ГИДРООБРАБОТКА ПРОДУКТОВ ТЕРМИЧЕСКОГО КРЕКИНГА Российский патент 2018 года по МПК C10G65/02 C10G47/36 C10G65/12 C10L1/14 B01D3/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится в целом к обработке газойлей и, в частности, химически активных газойлей, полученных термическим крекингом нефтяных остатков, с использованием принципа разделения потоков.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Установки гидрокрекинга всегда производили экологически благоприятные продукты, даже до усиления экологических норм на продукцию. Ни один другой процесс не может превратить малоценное сырье с высокой долей ароматической составляющей, с высоким содержанием серы и азота в полноценный ряд требуемых продуктов: СНГ (сжиженный нефтяной газ), высококачественное дизельное топливо, богатое водородом сырье для установок каталитического крекинга, и сырье для этиленового крекинга, и/или сырьё для установок масляного профиля.

Современный процесс гидрокрекинга был коммерциализирован в ранних 1960-х, эти ранние установки превращали лёгкое сырьё (из атмосферных колонн первичной перегонки сырой нефти) в высокоценные, высоколиквидные бензины. В дополнение, большой объем установок гидрокрекинга увеличивает (на более чем 20%) дополнительный выход перегонки на НПЗ. Под влиянием этих факторов, мощности установок гидрокрекинга с годами неуклонно наращивались.

Усиление экологических требований к бензину и дизельному топливу сделали гидрокрекинг самым важным процессом, что привело ко всё большему его распространению в мире. Наиболее современные установки гидрокрекинга массового производства были разработаны для получения максимального выхода средних дистиллятов из сырья повышенной сложности, такого, как легкий рецикловый газойль с установок каталитического крекинга, тяжелые вакуумные газойли и тяжелые газойли коксования. Большинство современных установок гидрокрекинга, как и их предшественники, производят высокоценные экологически безопасные дистилляты, включая большие объемы ультранизкосернистого дизельного топлива (УНСД), даже гораздо более требовательного к сырью. Так, производительность установок гидрокрекинга первого поколения была порядка 10000 баррелей (1590 м³) в день, тогда как производительность современных установок превышает 100000 баррелей (15900 м³) в день.

Растущие требования к средним дистиллятам, убывание рынка высокосернистого жидкого топлива и всё более ужесточающиеся экологические нормы, ставят НПЗ, особенно те, кто имеет низкий коэффициент Нельсона, под огромное давление на рентабельность и даже принуждают многие закрываться. Этот последний тренд привел к массовым проектам переориентации технологий на перегонку. Очень редкие НПЗ, если они вообще есть, сфокусировали свою стратегию конверсии на технологии каталитического флюид-крекинга, и многие установки каталитического флюид-крекинга (FCC) работают в несерьёзном режиме перегонки или, по случаю, переведены под производство пропилена. Гидрокрекинг предлагает больше гибкости в переработке выгодных сортов сырой нефти при производстве чистых видов топлива премиум класса, что увеличивает маржу НПЗ.

Некоторые НПЗ пытались разрешить сложности, возникающие при работе с тяжелым сырьем, построив две отдельных установки гидрокрекинга, одну для масел, и одну для топлив. Иное найденное решение состоит просто в том, что гидрообработке подвергают термокрекинговый газойль, и затем используют гидрообработанный газойль в качестве сырья для установки каталитического флюид-крекинга, монтируют гидрокрекинговую установку глубокой конверсии, и берут большую часть гидрокрекингового остатка для производства смазочных масел. Другие предлагают подвергнуть остатки сырья деасфальтизации растворителем и перерабатывать только деасфальтизировнную нефть на установке гидрокрекинга кубовых остатков (RHU), например, в кипящем слое с циркуляцией катализатора по реакционному объёму. Также, другие перерабатывают непревращенные вакуумные остатки с установки гидрокрекинга кубовых остатков на установке деасфальтизации растворителем (SDA) и возвращать деасфальтизат (DAO) в голову установки RHU или дальнейшую переработку DAO на установке гидрообработки в стационарном слое для получения низкосернистого тяжелого нефтяного топлива или сырья для установки FCC.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С одной стороны, изобретение относится к способам превращения газойлей в дистиллятные углеводороды. Способ может включать: разделение первого потока газойля на первую и вторую части; смешивание второго потока газойля с первой частью первого потока газойля для получения смешанного потока газойля; контактирование смешанного потока газойля с водородом с первым катализатором гидроконверсии в первой реакционной системе (реакторе) гидрокрекинга с целью превращения по меньшей мере части углеводородов из смешанного потока газойля в дистиллятные углеводороды; извлечение выходящего продукта (эффлюента) из первой реакционной системы гидрокрекинга, включающего в себя не превращённые углеводороды и дистиллятные углеводороды; фракционирование эффлюента из первой реакционной системы гидрокрекинга на одну или более углеводородные фракции, включая фракцию, содержащую не превращённые углеводороды; контактирование водорода и фракции, содержащей не превращённые углеводороды со вторым катализатором гидроконверсии во второй реакционной системе (реакторе) гидрокрекинга с целью превращения по меньшей мере части углеводородов из смешанного потока газойля в дистиллятные углеводороды; подачу эффлюента из второго реактора на ступень фракционирования для совместного фракционирования с эффлюентом с первого реактора; контактирование водорода и второй части первого потока газойля с третьим катализатором гидроконверсии в третьей реакционной системе (реакторе) гидрокрекинга для превращения по меньшей мере части углеводородов из второй части в дистиллятные углеводороды; фракционирование эффлюента из третьего реактора для извлечения двух или более фракций углеводородов.

С другой стороны, изобретение относится к системам облагораживания (обогащения) газойлей до дистиллятных углеводородов. Система может включать: систему управления потоками для деления первого потока газойля на первую и вторую части; перемешивающее устройство для смешивания второго потока газойля с первой частью первого потока газойля с целью формирования смешанного потока газойля; первую реакционную систему гидрокрекинга (реактор) для контакта смешанного потока газойля с водородом на первом катализаторе гидроконверсии для превращения по меньшей мере части углеводородов из смешанного потока газойля в дистиллятные углеводороды; систему сепарации эффлюента из первого реактора на одну или более углеводородные фракции, включая фракцию, содержащую не превращённые углеводороды, вторую реакционную систему гидрокрекинга для контакта непрореагировавшего потока газойля с водородом со вторым катализатором гидроконверсии с целью превращения по меньшей мере части углеводородов из смешанного потока газойля в дистиллятные углеводороды; линию подачи жидкости – эффлюента из второй реакционной системы гидрокрекинга во фракционирующую систему для совместного фракционирования с эффлюентом из первой реакционной системы гидрокрекинга; третью реакционную систему гидрокрекинга (реактор) для контакта водорода и второй части первого потока газойля с третьим катализатором гидроконверсии для превращения по меньшей мере части углеводородов из второй части в дистиллятные углеводороды; и систему сепарации для фракционирования эффлюента для извлечения двух или более фракций углеводородов.

Другие аспекты и преимущества станут ясны из нижеследующего описания и пунктов формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 представлена принципиальная схема технологического процесса гидрообработки газойлей согласно настоящему изобретению

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

С одной стороны, вариант настоящего изобретения относится к способам переработки газойлей, в частности химически активных газойлей, полученных термическим крекингом нефтяных остатков, с использованием принципа разделения потоков.

Согласно настоящему изобретению «конверсия» означает гидрокрекинг углеводородных продуктов, кипящих при температуре выше температуры около 343°С (650F) в углеводородные продукты, кипящие при температуре ниже, чем около 343°С (650F), обе температуры определяют методом ASTM D 1160 или эквиватентным.

Согласно настоящему изобретению, “интенсивность реакции” означает отношение произведения средней температуры катализатора в градусах Фаренгейта для катализаторов, загружаемых в реакторы системы гидрокрекинга, на среднее парциальное давление водорода в Бар абс. (Барах абсолютного давления) в названных реакторах к часовой объёмной скорости жидкости в названных реакторах гидрокрекинга.

Согласно настоящему изобретению, “первый поток газойля” относится к газойлям, извлеченным или полученным из одного или более источников, таких как сырые нефти, сланцевые нефти, битуминозные песчаники, нефти, полученные из угля, талловые масла, тяжелые нефтяные остатки (мазуты), и бионефти, имеющие начальную точку кипения при атмосферном давлении около 343-360°С (650-680F), определяемую методом ASTM D1160 или эквивалентным.

Согласно настоящему изобретению, “второй поток газойля” относится к газойлям, полученным при термо- или каталитическом крекинге тяжелых нефтей, имеющим начальную точку кипения при атмосферном давлении около 343-360°С (650-680F), определяемую методом ASTM D1160 или эквивалентным. В некоторых вариантах осуществления изобретения второй поток газойля включает газойли, полученные как минимум одним из источников, таких как замедленное коксование, коксование в текучей среде, лёгкий крекинг, паровой крекинг и флюид-каталитический крекинг.

Способы облагораживания газойлей до дистиллятных углеводородов, согласно настоящему изобретению могут включать разделение первого потока газойля на первую и вторую части. Второй поток газойля может быть смешан с первой частью первого потока, чтобы сформировать смешанный или комбинированный поток газойля.

Первый и второй потоки газойля могут быть смешаны в заданной пропорции долей газойлей (определяемых здесь как весовое отношение второго потока газойля к первому), чтобы влиять на процесс гидроконверсии, используя преимущества различных реакционных способностей первого и второго потоков газойля. В некоторых вариантах изобретения второй поток газойля смешивают в первым в соотношении не менее 0.10 кг упомянутого второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля, но не более чем 0.90 кг упомянутого второго потока газойля на 1 кг газойля первого потока. В других вариантах второй поток газойля смешивают с первым потоком газойля в соотношении не менее чем 0.65 кг упомянутого второго потока на 1 кг первого потока, но не более, чем 0.90 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля. Еще в других вариантах настоящего изобретения второй поток газойля смешивают с первым потоком газойля в соотношении от 0.8 кг второго потока на 1 кг первого потока, но не более, чем около 0.90 кг газойля второго потока на 1 кг газойля первого потока.

Смешанный поток газойлей и водорода может вступать в контакт с первым катализатором гидроконверсии в первой реакционной системе гидрокрекинга, чтобы преобразовать по меньшей мере часть смешанного потока газойлей в дистиллятные углеводороды. Эффлюент, полученный в первой реакционной системе гидрокрекинга, может включать не превращённые углеводороды и дистиллятные углеводороды. Эффлюент из первой реакционной системы гидрокрекинга может быть фракционирован на одну или более углеводородные фракции, включая фракцию, содержащую не превращённые углеводороды.

Водород и фракция, содержащая не превращённые углеводороды может контактировать со вторым катализатором гидроконверсии второй реакционной системе гидрокрекинга, чтобы преобразовать по меньшей мере часть смешанного потока газойлей в дистиллятные углеводороды. Эффлюент из второй реакционной системы гидрокрекинга может быть отправлен на вход фракционирующей ступени для совместного фракционирования с эффлюентом из первой реакционной системы гидрокрекинга.

Водород и вторая часть первого потока газойля может вступить в контакт с третьим катализатором гидроконверсии в третьей реакционной системе гидрокрекинга, чтобы преобразовать по меньшей мере часть потока газойлей из второго потока в дистиллятные углеводороды. Эффлюент из третьей реакционной системы может быть фракционирован на две или более углеводородные фракции.

Совместная сепарация или фракционирование эффлюентов из первой и второй реакционных систем гидрокрекинга может включать сначала подачу эффлюентов из первой и второй реакционных систем гидрокрекинга в парожидкостный сепаратор для разделения паровой и жидкой фракций. Жидкая фракция может быть разделена в одной или более ректификационной колонне на одну или более углеводородную фракции, включая фракцию, содержащую не превращённые углеводороды. В некоторых вариантах жидкая фракция может быть разделена на фракции С₄-, фракцию легкой нафты, фракцию тяжелой нафты, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и фракцию базового масла.

Сепарация или фракционирование эффлюентов из третьей реакционной системы гидрокрекинга также может включать сначала подачу эффлюентов в парожидкостный сепаратор для разделения паровой и жидкой фракций. Жидкая фракция может быть затем разделена в одной или более ректификационной колонне на одну или более углеводородную фракции, включая фракцию, содержащую не превращённые углеводороды. В некоторых вариантах жидкая фракция может быть разделена на фракции С₄-, фракцию легкой нафты, фракцию тяжелой нафты, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и фракцию базового масла.

