащего преимущественно ароматические углеводороды бензинового фракционного состава и водород и направляемого далее на термическую конверсию на блок 2.

Бензиновую фракцию термической конверсии, содержащую около 50% олефинов, на блоке 6 подвергают каталитической олигомеризации с получением дополнительного количества дизельной фракции (XVIII) и рецикловой бензиновой фракции (IX), направляемой далее на термическую конверсию на блок 2.

Суммарную дизельную фракцию (XIX), полученную смешением дизельных фракций (IV), (XII), (XIV) и (XVIII), перерабатывают известными способами в дизельное топливо, например путем гидроочистки, гидродепарафинизации, гидродеароматизации, стабилизации и компаундирования (на схеме не показано).

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. Нефть (100%, здесь и далее - % масс. на сырье) Новотомышского нефтяного месторождения, Ульяновская область (плотность при 20°C 890,5 кг/м³, вязкость кинематическая при 20°C 47,8 сСт, массовая доля серы 1,06%, НК 70,9°C, перегоняется, % об. до 100°C 1,0, до 150°C 4,5, до 200°C 13,0, до 250°C 20,5, до 300°C 31,0) фракционируют с получением 0,5% газа, 9,6% бензиновой фракции, 26,3% дизельной фракции, 35,6% фракции тяжелого газойля и 28% остатка (гудрона).

Сумму фракций тяжелого газойля совместно с суммой бензиновых фракций и продуктом каталитической дегидроциклодимеризации (с учетом фракции стабилизации дизельной фракции) подвергают термической конверсии с получением 4,4% газа, 22,6% бензиновой фракции, 46,9% дизельной фракции и 4,1% остатка.

Бензиновую фракцию термической конверсии подвергают каталитической олигомеризации с получением 11,9% рецикловой нафты, 8,4% дизельной фракции и 2,3% фракции тяжелого газойля.

Сумму остатков фракционирования и термической конверсии подвергают каталитической гидроконверсии с получением 2,1% газа, 2,9% бензиновой фракции, 11,2% дизельной фракции, 11,4% фракции тяжелого газойля и 4,5% остатка.

Общее количество очищенного газа составило 7,8% (с учетом газов гидроочистки дизельной фракции). Из них 3,0% газа подвергают каталитической дегидроциклодимеризации с получением продукта, направляемого на стадию термической конверсии, 2,6% газа направляют на производство водорода методом паровой конверсии. 4,5% остатка и 2,2% газа используют для выработки электроэнергии и тепла.

Всего получено 92,8% дизельной фракции, после гидроочистки которой получено 90,0% дизельного топлива.

Кроме того, при переработке нефти в качестве сопутствующей продукции получено 1,05% серы и ванадий-никелевый концентрат, содержащий 0,087% ванадия и 0,015% никеля.

При необходимости выход дизельного топлива может быть увеличен на 1,8-2% за счет каталитической дегидроциклодимеризации всей суммы газов, если по экономическим соображениям целесообразно использование более дешевого газового топлива со стороны.

Из примера следует, что предлагаемый способ позволяет получать при переработке нефти в качестве основного товарного монопродукта только дизельное топливо с высоким выходом без использования электроэнергии и топлива со стороны.

Предлагаемый способ может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности.