Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к установкам термодеструкции для переработки нефтяных остатков (висбрекинг, термический крекинг).

Известна установка висбрекинга, включающая печь для нагрева нефтяного остатка-гудрона, выносную реакционную камеру (сокинг-камера) с восходящим потоком продуктов крекинга, ректификационную и вакуумную колонны для разделения продуктов термодеструкции с выводом газа, бензина, легкого и тяжелого газойлей и остатка (Ефремов А.В и др. Ввод в эксплуатацию новой установки висбрекинга в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» // ХТТМ 2010, №4, с.14-18).

Недостатком известной установки является закоксовывание внутренней поверхности реактора, сопровождаемое снижением глубины разложения сырья и качества (вязкости) полученного продукта.

Известна установка для проведения термодеструкции нефтяных остатков (варианты), включающая печь для нагрева сырья, выносной реактор для проведения термодеструкции с патрубками ввода сырья и вывода парогазовых и жидких продуктов термодеструкции в ректификационную колонну для разделения термопродуктов, теплообменники. Реактор снабжен рубашкой охлаждения с патрубками ввода и вывода охлаждающего агента - циркуляционного орошения колонны и дополнительно оснащен патрубком для подачи «холодной струи» - кубового остатка колонны. По первому варианту патрубок ввода сырья размещен в верхней части реактора, а патрубок для подачи «холодной струи» - в нижней части. По второму варианту патрубок ввода сырья расположен в нижней части реактора, патрубок для подачи «холодной струи» - в верхней части, и тарелками провального типа (Пат. РФ №2318859, оп.10.03.2008, бюл. №7, МПК C10G 9/00).

В качестве прототипа выбрана установка для проведения термодеструкции по первому варианту.

Недостатком известного изобретения является недостаточное использование тепла парогазовых продуктов для термодеструкции жидкой фазы из-за выхода паров из реактора без их контакта с реакционной массой, а также подкоксовывание поверхности входных патрубков.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении кпд использования тепла парогазовых продуктов, а также снижении закоксовывания поверхности входных патрубков.

Для достижения указанного технического результата установка для термодеструкции нефтяных остатков, включающая печь для нагрева и термодеструкции сырья, реактор с верхним патрубком ввода сырья и патрубками вывода паровой и жидкой фаз продуктов термодеструкции, причем реактор снабжен рубашкой охлаждения с патрубками ввода и вывода охлаждающего агента, которые связаны с линией циркуляционного орошения ректификационной колонны, согласно предлагаемому изобретению реактор дополнительно снабжен нижним патрубком ввода сырья для одновременного ввода термообработанного сырья в реактор, при этом патрубки ввода сырья снабжены рубашками охлаждения, а установка дополнительно содержит емкости - смесители для исходного сырья.

Рубашки для охлаждения патрубков связаны с линией циркуляционного орошения ректификационной колонны.

При одновременном вводе термообработанного сырья в реактор через верхний и нижний патрубки парогазовые продукты выводят из верхней части реактора, а жидкая фаза, опускаясь в нижнюю часть в противотоке поднимающимся пузырям паровой фазы от нижнего потока в процессе прямого тепломассообмена, получает от них скрытое тепло конденсации паров, увеличивает свое теплосодержание (энтальпию), температуру и подвергается дальнейшей термодеструкции, тем самым повышается кпд процесса.

Кроме того, одновременный ввод термообработанного сырья в реактор через верхний и нижний патрубки позволяет более тяжелое из них, наиболее склонное к коксованию, нагревать в змеевике печи до более низкой температуры (460°C) с меньшей величиной конверсии и вводить в верхнюю часть реактора, а более легкое сырье, менее склонное к коксованию направить с более высокой температурой (500°С) с большей величиной конверсии в нижнюю часть реактора, что позволяет получить заданную суммарную конверсию сырья и заданное качество (вязкость) продукта в реакторе с одновременным увеличением межремонтного пробега змеевика печи и всей установки.

Рубашки охлаждения, установленные на патрубках ввода сырья, позволяют предотвратить их закоксовывание.

На прилагаемой фигуре представлена схема установки для термодеструкции нефтяных остатков.

