СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ И ЛОВУШЕЧНЫХ НЕФТЕЙ Российский патент 1995 года по МПК C10G53/14 

Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при переработке нефтяных шламов и ловушечных нефтей на товарную нефть и сырье для производства асфальта.

Известен способ переработки нефтяных шламов и ловушечных нефтей путем их центрифугирования [1]
Недостатком данного способа являются высокие энергетические затраты, а также интенсивный износ движущихся механизмов за счет абразивного воздействия мех-примесей, находящихся в сырье.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки нефтяных шламов путем их отстоя, смешения с растворителем и последующей седиментации твердых остатков [2]
Известный способ недостаточно эффективен, отличается длительностью процесса, недостаточной глубиной отделения мехпримесей, относительно высоким выходом растворителя, невысоким выходом готового продукта, т.е. товарной нефти.

Целью изобретения является увеличение эффективности способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки нефтяных шламов и ловушечных нефтей, включающем отстой и отделение механических примесей и воды, отстой проводят при температуре 60-100^оС и дополнительно отделенный нефтяной шлам или ловушечную нефть распыляют в закрытом объеме нагретой до температуры 400-500^оС смесью воздуха и водяного пара, проводят окислительный крекинг в течение 0,5-6 с, охлаждают и выделяют жидкую фазу. Соотношение между нефтяным шламом или ловушечной нефтью, воздухом и водяным паром составляет соответственно 1:(0,2-0,3):(0,05-0,15). Перед распылением нефтяной шлам или ловушечную нефть возможно смешивать с водорастворимыми солями металлов переменной валентности в количестве 0,02-0,5% по массе на активный металл. В качестве солей металлов переменной валентности используют водорастворимые соли железа, хрома, никеля, кобальта, вольфрама.

Сырьем для реализуемой технологии являются:
1. Ловушечная нефть, представляющая собой отстой из резервуаров технологической цепочки подготовки нефти, состоит из тяжелых нефтяных углеводородов (в основном смолистых и асфальтеновых) в виде чрезвычайно стойких эмульсий типа "вода-масло" с содержанием тонкодисперсных механических примесей и воды примерно до 20 мас. Например, ловушечная нефть с нефтесборного пункта г. Отрадный представляет собой сбор из башкирских и татарских нефтей со следующими характе- ристиками: кинематическая вязкость при 50^оС 12 сСт; плотность при 20^оС 898 кг/м³; температура застывания 21^оС. Начало кипения нефти составляет 65^оС, 10% перегоняется при 105^оС, до температуры 480^оС отгоняется 51% дистиллята. Содержание механических примесей 2,6% Гранулометрический состав примесей: более 1 мм 5% 0,5-1,0 мм 19% 0,3-0,5 мм 22% 0,01-0,3 54%
2. Нефтяной шлам, представляющий собой эмульсию типа "вода-масло" тяжелых продуктов нефтеподготовки и нефтепереработки, сбрасываемых в отвалы, амбары, приямки или накапливаемые в резервуарах, содержит от 1 до 50 мас. механических примесей и соответственно столько же воды. Наиболее распространенное содержание примесей и воды составляет от 2 до 15 мас. Например, нефтяной шлам из амбара Пермского нефтехимического комплекса г. Перми представляет собой смесь тяжелых углеводородов, сбрасываемых с нефтеперерабатывающих и нефтехимических установок, накапливаемых многие годы в открытых амбарах, и имеет следующие характеристики: кинематическая вязкость при 50^оС составляет 9 сСт, плотность при 20^оС 965 кг/м³; температура застывания 23^оС; начало кипения 72^оС, 10% перегоняется при 112^оС, до температуры 480^оС отгоняется 48% дистиллята. Содержание воды и механических примесей в шламе составляет 15% Гранулометрический состав примесей, мас. более 1 мм 15; 0,5-1,0 мм 22; 0,3-0,5 мм 31; 0,01-0,3 мм 32.

Для осуществления способа переработки нефтяных шламов и ловушечных нефтей разработана технологическая схема и установка для переработки.

Технологическая схема включает следующие основные операции:
предварительный прогрев и забор нефтяного шлама или ловушечной нефти;
сепарация от основного количества механических примесей и их эвакуация;
окислительное или окислительно-каталитическое превращение жидкой части отсепарированного нефтяного шлама или ловушечной нефти;
закалка продуктов реакции (охлаждение);
сепарация товарной нефти от газа, воды и остатка примесей.

