Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИИ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ

Изобретение относится к способам деасфальтизации нефтяных остатков углеводородными растворителями для получения остаточного сырья масляного производства или процесса каталитического крекинга и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ деасфальтизации нефтяных остатков, включающий экстракцию нефтяного остатка легким углеводородным растворителем, регенерацию растворителя из деасфальтизатного и асфальтового растворов путем многоступенчатого нагрева и снижения давления [В.Т.Бражников. Современные установки для производства смазочных масел. М.: Гостоптехиздат, 1959, с.36-83].

Недостатком этого способа являются высокие расходы энергоресурсов на стадиях регенерации растворителя из деасфальтизатного раствора, охлаждения и конденсации паров растворителя.

Наиболее близким к заявляемому по технической сути и достигаемому результату является способ деасфальтизации нефтяных остатков, включающий экстракцию нефтяных остатков легким углеводородным растворителем, регенерацию растворителя из деасфальтизатного раствора в сепараторе при сверхкритических по отношению к растворителю условиях с получением высокотемпературного потока растворителя и потока деасфальтизата с остатками растворителя с последующим использованием избытка тепла высокотемпературного потока растворителя для нагрева потока деасфальтизатного раствора в регенеративном теплообменнике перед его подачей в сепаратор [Пат. РФ №2136720, 10.09.99, БИ №25].

Недостатками данного способа являются:

- высокая температура регенерации растворителя, что требует повышенного расхода теплоносителя на стадии нагрева деасфальтизатного раствора и оборотной воды на стадии охлаждения растворителя;

- высокое значение давления регенерации растворителя, что предопределяет наличие дорогостоящего оборудования, рассчитанного на высокое давление (сепараторы, теплообменники, конденсаторы).

Предлагаемое изобретение направлено на снижение потребления энергоресурсов на стадиях регенерации растворителя из деасфальтизатного раствора, охлаждения и конденсации растворителя и уменьшение доли дорогостоящего оборудования высокого давления.

Это достигается тем, что в способе десафальтизации нефтяных остатков, включающем экстракцию нефтяного остатка легким углеводородным растворителем, регенерацию растворителя из деасфальтизатного раствора в сепараторе при сверхкритических по отношению к растворителю условиях с получением высокотемпературного растворителя, используемого для подогрева деасфальтизатного раствора и деасфальтизата с остатками растворителя, согласно изобретению деасфальтизатный раствор выводят из колонны двумя потоками, один из которых направляют на регенерацию растворителя при сверхкритических условиях по отношению к растворителю, а другой после снижения давления и нагрева направляют в испарители низкого давления на регенерацию растворителя при докритических условиях по отношению к растворителю, при этом высокотемпературный растворитель используют для подогрева деасфальтизатного раствора после снижения его давления, а деасфальтизат с низа сепаратора с остатками растворителя после снижения его давления соединяют с деасфальтизатами низкого давления из испарителей.

Деасфальтизатный раствор выводят из колонны двумя равными потоками.

Регенерацию растворителя в докритических по отношению к растворителю условиях проводят в испарителях в две ступени.

Регенерация части растворителя в докритических по отношению к растворителю условиях с предварительным снижением давления и, соответственно, температуры до температуры кипения растворителя (около 65°С) позволяет увеличить среднюю разность температур между теплоотдающим и теплопередающим потоками и тем самым увеличить эффективность теплообмена в регенеративном теплообменнике между высокотемпературным растворителем и деасфальтизатным раствором и снизить энергозатраты.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Нефтяной остаток, например гудрон, подвергают экстракции в экстракционной колонне 1. С верха колонны 1 выводят деасфальтизатный раствор, с низа колонны - асфальтовый раствор. Часть деасфальтизатного раствора направляют в сепаратор 2, в котором поддерживают сверхкритические условия по отношению к растворителю. Нагрев потока деасфальтизатного раствора осуществляют либо в отдельно стоящем теплообменнике, либо нагревателем, совмещенным с сепаратором. Второй вариант нагрева предпочтительнее, т.к. в этом случае в сепараторе поддерживается градиент температуры, положительно влияющий на качество разделения деасфальтизатного раствора в сепараторе.

Оставшуюся часть потока деасфальтизатного раствора, выводимого из колонны 1, направляют через регулирующий клапан 3, где снижают давление и температуру деасфальтизатного раствора, в теплообменник 4, а затем в испарители первой и второй ступени 5 и 6 соответственно, в которых путем последовательного нагрева и понижения давления отпаривают из него растворитель при докритических условиях.

Нагрев деасфальтизатного раствора, поступающего в испаритель 5, осуществляют в регенеративном теплообменнике 4, в котором в качестве теплоносителя используется высокотемпературный поток растворителя, выводимый с верха сепаратора 2. Пары растворителя с верха испарителя 5 охлаждают, конденсируют в холодильнике 7 и направляют в емкость растворителя 8. Поток растворителя с верха сепаратора 2 после прохождения теплообменника 4 охлаждают в холодильнике 9, снижают его давление регулирующим клапаном 10, затем также направляют в емкость растворителя 8. Деасфальтизат с остатками растворителя с низа сепаратора 2 после снижения его давления в регулирующем клапане 11 направляют в испаритель 6. Деасфальтизат с остатками растворителя, выводимый с низа испарителя 5, объединяют с потоком деасфальтизата с остатками растворителя из сепаратора 2 и также направляют в испаритель 6. В испарителе 6 деасфальтизат с остатками растворителя нагревают водяным паром. Пары растворителя, отделенные в испарителе 6, смешивают с парами растворителя с верха испарителя 5 и направляют на охлаждение и конденсацию в конденсатор 7. Деасфальтизат с низа испарителя 6 направляют в отпарную колонну (не показана) для отделения остатков растворителя.

