способ переработки тяжелого асфальтенсодержащего углеводородного сырья

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЯЖЕЛОГО АСФАЛЬТЕНСОДЕРЖАЩЕГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ, содержащего 72-95% фракций, выкипающих при 520^oС - конец кипения, включающий его предварительный подогрев, термический крекинг, разделение полученного продукта с выделением дистиллятных фракций и остаточной фракции и ее последующую деасфальтизацию с получением асфальта и деасфальтированного продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода газойлевых фракций, термический крекинг ведут до конверсии фракции 520^oС - конец кипения, равной 38,0 - 61 мас.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термический крекинг ведут при температуре 410-520^oС и давлении 1-90 атм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что деасфальтизацию ведут в растворе C₃ - C₈ парафинового углеводорода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу конверсии тяжелого асфальтенсодержащего углеводородного сырья, включающего по крайней мере 25 мас.% углеводородов с точкой кипения не менее 520^оС в продукты с более низкой точкой кипения.

Однако известны способы переработки тяжелого асфальтсодержащего углеводородного сырья путем его предварительного нагрева с последующим термическим крекингом и выделением из полученного продукта фракции, выкипающей выше 350^оС, подвергаемой далее деасфальтизации.

Известен способ переработки нефтяных остатков, содержащих значительное количество асфальтенов путем термического крекинга при давлении 1-3 МПа, температуре 400-500^оС и времени 10-60 мин, разделением полученного продукта на дистиллятные фракции и остаточную фракцию с последующей деасфальтизацией остаточной фракции с получением асфальта и деасфальтированного масла. Недостатком известных способов является относительно невысокий выход газойлевых фракций.

Целью данного изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная цель достигается способом переработки тяжелого асфальтенсодержащего углеводородного сырья, содержащего 72-95% фракций, выкипающих при 520^оС (конец кипения), включающего его предварительный подогрев, термический крекинг, разделение полученного продукта с выделением дистиллятных и остаточной фракций и ее последующую деасфальтизацию с получением асфальта и деасфальтированного продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода газойлевых фракций, термический крекинг ведут до конверсии фракции 520^оС - конец кипения, равной 38,0 - 61 мас.%. Термокрекинг ведут при температуре 410-520^оС и давлении 1-90 атм.

Деасфальтизацию ведут в растворе С₃-С₈ парафинового углеводорода.

В качестве сырья могут использоваться атмосферные или вакуумные остатки иного происхождения, т.е. полученные при получении синтетических масел из синтез-газа. При желании, тяжелое сырье может включать рецикловые газойли, получены при каталитическом крекинге, и/или тяжелые нефтепродукты, получаемые из гудронового песка и сланцевых масел.

Перед пропусканием в зону термического крекинга сырье предварительно нагревается. Обычно это делается в одной или более печах или печных секциях, снабженных теплообменными трубками или змеевиками, через которые пропускается сырье, предназначенное для предварительного нагрева. Температура, до которой подогревается сырье, составляет предпочтительно 350-600^оС.

Предварительно нагретое таким образом сырье пропускается через зону термического крекинга. Сырье может пропускаться в направлении вверх или вниз через зону крекинга. Предпочтительно поток направляется вверх. Сырье может пропускаться через зону крекинга, которая представлена в виде пустой емкости. Предпочтительно зона термического крекинга располагается в емкости для выдерживания крекируемого материала, содержащей внутренние включения. Эти внутренние включения выполнены предпочтительно в виде перфорированных пластин. В такой емкости для выдерживания указанные внутренности образуют камеры, посредством которых возможность обратного смешения уменьшается.

Настоящее изобретение предоставляет в распоряжение высокую конверсию углеводородов 520^оС. Это означает, что выход по фракциям дистиллята является высоким. Конверсия углеводородов 520^оС⁺ составляет 35-70 мас.%. При конверсии ниже 30 мас.% едва ли будут иметь место какие-либо проблемы стабильности, тогда как при конверсии свыше 70 мас.% остаточная фракция будет такой вязкой и богатой коксом, что обращение с ней будет очень обременительным. Очень хорошие результаты были получены при конверсии 520^оС⁺ углеводородов от 40 до 60 мас.%.