В соответствии с технологической схемой собрана установка для переработки нефтяных шламов и ловушечных нефтей, представленная на чертеже.

Установка включает амбар 1 для хранения сырья, представляющего собой нефтяной шлам или ловушечную нефть, соединенный трубопроводом 2 сырья с насосом 3, теплообменником 4 и сепаратором 5 сырья. Сепаратор 5 сырья соединен трубопроводом 6 отстоя с отстойником 7, трубопроводом 8 отсепарированной жидкой фазы с насосом 9 и форсунками 10 сдвоенного реактора 11, а также снабжен выкидным трубопроводом 12 газа. К форсункам 10 подведен воздухопровод 13, соединенный с компрессором 14, теплообменником 15, электропечью 16 и трубопроводом 17 подачи газа. Реактор 11 соединен газопроводом 18 с парогенератором 19, теплообменником 15 и сепаратором 20 товарной нефти. Сепаратор товарной нефти соединен трубопроводом 21 с отстойником-сепаратором 22, трубопроводом 23 с выкидным трубопроводом 12 газа, а также снабжен трубопроводом 24 отвода товарной нефти. Водопровод 25 соединен с насосом 26, парогенератором 19, насосом 4 и теплообменником 27 подогрева шлама.

Установка работает следующим образом.

Нефтяной шлам или ловушечную нефть в амбаре 1 подогревают с помощью теплообменника 27. Пар в теплообменник 27 подают из парогенератора 19, при этом часть тепла пара теряется в теплообменнике 4. Острый пар для подогрева нефтяного шлама или ловушечной нефти может подаваться из парогенератора 19 или заводской сети. Подогретый нефтяной шлам или ловушечную нефть по трубопроводу 2 сырья подают насосом 3 через теплообменник 4, где сырье дополнительно подогревают до температуры 60-100^оС и далее в сепаратор 5 сырья. В сепараторе 5 происходит отделение основной части механических примесей до 95-97% отделение основной части воды до 70-80% отделение газа и нефтяной жидкой фазы. Скорость отделения мехпримесей составляет 8-15 см/ч. Отделенные механические примеси и воду по трубопроводу отстоя 6 перепускают в отстойник 7. Газ направляют в выкидной трубопровод 12. Отсепарированную нефтяную жидкую фазу насосом 9 по трубопроводу отсепарированной жидкой фазы 8 нагнетают в форсунки 10 сдвоенного реактора 11. В эти же форсунки 10 компрессором 14 по воздухопроводу 13 нагнетают воздух, который подогревают в теплообменнике 15 и электропечи 16. Перед электропечью 16 в воздухопровод нагнетают пар из трубопровода 17.

Соотношение между нефтяным шламом или ловушечной нефтью, воздухом и водяным паром составляет соответственно 1:(0,2-0,3):(0,05-0,15) мас. Водяной пар считается суммарно из оставшейся воды в нефтяном шламе (ловушечной нефти) и нагнетаемого пара. В реакторе 11 жидкую фазу распыляют нагретыми до температуры 400-500^оС воздухом и водяным паром. Под действием температуры, воздуха и водяного пара жидкая нефтяная фаза подвергается окислительному крекингу. Часть нефти окисляется, повышая температуру до 450-650^оС. Продолжительность окислительного крекинга составляет 0,5-6 с. При этом давление в реакторе 11 может повышаться до 10 атм.

Продукты реакции в газообразном виде поступают на закалку (охлаждение) по газопроводам 18 в теплообменники 19 и 15. Теплообменник 19 выполняет функцию парогенератора, поскольку в нем продукты реакции охлаждают водой, нагнетаемой насосом 26. Часть получаемого пара направляют в линию подачи воздуха до электропечи 16, а часть на нагрев сырья в амбаре 1 и теплообменнике 4. После окончательного охлаждения в теплообменнике 15 продукты реакции в газовой и жидкой фазе подают в сепаратор 20 товарной нефти, где происходит окончательное разделение на газ, направляемый по трубопроводу 23 в выкидной трубопровод 12 газа, на товарную нефть, направляемую в трубопровод 24 отвода товарной нефти, и на механические примеси и воду, направляемые по трубопроводу 21 в отстойник-сепаратор 22. Газ из выкидного трубопровода 12 газа расходуют на технологические нужды, а механические примеси используют при производстве дорожных покрытий. Перед подачей в реактор 11 отсепарированную жидкую фазу возможно смешивать с водорастворимыми солями металлов переменной валентности: железа, хрома, никеля, кобальта, вольфрама и др. Соли металлов переменной валентности инициируют окислительно-каталитические превращения отсепарированной жидкой фазы, способствуют более глубокому превращению жидкой фазы в товарную нефть. Количество солей металлов переменной валентности составляет от 0,02 до 0,5 мас. на активный металл от жидкой фазы.

