Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ПРОИЗВОДСТВА ГАЗОЙЛЯ И БИТУМА ИЗ ПАРАФИНИСТОГО МАЗУТА И ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ

Изобретение относится к переработке тяжелого углеводородного сырья замедленной термической конверсией и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ переработки тяжелого углеводородного сырья [RU 2413752, опубл. 10.03.2011 г., МПК C10G 9/16, С07С 7/04, C10G 9/06], осуществляемый на установке, которая включает теплообменник, два сепаратора, ректификационную колонну, две крекинг-печи, одна из которых расположена на линии подачи остаточной тяжелой фракции, и реактор, связанный с ректификационной колонной линией подачи паров.

Недостатком известной установки является расположение одной из крекинг-печей на линии подачи остаточной тяжелой фракции, содержащей смолы и асфальтены, что приводит к закоксовыванию ее змеевика.

Известна установка замедленной термической конверсии мазута [RU 2626321, опубл. 26.07.2017 г., МПК C10G 9/00, C10G 7/00, C10G 31/00], включающая блок фракционирования, оснащенный линиями ввода тяжелой фракции и подачи паров термической конверсии и линиями вывода газа, нафты и судового топлива (легкого газойля), полугудрона и линией тяжелого газойля, к которой примыкают линии подачи циркулирующего остатка и нафты, и на которой расположены крекинг-печь и первый сепаратор, оборудованный линией подачи остатка в реактор термической конверсии, оснащенный линиями подачи паров термической конверсии и циркулирующего остатка, а также линией подачи балансового остатка в линию вывода полугудрона, соединенной с первым смесителем, расположенным на линии подачи части паров из первого во второй сепаратор, который оснащен линией подачи паров в линию подачи паров термической конверсии и линией подачи остатка в третий (вакуумный) сепаратор, соединенный линией подачи паров со вторым смесителем, расположенным на линии подачи оставшейся части паров из первого сепаратора в линию подачи паров термической конверсии, оснащенный также линией подачи остатка в абсорбер, оснащенный линией подачи паров абсорбции в линию подачи паров из вакуумного сепаратора, на которой расположено вакуумсоздающее устройство, а также линиями вывода битумного сырья, ввода части сырьевого мазута (сырья) и подачи тяжелой фракции в блок фракционирования, к которой примыкает линия подачи остальной части сырья, нагретого в рекуперационном теплообменнике, расположенном на линии вывода вторичного мазута или битумного сырья.

Недостатком установки является сложность установки.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является установка получения мазута замедленной термической конверсией [RU 2744073, опубл. 02.03.2021 г., МПК C10G 7/06, C10G 9/00], включающая блок фракционирования, оснащенный линиями подачи тяжелой фракции и паров термической конверсии, и линиями вывода газа, нафты, легкого газойля и полугудрона (кубового остатка), а также линией вывода тяжелого газойля с примыкающими линиями подачи циркулирующего остатка и вывода нафты, на которой расположены крекинг-печь с линией вывода продуктов крекинга, на которой расположен первый сепаратор (первый испаритель), оборудованный линией подачи остатка в реактор термической конверсии (второй испаритель), оснащенный линиями подачи паров термической конверсии и циркулирующего остатка, а также линией подачи балансового остатка в линию вывода кубового остатка, которая соединена со смесителем, расположенным на линии подачи части паров из первого сепаратора во второй сепаратор (третий испаритель), который оснащен линией подачи паров в линию подачи паров термической конверсии и линией подачи остатка в вакуумный сепаратор, оснащенный линией подачи паров и линией вывода вторичного мазута (вакуумного остатка термической конверсии) с рекуперативным теплообменником, который расположен также на ответвлении от линии подачи сырья, на которой расположен сырьевой смеситель, соединенный линией подачи паров с вакуумным сепаратором, мультифазный насос и примыкание ответвления от линии подачи сырья, с образованием линии подачи тяжелой фракции.