В некоторых вариантах, эффлюент из третьей реакционной системы гидрокрекинга может быть подан в общую сепарационную систему для обработки совместно с первым и вторым эффлюентами.

В некоторых вариантах эффлюент с установки гидроочистки дизтоплива может также быть подан в сепарационную систему, обрабатывающую эффлюент из третьей реакционной системы гидрокрекинга. Там, где производят совместную обработку эффлюента с установки гидроочистки дизтоплива, вариант осуществления, раскрытый здесь, может включать ступени гидрообработки углеводородного сырья в установке гидроочистки дизтоплива, получение эффлюента с установки гидроочистки дизтоплива, и подачи эффлюента с установки гидроочистки дизтоплива на ступень фракционирования для совместного фракционирования с эффлюентом с третьей системы гидрокрекинга.

Газовые фракции, полученные в парожидкостных сепараторах могут содержать непрореагировавший водород. По меньшей мере часть паровой фракции рециркулирует в некоторых вариантах настоящего изобретения в одну или более систему гидрокрекинга из числа первой, второй, третьей реакционных систем гидрокрекинга и системы гидроочистки дистиллятов.

В некоторых вариантах по меньшей мере часть базового масла, полученного из эффлюента с третьей реакционной системы гидрокрекинга, может быть подана во вторую реакционную систему гидрокрекинга. Дополнительная гибкость технологии, сообщаемая трубопроводами, обеспечивающими данную опцию, может позволить приспосабливать систему к сезонным требованиям к топливу и/или базовым маслам и смазочным маслам по потребности.

Первая реакционная система гидрокрекинга может быть настроена на работу в режиме, когда достигают по меньшей мере 30% конверсии в некоторых вариантах, по меньшей мере 40% конверсии в других вариантах и, по меньшей мере 50% конверсии в иных вариантах.

Вторая реакционная система гидрокрекинга может быть настроена на работу в режиме, когда достигают по меньшей мере 45% конверсии в некоторых вариантах, по меньшей мере 55% конверсии в других вариантах и, по меньшей мере 70% конверсии в иных вариантах.

Третья реакционная система гидрокрекинга может быть настроена на работу в режиме, когда достигают по меньшей мере 50% конверсии в некоторых вариантах, по меньшей мере 60% конверсии в других вариантах и, по меньшей мере 70% конверсии в иных вариантах.

Интенсивность реакции для первой реакционной системы гидрокрекинга может быть по меньшей мере около 35000 °F-Bara-Hr, но не более чем около 225000 °F-Bara-Hr. Интенсивность реакции для второй реакционной системы гидрокрекинга может быть по меньшей мере около 25000 °F-Bara-Hr, но не более чем около 110000 °F-Bara-Hr. Интенсивность реакции для третьей реакционной системы гидрокрекинга может быть по меньшей мере 50000 °F-Bara-Hr, но не более чем около 235000 °F-Bara-Hr

Варианты, раскрытые в настоящем изобретении, также относятся к системам облагораживания газойлей до дистиллятных углеводородов. Система может включать систему управления потоками для деления первого потока газойля на первую и вторую части. Затем может быть использовано перемешивающее устройство для смешивания второго потока газойля с первой частью первого потока газойля для формирования смешанного потока газойля. Перемешивающие устройства, используемые в вариантах настоящего изобретения, могут включать Т-образные мешалки, сосуды, имеющие перемешивающий механизм (ажитаторы), насосы, циклы циркуляционного орошения и иные перемешивающие устройства, известные из уровня техники.

Так, первая реакционная система гидрокрекинга может быть использована для контакта смешанного потока газойля и водорода с первым катализатором гидроконверсии для превращения по меньшей мере части углеводородов в смешанном потоке газойля в углеводородный дистиллят. Сепарационную систему используют для фракционирования эффлюента из первой реакционной системы гидрокрекинга на одну или более фракций, включающих фракцию, содержащую не превращённые углеводороды.

