СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА Российский патент 2007 года по МПК C10G11/05 

Изобретение относится к способам каталитического крекинга тяжелого нефтяного сырья в присутствии микросферического цеолитсодержащего катализатора для получения бензина, сжиженных углеводородных газов, легкого газойля и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известны способы каталитического крекинга [а.с. СССР №1674556, 1785261, пат. РФ №№2054964, 2079541, 2092522], согласно которым крекинг нефтяного сырья для получения более низкокипящих продуктов ведут в присутствии микросферического цеолитсодержащего катализатора при контактировании исходного сырья и регенерированного катализатора в лифт-реакторе. Затем отделяют продукты крекинга от закоксованного катализатора, отпаривают его от увлеченных легких углеводородов и разделяют продукты крекинга.

Недостаток известных способов заключается в том, что получаемые продукты имеют повышенное содержание серы, поэтому необходимо подвергать гидроочистке сырье каталитического крекинга или очищать получаемые продукты.

Известен способ получения моторных топлив, отвечающих современным требованиям, путем каталитического крекинга сырья, подвергнутого мягкому гидрокрекингу при давлении 5-10 МПа [Летцш У. "Совершенствование каталитического крекинга для выработки чистых топлив". Нефтегазовые технологии, 2005, №6, с.80-82].

Недостатком известного способа является то, что при давлении гидрокрекинга менее 10 МПа глубина обессеривания сырья каталитического крекинга не позволяет на этой установке получать компоненты автобензинов, соответствующие современным требованиям по показателю содержание серы, т.е. их необходимо подвергать дополнительной очистке.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемым результатам является способ каталитического крекинга тяжелых нефтяных фракций с целью выработки высокооктанового компонента бензинов и сырья для производства продуктов нефтехимии [Шорей С.У. "Способы предварительной очистки сырья каталитического крекинга для удаления серы". Нефтегазовые технологии, 2000, №2, с.93-102], согласно которому в качестве сырья каталитического крекинга используется непревращенный остаток гидрокрекинга вакуумного газойля. В случае использования установки гидрокрекинга для предварительной очистки сырья установки ККФ уровень конверсии в процессе гидрокрекинга ограничивают получением количества сырья, необходимого для загрузки установки ККФ.

Недостатком способа, принятого за прототип, является невозможность достижения оптимального значения выхода целевых фракций ККФ при использовании в качестве сырья непревращенного остатка процесса гидрокрекинга. Поступающее сырье содержит незначительное количество коксообразующих фракций, прирост кокса на катализаторе существенно уменьшается и необходимый для проведения процесса каталитического крекинга тепловой баланс достигается с трудом, что ведет к снижению отборов целевых фракций.

Целью предлагаемого изобретения является повышение выхода целевых продуктов каталитического крекинга.

Поставленная цель достигается способом, согласно которому сырье для каталитического крекинга получают смешением непревращенного остатка гидрокрекинга с содержанием серы не более 10 ppm, полученного при давлении выше 12 МПа и конверсии более 50%, либо с вакуумным газойлем в соотношении 60-75:25-40 мас.%, либо с вакуумным газойлем и экстрактом производства масел в соотношении 60-75:24-35:1-5 мас.%, либо с вакуумным газойлем, экстрактом и фильтратом обезмасливания производства масел в соотношении 60-75:19-34:1-5:1-5 мас.% соответственно.

Проведение предлагаемого способа крекинга позволяет увеличить выход целевых продуктов каталитического крекинга.

Существенным отличительным признаком предлагаемого способа по сравнению со способом, принятым за прототип, является то, что сырье для каталитического крекинга получают смешением непревращенного остатка гидрокрекинга с содержанием серы не более 10 ppm, полученного при давлении выше 12 МПа и конверсии более 50%, либо с вакуумным газойлем в соотношении 60-75:25-40 мас.%, либо с вакуумным газойлем и экстрактом производства масел в соотношении 60-75:24-35:1-5 мас.%, либо с вакуумным газойлем, экстрактом и фильтратом обезмасливания производства масел в соотношении 60-75:19-34:1-5:1-5 мас.% соответственно.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Способ осуществляют следующим образом. Непревращенный остаток, полученный на установке гидрокрекинга в две ступени при давлении выше 12 МПа и конверсии более 50% (содержание серы менее 10 ppm), либо с вакуумным газойлем в соотношении 60-75:25-40 мас.%, либо с вакуумным газойлем и экстрактом производства масел в соотношении 60-75:24-35:1-5 мас.%, либо с вакуумным газойлем, экстрактом и фильтратом обезмасливания производства масел в соотношении 60-75:19-34:1-5:1-5 мас.% соответственно.

Полученную смесь после нагрева в теплообменниках и печи до температуры не выше 400°С через форсунки подачи сырья подают в лифт-реактор, где находится микросферический цеолитсодержащий катализатор. При контакте с горячим регенерированным катализатором пары сырья крекируются при кратности циркуляции 6-7:1 и температуре 500-515°С на более легкие продукты, а также на шлам, газ, кокс.

Отработанный катализатор поступает в отпарную секцию реактора, где он отпаривается водяным паром и далее по напорному стояку поступает в нижнюю часть транспортной линии. На выходящем конце транспортной линии смесь отработанного катализатора и воздуха входит в кипящий слой регенератора. За счет регулирования подачи воздуха на выжиг кокса в регенераторе поддерживается температура 650-710°С для достижения содержания остаточного кокса на регенерированном катализаторе, возвращаемом в реактор, менее 0,05 мас.%.

Анализ известных технических решений по способам каталитического крекинга тяжелых нефтяных фракций позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявленного способа, то есть о соответствии заявляемого способа требованиям изобретательского уровня.

Преимущества предлагаемого способа иллюстрируются приведенным ниже примером.

Пример 1

Для обеспечения сырьем установки ККФ готовят смесь четырех компонентов:

- непревращенный остаток гидрокрекинга (плотность при 20°С 838 кг/м³, температура: начала кипения 344°С, конца кипения 525°С, содержание серы 0,0003 мас.%) - 75 мас.%,

- вакуумный газойль фр. 340-540°С (плотность при 20°С 906 кг/м³, температура: начала кипения 328°С, конца кипения 535°С, коксуемость 0,21 мас.%, содержание серы 1,73 мас.%) - 25 мас.%.

Полученную смесь после нагрева в теплообменниках и печи до температуры 390°С через форсунки подачи сырья подают в лифт-реактор, где находится микросферический цеолитсодержащий катализатор FUTURA-125 GFS ZP (фракционный состав, мас.%: 0-20 мкм - 1; 0-40 мкм - 16; 0-80 мкм - 59; 0-149 мкм - 93; средний размер частиц - 72 мкм; насыпная плотность 0,74 г/см³; объем пор 0,4 см³/г; удельная поверхность 190 м²/г; содержание, мас.%: оксида алюминия - 45,5; оксида натрия - 0,12; РЗЭ - 1,7; конверсия по MAT - 74). При контакте с горячим регенерированным катализатором пары сырья крекируются на более легкие продукты, а также на шлам, газ, кокс. Отработанный катализатор поступает в отпарную секцию реактора, где он отпаривается водяным паром и далее по напорному стояку поступает в нижнюю часть транспортной линии. На выходящем конце транспортной линии смесь отработанного катализатора и воздуха входит в кипящий слой регенератора. За счет регулирования подачи воздуха на выжиг кокса в регенераторе поддерживается температура 670°С для достижения содержания остаточного кокса на регенерированном катализаторе, возвращаемом в реактор, менее 0,05 мас.%.

Пары продуктов реакции крекинга из реактора Р-1 поступают во фракционирующую колонну, где отбираются фракции нестабильного бензина, легкого и тяжелого газойля. Нестабильный бензин поступает на фракционирующий абсорбер для деэтанизации бензина. Фракция С₃-С₄ сверху стабилизатора вводится на установку сернокислотного алкилирования или ГФУ, а стабильный бензин выводится с установки в парки смешения для производства товарных бензинов.

Показатели каталитического крекинга описываемого примера приведены в таблице 1.

Пример 2

Способ осуществляют согласно примеру 1 с использованием в качестве сырья установки ККФ смеси трех компонентов:

- непревращенный остаток гидрокрекинга (плотность при 20°С 838 кг/м³, температура: начала кипения 344°С, конца кипения 525°С, содержание серы 0,0003 мас.%) - 60 мас.%,

- вакуумный газойль фр. 340-540°С (плотность при 20°С 906 кг/м³, температура: начала кипения 328°С, конца кипения 535°С, коксуемость 0,21 мас.%, содержание серы 1,73 мас.%) - 35 мас.%,

- смесь экстрактов селективной очистки N-метилпирролидоном масляных фракций, выкипающих в интервалах температур 330-420°С, 420-490°С и выше 490°С (плотность при 20°С 955 кг/м³, коксуемость 1,29 мас.%, содержание серы 2,72 мас.%, кинематическая вязкость при 100°С 13,43 сСт) - 5 мас.%.

Показатели каталитического крекинга описываемого примера приведены в таблице 1.

Пример 3

Способ осуществляют согласно примеру 1 с использованием в качестве сырья установки ККФ смеси четырех компонентов:

- непревращенный остаток гидрокрекинга (плотность при 20°С 838 кг/м³, температура: начала кипения 344°С, конца кипения 525°С, содержание серы 0,0003 мас.%) - 60 мас.%,

- вакуумный газойль фр. 340-540°С (плотность при 20°С 906 кг/м³, температура: начала кипения 328°С, конца кипения 535°С, коксуемость 0,21 мас.%, содержание серы 1,73 мас.%) - 34% мас.,

- смесь экстрактов селективной очистки N-метилпирролидоном масляных фракций, выкипающих в интервалах температур 330-420°С, 420-490°С и выше 490°С (плотность при 20°С 955 кг/м³, коксуемость 1,29 мас.%, содержание серы 2,72 мас.%, кинематическая вязкость при 100°С 13,43 сСт) - 1 мас.%,

- фильтрат обезмасливания установки депарафинизации масляных рафинатов (плотность при 20°С 842 кг/м³, температура: начала кипения 304°С, до 500°С выкипает 64 мас.%, содержание серы 0,13 мас.%) - 5 мас.%.