Недостатком данной установки является невозможность получения битума требуемого качества при окислении вакуумного остатка, получаемого на установке при переработке в качестве тяжелого углеводородного сырья смеси парафинистого мазута и тяжелой нефти. Это является следствием малой степени превращения тяжелых парафинов в третьем испарителе из-за стабилизации их асфальтенами тяжелой нефти, содержащимися в кубовом остатке, а также из-за низкой температуры в третьем испарителе вследствие подачи в смеситель части паров из первого испарителя, имеющих пониженную температуру вследствие поглощения тепла при термолизе. Это приводит к высокому содержанию парафинов в вакуумном остатке и низкой дуктильности и высокой температуре хрупкости битума, получаемого при окислении вакуумного остатка (битумного сырья).

Задача изобретения - получением битума при переработке парафинистого мазута и тяжелой нефти.

Техническим результатом является получение высококачественного битума при переработке парафинистого мазута и тяжелой нефти за счет снижения содержания парафинов в битумном сырье, достигаемого увеличением степени превращения тяжелых парафинов в третьем испарителе за счет исключения подачи в него асфальтенов тяжелой нефти и повышения температуры. Это достигается путем оснащения установки дополнительным блоком получения вакуумного остатка из тяжелой нефти и размещением смесителя на линии подачи крекинг-паров, имеющих высокую температуру.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке, которая включает блок фракционирования, оснащенный линиями подачи тяжелой фракции и суммарных паров термической конверсии, линиями вывода газа, нафты, легкого газойля и кубового остатка, а также линией вывода тяжелого газойля с примыкающими линиями подачи циркулирующего остатка термической конверсии и вывода нафты, на которой расположена крекинг-печь с линией вывода продуктов крекинга, кроме того, первый испаритель, оборудованный линией подачи первых паров термической конверсии и линией подачи первого остатка термической конверсии во второй испаритель, который оснащен линией подачи вторых паров термической конверсии, а линия подачи балансового остатка термической конверсии соединена с линией вывода кубового остатка, которая соединена со смесителем, третий испаритель, который оснащен линией подачи третьих паров термической конверсии и линией подачи второго остатка термической конверсии в вакуумный сепаратор термической конверсии, оснащенный линией вывода вакуумного остатка термической конверсии и линией подачи вакуумных паров термической конверсии, при этом линии подачи первых, вторых и третьих паров термической конверсии соединены в линию подачи суммарных паров термической конверсии, особенностью является то, что установка дополнительно оснащена блоком получения вакуумного остатка из тяжелой нефти, оснащенного линией подачи тяжелой нефти, на которой последовательно расположены первый холодильник-конденсатор, электрообессоливающая установка, второй и третий холодильники-конденсаторы, первая нагревательная печь и сепаратор, оснащенный линией вывода остатка сепарации и линией вывода паров широкой углеводородной фракции, которая разветвляется на две линии, при этом на первой линии расположен первый холодильник-конденсатор, а на второй линии расположен второй холодильник-конденсатор, после которых линии объединены в одну линию, соединенную с блоком фракционирования, на линии вывода остатка сепарации расположена вторая нагревательная печь и первый вакуумный сепаратор, оснащенный линией вывода первого вакуумного остатка и линией вывода первых вакуумных паров, на которой расположены третий холодильник-конденсатор, примыкание линии подачи вакуумных паров термической конверсии и второй вакуумный сепаратор, соединенный линией подачи тяжелой газойлевой фракции с линией вывода тяжелого газойля перед крекинг-печью, и соединенный с линией вывода газа линией подачи вторых вакуумных паров сепарации, оборудованной вакуумсоздающим устройством, оснащенным линиями подачи рабочего тела из линии вывода широкой углеводородной фракции и вывода отработанного рабочего тела в линию вывода широкой углеводородной фракции, кроме того, на линии вывода продуктов крекинга последовательно установлены трубный сепаратор, оснащенный линией вывода крекинг-остатка в первый испаритель и линией вывода крекинг-паров, оснащенной смесителем, в третий испаритель, соединенный с вакуумным сепаратором линией подачи третьего остатка термической конверсии, при этом второй испаритель оснащен линией вывода второго остатка термической конверсии, которая разделяется на линии вывода циркулирующего остатка термической конверсии и балансового остатка термической конверсии, а на линии вывода вакуумных паров термической конверсии из вакуумного сепаратора термической конверсии установлен первый рекуперативный теплообменник, помимо этого, линия вывода первого вакуумного остатка соединена с линией вывода вакуумного остатка термической конверсии с образованием линии битумного сырья, на которой размещен второй рекуперативный теплообменник и блок окисления с линией подачи воздуха, линией вывода отходящих газов и линией вывода битума, на которой установлен третий рекуперативный теплообменник.