Вторая реакционная система гидрокрекинга может быть использована для контакта водорода и фракции, содержащей не превращённые углеводороды со вторым катализатором гидроконверсии с целью превращения по меньшей мере части углеводородов в смешанном потоке газойля в углеводородный дистиллят. Система может также включать трубопроводную линию для подачи эффлюента из второй реакционной системы гидрокрекинга во фракционирующую систему для совместного разделения на фракции с эффлюентом с первой реакционной системы гидрокрекинга;

Третья реакционная система гидрокрекинга может быть использована для контакта водорода и второй части первого потока газойля с третьим катализатором гидроконверсии для превращения по меньшей мере части углеводородов второго потока газойля в углеводородный дистиллят. Эффлюент, полученный в третьей реакционной системе гидрокрекинга, может затем быть направлен в сепарационную систему для фракционирования эффлюента с третьей реакционной системы гидрокрекинга на две или более углеводородных фракций.

Системы, согласно вариантам настоящего изобретения, могут также включать по меньшей мере одну из перечисленных систем: замедленного коксования, коксования в текучей среде, лёгкого крекинга, парового крекинга и флюид-каталитического крекинга, используемых для получения второго потока газойля.

Система управления потоками настроена в некоторых вариантах на смешивание второго потока газойля с первым потоком газойля в соотношении не менее чем 0.10 кг названного второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля, но не более чем 0.90 кг названного второго потока газойля на 1 кг газойля первого потока. В других вариантах система управления потоками настроена на смешивание второго потока газойля с первым потоком газойля в соотношении не менее чем 0.65 кг названного второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля, но не более чем 0.90 кг названного второго потока газойля на 1 кг газойля первого потока. В иных вариантах система управления потоками настроена на смешивание второго потока газойля с первым потоком газойля в соотношении не менее чем 0.8 кг названного второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля, но не более чем 0.90 кг названного второго потока газойля на 1 кг газойля первого потока.

Система сепарации для фракционирования эффлюента с первой и второй реакционных систем гидрокрекинга может включать: парожидкостный сепаратор для разделения первой и второй реакционных систем гидрокрекинга на паровую фракцию и жидкую фракцию, и систему фракционирования для разделения жидкой фракции на одну или более углеводородные фракции, включая фракцию, содержащую не превращённые углеводороды. Одна или более трубопроводных линий могут быть использованы для возврата по меньшей мере части паровой фракции в одну из реакционных систем гидрокрекинга из числа: первой, второй, третьей реакционных систем гидрокрекинга и системы гидрообработки дистиллятов.

В некоторых вариантах сепарационная система для фракционирования эффлюента с третьей реакционной системы гидрокрекинга совмещена с сепарационной системой для разделения эффлюентов с первой и второй реакционных систем гидрокрекинга.

Системы для обработки газойлей согласно вариантам изобретения могут также включать установку гидроочистки дизтоплива для гидрообработки углеводородного сырья и питающий трубопровод подачи эффлюента с установки гидроочистки дизтоплива в систему сепарации на ступень фракционирования для совместного фракционирования с эффлюентом с третьей реакционной системы гидрокрекинга.

Сепарационная система для фракционирования эффлюента с третьей реакционной системы гидрокрекинга может быть настроена на разделение эффлюента на фракции С₄-, фракцию легкой нафты, фракцию тяжелой нафты, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и фракцию базового масла. Трубопровод может обеспечивать подачу по меньшей мере части фракции базового масла во вторую реакционную систему гидрокрекинга.

Система может включать операционную систему, настроенную на: работу в режиме, когда в первой реакционной системе гидрокрекинга достигают по меньшей мере 30% конверсии, более предпочтительно по меньшей мере 40% конверсии и в лучшем случае по меньшей мере 50% конверсии; во второй реакционной системе гидрокрекинга достигают по меньшей мере 45% конверсии, более предпочтительно по меньшей мере 55% конверсии и в лучшем случае по меньшей мере 70% конверсии; и в третьей реакционной системе гидрокрекинга достигают по меньшей мере 50% конверсии, более предпочтительно по меньшей мере 60% конверсии и в лучшем случае по меньшей мере 70% конверсии. Операционная система может быть также настроена на обеспечение: интенсивности реакции для первой реакционной системы гидрокрекинга по меньшей мере около 35000 °F-Bara-Hr, но не более, чем около 225000 °F-Bara-Hr, интенсивности реакции для второй реакционной системы гидрокрекинга по меньшей мере около 25000 °F-Bara-Hr, но не более чем около 110000 °F-Bara-Hr, и интенсивности реакции для третьей реакционной системы гидрокрекинга по меньшей мере около 50000 °F-Bara-Hr, но не более чем около 235000 °F-Bara-Hr.

