способ получения дистиллятных фракций

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСТИЛЛЯТНЫХ ФРАКЦИЙ путем термокрекинга тяжелого и остаточного нефтяного сырья в присутствии инициирующих добавок, отличающийся тем, что в качестве инициирующей добавки используют полиэтилен любого вида в количестве 10-20 мас. от исходного сырья, полученную смесь подвергают термокрекингу при атмосферном давлении и температуре 360-460^oС с конденсацией образующихся паров при 10-90^oС для раздельного отбора жидких и масляных дистиллятных фракций.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к получению светлых дистиллятных фракций путем термодеструкции тяжелых нефтей и нефтяных остатков, и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ переработки тяжелого нефтяного сырья, описанный (1) пат. СССР N 719551, Бюл. N 8, 1980.

Сущность способа заключается в термическом крекинге нефтяного сырья в серии реакторов при 405-520^оС в контакте с инертным газом, поступающим в зону реакции с температурой 400-2000^оС.

Недостатки данного способа: образуются летучие газы (6-10%); остается большой процент кубового остатка (35-40%); можно получать только масляные фракции (данный способ не рассчитан на получение бензиновых и керосиновых фракций).

Наиболее близким к изобретению относится способ получения дистиллятных фракций из тяжелых нефтей и нефтяных остатков (мазута) (2) а.с. N 941397, Бюл. N 25, 1982. Согласно описанию способ проводится следующим образом.

Нефтяной остаток подвергается вакуумной перегонке в присутствии ароматического концентрата, выкипающего в пределах 300-500^оС и с содержанием ароматических углеводородов 50-100% Количество его берется 5-12% исходного сырья. В качестве ароматического концентрата используются: экстракты масляных фракций (побочный продукт, получаемый при селективной очистке масляных фракций нефтей); смолы пиролиза нефтяных остатков; антраценовая фракция, представляющая собой продукт каталитического реформинга. До 3/4 ароматического концентрата смешивается с исходной нефтью, а остальная часть вводится в дистилляционную колонну. Вакуумную перегонку ведут при температуре верха колоны 180^оС, низа 380^оС и остаточном давлении 50 мм рт.ст. Суммарный выход дистиллятов составляет на исходное сырье 70-74% кубовый остаток составляет 20-25% летучие углеводороды 5-6% Недостатками прототипа являются сравнительно высокий выход летучих и кубового остатка; наличие вредных примесей в ароматических концентратах, таких как сера (до 2%), фосфора (до 1%) и пр. элементов, загрязняющих целевые дистилляты; применение в технологии операции вакуумирования.

Целью изобретения является замена данных ароматических концентратов на легкодоступное и химически чистое углеводородное сырье, уменьшение выхода побочных продуктов летучих и кубового остатка, получение жидких дистиллятов, соответствующих бензиновым и керосиновым фракциям, исключение из технологии операции вакуумирования.

Поставленная задача достигается тем, что в исходное тяжелое нефтяное сырье вместо ароматического концентрата добавляют полиэтилен, причем полиэтилен любого вида в количестве 10-20% получаемой смеси, полученную смесь подвергают термическому крекингу (пиролизу) при атмосферном давлении путем нагрева в интервале температур 360-460^оС, где 360^оС начало пиролиза, а 460^оС конец пиролиза, образующиеся в процессе пиролиза продукты разложения конденсируют в холодильнике-конденсаторе, температуру хладагента которого повышают от 10 до 90^оС в соответствии с ростом температуры пиролиза.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что вместо ароматических концентратов в качестве инициирующей добавки применяют легкодоступный и химически чистый полиэтилен, причем полиэтилен любого вида (ПВД полиэтилен высокого давления; ПНД полиэтилен низкого давления; НП нестандартный полиэтилен; ОУ отходы и утиль), и вместо вакуумной перегонки процесс термодеструкции проводят при атмосферном давлении.

Такое техническое решение обеспечивает уменьшение выхода побочных продуктов летучих газов и кубового остатка соответственно до 1-2 и 5-6% вместо 6 и 30% у известных способов, и получение наряду с масляными дистиллятами жидких дистиллятов, разгоняемых в интервале температур 100-300^оС и в количестве 22-36% исходной смеси.

Предлагаемый способ проводят по следующей технологии, схема лабораторной установки приведена на чертеже.

Исходную смесь 1, состоящую из 80-90% тяжелой нефти или нефтяного остатка (мазута) и 10-20% полиэтилена загружают в реактор 2 и начинают нагревать включением муфельной электропечи 3. Регулировку и контроль температур в реакторе 2 и печи 3 осуществляют с помощью термопар 4. С достижением в реакторе 2 температуры 360^оС начинается процесс пиролиза полиэтилена.

В процессе пиролиза полиэтилена продукты его расщепления начинают инициировать разрыв цепей в молекулах нефтяного сырья и способствуют таким образом образованию целевых дистиллятов бензино-керосиновых и масляных. Пиролиз смеси 1 продолжается до 460^оС. Выше этой температуры начинается уже термический процесс коксования углеводородов. Поэтому процесс пиролиза смеси 1 с достижением температуры 460^оС считается законченным. В процессе пиролиза в интервале температур 360-460^оС, образующиеся пары попадают в холодильник-конденсатор 5, конденсируются там и стекают в приемник 6, состоящий из емкостей для жидких и масляных дистиллятов. Процесс пиролиза протекает все технологическое время при атмосферном давлении в стационарном режиме (без перемешивания).

