способ переработки углеводородного сырья

Формула изобретения

Способ переработки углеводородного сырья путем каталитического крекинга последнего в лифт-реакторе при его контактировании с микросферическим катализатором, предварительно диспергированным водяным паром, и подаче в лифт-реактор фракции С₄-углеводородов, отличающийся тем, что в качестве фракции С₄-углеводородов используют бутан-изобутановую фракцию - продукт разделения углеводородных газов в количестве не более 7 мас. на исходное сырье.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии переработки углеводородного сырья, в частности к процессу каталитического крекинга нефтяных фракций до бензина при одновременном получении бутан-бутиленовой фракции (ББФ), обогащенной изобутаном. ББФ содержит в своем составе изобутилен, служащий основным компонентом в реакции синтеза метилтретичнобутилового эфира, как высокооктановой и экологически чистой добавки к бензинам (Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1991, N 10, с. 115). ББФ выделяют из т.н. жирного газа процессов крекинга или других процессов термодеструктивной переработки углеводородного сырья.

Известны способы переработки углеводородного сырья, при которых образуется жирный газ, содержащий ББФ-цию. К ним относятся, например, термический и каталитический крекинг (Смидович Е.В.Технология переработки нефти и газа, ч. 2, М. : Химия, 1980, с. 328). Известные способы имеют недостаток: выход ББФ-ции в расчете на сырье мал, а концентрация в ней изобутилена низка.

Известны способы непосредственного получения изобутилена, как индивидуального углеводорода C₄. В качестве сырья в этих способах получения изобутилена используют изобутан или нормальный бутан. Это специальные процессы, основанные на реакциях дегидрирования и изомеризации (Химия и технология топлив и масел, 1988, N 2, с. 4). Недостатком данных способов является необходимость строительства и эксплуатации специальных установок, отличающихся многостадийностью и большим энергопотреблением.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки углеводородного сырья (заявка на изобретение RU 93034331, C 10 G 11/16, 27.02.96 (прототип)), по которому сырье подвергается каталитическому крекингу в лифт-реакторе при контакте с микросферическим катализатором, предварительно диспергированным водяным паром. При этом в лифт-реактор дополнительно к сырью подают бутан-бутиленовую фракцию (ОББФ), отработанную в процессе синтеза МТБЭ.

Согласно прототипу в жирном газе крекинга увеличивается содержание бутан-бутиленовой части при одновременном повышении в ней концентрации изобутилена. Этот эффект достигается за счет одновременного протекания наряду с реакциями расщепления молекул сырья реакций изомеризации нормальных бутиленов и дегидроизомеризации бутанов, содержащихся в составе ОББФ-ции, вводимой в реактор совместно с сырьем. Однако прототип имеет недостаток. Он состоит в использовании ОББФ-ции, ресурсы которой ограничены. ОББФ-ция, применяющаяся в прототипе, является отработанным сырьем специфического, и пока еще редкого синтеза МТБЭ. Кроме того, ОББФ-ция находит применение в качестве сырья при получении алкилата - другого высокооктанового компонента бензинов.

Цель изобретения - разработка дополнительного варианта каталитического крекинга для повышения выхода ББФ-ции, обогащенной изобутиленом.

Поставленная цель достигается, тем, что в известном способе переработки углеводородного сырья путем каталитического крекинга последнего в лифт-реакторе при его контактировании с микросферическим катализатором, предварительно диспергированным водяным паром, согласно изобретению в лифт-реактор дополнительно подают бутан-изобутановую фракцию (БИБФ), являющуюся продуктом разделения углеводородных газов в количестве не более 7,0 мас.% на исходное сырье. Ресурсы БИБФ-ции имеются в достаточных количествах.

Подача в каталитический лифт-реактор дополнительно к сырью БИБФ-ции приводит к увеличению содержания в жирном газе бутан-бутиленовой части и концентрации в ней изобутилена. Расчеты показали на возможность реальной подачи в реактор не более 7,0 мас.% БИБФ-ции на сырье.

Таким образом, отличием предлагаемого способа от прототипа является использование БИБФ-ции вместо ОББФ-ции.

Увеличение в жирных газах количества ББФ-ции и повышение в ней содержания изобутилена по предлагаемому варианту достигается за счет протекания на равновесном катализаторе реакций дегидрирования и дегидроизомеризации изобутана и н-бутана, поступающих в реактор в составе дополнительно подаваемой БИБФ-ции. Этот момент позволяет, с нашей точки зрения, признать предлагаемое изобретение, соответствующим критерию "существенные отличия".

Дополнительным преимуществом предлагаемого способа переработки углеводородного сырья является возможность его легкого внедрения: практически все нефтеперерабатывающие заводы имеют в своем составе установки каталитического крекинга, а ресурсы БИБФ-ции фактически не ограничены, так как это продукт разделения попутных, природных и нефтезаводских углеводородных газов.