Установка включает линию 1 подачи исходного тяжелого сырья: гудрона (плотностью более 1000 кг/куб.м., асфальта), линию 2 подачи более легкого сырья (полугудрона, мазута, газойля), емкости-смесители 3, 4 для приготовления сырьевых композиций, линию 5 (газойля) рециркулята-разбавителя тяжелых нефтяных остатков, линии 6, 7 подачи сырьевых композиций, реакционно-нагревательные змеевики 8, 9 трубчатой печи 10 для термообработки (крекинга) сырьевых композиций, трансферные линии 11, 12, верхний патрубок 13 для ввода термообработанного сырья в верхнюю часть реактора 14, линии 15 и 16 для ввода и вывода охлаждающего продукта (газойля) в рубашку 17 охлаждения патрубка 13, рубашку 18 охлаждения реактора, линии 19, 20 подачи «холодной струи» - охлажденного кубового остатка, патрубок 21 и линию 22 вывода парогазовых продуктов термодеструкции остатков с верха реактора 14, клапан 23 - регулятор давления в реакторе 14, ректификационную колонну 24 для разделения продуктов термодеструкции на компоненты: газ, бензин, водный конденсат, легкий и тяжелый газойли, кубовый остаток, рециркулят (газойль), патрубок 25 для ввода термообработанного сырья в нижнюю часть реактора 14, линии 26 и 27 для ввода и вывода охлаждающего продукта (газойля) в рубашку 28 охлаждения патрубка 25, патрубок 29 и линию 30 вывода жидких продуктов термодеструкции остатков с низа реактора 14, клапан 31 - регулятор уровня раздела фаз в реакторе 14, каскадные тарелки 32 ректификационой колонны 24, линии 33, 34 «холодной струи», твердую динамически устойчивую пленку 35 внутри реактора 14, линию 36 охлаждающего продукта для рубашки 18, холодильник (теплообменник) 37, циркуляционное орошение (газойль) 38 колонны 24, линии вывода продуктов термодеструкции из колонны 24: 39 - газа, бензина, воды; 40 - фракции легкого газойля, 41 - тяжелого газойля, 42 - кубового остатка, отпарные колонны 43 и 44 легкого и тяжелого газойля соответственно, острое орошение 45 бензином, водяной пар 46, холодильник (теплообменник) 47 кубового остатка, линию 48 «холодной струи», линию 49 котельного топлива, линзовый компенсатор 50 рубашки охлаждения 18, дыхательные линии 51 емкостей-смесителей 3, 4.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Сырьевые компоненты-гудрон (асфальт) 1, полугудрон (мазут) 2 предварительно подогретые в теплообменниках (не показаны), подают в емкости-смесители 3, 4, соответственно, где после смешения с рециркулятом 5 (газойлем-разбавителем) в заданном соотношении, сырьевые композиции по линиям 6, 7 поступают в змеевики 8, 9 трубчатой печи 10, где подогреваются за счет сжигания топлива до температуры 460-500°C. Термообработанное (прокрекированное) сырье по линиям 11, 12 Соответственно вводят одновременно по патрубкам 13 (тяжелое), 25 (легкое) в верхнюю и нижнюю части реактора 14 с рубашкой охлаждения 18 для продолжения термодеструкции нефтяных остатков за счет тепла, аккумулированного в печи 10. Регулирование температуры потоков 11, 12 на входе в реактор 14 производят подачей «холодной струи» по линиям 19, 20 соответственно. Парогазовые продукты термодеструкции остатков по патрубку 21 выводят из верхней части реактора 14 по линии 22 через клапан-регулятор давления 23 в ректификационную колонну 24 на разделение.

Жидкая фаза термопродукта, опускаясь в нижнюю часть реактора 14 в противотоке поднимающимся пузырям паровой фазы от нижнего потока 25 в процессе прямого тепломассообмена получает от них скрытое тепло конденсации паров, повышает свое теплосодержание (энтальпию), температуру и подвергается дальнейшей термодеструкции. Смесь жидких продуктов термодеструкции сырья выводят по патрубку 29 по линии 30, клапан-регулятор уровня раздела фаз 31 в нижнюю часть колонны 24 над каскадными тарелками 32 на разделение. Для снижения температуры потока 30 на входе в колонну 24 до 380-420°C его захолаживают «холодной струей» поступающей по линиям 33, 34.

Закоксовывание внутренней поверхности реактора 14 предотвращают путем ее охлаждения до температуры ниже предельной температуры крекинга сырья (около 250°C). При этом компоненты реакционной массы, имеющие температуру застывания выше 250°C, прилипают к «холодной» стенке реактора и образуют твердую динамически устойчивую пленку 35, которая защищает ее от закоксовывания. Для охлаждения стенок реактора 14 его снабжают рубашкой охлаждения 18, в которую по линиям 36 вводят охлаждающий продукт - охлажденное в холодильнике (теплообменнике) 37 циркуляционное орошение (газойль) 38 колонны 24. Аналогичным образом проводят защиту вводных патрубков 13, 25, в которые также вводят охлажденный поток 36. Вывод охлаждающего продукта из защитных рубашек (17, 18, 28) производят по линиям 38. В колонне 24 в процессе ректификации получают продукты: газ, бензин, водный конденсат 39, легкий 40 и тяжелый 41 газойли, кубовый остаток 42 (компонент котельного топлива, «холодная струя») и рециркулят (газойль) 5. Легкий и тяжелый газойли выводят через отпарные колонны 43, 44, соответственно. Для обеспечения процесса ректификации и получения продуктов заданного качества в колонну 24 подают острое орошение (бензин) 45, циркуляционное орошение (газойль) 38 и водяной пар 46, последний подают также в отпарные колонны 43, 44. Температуру кубового остатка 42 снижают в холодильнике (теплообменнике) 47 путем передачи тепла от кубового остатка 42 сырью 1, 2 с последующим использованием части кубового остатка в качестве «холодной струи» (потоки 19, 20, 33, 34), в том числе для снижения температуры низа колонны 24 потоком 48. Для получения котельного топлива 49 к кубовому остатку 42 добавляют разбавители: легкий 40 и тяжелый 41 газойли в необходимом количестве. Рубашка охлаждения 18 снабжена линзовыми компенсаторами 50. Дыхательные патрубки 51 емкостей-смесителей 3, 4 выведены в колонну 24.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить кпд процесса термодеструкции нефтяных остатков, получить заданное качество продукта и одновременно увеличить межремонтный пробег установки.