способ переработки нефти

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ путем каталитической конверсии в реакторе с циркуляцией в нем гранулированного катализатора, осуществляемой напором предварительно нагретого исходного сырья, подаваемого совместно с катализатором с низа реактора, регенерацией катализатора и отделением его от потока газообразных и потока жидких продуктов конверсии, отличающийся тем, что поток жидких продуктов конверсии дополнительно подвергают каталитической конверсии по крайней мере в двух последовательно установленных реакторах с циркуляцией в последних гранулированного катализатора напором предварительно нагретого потока жидких продуктов конверсии, выходящего из предыдущего реактора и подаваемого совместно с катализатором с низа реактора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтехимической технологии и касается способа химической переработки нефти и нефтяного сырья на основе каталитической конверсии в моторные топлива и химические продукты.

Известны способы переработки нефти (в дальнейшем "традиционные способы"), предусматривающие две основные стадии:

1 предварительное разделение обессоленной сырой нефти на прямогонные фракции (например, бензиновую, керосиновую, дизельную, мазутную), каждая из которых является исходным сырьем (в дальнейшем "полупродукт") для получения готовых продуктов (моторных топлив или химических продуктов);

2 дальнейшая переработка полупродуктов в готовые продукты на основе многоступенчатой технологии [1]

Общим недостатком традиционных способов является то, что и первая, и вторая ступени переработки требуют использования большого количества аппаратов, значительных материальных и энергетических затрат, производственных площадей, коммуникаций, транспортных средств, обслуживающего персонала.

Переработка полупродуктов в готовые продукты предусматривает создание самостоятельных производств (предприятий), например:

по получению химических продуктов из газов,

по получению автомобильного бензина и керосина из легких жидких прямогонных фракций;

по получению дизельного топлива из средних прямогонных фракций,

по переработке мазута.

Известен способ переработки нефти [2] который частично упрощает процесс переработки в сравнении с традиционными способами. Суть его заключается в том, что нефть подвергается глубокой каталитической конверсии (без образования мазута) в специальном устройстве (реакторе) в присутствии специального катализатора без предварительного разделения ее на фракции.

Однако этот способ не исключает применение традиционных технологий для доведения полупродуктов до готовых продуктов заданного состава. Кроме того, не исключает образование дополнительных побочных продуктов (отходов).

Задачей предлагаемого способа является превратить нефть в готовые продукты заданного состава без дополнительной многоступенчатой переработки компонентов смеси полупродуктов, а также увеличить выход этих продуктов за счет сокращения отходов и потерь переработки.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

В известном способе переработки нефти путем ее каталитической конверсии в реакторе с циркуляцией в нем гранулированного катализатора, осуществляемой напором предварительно нагретого исходного сырья, подаваемого совместно с катализатором снизу реактора, регенерации катализатора и отделения его от потока газообразных и потока жидких продуктов конверсии, новым является то, что поток жидких продуктов конверсии дополнительно подвергают каталитической конверсии, по крайней мере, в двух последовательно установленных реакторах с циркуляцией в последних гранулированного катализатора напором предварительно нагретого потока жидких продуктов конверсии, выходящего из предыдущего реактора и подаваемого совместно с катализатором снизу реактора.

На чертеже представлена схема осуществления способа.