При необходимости к линии подачи нафты может примыкать линия вывода по меньшей мере ее части. Для регулирования температуры в третьем испарителе линия вывода крекинг-паров между трубным сепаратором и смесителем может быть соединена с линией вывода паров термической конверсии из третьего испарителя.

Испарители представляют собой аппараты емкостного типа, в качестве сепараторов могут быть установлены центробежные или емкостные аппараты, а мультифазный насос может быть выполнен, например, в виде винтового насоса. В качестве смесителей установлены парожидкостные эжекторы. Блок фракционирования выполнен в виде одной или двух ректификационных колонн. Установлено вакуумсоздающее устройство эжекторного типа. Блок окисления укомплектован любым соответствующим оборудованием, известным из уровня техники.

Оснащение установки блоком получения вакуумного остатка из тяжелой нефти обеспечивает возможность раздельного получения из тяжелой нефти вакуумного остатка, содержащего концентрат асфальтенов, а из парафинистого мазута - вакуумного остатка термической конверсии, содержащего концентрат тяжелых ароматических углеводородов, являющихся стабилизаторами асфальтенов, что обеспечивает высокие термомеханические свойства битумов, получаемых окислением битумного сырья, полученного смешением вакуумного остатка тяжелой нефти и вакуумного остатка термической конверсии. Требуемое качество битума обеспечивается также размещением смесителя на линии подачи крекинг-паров, имеющих высокую температуру, что обеспечивает повышенную температуру в третьем испарителе, более глубокую термическую конверсию парафинов, меньшее содержание парафинов во втором остатке термической конверсии, и, соответственно, в вакуумном остатке термической конверсии и в битумном сырье.

Предлагаемая установка состоит из блока фракционирования 1, блока замедленной термической конверсии в составе: крекинг-печи 2, первого 3, второго 4 и третьего 5 испарителей, трубного сепаратора 6, вакуумного сепаратора термической конверсии 7, смесителя 8 и первого рекуперативного теплообменника 9; блока получения вакуумного остатка из тяжелой нефти в составе: первого 10, второго 11 и третьего 12 холодильников-конденсаторов, электрообессоливающей установки 13, нагревательных печей 14 и 15, сепаратора 16, первого 17 и второго 18 вакуумных сепараторов, и вакуумсоздающего устройства 19; а также битумной установки в составе: второго 20 и третьего 21 рекуперативных теплообменника, а также блока окисления 22.

При работе установки парафинистый мазут подают по линии 23, нагревают его в теплообменниках 9, 20 и 21, и направляют в блок фракционирования 1. Также в блок 1 по линии 24 подают широкую углеводородную фракцию, а по линии 25, образованной соединением линий подачи первый, вторых и третьих паров термической конверсии из испарителей 3, 4 и 5, подают суммарные пары термической конверсии в качестве парового орошения.