Жидкий растворитель из рабочей емкости 8, куда поступают также потоки жидкого растворителя, полученные в системах регенерации растворителя из асфальтового раствора и компремирования паров растворителя из отпарных колонн, насосом 12 возвращают на стадию экстракции.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Гудрон с коксуемостью 16,2% и расходом 30,64 т/ч подают в экстракционную колонну, куда также подают растворитель - пропан в количестве 67,12 т/ч. После проведения экстракции при температуре верха колонны 80°С, температуре низа колонны 60°С и давлении в колонне 4,4 МПа с верха колонны выводят деасфальтизатный раствор (68,78 т/ч), а с низа - асфальтовый раствор (28,98 т/ч).

Деасфальтизатный раствор с верха колонны делят на два потока. Первый поток в количестве 34,39 т/ч направляют в сепаратор 2, где его нагревают водяным паром и отделяют от него растворитель (28,15 т/ч). В сепараторе 2 поддерживают сверхкритические по отношению к растворителю условия - давление 4,3 МПа, температура 100,0°С. Второй поток деасфальтизатного раствора в количестве 34,39 т/ч после снижения его давления до 2,3 МПа и температуры до 65°С нагревают в регенеративном теплообменнике 4 потоком растворителя из сепаратора и подают в испаритель 5, где его дополнительно нагревают водяным паром и отделяют от него пары растворителя в количестве 29,29 т/ч. В испарителе 5 поддерживают давление 2,2 МПа, температуру 65°С. Потоки деасфальтизатов с остатками растворителя с низа испарителя 5 и сепаратора 2 объединяют и направляют в количестве 11,34 т/ч в испаритель второй ступени 6, где их нагревают водяным паром и отделяют 1,92 т/ч паров растворителя. В испарителе второй ступени 6 поддерживают давление 2,0 МПа и температуру 150°С. С низа испарителя второй ступени выводят 9,19 т/ч деасфальтизата и небольшое количество растворителя (0,23 т/ч), которое отделяют от деасфальтизата в отпарной колонне.

Растворитель из сепаратора 2 после регенеративного теплообменника 4 доохлаждают до температуры 45°С и после снижения его давления с 4,1 до 1,9 МПа подают в рабочую емкость растворителя 8. Пары растворителя, выводимые из испарителя 5, объединяют с потоками паров растворителя, выводимого из испарителя второй ступени 6, охлаждают, конденсируют в холодильнике 7 и подают в рабочую емкость растворителя 8, куда стекают также потоки растворителя из систем регенерации растворителя из асфальтового раствора и после компремирования паров растворителя из отпарных колонн и общим потоком возвращают на стадию экстракции.

Выход деасфальтизата составил 30%.

Показатели по расходу энергоресурсов.

Суммарное количество тепла от внешнего источника, необходимое для нагрева деасфальтизатного раствора в сепараторе и испарителях первой и второй ступени, составляет 2,14 Гкал/ч. Расход водяного пара - 4,4 т/ч.

Суммарное количество теплосъема из потоков растворителя высокого и низкого давления, необходимого для их охлаждения и конденсации, составляет 2,32 Гкал/ч. Расход оборотной воды составил 320 м³/ч.

Технические характеристики используемых аппаратов

Регенеративный теплообменник

Рабочее давление - 4,2 МПа

Рабочая температура - 100,0°С

Поверхность - 340 м²

Передаваемое тепло - 1,0 Гкал/ч

Сепаратор, работающий в сверхкритическом режиме

Рабочее давление - 4,3 МПа

Рабочая температура - 100,0°С

Объем - 16 м³

Пример 2 (прототип). Тот же гудрон, что и в примере 1, подвергли деасфальтизации пропаном. Деасфальтизатный раствор в количестве 68,78 т/ч, выводимый с верха экстракционной колонны бустерным насосом при давлении 5,2 МПа, нагревают сначала в регенеративном теплообменнике высокотемпературным потоком растворителя, выводимого из сепаратора, затем водяным паром, после чего подают в сепаратор, работающий в сверхкритическом режиме: температура 120°С, давление 5,0 МПа. Поток высокотемпературного растворителя, выводимого с верха сепаратора, используют в качестве теплоносителя для нагрева деасфальтизатного раствора в регенеративном теплообменнике. Деасфальтизат с низа сепаратора с небольшим содержанием растворителя направляют в отпарную колонну для окончательного удаления растворителя.

Выход деасфальтизата составил 30%.

Показатели по расходу энергоресурсов.

Суммарное количество тепла от внешнего источника, необходимое для нагрева деасфальтизатного раствора, составляет 2,65 Гкал/ч. Расход водяного пара - 5,5 т/ч.

Количество теплосъема из потока растворителя высокого давления, необходимое для охлаждения и конденсации, составляет 4,0 Гкал/ч. Расход оборотной воды - 560 м³/ч.

Технические характеристики используемых аппаратов.

Регенеративный теплообменник

Рабочее давление - 5,2 МПа

Рабочая температура - 120°С

Поверхность - 430 м²

Передаваемое тепло - 1,05 Гкал/ч

Сепаратор, работающий в сверхкритическом режиме

Рабочее давление - 5,0 МПа

Рабочая температура - 120°С

Объем - 25 м³

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет снизить энергозатраты на процесс деасфальтизации за счет уменьшения расходов водяного пара на нагрев деасфальтизатного раствора на стадии регенерации растворителя на 0,5 Гкал/ч (18,9%) и оборотной воды на стадии охлаждения и конденсации паров растворителя на 240 м³/ч (42,9%).

Кроме того, использование предлагаемого способа позволяет снизить металлоемкость установки, так как сверхкритический сепаратор и регенеративный теплообменник в предлагаемом способе работают при более низком рабочем давлении, имеют в 2 раза меньшую производительность.