Изобретение осуществляют следующим образом. В участок лифт-реактора каталитического крекинга, в котором начинается процесс крекинга сырья, вводят через специальное устройство (форсунку) бутан-изобутановую фракцию, выделяемую из углеводородных газов. Из образующихся в процессе крекинга газообразных продуктов (жирного газа) выделяют обогащенную изобутиленом ББФ-цию и направляют ее на процесс синтеза МТБЭ.

Для проверки и подтверждения реальности предлагаемого способа переработки углеводородного сырья провели опыты на лабораторной установке по совместному крекингу на равновесном микросферическом катализаторе ДА-250 нефтяной фракции (180 - 360^oC) плотностью 0,875 г/см³ и бутан-изобутановой фракции (БИБФ).

Условия опытов:

1. Состав бутан-изобутановой фракции (БИБФ), мас.%: C₃H₇ - 7,37; изо C₄H₁₀ - 88,40; н-C₄H₁₀ - 3,64; изоC₄H₈ - 0,24; C₅H₁₂ - 0,35.

2. Температура крекинга - 500^oC.

3. Объемная скорость подачи сырья в реактор - 8,6 ч^-1.

4. Количество подаваемой в реактор БИБФ - в пределах от 0 до 7,0 мас.%.

5. Количество водяного пара, подаваемого в реактор - 2 мас.% на сырье во всех опытах.

6. Состав ОББФ (для сопоставительного опыта по прототипу), мас.%: C₂ - следы; С₃H₈ - 15,17; C₃H₆ - 2,66; изоC₄H₁₀ - 35,94; н-C₄H₁₀ - 25,14; C₄H₈ - 10,38; изоC₄H₈ - 1,23; трансC₄H₈ - 4,99; цисC₄H₈ - 2,33.

7. Продолжительность опытов - 15 мин.

Количество подаваемой БИБФ в реактор меняли от 1 до 7 мас.% на сырье. Подача БИБФ больше 7 мас.% оказывается нереальной, т.к. может привести к перегрузке компрессоров на стадии газоразделения и стабилизации бензина, выносу катализатора из реактора, поскольку существенно возрастает в нем объем паро-газовой смеси.

Пример 1. (по прототипу). В указанном выше режиме провели крекинг сырья с подачей водяного пара и ОББФ в количестве 7 мас.% на сырье. Выход газа крекинга составил 20,81 мас. % на сырье при содержании изобутилена 4,80%, концентрация изобутилена в бутан-бутиленовой части газа - 13,6%.

Пример 2. В принятом режиме провели крекинг сырья с подачей водяного пара и БИБФ в количестве 1 мас.% на сырье. Выход газа крекинга составил 17,33 мас. % на сырье при содержании изобутилена 5,45%. Концентрация изобутилена в бутан-бутиленовой части газа составила 14,2%.

Пример 3. В принятом режиме провели крекинг сырья с подачей водяного пара и БИБФ в количестве 30 мас. на сырье. Выход газа составил 18,9 мас.% на сырье при содержании изобутилена 5,82%. Концентрация изобутилена в бутан-бутиленовой части составила 14,1%.

Пример 4. В принятом режиме провели крекинг сырья с подачей водяного пара и БИБФ в количестве 50 мас. на сырье. Выход газа составил 20,46 мас.% на сырье при содержании изобутилена 6,25%. Концентрация изобутилена в бутан-бутиленовой части газа крекинга составила 14,3%.

Пример 5. В принятом режиме провели крекинг сырья с подачей водяного пара и БИБФ в количестве 7 мас.% на сырье. Выход газа крекинга составил 21,96 мас. % на сырье при содержании изобутилена 6,63%. Концентрация изобутилена в бутан-бутиленовой части газа крекинга составила 14,3%.

В таблице приведены сводные данные по выходу и углеводородному составу газов крекинга и его частей, полученных в приведенных примерах. Из них следует, что преимущество предлагаемого способа подтверждается экспериментальными данными. Подача в каталитический реактор дополнительно к сырью БИБФ приводит к одновременному увеличению как количества газов крекинга и, соответственно его бутан-бутиленовой части, так и концентрации в последней изобутилена.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

1. Нефть и газ и нефтехимия за рубежом, 1991, N 10, с. 115.

2. Смидович Е. В. Технология переработки нефти и газа ч. 2, М.: Химия, 1980, с. 328.

3. Котельников Г.Р., Михайлов Р.К., Троицкий А.П. Получение изобутилена каталитическим дегидрированием изобутана. Химия и технология топлива и масел, 1988, N 2, с. 4.