Из блока 1 по линиям 26-30 выводят газ, нафту, легкий газойль (дизельную фракцию), тяжелый газойль и кубовый остаток, соответственно. Тяжелый газойль (линия 29) смешивают с нафтой (линия 27), циркулирующим остатком термической конверсии, подаваемым из испарителя 4 по линии 31 и тяжелой газойлевой фракцией из сепаратора 18, подаваемой по линии 32. Полученную смесь нагревают до температуры термической конверсии в крекинг-печи 2, продукты крекинга выводят по линии 33 и разделяют в сепараторе 6 на крекинг-пары и крекинг-остаток, который по линии 34 подают в испаритель 3. Из испарителя 3 в линию 25 подают первые пары термической конверсии, а по линии 35 первый остаток термической конверсии подают в испаритель 4, в котором процесс термолиза завершается. Из испарителя 4 в линию 25 подают вторые пары термической конверсии, выводят второй остаток термической конверсии и разделяют его на потоки циркулирующего остатка термической конверсии (линия 31) и балансового остатка термической конверсии, который по линии 39 подают на смешение с кубовым остатком (линия 30). Полученную смесь по линии 40 направляют в смеситель 8, где смешивают с крекинг-парами, выводимыми из сепаратора 6, и подают в испаритель 5, из которого по линии 41 третий остаток термической конверсии направляют в сепаратор 7, а по линии 42 третьи пары термической конверсии подают в линию 25, в которую также направляют пары из испарителей 3 и 4. Из сепаратора 7 по линии 43 выводят вакуумные пары термической конверсии, охлаждают их в теплообменнике 9 и направляют в вакуумный сепаратор 18, а по линии 44 выводят ароматизированный вакуумный остаток термической конверсии.

Тяжелую нефть (линия 45) нагревают в холодильнике-конденсаторе 10, подвергают электрообессоливанию в установке 13, нагревают в холодильниках-конденсаторах 11, 12 и печи 14. Нагретую нефть разделяют в сепараторе 16 на остаток сепарации и пары широкой углеводородной фракции, которые выводят по линии 24, охлаждают и конденсируют в холодильниках-конденсаторах 10 и 11, и подают в блок 1. Остаток сепарации из сепаратора 16 выводят по линии 46, нагревают в печи 15 и разделяют в сепараторе 17 на первый вакуумный остаток и первые вакуумные пары, которые выводят по линии 47, охлаждают и конденсируют в холодильнике-конденсаторе 12 и совместно с охлажденными и сконденсированными вакуумными парами термической конверсии (линия 43) разделяют в сепараторе 18 на тяжелую газойлевую фракцию (линия 32) и вторые вакуумные пары, которые по линии 48 с помощью вакуумсоздающего устройства 19 подают в линию 26. В вакуумсоздающее устройство 19 по линии 49 подают рабочее тело, а по линии 50 в линию 24 выводят отработанное рабочее тело. В качестве рабочего тела, используют ее часть из линии 24 или после холодильника-конденсатора 11, или после холодильника-конденсатора 10, или из линии 24 после смешения двух последних потоков (показано штрих-пунктиром). Выбор из трех указанных вариантов осуществляют с учетом фракционного состава, и в зависимости от вязкости соответствующих частей широкой углеводородной фракции, подбирая оптимальную вязкость рабочего тела.

Первый вакуумный остаток, выводимый из сепаратора 17 по линии 51, смешивают с ароматизированным вакуумным остатком термической конверсии (линия 44), полученное битумное сырье по линии 52 направляют на битумную установку, где охлаждают в теплообменнике 20 и направляют в блок 22, в который по линии 53 также подают воздух. Из блока 22 по линии 54 выводят отходящий газ, а по линии 55 после охлаждения в теплообменнике 21 выводят битум.

Пунктиром показано: возможное соединение линии крекинг-паров после сепаратора 6 с линией 42 для регулирования температуры в испарителе 5, и возможное примыкание к линии 28 линии 56 вывода с установки части нафты.

Работоспособность установки подтверждается примером.

