способ получения дистиллятных фракций из нефтепродуктов, остатков перегонки нефти, газового конденсата и нефтешламов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения дистиллятных фракций из тяжелого нефтяного сырья и нефтешламов, включающий термический крекинг тяжелого нефтяного сырья и последовательное 3 - 4-ступенчатое понижение температуры тяжелого нефтяного сырья в каждой последующей ступени, в контакте с инертным по отношению к нефтепродукту газом, отличающийся тем, что нефтепродукт подвергают излучательному поверхностному прогреву по всей поверхности с температурой излучателя более 500^oС и плотностью излучения более 20 кВт/м².

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс ведут при отрицательном градиенте температур от поверхности нефтепродукта ко дну сосуда в вакууме 40 - 300 мм рт. ст. и в одном реакторе.

3. Способ получения дистиллятных фракций по п. 1, отличающийся тем, что температура в объеме нефтепродукта поддерживается в пределах 170 - 350^oС, а температура инертного газа 100 - 900^oС.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подача топочного газа осуществляется из трубчатой печи на барботаж и/или через экстрактор (форсирующее устройство), подключенный в систему циркуляции нефтепродукта.

5. Устройство для получения дистиллятных фракций из тяжелого нефтяного сырья и нефтешламов методом термического крекинга, включающее танки для сырья и остатка, трубчатую печь для сырья, насосы, реакторы, печь для прогрева инертного газа, отличающееся тем, что в реакторе расположен излучающий экран, поверхность которого параллельна поверхности нефтепродукта, при этом экран разогревается беспламенными газовыми горелками, а расстояние от поверхности экрана до поверхности жидкости 30 - 300 мм.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что отходящие газы трубчатой печи соединены трубкой с регулирующим вентилем с барботажным и/или форсуночным устройством.

7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что излучающий экран имеет полости для прохождения по ним пара или топочного газа, соединенные трубкой с вентилем с трубчатой печью.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ переработки тяжелого нефтяного сырья, описанный в а.с. 941397, бюл. 25, 1982.

Сущность метода заключается в том, что нефтяной остаток подвергают вакуумной перегонке в присутствии ароматического концентрата, который выкипает в пределах 300-500^oС, содержание ароматических углеводородов 50-100%. Количество концентрата берут в пределах 5-12% от исходного сырья. В качестве ароматических добавок используют побочные продукты селективной очистки нефтяных остатков, продукты каталитического риформинга (антраценовая фракция). Вакуумную перегонку ведут при температуре верха колонны 180^oС, низа 380^oС и остаточном давлении 50 мм рт.ст.

Недостатками данного способа являются высокий выход летучих, использование добавок, имеющих вредные примеси, такие как сера (до 2%), фосфор (до 1%) и т.д.

Наиболее близким к изобретению является способ переработки тяжелого нефтяного сырья в серии реакторов при 405-420^oС в контакте с инертным газом, поступающим в зону реакции с температурой 400-2000^oС, описанный в патенте GB 1553068.

Серия реакторов состоит из 3-5 шт. , соединенных последовательно по сырью, температура в каждом последующем реакторе понижается на 3-50^oС для уменьшения процессов коксования остатка по мере его утяжеления.

Недостатками данного способа являются высокая (400^oС) температура жидкого сырья, длительное (до 10 час) время пребывания сырья в реакторах. При этих условиях не исключается возможность коксования сырья, особенно в области барботажных устройств, прогретых до температуры 400-2000^oС и находящихся в контакте с жидкой фазой, содержащей смолы и асфальтены.

Высокое давление инертного газа до 15 атм, а значит, и большие расходы затрудняют конденсацию дистиллятов и ведут к дополнительным затратам, связанным с отбором тепла, увеличением размеров конденсаторов и т.д.

Задачей изобретения является получение фракций нефтепродуктов из тяжелых остатков перегонки нефти, газового конденсата и нефтешламов, сырой нефти, уменьшение коксования аппаратуры.

Решение поставленной задачи в части, относящейся к способу, достигается тем, что в способе получения дистиллятных фракций из тяжелого нефтяного сырья и нефтешламов, включающий термический крекинг тяжелого нефтяного сырья и последовательное 3-4-ступенчатое понижение температуры тяжелого нефтяного сырья в каждой последующей ступени, в контакте с инертным по отношению к нефтепродукту газом, нефтепродукт подвергают излучательному поверхностному прогреву по всей поверхности с температурой излучателя более 500^oС и плотностью излучения более 20 кВт/м².

