Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ТЯЖЕЛОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ К ТЕРМИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ

Изобретение относится к способам термической конверсии тяжелого углеводородного сырья и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности при подготовке к термической переработке тяжелых нефтяных остатков, отработанных синтетических и минеральных масел, нефтеконцентратов, выделенных из нефтесодержащих отходов, с целью получения светлых продуктов.

Переработка тяжелого углеводородного сырья методами термической конверсии позволяет получать газообразные, светлые и темные продукты. Потенциал выхода наиболее ценных светлых продуктов определяется, прежде всего, соотношением водород/углерод в сырье, а также балансом водорода и углерода в продуктах. Светлые, и, особенно, газообразные продукты, характеризуются повышенным относительным содержанием водорода, а темные продукты - пониженным. Поэтому снижение выхода газообразных продуктов при прочих равных условиях увеличивает выход светлых продуктов. Аналогичный эффект дают и другие методы, позволяющие увеличить относительное содержание водорода в сырье.

Для этой цели, в частности, используют предварительную подготовку сырья, включающую смешение с добавками, богатыми водородом (донорноводородными добавками), или с добавками, позволяющими проводить переработку при более низкой температуре, что снижает выход газообразных продуктов.

Известен способ комплексной термохимической переработки тяжелых нефтяных остатков и гумитов [Патент РФ №2285716, опубл. 20.10.2006 г., МПК C10G 47/14], предусматривающий подготовку тяжелого углеводородного сырья (мазутов и гудронов) путем смешения с 33-66% масс. донорноводородной добавки, в качестве которой используют парафин или смесь парафина и тетралина. При термической переработке мазута арланской нефти в смеси с эквимолярным количеством парафина способ позволяет получить 6,8% газов C₁-C₄, 75,3% дистиллята (в том числе 58,7% светлых продуктов, выкипающих до 360°С) и 17,5% крекинг-остатка.

Недостатками способа является низкий выход светлых продуктов и необходимость использования большого количества дорогостоящей донорноводородной добавки.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ переработки тяжелого углеводородного сырья [Патент РФ №2398811, опубл. 10.09.2010 г., МПК C10G 9/14], принятый в качестве прототипа. Способ предусматривает подготовку тяжелого углеводородного сырья к термической конверсии путем предварительного нагрева, смешения с раствором серы в жидкой светлой фракции (рециркулятом) и последующего разделения полученной смеси на углеводородные пары, и остаточную фракцию, содержащую элементную серу, подвергаемую далее термической конверсии. При переработке тяжелого углеводородного сырья с плотностью 920 кг/м³ способ позволяет получить, % масс.: газ - 3-4%, бензиновой фракции 9-12%, дизельной фракции 53-60%, то есть в сумме 62-73% светлых продуктов.

Недостатком способа является низкий выход светлых продуктов.

Задача изобретения - увеличение выхода светлых продуктов.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении предлагаемого способа - увеличение выхода светлых продуктов за счет подготовки тяжелого углеводородного сырья путем нагрева и смешения с продуктом дегидроциклодимеризации газа термической конверсии, предварительно очищенного от сероводорода, содержащим водород и ароматизированную бензиновую фракцию.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, предусматривающем предварительный нагрев и смешение тяжелого углеводородного сырья с рециркулятом, особенностью является то, что в качестве рециркулята используют часть продукта дегидроциклодимеризации газа термической конверсии, предварительно очищенного от сероводорода, при этом рециркулят получают путем охлаждения продукта дегидроциклодимеризации, его сепарации с получением газа и жидкого продукта, разделения газа на балансовую часть и циркулирующую часть, которую смешивают с жидким продуктом сепарации.

При возможности в качестве рециркулята целесообразно использовать часть продукта дегидроциклодимеризации газа термической конверсии, предварительно очищенного от сероводорода, в смеси с другими углеводородными газами, содержащими, предпочтительно, углеводороды С₃-С₄.