9,5 т/час парафинистого мазута с плотностью 906 кг/м³ при 55°С нагревают в теплообменниках 9, 20 и 21 до 290°С и направляют в блок 1. Также в блок 1 подают 1,1 т/час широкой углеводородной фракции и 16,0 т/час суммарных паров термической конверсии. Из блока 1 выводят 0,6 т/час газа, 5,0 т/час нафты, 10,8 т/час легкого газойля, 7,6 т/час тяжелого газойля и 2,5 т/час кубового остатка, соответственно. Тяжелый газойль смешивают с нафтой, 6,0 т/час циркулирующего остатка термической конверсии, 3,0 т/час тяжелой газойлевой фракции и нагревают до 450°С в крекинг-печи 2. Продукты крекинга выводят разделяют в сепараторе 6 с получением 7,5 т/час крекинг-паров и крекинг-остатка, который подают в испаритель 3, из которого выводят 3,5 т/час первых паров термической конверсии и первый остаток термической конверсии, который подают в испаритель 4, из которого выводят 2,7 т/час вторых паров термической конверсии и первый остаток термической конверсии, который разделяют на потоки циркулирующего остатка термической конверсии и 2,0 т/час балансового остатка термической конверсии, который смешивают с кубовым и направляют в смеситель 8, где смешивают с крекинг-парами, выводимыми из сепаратора 6, и подают в испаритель 5, из которого 2,2 т/час третьего остатка термической конверсии направляют в сепаратор 7, а 9,8 т/час третьих паров термической конверсии подают в блок 1 совместно с парами из испарителей 3 и 4. Из сепаратора 7 выводят 1,1 т/час вакуумных паров термической конверсии, охлаждают их в теплообменнике 9 и направляют в вакуумный сепаратор 18, а также выводят ароматизированный вакуумный остаток термической конверсии.

10,0 т/час зиаэтдиновской нефти с плотностью 1017 кг/м³ нагревают в холодильнике-конденсаторе 10 до 110°С, подвергают электрообессоливанию в установке 13, нагревают в холодильниках-конденсаторах 11, 12 и печи 14 до 380°С и разделяют в сепараторе 16 на 8,9 т/час остатка сепарации и пары широкой углеводородной фракции, которые охлаждают до 80°С и конденсируют в холодильниках-конденсаторах 10 и 11, и подают в блок 1. Остаток сепарации из сепаратора 16 нагревают в печи 15 до 400°С и разделяют в сепараторе 17 на 7,0 т/час первого вакуумного остатка и первые вакуумные пары, которые охлаждают до 120°С и конденсируют в холодильнике-конденсаторе 12 и совместно с охлажденными и сконденсированными вакуумными парами термической конверсии из сепаратора 7 и теплообменника 9 разделяют в сепараторе 18 на 3,0 т/час тяжелой газойлевой фракции и 0,003 т/час вторых вакуумных паров, которые с помощью вакуумсоздающего устройства 19 подают в линию вывода газа из блока 1. В вакуумсоздающее устройство 19 в качестве рабочего тела подают 1 т/час широкой углеводородной фракции после теплообменников 10 и 11, отработанное рабочее тело возвращают в эту же линию.

Первый вакуумный остаток, выводимый из сепаратора 17, смешивают с ароматизированным вакуумным остатком термической конверсии, 8,1 т/час полученного битумного сырья направляют на битумную установку, где сначала охлаждают до 200°С в теплообменнике 20 и окисляют в блоке 22 с получением 8,0 т/час битума марки БНД 50/70 с растяжимостью при 0°С 4 см (норма - не менее 3,5 см) и температурой хрупкости по Фраасу при 0°С минус 18°С (норма - не выше -16°С).

В условиях примера на установке по прототипу получено 7,8 т/час битума с растяжимостью при 0°С 1,5 см и температурой хрупкости по Фраасу при 0°С минус 10°С, что не соответствует требованиям ГОСТ 33133-2014.

Полученный результат достигнут путем оснащения установки дополнительным блоком получения вакуумного остатка из тяжелой нефти и размещением смесителя на линии подачи крекинг-паров.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет осуществить переработку парафинистого мазута и тяжелой нефти с получением битума и может быть использована в промышленности.