Термический крекинг обычно осуществляют в отсутствие восстанавливающих газов, таких как водород. Крекинг может осуществляться в присутствии пара. Условия, при которых может проходить термический крекинг, могут изменяться. Можно регулировать температуру, давление и время нахождения в реакторе таким образом, чтобы происходила нужная конверсия. Специалистам в данной области очевидно, что одна и та же конверсия может быть получена при высокой температуре и коротком времени нахождения, с одной стороны, и при низкой температуре, но при более продолжительном времени нахождения, с другой стороны. Далее, реакции крекинга являются эндотермическими, и, следовательно, температура имеет тенденцию снижаться на протяжении зоны крекинга в случае сокинг-крекинга. Из сказанного следует, что специалист в данной области сможет выбрать условия в зоне крекинга таким образом, чтобы достигался желательный уровень конверсии. Подходящие условия крекинга включают температуру 350-600^оС, давление 1-100 бар и время нахождения 0,5-60 мин. Время нахождения относится к холодному сырью.

Поток, вытекающий из зоны термического крекинга можно подвергать резкому охлаждению перед его разделением на одну или боле дистиллятных фракций и остаточную фракцию. Резкое охлаждение может осуществляться с помощью контактирования вытекающего потока с более холодной жидкостью для прекращения реакции (гасящей жидкостью). Подходящие гасящие жидкости (текучие среды) включают относительно легкие углеводородные масла, такие как бензин или рециркулированная холодная остаточная фракция, полученная из вытекающего потока.

После необязательного резкого охлаждения вытекающего потока этот поток разделяется на одну или более дистиллятных фракций и остаточную фракцию. Дистиллятные фракции включают, например, газ (С₁-С₄ углеводороды), бензин, средние дистилляты и необязательно один или более вакуумных дистиллятов. Полученная остаточная фракция содержит тяжелые 520^оС⁺ углеводороды.

Полученная остаточная фракция может быть очень вязкой. Если необходимо, остаточная фракция может смешиваться с разбавителем для облегчения обращения с получающейся в результате смесью. Подходящие разбавители включают дистиллятные нефтепродукты, такие как бензин, газойль и другие углеводородные потоки, как от прямой перегонки, так и каталитического крекингового происхождения. Хотя обращение со смесью будет легче, недостатком данного добавления разбавителя является увеличенный объем, который приходится подвергать стадии деасфальтирования. При оценке того, является ли добавление разбавителя благоприятным или нет, могут быть решающими экономические мотивы.

Деасфальтирование остаточной фракции может осуществляться обычным образом. В данной области известно деасфальтирование растворителем. На данной стадии остаточная фракция обрабатывается по принципу противотока экстрагирующей средой, которой обычно является легкий углеводородный растворитель, содержащий парафиновые соединения, предпочтительно С₃-С₈ парафиновые углеводороды, более предпочтительно бутан, пентан и/или гексан, в особенности пентан. Может использоваться вращающийся дисковый контактный аппарат или колонна с тарелками, причем остаточная фракция поступает или входит в верхней части, а экстрагирующая среда входит снизу. Парафиновые соединения растворяются в экстрагирующей среде и отводятся в верхней части аппарата. Асфальтены, которые не растворимы в экстрагирующей среде, отводятся в нижней части аппарата. Подходящими условиями при деасфальтировании являются: соотношение растворителя и остаточной фракции от 1,5 до 8,0 мас./мас., давление от 1 до 50 бар и температура 160-230^оС. Эти условия позволяют получать очень тяжелые асфальты. Для обеспечения возможности обращения с такими тяжелыми асфальтами может быть желательным добавление к асфальту дистиллятных нефтепродуктов.

Деасфальтизация подходящим образом осуществляется так, чтобы из остаточной фракции удалялось более, чем 35 мас.% асфальтенов. Предпочтительно удаляется более 50 мас.% асфальтенов, более предпочтительно - более, чем 80 мас.%.

Предпочтительно более 15 мас.% остаточной фракции выделять в виде асфальта. Это обеспечивает полное удаление всех твердых частиц и удаление основного большинства асфальтенов. Получающееся в результате деасфальтированное масло обладает превосходными свойствами в смысле плотности, углеродного числа по Конрадсону и вязкости, и поэтому не будет сталкиваться с какими-либо проблемами при производстве топлива. В зависимости от типа сырья и уровня конверсии термического крекинга в виде асфальта удобным образом отделяется от 15 до 50 мас.%, предпочтительно 20-45 мас.% остаточной фракции.