На Фиг.1 показана упрощенная принципиальная схема технологического процесса облагораживания газойлей согласно настоящему изобретению. Первый поток газойля 10 и второй поток газойля 12 подают на питание системы. Часть 14 первого потока газойля 10 может быть смешана со вторым потоком газойля 12 в установленной пропорции, с образованием смешанного потока газойля 16.

Смешанный поток газойля 16 и водорода 18 (который может содержать как свежий или подпиточный водород 20, так и рециркуляционный водород 22) могжет входить в контакт с первым катализатором гидроконверсии 24 в первой реакционной системе гидрокрекинга 26 с целью превращения по меньшей мере части углеводородов из смешанного потока газойля в углеводородный дистиллят. Рециркуляционный или свежий водород может также быть подан в промежутки между одним или более слоями катализатора 24 в реакционной системе 26.

Эффлюент 28, полученный из первой реакционной системы гидрокрекинга, может содержать не превращённые углеводороды и дистиллятные углеводороды. Эффлюент 28 из первой реакционной системы гидрокрекинга 26 может затем быть подан в парожидкостный сепаратор 30 для получения паровой фракции 32 и жидкой фракции 34. Жидкая фракция может затем поступить на вход системы фракционирования 36, чтобы разделить жидкую фракцию 34 на фракцию C4- 38, фракцию лёгкой нафты 40, фракцию тяжелой нафты 42, керосиновую фракцию 44, дизельную фракцию 46, и фракцию базового масла 48.

Фракция базового масла 48 и водород (который может включать как свежий или подпиточный водород 50, так и рециркуляционный водород 52) могут контактировать со вторым катализатором гидроконверсии 54 во второй реакционной системе гидрокрекинга 56, чтобы превратить по меньшей мере часть углеводородов базового масла в дистиллятные углеводороды. Рециркуляционный или свежий водород может также быть подан в промежутки между одним или более слоями катализатора 54 в реакционной системе 56.

Эффлюент 58 со второй реакционной системы гидрокрекинга 56 может быть подан в парожидкостный сепаратор 30 и ректификационную колонну 36 для совместного фракционирования с эффлюентом 28 из второй реакционной системы гидрокрекинга 26.

Вторая часть 60 первого потока газойля 10 и водород (который может включать как свежий или подпиточный водород 66, так и рециркуляционный водород 68) могут контактировать с третьим катализатором гидроконверсии 62 в третьей реакционной системе гидрокрекинга 64, чтобы превратить по меньшей мере часть углеводородов второй части 60 в дистиллятные углеводороды. Рециркуляционный или свежий водород может также быть подан в промежутки между одним или более слоями катализатора 62 в реакционной системе 64.

Эффлюент 70, полученный с третьей реакционной системы гидрокрекинга, может включать не превращённые углеводороды и дистиллятные углеводороды. Эффлюент 70 с третьей реакционной системы 64 может затем быть подан в парожидкостный сепаратор 72 для получения паровой фракции 74 и жидкой фракции 76. Жидкая фракция может затем быть подана во фракционирующую систему 78 для разделения жидкой фракции 76 на фракцию C4- 80, фракцию лёгкой нафты 82, фракцию тяжелой нафты 84, керосиновую фракцию 86, дизельную фракцию 88 и фракцию базового масла 90.

В некоторых вариантах подачу углеводородов 92 и водорода (который может включать как минимум свежий или подпиточный водород (не показан), так и рециркуляционный водород 98) обеспечивают в реактор гидрообработки дизтоплива 94 на катализатор гидрообработки 96. Эффлюент 100 из реактора гидрообработки дизтоплива 94 может обрабатываться совместно с эффлюентом 70 с третьей реакционной системы гидрокрекинга 64 в парожидкостным сепараторе 72 и ректификационной колонне 78.