Переработка нефти по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. Нефть или иное нефтяное сырье 1 подают в первую печь 2 (П-1), где нагревают до 200-400^оС, после чего нагретая нефть (сырье) поступает в первый реактор 3 (Р-1), где осуществляют процессы конверсии в присутствии первого катализатора К-1, циркулирующего в этом реакторе. Применен катализатор на основе окислов железа, алюминия и кремния. Подъем катализатора осуществляют по центральной части реактора (трубе) за счет упругости (кинетической энергии) нагретого и частично испаренного сырья (нефти). Смесь продуктов превращения (конверсии) исходной нефти (сырья), по крайней мере, двумя потоками (4 и 5) поступает в холодильник 6 и сепаратор (разделительное устройство) 7. Из этого устройства выводят жидкий катализат 8 и легкие (газообразные) продукты 9. Катализат 8 поступает во вторую печь 10 (П-2), где его нагревают до 500-700^оС, затем он поступает в нижнюю часть (питатель) второго реактора 11 (Р-2). В этом реакторе пары катализата увлекают второй катализатор (К-2) и поднимаются вместе с ним по центральной (транспортной) трубе 12 реактора в верхнюю его часть (сепаратор) 13, где осуществляют разделение паров и второго катализатора (К-2), который опускается по реакционной камере 14 реактора, выполненной в виде кольцевого пространства, образуемого центральной (подъемной) трубой 12 и корпусом 15 второго реактора (Р-2). Продукты вторичной конверсии тяжелого катализата, по крайней мере, двумя потоками 16 и 17 выводят из реактора в холодильное устройство 18 и далее в сепаратор 19. Из сепаратора выводят продукты двумя потоками, т.е. газообразный 9 и средний жидкий катализат 20, который поступает далее в третью печь 21 (П-3). Нагретый до 200-500^оС средний катализат поступает в питатель 22 третьего реактора (Р-3), увлекая за собою третий катализатор (К-3) в сепаратор 23, аналогично подъему катализатора сырьем в первом и втором реакторах (Р-1 и Р-2). Из третьего реактора (Р-3) продукты катализа, по крайней мере, двумя потоками 24 и 25 поступают в холодильник 26, а далее в сепаратор 27. Из этого сепаратора выводят газообразные продукты 9 и легкие жидкие продукты 28. Средние жидкие продукты 29 выводят из холодильника 26. Часть жидких продуктов при необходимости может быть выведена из верхней части реактора (поток 30). Таким образом, из трех реакторов (Р-1,Р-2,Р-3) выводят очищенные продуктовые смеси (потоки: газообразный 9, легкий (жидкий) 28, средний и тяжелый 29). Продукты в потоках 9,28,29 не требуют дополнительной каталитической переработки и тонкой химической очистки.

При контакте нефти с нагретым катализатором осуществляются процессы дополнительного нагрева нефти за счет соответствующего окисления гранул катализатора. Одновременно осуществляется испарение нефти и абсорбция неиспарившейся жидкости. Такой процесс разделения исходного сырья на пары и жидкости происходит на всем протяжении подъема катализатора в реакторе от питателя (внизу) до сепаратора в верхней его части. Одновременно частично изменяется и химический состав нефти, т.е. паров и тяжелых (неиспарившихся) ее фракций. Изменяются и свойства катализатора.

В сепараторе процесс разделения завершается. Тяжелая часть остается в порах катализатора и вместе с ним проходит через кольцевую камеру реактора, где завершается процесс конверсии нефти, т.е. глубокий катализ тяжелой ее части (сорбированной катализатором). Образуются два потока полупродуктов, которые подвергаются самостоятельной конверсии, по крайней мере, в двух реакторах, действующих аналогично первому. Однако транспортирующим агентом (носителем) катализаторов в этих двух реакторах являются полупродукты первичного катализа (конверсии) нефти, выходящие из первого реактора. Катализаторы во всех трех или большего числа реакторах обладают высокой разделительной способностью. Поэтому, регулируя температуру потоков внутри центральной (подъемной) части реакторов, можно изменять соотношение между парами и сорбированной в порах гранул катализатора жидкостью. В каждом реакторе можно отбирать потоки парообразных полупродуктов не только из сепаратора, но и на любой высоте центральной трубы, т.е. между питателем и сепаратором. Количество реакторов и отбираемых в каждом из них потоков определяется числом желаемых (производимых) конечных продуктов, а также их соотношением, т.е. желаемым ассортиментом конечных продуктов. Качество получаемых продуктов определяется качеством катализаторов и температурами в реакторах. При этом следует иметь в виду, что катализатор, поднимающийся по центральной (транспортной) трубе реактора в совокупности с этой трубой обладают высокой разделительной способностью углеводородных смесей и дополнительной ректификации не требуется.

Таким образом, по предлагаемому техническому решению путем изменения числа реакторов и качества катализаторов можно непосредственно из нефти получить товарные (конечные) продукты в нужном ассортименте и качестве без предварительного разделения не только нефти, но и полупродуктов, получаемых из нее по традиционной технологии.

В таблице приведены результаты опытной проверки предлагаемого способа.

