способ получения сырья для производства технического углерода

Формула изобретения

Способ получения сырья для производства технического углерода, включающий каталитический крекинг нефтяных фракций в присутствии цеолитсодержащего катализатора, фракционирование продуктов каталитического крекинга, выделение тяжелого газойля и его смешение с нефтяным компонентом в массовом соотношении (0,1-4) : 1 для получения целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве нефтяного компонента используют нефтяные остатки, полученные в процессах деасфальтизации тяжелых нефтяных фракций селективными растворителями или вакуумной перегонки вышеназванных фракций, и смешение компонентов осуществляют при температуре 90-150^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности касается получения нефтяного сырья для производства технического углерода.

Известен способ получения сырья для производства сажи путем каталитического крекинга нефтяных фракций, в котором в качестве сажевого сырья используют газойлевые фракции [1] . Однако лишь жесткий режим каталитического крекинга 510-525^oC позволяет получать газойль с содержанием ароматических соединений 78% (индекс корреляции 93,5 пунктов). Крекинг при более низких температурах (480-490^oC) приводит к получению малоароматизированного катгазойля (содержание ароматики 40-55%), в связи с чем такие газойли не могут использоваться как самостоятельное сырье и требует повторной переработки в более ароматизированный продукт (Т.Г.Гюльмисарян, Л.Н.Гилязетдинов. "Сырье для производства печных саж", М., Химия, 1975, с.33-41).

Известны способы повышения ароматизованности тяжелых каталитических газойлей. В способе [2] каталитический крекинг гидроочищенных нефтяных фракций осуществляют в жестких условиях при температуре 525-530^oC, скорости 10-21 ч^-1 с рисайклом в количестве 20-25 мас.%. В качестве сырья для техуглерода используют фракцию, выкипающую выше 270^oC, которая имеет индекс корреляции 90-105; выход 9,3-21,3% (Современное состояние и перспективы обеспечения промышленности технического углерода высококачественным сырьем. Мат.Всес.н. -т. сов. (Омск, 12-14.09.78). - ЦНИИТЭнефтехим, М., 1979, с. 41-48).

Для увеличения содержания ароматических углеводородов в тяжелом газойле по способу [3] используется рециркуляция смеси легкого и тяжелого газойлей в количестве 30 мас.% каждого на исходное сырье каткрекинга. Индекс корреляции полученного тяжелого газойля составлял 103,3 пункта, с дополнительным дожигом окиси углерода-107. Однако использование рисайкла в процессе каталитического крекинга в способах [2, 3] приводит к резкому снижению выхода тяжелого газойля (с 28 до 5-9% [3]), что является серьезным недостатком такого приема. Также ухудшаются условия работы катализатора, так как введение в сырье крекинга ароматизированного рисайкла увеличивает коксообразование, которое приводит к снижению активности катализатора.

Известны способы повышения ароматизованности тяжелых каталитических газойлей [4], включающие ряд дополнительных мероприятий. К ним относятся утяжеление газойлей путем их дополнительной ректификации и отгона фракций, выкипающих до 300-450^oC; термический крекинг газойлей; декантация тяжелых газойлей или их смесей с остаточной фракцией и шламом с последующей ректификацией или крекированием; ужесточение режима каталитического крекинга (до 530^oC); использование утяжеленных вакуумных дистиллятов в качестве сырья крекинга. Каждый из вышеназванных приемов связан с усложнением технологической схемы, высокими капитальными и энергетическими затратами, что приводит к удорожанию целевого продукта-сырья для производства технического углерода (Проблемы получения и эффективного использования сырья для производства технического углерода. Мат.Всес. н-т сов. (Омск, 18-19.09.90). - ЦНИИТЭнефтехим, М., 1990, с. 26-34, 35-42, 54-62).

Кроме того, снижается выход сырья для техуглерода на исходное сырье каталитического крекинга (до 4-10 мас. %) в связи с чем возникает проблема снижения его выработки и дефицитности в сырье для отрасли технического углерода.

Следует отметить также, что проведение каталитического крекинга в жестких условиях с целью получения более ароматизированного тяжелого газойля, а также использование исходного сырья крекинга с повышенным содержанием полициклической ароматики, связано с повышенным коксообразованием на катализаторе и снижением его активности (Проблемы получения и эффективного использования сырья для производства технического углерода. Мат.Всес. н-т сов. (Омск, 18-19.09.90). - ЦНИИТЭнефтехим, М., 1990, с.26-34, 35-42, 54-62).

