СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОСТАТКОВ АТМОСФЕРНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ Российский патент 1999 года по МПК C10G47/02 

Изобретение относится к области нефтепереработки и может быть использовано при переработке остаточных нефтепродуктов.

Известен способ конверсии тяжелых нефтяных остатков, преимущественно гудронов, с суспендированным катализатором (US патент N 3622498, C 10 G 13/06, 1971) путем смешения сырья с водородом, частью ранее полученных продуктов конверсии и 1-25 мас. % мелкораздробленных частиц катализатора, предпочтительно сульфидов металлов V, VI и VIII групп. Для получения дистиллятных нефтяных фракций: бензиновой, керосино-газойлевой и более тяжелых фракций, а также для циркуляции рецикла и катализатора, вывода из системы последнего используют сложную систему, состоящую из нескольких ступеней разделения: сепараторов (горячих и холодных), атмосферной и вакуумной колонн, другой аппаратуры.

Недостатком известного способа являются:
- сложное аппаратурное оформление процесса;
- высокие энергозатраты, в том числе из-за нерационального использования тепла отходящих технологических потоков;
- невысокая конверсия гудрона в более легкие нефтяные фракции.

Изобретен также способ (US патент N 4192735, C 10 G 13/06, 1980) гидрокрекинга полученного при вакуумной перегонке мазута дистиллята, путем добавления к нему термически разлагающегося соединения металла (от 25 до 950 ppm элементарного металла на сырье). Металл выбирают из групп IV-VIII Периодической системы элементов, а также в виде их смеси. Нагрев катализатора и сырья осуществляют совместно с газом, содержащим H₂S и H₂. Процесс характеризуется сложной системой сепарации и ректификации получаемых нефтепродуктов, в том числе и наличием специальной вакуумной колонны, устройствами для выделения и циркуляции катализатора.

К недостаткам процесса могут быть отнесены невысокая степень конверсии сырья из-за снижения содержания Me в рецикле, высокие энергетические и капитальные затраты, необходимые для фракционирования сырья и получаемых нефтепродуктов, высокий расход катализатора.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением, принятым за прототип, является способ гидрогенизации тяжелых нефтяных остатков при низком давлении с использованием диспергированного в сырье раствора каталитической добавки, содержащей металлы IV-VIII групп (Перспективные процессы и катализаторы нефтепереработки и нефтехимии. Сборник научных трудов ГрозНИИ, М., ЦНИИТЭНефтехим, 1990, вып. 43, с. 184-187).

Остаток атмосферной переработки нефти (мазут) подвергают ректификации в первой вакуумной колонне с получением гудрона. К гудрону добавляют рецикл и подают эту смесь в узел приготовления и диспергирования катализатора. Затем добавляют к полученной смеси циркулирующий водородсодержащий газ, нагревают ее в теплообменниках и печи и подают в реактор.

Выходящий из реактора катализат направляют в горячий сепаратор высокого давления, пары из которого направляют в горячий сепаратор низкого давления, а полученный там паровой поток направляют в холодный сепаратор.

Из холодного сепаратора пары, содержащие в основном водород, возвращают на циркуляцию в поток перед реактором. Жидкие продукты из холодного сепаратора поступают в атмосферную ректификационную колонну. Сюда же направляют жидкий поток из горячего сепаратора низкого давления.

Жидкий поток горячего сепаратора высокого давления направляют в дополнительный сепаратор, откуда пары также поступают в атмосферную колонну, а жидкие углеводороды - во вторую вакуумную колонну.

В атмосферной колонне катализат разделяют на углеводородный газ, компоненты бензина, дизельного топлива и фракцию, выкипающую выше 360^oC.

Во второй вакуумной колонне катализат разделяют на фракцию, выкипающую ниже 360^oC, - компонент дизельного топлива, фракцию 360-520^oC, которую используют, в частности, как сырье каталитического крекинга, и остаток, выкипающий выше 520^oC, - рециркулят, который добавляют к гудрону первой вакуумной колонны перед подачей его в реактор.

Недостатками способа, принятого за прототип, являются:
- высокие энергетические расходы из-за сложной схемы разделения катализата, наличия двух вакуумных колонн;
- невысокая степень конверсии гудрона из-за малого числа центров контакта сырья и катализатора, приводящая к малому выходу фракций, выкипающих до 520^oC;
- значительный безвозвратный расход катализатора за счет выноса из системы;
- высокие капитальные затраты на сооружение установки из-за наличия двух вакуумных колонн.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение технико-экономических показателей процесса, увеличение степени конверсии гудрона и выхода фракций, выкипающих до 520^oC, уменьшение расхода катализатора, сокращение энергетических и капитальных затрат за счет создания более простой схемы разделения катализата.