В заявляемом способе использование в качестве рециркулята части продукта дегидроциклодимеризации газа термической конверсии, предварительно очищенного от сероводорода, позволяет повысить выход светлых продуктов за счет добавления к продуктам бензиновых фракций, содержавшихся в рециркуляте, а также за счет гидрогенолиза тяжелых углеводородов сырья водородом, содержащимся в рециркуляте, с получением дополнительного количества светлых продуктов.

При каталитической дегидроциклодимеризации углеводородных газов, к которым относится газ термической конверсии, осуществляемой по известному методу, из низкомолекулярных углеводородов газа образуются преимущественно ароматические углеводороды и водород по реакции типа: 2С₃Н₈=С₆Н₆+5Н₂. Суммарный выход углеводородов C₅₊ при этом зависит от состава исходного газа и достигает 60% масс. и более, выход водорода достигает 2,5-3% масс., остальное - метан и этан. Углеводороды С₅₊ катализата являются добавкой к светлым продуктам, увеличивая их выход. Водород участвует в реакциях гидрогенолиза тяжелых углеводородов сырья, приводящих к образованию более легких углеводородов, содержащихся в светлых продуктах. Как правило, выход более легких углеводородов при гидрогенолизе тяжелых углеводородов более чем на порядок превосходит химический расход водорода в реакциях гидрогенолиза.

Предлагаемый способ также позволяет вовлечь в переработку и другие углеводородсодержащие газы нефтеперерабатывающего производства, содержащие, предпочтительно, углеводороды С₃-С₄, за счет чего увеличить суммарный выход светлых продуктов на НПЗ.

Охлаждение, сепарация и выделение балансовой части газа дегидроциклодимеризации, выводимой с установки, позволяет вывести из процесса побочные продукты дегидроциклодимеризации - метан и этан, стабилизировать расход рециклового потока и получить топливо для энергообеспечения процессов дегидроциклодимеризации и термической конверсии.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Для подготовки тяжелого углеводородного сырья к переработке методом термической конверсии тяжелое углеводородное сырье (I) подогревают продуктами его переработки на блоке теплообмена 1 (условно показан один теплообменник) и смешивают с рециркулятом (II).

Далее полученную смесь (III) подвергают термической конверсии по известному способу на блоке 2 с получением остатка (IV) и паров термической конверсии (V), которые фракционируют на блоке 3 (условно показана одна колонна) с выделением газа (VI), светлых продуктов (VII) (условно показан один продукт) и остатка (VIII), возвращаемого на термическую конверсию.

Газ (VI) термической конверсии, содержащий сероводород и легкие углеводороды, на блоке 4 очищают от сероводорода известным способом, например с выделением серы (X), и на блоке 5, возможно, в смеси с другими углеводородными газами, содержащими, предпочтительно, углеводороды С₃-С₄ (IX), подвергают дегидроциклодимеризации по известному способу с получением продукта (XI), который после охлаждения (на схеме не показано) сепарируют в сепараторе 5 на жидкость и газ, балансовую часть которого (XII) используют в качестве топлива для собственных нужд, а смесь жидкости и циркулирующей части газа в качестве рециркулята (II) направляют на смешение с тяжелым углеводородным сырьем (I).

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером. Тяжелое углеводородное сырье (мазут нефти Иреляхского НГМ плотностью 920 кг/м³ при 20°С, 100%, здесь и далее % масс.) подогревают продуктами переработки до 280°С, смешивают с 6,5% газожидкостной смеси рециркулята, подвергают термической конверсии при давлении и температуре термической конверсии, после фракционирования продуктов которой получают 8,1% газа, 14% бензиновой фракции н.к. - 180°С, 63,7% дизельной фракции 180-360°С и 21% остатка. Газ очищают от сероводорода с получением 0,3% серы и подвергают дегидроциклодимеризации при давлении и температуре дегидроциклодимеризации, а продукт охлаждают и сепарируют с выделением 1,3% балансового топливного газа и 6,5% газожидкостной смеси рециркулята. Выход светлых продуктов составил 77,7%.

Из примера видно, что предлагаемый способ подготовки сырья позволяет получать при термической конверсии светлые продукты с более высоким выходом относительно известных способов, и может быть использован в нефтеперерабатывающей промышленности.