Кроме того, процесс ведут при отрицательном градиенте температур от поверхности нефтепродукта ко дну сосуда, в вакууме 40-300 мм рт.ст. и в одном реакторе.

Кроме того, температура в объеме нефтепродукта поддерживается в пределах 170-350^oС, а температура инертного газа 100-900^oC.

Креме того, подача топочного газа осуществляется из трубчатой печи на барботаж и/или через экстрактор (форсирующее устройство), подключенный в систему циркуляции нефтепродукта.

Решение поставленной задачи в части, относящейся к устройству, достигается тем, что в устройстве для получения дистиллятных фракций из тяжелого нефтяного сырья и нефтешламов методом термического крекинга, включающее танки для сырья и остатка, трубчатую печь для сырья, насосы, реакторы, печь для прогрева инертного газа, в реакторе расположен излучающий экран, поверхность которого параллельна поверхности нефтепродукта, при этом экран разогревается беспламенными газовыми горелками, а расстояние от поверхности экрана до поверхности жидкости 30-300 мм.

Кроме того, отходящие газы трубчатой печи соединены трубкой с регулирующим вентилем с барботажным и/или форсуночным устройством.

Кроме того, излучающий экран имеет полости для прохождения по ним пара или топочного газа, соединенных трубкой с вентилем с трубчатой печью.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что разогрев сырья до температуры кипения производится излучением, без непосредственного теплового контакта жидкой фазы с нагревателем, что уменьшает коксообразование. В то же время эффективность прогрева излучением гораздо выше прогрева топочным газом t=200-900^o, т.к. все излучение поглощается и идет на нагрев жидкости и в гораздо меньшей степени - паровой фазы из-за малой оптической плотности последней.

Разогрев жидкости происходит преимущественно в тонком поверхностном слое, который обедняется легкими компонентами, но за счет перемешивания циркулирующим продуктом стремится к равновесию. Процесс ведется в вакууме при давлении 40-300 мм рт.ст., что понижает температуру кипения компонент и приводит к снижению температуры жидкой фазы.

Предлагаемый способ проводят на установке, схема которой изображена на чертеже. Исходный продукт, состоящий на 100% из тяжелых остатков перегонки нефти, дегазируют, обезвоживают, поднимая температуру до 90^oС, и загружают в реактор 1 при температуре 200-220^oС Давление в реакторе поддерживают в пределах 40-50 мм рт.ст.

Продукт начинают прогревать излучателем 2 и включают барботаж 3 горячими продуктами сгорания газа, а также возможно паром. Начинается процесс отгонки. Пары попадают в вакуумные колонны 4 и 5, в конденсатор 6 и оттуда в сборники 7. Для дополнительного подогрева продукт прокачивается насосом 8 через трубчатую печь 9 и через форсуночное 11 или барботажное 3 устройство впрыскивается в реактор 1. Остаток отгонки сливается в сосуд 10.

Пример 1

Мазут, полученный при перегонке стабильного газового конденсата Астраханского месторождения, имеющий показатели: плотность =0,939 кг/дм³, вязкость кинематическую =50-118 сСт, содержание серы 3,1%, коксуемость к 0,81%, загружают в количестве 54,6 кг при температуре 180^oС. Отгонка начинается сразу и характеризуется следующими температурами, ^oC:

1. Температура на дне реактора 176

2. Температура на поверхности 285

3. Температура пара над поверхностью 287

4. Температура барботажа 341

5. Давление в реакторе 342 мм рт.ст.

6. Температура экрана 750

Результаты предоставлены в таблице.

Примеры 2 и 3

Технологический режим тот же, что и в примере 1, только в качестве исходного сырья взят топочный мазут с плотностью =0,954 т/м³, вязкостью кинематической = 21,0 сСт, коксуемостью 7,1%, содержанием серы 2,1%. Результаты предоставлены в таблице.

Получаемые таким способом дистилляты имеют близкие физико-химические показатели, что показывает высокую стабильность технологического режима.

Данный способ позволяет вводить в реактор сырье с температурой 200-220^oС, что исключает коксование сырья при разогреве до вводам реактор.

Коксование парообразных продуктов пиролиза на поверхности экрана замечено не было даже для сырья с высоким показателем коксуемости к 7,1%.

Низкие температуры жидкого сырья в самом реакторе также исключают процесс коксования.