Деасфальтированное масло, получающееся в результате стадии деасфальтирования, может использоваться в качестве остаточного топлива, или оно может использоваться в качестве компонента смешения для остаточного топлива. Требования спецификаций для топлива могут быть такими, что деасфальтированное масло предпочтительно смешивается с маслами дистиллятных нефтепродуктов для доведения получающейся смеси до желательных требований спецификации продукта. Требования спецификации относятся не только к стабильности, но также и к другим характеристикам, таким как углеродное число по Конрадсону, вязкость и плотность.

Другие полезные области использования деасфальтированных масел включают использование масла в качестве исходного сырья для процесса гидроочистки или гидрокрекинга, для процесса каталитического крекинга или термического крекинга.

Асфальт подходящим образом может сжигаться, например, в установках для сжигания с псевдоожиженным слоем или в виде эмульгированного топлива. Еще одним полезным видом реализации асфальта является использование его в качестве исходного сырья для газификационных установок, для получения синтез-газа или топливного газа.

Изобретение далее иллюстрируется с помощью следующих ниже примеров.

П р и м е р ы. Эксперименты по термическому крекингу осуществляли в аппарате опытной установки, включающем змеевик, который нагревался, пока через него пропускали сырье, и емкость для выдерживания крекируемого материала. Скорость подачи сырья выбирали так, чтобы время нахождения (в расчете на холодное сырье) в нагревательном змеевике было 2 мин, а время нахождения в емкости для выдерживания - 38 мин. В ходе экспериментов температура варьировалась в соответствии с желаемой степенью конверсии. После емкости для выдерживания устанавливался теплообменник и аппарат для фракционирования, для охлаждения потока, вытекающего из емкости для выдерживания, и впоследствии для разделения вытекающего потока на газовую фракцию (С₁-С₄), бензиновую фракцию (С₅-165^оС), фракцию газойля (165-350^оС) и остаточную фракцию (350^оС⁺).

Эксперименты по деасфальтированию осуществлялись во вращающемся дисковом контактном аппарате, работающем при весовом соотношении пентан : остаточная фракция 2,0 - 2,2, скорости подачи около 2,0 кг остаточной фракции в час и при давлении 40 бар. Температура в контактном аппарате варьировалась между 170 и 210^оС.

В экспериментах использовались различные виды сырья: средневосточные короткие остатки (сырье 1), венесуэские короткие остатки (сырье II) и короткие остатки Северного моря (сырье III). Некоторые характеристики сырья приводятся в табл.1 ниже.

П р и м е р 1. Короткий остаток, содержащий 72 мас.% углеводородов, кипящий выше 520^оС, в котором содержание С₅ асфальтенов составляет 10,3 мас.% , имеющий вязкость при 100^оС 214 мм²/с, был подвергнут термическому крекингу с температурой на выходе 480^оС и давлении 6 бар. Распределение продукта представлено ниже.

Распределение продукта, мас. % : С₁-С₄ 2,3 С₅ - 165^оС 5,9 165-350^оС 15,3 350-520^оС 34,5 520^оС⁺ 42,0 520^оС ⁺ конверсия 41,5

Деасфальтацию проводили известным способом.

П р и м е р 2. Используя исходное углеводородное сырье, осуществляли дополнительные эксперименты термического крекинга. Условия термического крекинга и результаты этих экспериментов приведены в табл.2.

Этап деасфальтизации, который должен быть осуществлен, подробно описывается в примерах, находящихся в описании.

П р и м е р 3. Осуществляли эксперименты по термическому крекингу с другими видами сырья, давая результаты, показанные в табл.3.

Когда остаточные фракции 350^оС⁺, полученные в экспериментах согласно настоящему изобретению, т.е. соответственно в экспериментах NN 5, 6, 8 и 9, подвергали стадии деасфальтирования при скорости подачи сырья 2,0 кг/ч, массовом отношении пентан-фракция 350^оС⁺ 2,0, под давлением 40 бар и при средней температуре 185^оС, получаютcя деасфальтированные масла (ДАМ) и асфальты (асф. ) со следующими ниже выходами и имеющие свойства, указанные в табл.4.