Как показали результаты опытов пиролиз смеси в интервале температур 360-400^оС протекает с образованием жидких дистиллятов (бензино-керосиновых), выкипающих в интервале температур 100-300^оС, а в интервале температур 400-460^оС с образованием маслянных дистиллятов, состоящих из легких, средних и тяжелых фракций. Поскольку температура плавления масел легких фракций начинается с 38-40^оС и повышается до 90^оС у тяжелых, то в процессе пиролиза температура хладагента в конденсаторе 5 повышается с 10 до 90^оС с ростом температуры смеси 1 в реакторе 2.

При проведении опытов по изложенной технологии были установлены следующие закономерности: механизм термокрекинга смеси нефтяное сырье + полиэтилен не зависит от вида полиэтилена, а зависит только от химического состава нефтяного сырья и количества полиэтилена; если полиэтилена берется меньше 10% исходной смеси, то температура окончания пиролиза понижается. Такое понижение приводит на начальном этапе к простой перегонке, а затем к операции коксования углеводородов. В результате этого выход целевых дистиллятов уменьшается, а выход летучих и кубового остатка увеличивается; если количество полиэтилена берется более 20% исходной смеси, то в процессе пиролиза в целевых дистиллятах увеличивается содержание -олефиновых углеводородов, а это влечет за собой резкое изменение физических и химических свойств целевых продуктов.

П р и м е р 1. Нефтяной остаток прямой перегонки нефти Студено-Ключевского месторождения, имеющий показатели: плотность 0,939 кг/м³, температуру разгонки 340-500^оС, вязкость кинематическую ₅₀ 20,6 сСт, содержание серы S 1,8% коксуемость К 6,9% смешивают в количестве 900 г с полиэтиленом вида НП (нестандартный полиэтилен, представляющий собой технологический отход производства), взятым в количестве 100 г. Показатели полиэтилена: плотность 0,86 кг/м³, температура пиролиза 360-440^оС. Полученную в соотношении 9:1, исходную смесь 1 нагревают в реакторе 2 путем установки его в муфельную электропечь 3. С достижением в реакторе 2 температуры 360^оС начинается пиролиз смеси 1. С этого момента пары разложения поступают в холодильник-конденсатор 5, охлаждаемый водой с температурой 10-20^оС, конденсируются там и стекают в емкость для бензино-керосинового дистиллята приемника 6. Сбор данного дистиллята в емкость заканчивается при температуре в реакторе 395-400^оС. Начиная с этой температуры приемку целевых дистиллятов переводят на емкость для масляных фракций. Масляные дистиллят, представляющий собой смесь легких, средних и тяжелых фракций получается при пиролизе, протекающем в интервале температур 400-460^оС. Поскольку температура плавления масляных фракций растет от 38 (легкая) до 90^оС (тяжелая), то в процессе их сбора поднимают и температуру хладагента (воды) с 20 до 90^оС. С достижением в реакторе 2 температуры 460^оС пиролиз смеси 1 прекращается, реактор 2 выводится из зоны нагрева, охлаждается и взвешивается. Взвешиваются также емкости приемника 6 с целевыми продуктами. Результаты пиролиза представлены в табл.1.

П р и м е р 2. Технологический режим тот же, что и в примере 1, только исходная смесь 1 взята в соотношении 8:2 (800 г нефтяной остаток и 200 г полиэтилена вида НП). Результаты пиролиза представлены в табл.1.

П р и м е р 3. Технологический режим тот же, что и в примере 1, только в качестве исходного нефтяного сырья взят топочный мазут показателями: плотностью 0,954 кг/м³, вязкостью кинематической 21,0 сСт, температурой разгонки 340-520^оС, коксуемостью К 7,0% содержанием серы S 2,1% Соотношение компонентов в исходной смеси 9: 1 (900 г мазута и 100 г полиэтилена НП). Результаты пиролиза представлены в табл.1.

П р и м е р 4. Технологический режим тот же, что и в примере 1, исходная смесь 1 та же, что в примере 3, соотношение компонентов в смеси 8:2. Результаты пиролиза представлены в табл.1.

Из табл.1 видно, что предложенный способ позволяет получать из нефтяных остатков бензино-керосиновые дистилляты, выкипающие в интервале температур 100-300^оС в количестве 22-36% исходного сырья, масляные дистилляты, выкипающие в интервале температур 300-440^оС в количестве 60-72% исходного сырья и уменьшить выход летучих до 2% и кубового остатка до 6%

Получаемые таким способом целевые дистилляты имеют одинаковые или очень близкие физико-химические показатели (см. табл.2), что показывает высокую стабильность найденного технологического режима.

Таким образом, применение предлагаемого способа в нефтеперерабатывающей промышленности позволит решить такие задачи, как:

замена химически неоднородных ароматических концентратов на легко доступное и химически чистое углеводородное сырье на полиэтилен; уменьшения выхода летучих газов и кубового остатка; получения жидких дистиллятов, соответствующих бензино-керосиновым фракциям; упрощения технологического процесса путем исключения операции вакуумирования.