Паровые фракции 74 и 32 могут быть богаты не прореагировавшим водородом. В некоторых вариантах эти паровые фракции могут быть пущены на рециркуляцию в одну или более из реакционных систем 26, 64 и 56, а также в 94 в случае её наличия. На фиг.1 показано, что паровые фракции 32, 74 могут быть совмещены с формированием паровых фракций 110, которые затем можут быть распределены между поточными линиями 22, 52, 68, в зависимости от потребности той или иной питающей линии и промежуточных питающих отверстий.

В некоторых вариантах дается возможность гибкости технологии относительно производства топлива или масел путем подачи части фракции базового масла 90 в поточную линию 112 ко второй реакционной системе гидрокрекинга 56.

Как описано выше, способ, показанный на фиг.1, является двухходовой технологической схемой рециркуляции, которая может быть использована для обработки таких плохо поддающихся продуктов, как тяжелый газойль коксования (HCGO) и тяжелый вакуумный газойль (НАСДАК, HVGO). Способ может быть использован для получения дизельного топлива с морозоустойчивыми реологическими свойствами, наряду с обеспечением гибкости в получении сырья для производства смазочных масел III группы.

Эта технологическая схема может быть полезна, к примеру, для переработки тяжелых вакуумных газойлей (HVGO) из восточно-сибирских и сахалинских сырых нефтей, и тяжелых газойлей коксования (HCGO), для наибольшего выхода дизельного топлива Евро 5 – с опцией в виде производства сырья для получения смазочных масел III группы. Система может быть также дополнена установкой гидроочистки для облагораживания дистиллятов с использованием технологии повторного разделения потоков.

HVGO и HCGO обрабатывают в реакционных системах на первой ступени параллельно, а на второй совместно. Когда установка работает в режиме получения топлив, непрореагировавший остаток гидрокрекинга (UCO) с участка вакуумного газойля (VGO) смешивают с остатком гидрокрекинга UCO с участка тяжелого газойля коксования (HCGO) и подвергают совместному гидрокрекингу на второй стадии до исчерпания процесса. В режиме получения базового масла остаток гидрокрекинга UCO подают на питание установки производства смазочного масла.

Слои катализатора 24, 54, 62 и 96 могут содержать как один и тот же, так и различные катализаторы. Слои катализатора внутри одного реактора могут также содержать один катализатор во всех слоях, смесь катализаторов в единичном слое, либо различные катализаторы в разных слоях. Каталитическая система, используемая на первой ступени реактора гидрокрекинга, обрабатывающего вплоть до 65% тяжелых газойлей коксования HCGO, может включать преимущественно Ni-Mo катализатор гидрокрекинга, дополненный высокоактивными катализаторами селективного получения средних дистиллятов.

Третья ступень реактора гидрокрекинга, обрабатывающего тяжелые газойли коксования HVGO, может быть загружена катализатором селективного гидрокрекинга с получением высокой доли средних дистиллятов. Каталитическая система здесь приспособлена для увеличения индекса вязкости (VI) остатка гидрокрекинга UCO до уровня, при котором, после депарафинизации, могут быть получены базовые масла III группы.

Вторая ступень реакционной системы гидрокрекинга может включать высокоселективный катализатор второй ступени, предназначенный для высокой степени гидрогенизации дистиллятов.

Варианты, раскрытые в настоящем изобретении, прописывают новую, комплексную систему переработки газойлей и, в особенности, химически активных газойлей, полученных термическим крекингом нефтяных остатков, с использованием принципа разделения потоков. В таблице 1 представлено сравнение по интенсивности реакции и типам сырья для каждой из трех реакционных систем гидрокрекинга, используемых в способах, раскрытых в настоящем изобретении.

Первая реакционная система гидрокрекинга Третья реакционная система гидрокрекинга Вторая реакционная система гидрокрекинга Интенсивность Среднего уровня Наивысшая Наименьшая Исходное сырье Смесь вакуумного газойля (VGO) и вакуумного газойля после термокрекинга Вакуумный газойль (VGO) Остаток гидрокрекинга (UCO) с первой и третьей реакционных систем гидрокрекинга

В таблице 2 представлено сравнение рабочих диапазонов, установленных для каждой стадии в реакторах, как описано выше для некоторых вариантов настоящего изобретения.