П р и м е р 1. Ловушечную нефть с Новоотрадненского сборного нефтяного пункта в количестве 100 кг отстаивают в течение 10 ч при температуре 60^оС. Скорость отстоя составила 8 см/ч, выделение воды 80% механических примесей 95% Отделяют воду и механические примеси. Отсепарированную жидкую фазу подают в реактор, где распыляют нагретой до температуры 400^оС смесью воздуха и водяного пара в соотношении соответственно 1:0,2:0,05 по массе. Смесь выдерживают в реакторе в течение 6 с, охлаждают и отделяют жидкую фазу, представляющую собой товарную нефть.

П р и м е р 2. Выполняют как пример 1. В качестве сырья используют нефтяной шлам Пермского нефтехимического комплекса. Температуру отстоя назначают 80^оС, время отстоя 9 ч. Распыляют жидкую фазу нагретой до температуры 450^оС смесью воздуха и водяного пара в соотношении соответственно 1: 0,25: 0,10 по массе. Смесь выдерживают в реакторе в течение 3 с, охлаждают и отделяют товарную нефть.

П р и м е р 3. Выполняют как пример 1, температуру отстоя назначают 100^оС, время отстоя 8 ч. Распыляют жидкую фазу нагретой до температуры 500^оС смесью воздуха и водяного пара в соотношении соответственно 1:0,3:0,15 по массе. Смесь выдерживают в реакторе в течение 0,5 с, охлаждают и отделяют товарную нефть.

П р и м е р 4. Выполняют как пример 1, но перед распылением ловушечную нефть смешивают с нафтенатом кобальта в количестве 0,02 мас. в расчете на кобальт.

П р и м е р 5. Выполняют как пример 2, но перед распылением ловушечную нефть смешивают с триоксидом хрома в количестве 0,25 мас. в расчете на хром.

П р и м е р 6. Выполняют как пример 3, но перед распылением ловушечную нефть смешивают с сульфатом железа в количестве 0,5 мас. в расчете на железо.

Свойства товарной нефти, получаемой по примерам 1-6, представлены в таблице.

Из таблицы следует, что нефть, полученная по предложенному способу, обладает меньшим количеством воды, примесей, имеет меньшую плотность.

Использование: углехимия. Сущность изобретения: нефтяные шламы и ловушечные нефти подвергают отстою при 60-100°С. Продукт отстоя подвергают окислительному крекингу распылением последнего в закрытом объеме нагретой до 400-500°С смесью воздуха и водяного пара в течение 0,5-6,0°С, охлаждают и отделяют жидкую фазу. Окислительный крекинг проводят при массовом соотношении продукта отстоя воздуха и водяного пара, равном 1:(0,2-0,3):(0,05-0,15). Перед крекингом продукт отстоя возможно смешивать с водорастворимыми солями металлов переменной валентности, такими как железо, хром, никель, кобальт, вольфрам, взятых в количестве 0,02-0,5 мас. на соль. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ И ЛОВУШЕЧНЫХ НЕФТЕЙ, включающий выделение из них мехпримесей и воды методом отстоя, отличающийся тем, что отстой проводят при 60 100^oС, отстоенные нефтяные шламы и ловушечную нефть дополнительно подвергают окислительному крекингу распылением последнего в закрытом объеме нагретой до температуры 400 500^oС смесью воздуха и водяного пара в течение 0,5 6,0 с, охлаждают и отделяют жидкую фазу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что окислительный крекинг проводят при соотношении отстоянные нефтяные шламы или ловушечная нефть воздух водяной пар, равном 1 (0,2 0,3) (0,05 0,15). 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед окислительным крекингом отстоенные нефтяные шламы и ловушечную нефть предварительно смешивают с водорастворимыми солями металлов переменной валентности в количестве 0,02 - 0,5 мас. на соль. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве солей металлов переменной валентности используют водорастворимые соли железа, хрома, никеля, кобальта, вольфрама.