Известны способы, в которых с целью увеличения ароматизованности тяжелого газойля его смешивают с другими компонентами, имеющими в своем составе полициклические ароматические углеводороды. В способе [5] тяжелый каталитический газойль смешивают с полимерами каталитической очистки мотобензинов и экстрактами фурфурольной очистки дистиллятных масел. Однако добавляемые компоненты не являются эффективными носителями полициклической ароматики, в связи с чем не могут значительно повысить ароматизованность тяжелого газойля (SU 163693A1, 23.07.64).

Наиболее близким по достигаемому эффекту и технической сущности является способ получения сырья для производства технического углерода, включающий каталитический крекинг прямогонной керосино-газойлевой фракции в присутствии цеолитсодержащего катализатора с последующей ректификацией полученных продуктов и выделением газа, фракции моторного бензина, газойля и тяжелого газойля, последующий каталитический крекинг на второй ступени фракции моторного бензина, ректификации полученных продуктов с выделением газа, компонента авиабензина, моторного бензина, флегмы и полимерного газойля при рециркуляции части последнего в куб ректификационной колонны, причем полимерный газойль с целью улучшения его качества выдерживают в кубе ректификационной колонны при кратности его рециркуляции 20-30 и далее смешивают с тяжелым газойлем первой ступени в массовом соотношении (40-80): (20-60) [6] (SU 1135749, A1, 23.01.85).

Существенным недостатком известного способа [6] является сложная технологическая схема, включающая двухступенчатый каталитический крекинг и рециркуляцию полимергазойля с высокой кратностью через куб ректификационной колонны, что является сложной и трудоемкой стадией в промышленной реализации.

При этом вторая ступень крекинга является необходимой и зависимой от первой ступени, так как именно с вовлечением в сырье техуглерода компонента второй ступени - полимерного газойля удается улучшить качество целевого продукта. Индекс корреляции полученного смешением сырья составляет 92-103,5 пунктов.

Другой недостаток известного способа [6] заключается в низком выходе целевого продукта-сырья для техуглерода на исходное сырье каталитического крекинга (от 4,9 до 9,8%), причем выход тяжелого газойля на первой ступени очень низкий (3,4-3,8 мас.%), так как эта ступень предназначена для получения мотобензина - сырья для второй ступени. В то же время для традиционного одноступенчатого каталитического крекинга обычно выход тяжелого газойля составляет от 10 до 20 мас.%

Кроме того, способ [6] связан с высокими энергетическими и эксплуатационными затратами на стадии рециркуляции полимергазойля, а также капитальными и прочими сопутствующими двухступенчатому крекингу затратами, вследствие чего способ малоэффективен.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение технологии и повышение эффективности способа, расширение сырьевой базы при получении сырья для технического углерода.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения сырья для производства технического углерода, включающем каталитический крекинг нефтяных фракций в присутствии цеолитсодержащего катализатора, фракционирование продуктов каталитического крекинга с выделением тяжелого газойля и его смешение с нефтяным компонентом в массовом соотношении (0,1-4):1, в качестве нефтяного компонента используют нефтяные остатки, полученные в процессах деасфальтизации тяжелых нефтяных фракций селективным растворителем или вакуумной перегонки вышеназванных фракций, и смешение компонентов осуществляют при температуре 90-150^oC.

Отличительным признаком предлагаемого способа является то, что при смешении тяжелого каталитического газойля с нефтяным компонентом в качестве последнего используют нефтяные остатки, полученные в процессах деасфальтизации тяжелых нефтяных фракций селективными растворителями или вакуумной перегонки вышеназванных фракций.

Такое техническое решение позволяет значительно упростить технологию способа за счет исключения второй ступени каталитического крекинга и использования при смешении с тяжелым газойлем в предлагаемом способе нефтяных остатков, являющихся некалькулируемыми отходными продуктами других процессов нефтепереработки, которые имеются практически на каждом нефтеперерабатывающем заводе.