Показатели каталитического крекинга описываемого примера приведены в таблице 1.

Пример 4 (прототип)

Способ осуществляют согласно примеру 1 с использованием в качестве сырья только непревращенного остатка гидрокрекинга вакуумного газойля. Показатели каталитического крекинга описываемого примера приведены в таблице 1.

В случае использования в качестве сырья только непревращенного остатка гидрокрекинга (пример 3) в сырье содержится мало предшественников кокса, прирост кокса на катализаторе существенно уменьшается и необходимый для проведения ККФ тепловой баланс достигается с трудом. Это обусловливает проведение каталитического крекинга при более низкой температуре в реакторе и регенераторе, что приводит к снижению выходов бензина и сжиженного газа.

Использование в качестве компонента сырья установки каталитического крекинга непревращенного остатка гидрокрекинга, полученного при давлении ниже 12 МПа, приводит к получению бензиновой фракции каталитического крекинга с содержанием серы выше 500 ррм, что затрудняет получение товарных бензинов с содержанием серы менее 150 ррм. К такому же эффекту приводит использование в качестве компонентов сырья свыше 35 мас.% вакуумного дистиллята и свыше 5 мас.% экстракта.

Проведение гидрокрекинга с конверсией сырья менее 50% экономически нецелесообразно, так как в этом случае образуется избыточное (по сравнению с потребностью в сырье установки каталитического крекинга) количество непревращенного остатка (вместо глубокоочищенных фракций бензина, керосина и дизельного топлива).

Таким образом, осуществление предлагаемого способа (примеры 1-3) по сравнению со способом, описанным в примере 4, позволяет увеличить выход бензиновой фракции на 0,8-3,7%, а сжиженного газа - на 0,4-2,1%.

Таблица 1ПоказательПример 1Пример 2Пример 3Пример 4 /прототип/Состав сырья установки каталитического крекинга:    - непревращенный остаток гидрокрекинга756060100- неочищенный вакуумный газойль фр. 340-540°С253534˜- смесь экстрактов селективной очистки-51-- фильтрат обезмасливания--5-Производительность установки, т/сут3730373037303730Кратность циркуляции регенерированного катализатора, т/т сырья7,07,06,06,5Температура, °С:    - в реакторе512513515500- в регенераторе670690710650Выход, мас.%:    - сжиженного газа16,616,014,914,5- бензиновой фракции (н.к. - 205°С)56,956,554,053,2Характеристика бензиновой фракции:    - содержание серы, мас.%0,0120,0150,0450,010- ОЧ, м.м.81,981,880,581,4

Источники информации

1. А.с. СССР №1674556, кл. 6 C10G 11/16.

2. А.с. СССР №1785261, кл. 6 C10G 11/18.

3. Пат. РФ №2054964, кл. 6 В01J 29/90, 38/30.

4. Пат. РФ №2079541, кл. 6 С10G 11/18.

5. Пат. РФ №2092522, кл. 6 С10G 11/18, В01J 8/24.

6. Летцш У. "Совершенствование каталитического крекинга для выработки чистых топлив". Нефтегазовые технологии, 2005, №6, с.80-82.

7. Шорей С.У. "Способы предварительной очистки сырья каталитического крекинга для удаления серы". Нефтегазовые технологии, 2000, №2, с.93-102.

Использование: изобретение относится к способам каталитического крекинга тяжелого нефтяного сырья в присутствии микросферического цеолитсодержащего катализатора для получения бензина, сжиженных углеводородных газов, легкого газойля и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Сущность: проводят каталитический крекинг сырья, полученного смешением непревращенного остатка гидрокрекинга с содержанием серы не более 10 ррм, образующегося при давлении выше 12 МПа и конверсии более 50%, либо с вакуумным газойлем в соотношении 60-75:25-40 мас.%, либо с вакуумным газойлем и экстрактом производства масел в соотношении 60-75:24-35:1-5 мас.%, либо с вакуумным газойлем, экстрактом и фильтратом обезмасливания производства масел в соотношении 60-75:19-34:1-5:1-5 мас.% соответственно. Технический результат: повышение выхода целевых продуктов. 1 табл.

Способ каталитического крекинга с использованием в качестве сырья непревращенного остатка гидрокрекинга вакуумного газойля, отличающийся тем, что сырье для каталитического крекинга получают смешением непревращенного остатка гидрокрекинга с содержанием серы не более 10 ppm, полученного при давлении выше 12 МПа и конверсии более 50%, либо с вакуумным газойлем в соотношении 60-75:25-40 мас.%, либо с вакуумным газойлем и экстрактом производства масел в соотношении 60-75:24-35:1-5 мас.%, либо с вакуумным газойлем, экстрактом и фильтратом обезмасливания производства масел в соотношении 60-75:19-34:1-5:1-5 мас.% соответственно.