Результат интеллектуальной деятельности: Способ термоокислительного крекинга гудрона

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к процессам переработки тяжелых нефтяных остатков, в частности гудрона, с целью получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов (бензина и дизельного топлива), а также строительного и дорожного битума.

Известны установка и способ термоокислительного крекинга гудрона для одновременного получения светлых фракций углеводородов и битума, включающая печь для нагрева исходного сырья, выносной реактор, инжектор-смеситель, блок разделения продуктов крекинга, соединенный с выносным реактором линиями подачи жидких и газообразных продуктов, в котором на первом этапе поток гудрона нагревают до 100-200°C, после чего смешивают в инжекторе с воздухом при температуре 50-250°C, давлении 0,5-1 МПа при скорости подачи воздуха 0,1-10 ч^-1, а затем разделяют в сепараторе на два потока: газообразный и жидкий. Жидкий поток нагревают до 380-410°C в трубчатой печи и направляют в выносной реактор термического крекинга, где происходит реакция термического крекинга гудрона. Жидкие и парообразные продукты реакции разделяют на фракции в блоке разделения с выделением соответственно углеводородного газа, топливных фракций (нк - 180°C, 180-350°C, 350-450°C) и тяжелого остатка крекинга - битума. Выход продуктов крекинга в патенте не приводят (RU 2232789).

Основным недостатком данного способа является его сложность.

Известен способ термоокислительного крекинга гудрона для одновременного получения битума и светлых нефтепродуктов (бензиновая и дизельная фракции) при температуре 440-445°C и давлении 0.1-0.3 МПа, включающий предварительный нагрев потоков исходного сырья и кислородсодержащего газа и подачу их в реактор крекинга, в котором перед подачей потоков в реактор нагретые потоки смешивают, а полученную газожидкостную смесь направляют в реактор в виде одного или нескольких потоков. Выход, %масс.: светлых нефтепродуктов - 28÷37; битума - 57÷67; газообразных продуктов - 4÷4.8 (RU 2458967, примеры 1 и 2).

Недостатком способа является сложная система распределения подачи воздуха в реактор, а также использование достаточно большего его избытка (66-76 л воздуха/кг перерабатываемого гудрона), что также усложняет систему конденсации светлых нефтепродуктов из смеси с отработанным воздухом.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ термоокислительного крекинга гудрона для одновременного получения битума и светлых нефтепродуктов (бензиновая и дизельная фракции) путем нагрева сырья до 440-450°C, последующую обработку его воздухом, термический крекинг под давлением 0.3-0.9 МПа, разделение полученных продуктов - битума, светлых нефтепродуктов и газообразных углеводородов, в котором воздух перед обработкой гудрона нагревают до температуры крекинга, а среднее время обработки сырья воздухом составляет 10-15 мин. Выход, %масс.: светлых нефтепродуктов - 22÷40; битума - 53÷74; газообразных продуктов - 4÷7 (RU 2427606).

Основным недостатком данного способа является необходимость использования большего избытка воздуха (78-87 л воздуха/кг перерабатываемого гудрона), что существенно усложняет систему конденсации светлых нефтепродуктов из их смеси с отработанным воздухом.

Технической задачей изобретения является снижение удельного количества используемого воздуха (W_У - л воздуха/кг перерабатываемого гудрона).

Данная задача решается способом термоокислительного крекинга гудрона в реакторе непрерывного действия при повышенной температуре, включающем подачу предварительно нагретых до температуры реакции потоков гудрона в верхнюю часть реактора и воздуха в нижнюю часть, отвод парообразных продуктов крекинга из верхней части реактора и тяжелого остатка крекинга из нижней части реактора, отделение от парообразных продуктов светлых продуктов и тяжелого остатка ректификацией, в котором процесс проводят при 450-460°C и атмосферном давлении в реакторе, представляющем собой вертикальный колонный аппарат, в верхней части которого размещен слой насадки высотой, равной, по крайней мере, 1/10 от общей высоты реактора.

Для иллюстрации способа в качестве реактора был использован полый вертикальный аппарат колонного типа объемом рабочей зоны 1,5 л (высота - 50 см, диаметр - 8.3 см), в верхней части которого был размещен слой керамической насадки высотой 5 см. В нижней части реактора было размещено устройство для распределения газа (барботер). Реактор был снабжен электрообогревательной рубашкой. Принципиальная схема установки приведена на фигуре 1.

Сырье, гудрон Московского НПЗ (поток 1), и воздух (поток 2) с заданными расходами подают в печи 1 и 2, где их нагревают до температуры, равной температуре в реакторе, после чего подают в верхнюю часть и нижнюю часть реактора термоокислительного крекинга 3, соответственно. В процессе проведения крекинга температуру в реакторе поддерживают в интервале 450-460°C. Давление - атмосферное или небольшое избыточное.

Из верхней части реактора 3 газообразные продукты термоокислительного крекинга последовательно направляют в холодильник-конденсатор 4, а затем в сепаратор 5.

Из верхней части сепаратора 5 отводят поток газа (поток 4), содержащий азот и углеводороды C₁-C₅, а из нижней части сепаратора - жидкий конденсат, который в полном объеме направляют в ректификационную колонну 6, где его разделяют на фракции: бензиновую фракцию (нк - 180°C) (поток 5), дизельную фракцию (180-350°C) (поток 6) и кубовый остаток.

Из нижней части реактора 3 отводят жидкие тяжелые продукты термоокислительного крекинга, которые объединяют с кубовым остатком ректификационной колонны 6. Полученную смесь - кубового остатка колонны 6 и жидких тяжелых продуктов из нижней части реактора 3 - (поток 3) подвергают анализу на соответствие ее требованиям, предъявляемым к дорожному битуму марки БН 60/90, ГОСТ 22245-90 «БИТУМЫ НЕФТЯНЫЕ ДОРОЖНЫЕ ВЯЗКИЕ».

Удельный расход воздуха (W_У, л/кг) рассчитывают по формуле: W_У=G_II/G_I. Выход (%) светлых фракций (В_СФ) и битума (ВБТ) определяют по формулам: B_CФ=G_V+G_VI*100/G_I и B_БТ=G_III*100/G_I, соответственно.

Условия и результаты примеров, иллюстрирующих способ, приведены в таблице 1. Физико-химические показатели получаемого битума приведены в таблице 2.

Проведение процесса данным способом позволяет снизить удельный расход воздуха с 78-87 л/кг до 40-50 л/кг и, как следствие, снизить затраты на отделение светлых продуктов из парообразных продуктов крекинга.