Поставленная цель достигается тем, что катализат направляют в горячий сепаратор высокого давления, из которого жидкий поток с температурой 380-420^oC подают на фракционирование в вакуумную колонну вместе с остатком атмосферной перегонки нефти. При этом содержание металла IV-VIII групп, диспергированного в жидком потоке горячего сепаратора, составляет 0,03-0,10 мас.%.

Сущность заявляемого способа поясняется чертежом , где 1 - вакуумная колонна, 2 - узел диспергирования катализатора, 3 - узел приготовления катализатора каталитической добавки, содержащей металлы VI-VIII групп, 4 - печь, 5 - реактор, 6/1,2 - горячий сепаратор, 7 - холодный сепаратор, 8 - атмосферная колонна, 9 - остаток атмосферной колонны, 10 - газы разложения, 11 - вакуумный дистиллят, 12 - гудрон, 13 - углеводородные газы, 14 - компонент бензина, 15 - компонент диз. топлива, 16 - рециркулят.

Остаток атмосферной перегонки нефти 9 (мазут) направляют в вакуумную колонну 1, куда подают также жидкий поток рециркулята 16 с температурой 380-420^oC из горячего сепаратора 6/1, содержащий в себе диспергированный ранее катализатор - металл IV - VIII групп в количестве 0,03-0,10 мас.%, считая на металл.

В результате вакуумной дистилляции указанной смеси получают компонент дизельного топлива 15, вакуумный дистиллят 11, выкипающий в пределах 360-520^oC, и фракцию 12, выкипающую выше 520^oC (гудрон). Гудрон, содержащий некоторое количество катализатора, направляют в узел приготовления 3 и диспергирования 2 катализатора, где к гудрону добавляют необходимое количество катализатора каталитической добавки, содержащей металлы IV-VIII групп. Затем к нему добавляют циркулирующий водородсодержащий газ (ВСГ) и направляют полученный поток в печь 4, а затем в реактор 5.

Катализат, выходящий из реактора 5, направляют в горячий сепаратор высокого давления 6/1, жидкий продукт из которого возвращают в вакуумную колонну 1. Пары из сепаратора 6/1 поступают в горячий сепаратор низкого давления 6/2, а затем в холодный сепаратор 7. Жидкие потоки из сепараторов 6/2 и 7 поступают в атмосферную колонну 8, где разделяются на углеводородный газ 13, компонент бензина 14 и компонент дизтоплива 15. Пары сверху холодного сепаратора 7, содержащие, в основном, водородсодержащий газ, смешивают со свежим ВСГ им подают на прием циркуляционного компрессора, после чего ВСГ добавляют к смеси гудрона с рециклом и катализатором перед подачей их в печь 4.

При реализации процесса по предложенному способу обеспечивается более четкое разделение потоков в вакуумной колонне 1, в ней же начинаются и предварительные термокаталитические превращения углеводородов, поскольку возвращаемый рецикл содержит все ранее загруженное количество каталитической добавки. В результате снижается количество смеси гудрона с рециклом, подаваемым в реактор 5, повышается парциальное давление водорода и увеличивается время пребывания реакционной смеси в реакторе. Все это приводит к более полной конверсии гудрона, увеличивает выход продуктов, выкипающих до 520^oC, сокращается требуемый расход катализатора. Ухудшению технико-экономических показателей процесса по предлагаемому способу способствуют, кроме перечисленных выше факторов, исключение второй вакуумной колонны, что существенно упрощает схему процесса, по сравнению со способом, принятым за прототип, значительно сокращает энергозатраты.

Заявляемый способ проверен в пилотных условиях ГрозНИИ и подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Прямогонный мазут после атмосферной разгонки нефти смешивают с рециклом, выходящим снизу горячего сепаратора высокого давления с температурой 380^oC, содержащим 0,03 мас.% каталитической добавки, и направляют их на разгонку в вакуумную колонну. В результате вакуумной разгонки получают углеводородный газ, компонент дизтоплива, вакуумный дистиллят и остаток вакуумной разгонки (гудрон). Последний смешивают с раствором свежей каталитической добавки и водородом. В качестве каталитической добавки используют соединения, содержащие один или несколько металлов IV-VIII групп Периодической системы, например молибден. Смесь нагревают до 480^oC и подают в реактор, где при давлении 6,0 МПа, объемной скорости 2 обр.ч и расходе водорода 800 м³/м³ сырья осуществляют реакцию гидрогенизации гудрона. Полученный катализат подвергают горячей сепарации при высоком давлении. Получаемый при этом жидкий продукт - рецикл - смешивают с исходным мазутом, а пары направляют в горячий сепаратор низкого давления, а затем в холодный сепаратор. Жидкие продукты двух последних сепараторов подвергают атмосферной ректификации с получением углеводородного газа, компонентов бензина и дизтоплива. Пары сверху холодного сепаратора, состоящие, в основном, из ВСГ, смешивают с гудроном.