На чертеже обозначено ОК подача окислителя (регенерирующего агента) для регенерации катализатора.

Технологический режим проведения процессов каталитического превращения исходного сырья (т. е. нефти) может изменяться в широком диапазоне определяющих параметров, т.е. температуры и давления без изменения оборудования.

Например, при конъюнктуре рынка, диктующей повышенный выход моторных топлив, температура нефти после смешивания с катализатором в питателе реактора не должна быть ниже 350-400^оС. При глубоком превращении нефти в химические продукты эта температура должна снижаться против указанной на 100-150^оС. Давление в реакторах и связанных с ними коммуникациях определяется гидродинамическим сопротивлением аппаратов и коммуникаций. Однако оно определяется расчетом не выше давления при разделении нефти по традиционной технологии. Во всех случаях температура и гидродинамический режим зависят от конъюнктуры рынка, качества сырья, применяемого катализатора в реакторах и поддаются регулированию. Химический состав катализатора может изменяться в зависимости от желаемого соотношения химических продуктов и моторных топлив. Например, при получении моторных топлив в количестве 50-60% от массы нефти, а химических продуктов соответственно 50-40% температура в кольцевой камере реактора в зоне катализатора в пределах 550-650^оС. Необходимо иметь в виду, что катализатор изменяет химический состав и селективность, т.е. каталитические свойства, в процессе движения в реакторе. Свойства катализатора зависят от режима его изготовления, регенерации, соотношения между его массой и массой конвертируемого сырья.

Технико-экономический эффект от применения изобретения заключается в увеличении выхода чистых продуктов и значительном упрощении технологии переработки нефти. Изобретение является универсальным способом конверсии нефти любого качества в любые коммерческие желаемые моторные топлива и химические продукты. При этом достигаются следующие результаты без какой-либо переделки устройств, в которых реализуется способ независимо от свойств и качеств исходного сырья:

автоматическое регулирование соотношения между жидкими и газообразными продуктами, выходящими из первого реактора, достигаемое путем регулирования температуры предварительного нагрева исходного сырья (нефти) и температуры катализатора, покидающего зону регенерации и соотношения между массами нефти и катализатора;

автоматическое регулирование соотношения и качества жидких продуктов, выходящих из реакторов, в которые поступают потоки смесей из предыдущих (по ходу движения) реакторов. Достигается это путем регулирования температуры в них, изменением качества катализаторов и соотношения их масс и массы жидких потоков, выходящих из предыдущих реакторов;

число и качество конечных продуктов, выходящих из каждых последовательно установленных реакторов, регулируются автоматически в зависимости от задаваемой температуры в низу, середине и в верху реакторов и качества циркулируемых в них катализаторов. При этом могут быть использованы как известные катализаторы, так и предусматриваемые специальной патентной заявкой;

существенно сокращаются (в несколько раз против традиционной технологии переработки нефти) следующие затраты на производство готовых (товарных) моторных топлив и химических продуктов;

удельный расход исходной нефти на единицу получаемых высокорентабельных товарных продуктов в 2,0-2,5 раза;

площадь застройки территории производства на получение адекватных (по качеству и количеству) товарных продуктов в 2,5-3,0 раза;

затраты металлов на изготовление аппаратов и систем транспортирования и хранения сырья, полупродуктов и товарных продуктов сокращаются во много раз (но не менее чем в 3,0-4,0 раза для заводов средней мощности);

фундаментально улучшается экологическая обстановка в регионах базирования систем предлагаемого технического решения. Достигается это преимущество (в сопоставлении с традиционной технологией переработки нефти) за счет сокращения операции и герметизации процессов на всех стадиях превращения нефти в конечные (товарные) продукты без их многократной перегрузки, неизбежной между аппаратами и при транспортировании полупродуктов на значительные расстояния;

производственные процессы реализуются без многоступенчатого образования низкокачественных отходов и непроизводительных перегрузок полупродуктов, а также без необходимости использования малоценных отходов;

предлагаемое техническое решение реализуется с минимальными затратами материальных, финансовых и людских средств на любом из существующих предприятий нефтехимического и нефтеперерабатывающего профиля. При этом часть оборудования может быть использована без замены его новым. Значительная же часть существующего оборудования может быть использована на других предприятиях.