Одним из таких остатков является асфальт - остаток процесса деасфальтизации тяжелых нефтяных фракций (гудрона, полугудрона) селективными растворителями (нормальными парафинами, бензином и др.) в производстве остаточных масел. Другим компонентом, который используют при смешении с тяжелым газойлем по предлагаемому способу, является гудрон - остаток вакуумной перегонки тяжелых нефтяных фракций, например, мазута, получаемого при первичной атмосферной перегонке нефти.

В традиционной нефтепереработке оба остатка в больших количествах направляются на смешение в котельные топлива, ухудшая качество последних.

В то же время нефтяные остатки являются носителями ценных полициклических ароматических углеводородов, которые служат для создания структурной единицы технического углерода.

Использование таких остатков по предлагаемому изобретению в качестве товарных компонентов в смеси с тяжелым газойлем для сырья техуглерода значительно повышает эффективность способа, так как реализацию этих компонентов осуществляют по цене в 1,5 раза выше, чем при компаундировании тяжелых котельных топлив, кроме того, себестоимость сырья для техуглерода в новом способе по сравнению с известным [6] за счет исключения второй ступени и удешевления товарной продукции снижается на 20-80%.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является также температура смешения компонентов, равная 90-150^oC. В известном способе тяжелый газойль и полимергазойль смешивают при температуре не ниже 170^oC (температура начала кипения полимергазойля, выводимого из колонны атмосферной перегонки продуктов крекинга, выше 170^oC), поэтому при выходе с установки смесь тяжелого газойля и полимергазойля необходимо охлаждать до температуры, не превышающей 150^oC. Снижение температуры смешения до 90-150^oC в предлагаемом способе за счет перераспределения тепла смешиваемых продуктов позволяет выводить целевой продукт с нормируемой температурой.

Наконец, преимуществом предлагаемого способа является расширение сырьевой базы в отрасли технического углерода за счет квалифицированного использования тяжелых нефтяных остатков и увеличение выработки сырья по сравнению с известным способом [6].

Предлагаемый способ иллюстрируется конкретными примерами.

Пример 1.

Вакуумный газойль с плотностью при 20^oC 0,906 г/см³, до 350^oC выкипает 11,8 об.%, подвергают каталитическому крекингу в присутствии порошкообразного цеолитсодержащего катализатора при температуре 490-500^oC; производительность по сырью 1000 т/сутки. Продукты каталитического крекинга фракционируют в ректификационной колонне на газ, бензиновую фракцию, легкий газойль, тяжелый газойль и шлам.

Выделенный тяжелый газойль (выход 10,1 мас.%) с плотностью при 20^oC 0,969 г/см³ смешивают при температуре 120^oC с нефтяным компонентом, в качестве которого используют асфальт процесса пропановой деасфальтизации гудрона, имеющий плотность при 20^oC, 1,032 г/см³, в массовом соотношении асфальт : тяжелый газойль 0,1:1. Полученную смесь используют в виде целевого продукта - сырья для производства технического углерода. Количество сырья и его характеристика приведены в таблице, выход бензина составляет 42,5 мас.% на исходное сырье каталитического крекинга.

Примеры 2, 3, 4 проводят аналогично примеру 1. В примере 2 в качестве нефтяного компонента при смешении с тяжелым каталитическим газойлем используют гудрон - остаток вакуумной перегонки мазута с плотностью при 20^oC 0,988 г/см³; в примере 3 - асфальт как в примере 1; в примере 4 - смесь гудрона (50%), как в примере 2, и асфальта (50%), как в примере 1. Все показатели по примерам 2, 3, 4 приведены в таблице.

Из приведенных в таблице данных видно, что при упрощенной одноступенчатой схеме каталитического крекинга по предлагаемому способу по сравнению с известным условная себестоимость целевого продукта снижается в 1,2-4,5 раза, при этом значительно увеличивается выработка целевого продукта и используются некалькулируемые остаточные нефтепродукты, что одновременно расширяет сырьевые ресурсы в отрасли технического углерода.

Таким образом, предлагаемый способ эффективен, позволяет упростить технологию за счет замены в смеси с тяжелым каталитическим газойлем полимергазойля нефтяными остатками, полученными в процессах деасфальтизации тяжелых нефтяных фракций селективными растворителями или вакуумной перегонки вышеназванных фракций, которые смешивают с последним при температуре 90-150^oC.