Результаты проведения процесса приведены в таблице.

Пример 2.

Процесс осуществляют так же, как описано в примере 1, за исключением того, что рециркулят, поступаемый на смешение с прямогонным мазутом, нагрет до температуры 400^oC и содержит 0,07 мас.% каталитической добавки. Результаты проведения процесса приведены в таблице.

Пример 3.

Процесс осуществляют так же, как описано в примере 1, за исключением того, что рециркулят, поступаемый на смешение с прямогонным мазутом, нагрет до 420^oC и содержит 0,1 мас.% каталитической добавки. Результаты проведения процесса приведены в таблице.

Как видно из приведенных примеров, осуществление процесса предложенным способом позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели процесса гидрогенизационной переработки остаточных нефтепродуктов: сократить энергопотребление и капитальные затраты примерно на 14-25%, уменьшить расход катализатора.

Совместная вакуумная разгонка прямогонного мазута и тяжелой части катализата (рецикл), содержащего каталитическую добавку, увеличивает конверсию сырья, что обуславливает увеличение выхода нефтепродуктов, выкипающих до 520^oC, причем увеличивается главным образом выход фракции 350-520^oC, служащей сырьем каталитического крекинга, который обеспечивает получение затем высокооктанового компонента бензина, бутан-бутиленовой и пропан-пропиленовой фракции. Известно, что ППФ и ББФ в свою очередь являются источниками выработки высокооктановых изопарафиновых добавок к бензину. В связи с этим увеличение выработки фракции 350-520^oC является более предпочтительным, чем выработка при гидрогенизации остаточных нефтепродуктов непосредственно бензиновой фракции НК-180^oC, которая характеризуется низким октановым числом, высоким содержанием олефинов и серы, требует глубокого гидрооблагораживания.

Изобретение относится к области нефтепереработки и может быть использовано при переработке остаточных нефтепродуктов. Изобретение решает задачу улучшения технико-экономических показателей процесса за счет повышения степени конверсии гудрона и увеличения выхода фракций, выкипающих до 520^oС, уменьшения расхода катализатора и сокращения энергетических и капитальных затрат. Сырье-мазут направляют в вакуумную колонну, куда подают также жидкий поток из горячего сепаратора, содержащий в себе диспергированный катализатор - металл IV-VIII групп в количестве 0,03 - 0,10 мас.% на металл. Из колонны выводят компонент дизельного топлива, вакуумный дистиллят (360 - 520^oС) и фр. , выкипающую выше 520^oС (гудрон). Гудрон направляют в узел приготовления и диспергирования катализатора с добавлением каталитической добавки, содержащей металлы IV-VIII групп. Затем к нему добавляют ВСГ (водородсодержащий газ) и после нагрева подают в реактор. Катализат, выходящий из реактора, направляют в горячий сепаратор высокого давления, жидкий продукт из каждого возвращают в вакуумную колонну. Пары из сепаратора поступают в горячий сепаратор низкого давления, а затем в холодный сепаратор. Жидкие потоки из горячего сепаратора низкого давления и холодного сепаратора поступают в атмосферную колонну, где разделяются на углеводородный газ, компоненты бензина и дизельного топлива. Пары сверху холодного сепаратора, содержащие в основном ВСГ, смешивают со свежим ВСГ и подают на смешение с гудроном, рециклом и катализатором перед их нагревом. 1 з.п. ф-лы,1 табл., 1 ил.

1. Способ переработки остатков атмосферной перегонки нефти путем их фракционирования в вакуумной колонне с получением гудрона, диспергирования в нем раствора каталитической добавки, содержащей металлы IV - VIII групп, контактирования с водородсодержащим газом, нагрева, гидрогенизации с получением катализата, последующим его разделением в горячих сепараторах высокого и низкого давления и холодном сепараторе на жидкие и газовые потоки, направления жидких потоков горячего сепаратора низкого давления и холодного сепаратора в атмосферную колонну, отличающийся тем, что жидкий поток горячего сепаратора высокого давления с температурой 380 - 420^oC направляют в вакуумную колонну. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание металла IV - VIII групп, диспергированного в жидком потоке горячего сепаратора высокого давления, направляемого в вакуумную колонну, составляет 0,03 - 0,10 мас.% в пересчете на металл.