Первая реакционная система гидрокрекинга Третья реакционная система гидрокрекинга Вторая реакционная система гидрокрекинга Интенсивность Среднего уровня Наивысшая Наименьшая Минимальные температуры, °С(°F) 376.7 (710) 376.7 (710) 343.3 (650) Максимальные температуры, °С(°F) 398.9 (750) 404.4 (760) 365.6 (690) Предпочтительный диапазон температур, °С(°F) 390.6 – 396.1
(735-745) 387.8 – 393.3
(730-740) 351.7 – 362.8
(665-685) Минимальная часовая объемная скорость жидкости 0.5 0.5 1.0 Максимальная часовая объемная скорость жидкости 1.1 0.9 1.5 Предпочтительная часовая объемная скорость жидкости 0.6-0.8 0.5-0.7 1.0-1.4 Максимальное парциальное давление Н₂, бар 145 152 152 Минимальное парциальное давление Н₂, бар, 105 115 105 Предпочтительное парциальное давление Н₂, бар 138 138 138 Min % конверсии 40 60 45 Max % конверсии 50 75 75 Предпочтительный диапазон конверсии, % 40-50 60-70 55-70

Для условий, представленных в таблице 2, диапазоны интенсивности реакции от минимума до максимума представлены в таблице 3.

Интенсивность реакции, (°F-Bara-Hr) Первая реакционная система гидрокрекинга Третья реакционная система гидрокрекинга Вторая реакционная система гидрокрекинга Min Max Min Max Min Max 36260 220140 51000 236700 24000 110000

Как описано выше, варианты, раскрытые в настоящем изобретении осуществляются по принципиальной схеме разделения потоков для обработки газойлей. Принципиальная схема разделения потоков дает возможность оптимизации по интенсивностям реакций гидрокрекинга и, следовательно, извлекает преимущество из отличия реакционных способностей газойлей термокрекинга против некрекированных газойлей. В результате снижается стоимость получения как базовых масел, так и дизтоплива, керосина и бензиновых топлив из-за достижения высокой степени конверсии и долгой жизни катализатора.

Предпочтительно, варианты, раскрытые в настоящем изобретении, могут эффективно объединять гидрообработку остатков стационарного слоя с кубовыми остатками. Варианты, раскрытые в настоящем изобретении, позволяют также избежать возведения двух отдельных установок гидрокрекинга, одной - для смазочных масел, и другой - для производства транспортного топлива. Снижение инвестиционной стоимости (общий компрессор рециркуляции, питающий компрессор, и другое оборудование, работающее под давлением) также достижимо.

В то время как описание включает ограниченное число вариантов осуществления, специалистами в данной области техники благодаря этому раскрытию могут быть разработаны другие варианты, которые не выходят за рамки объема настоящего раскрытия. Соответственно, объем должен быть ограничен только прилагаемой формулой изобретения

Изобретение относится к принципиальным схемам технологического процесса обработки газойлей и в особенности химически активных газойлей, полученных термическим крекингом нефтяных остатков, с использованием принципа разделения потоков. Способ облагораживания газойлей до дистиллятных углеводородов включает деление первого потока газойля на первую и вторую части; смешивание второго потока газойля с первой частью первого потока газойля для формирования смешанного потока газойля; контактирование смешанного потока газойля и водорода с первым катализатором гидроконверсии в первой реакционной системе гидрокрекинга для превращения по меньшей мере части углеводородов в смешанном потоке газойля в дистиллятные углеводороды; извлечение эффлюента из первой реакционной системы гидрокрекинга, содержащего не превращенные углеводороды и дистиллятные углеводороды; фракционирование эффлюента из первой реакционной системы гидрокрекинга на одну или более углеводородные фракции, включая фракцию, содержащую не превращенные углеводороды; контактирование водорода и фракции, содержащей не превращенные углеводороды со вторым катализатором гидроконверсии во второй реакционной системе гидрокрекинга для превращения по меньшей мере части не превращенных углеводородов в дистиллятные углеводороды; подачу эффлюента из второй реакционной системы гидрокрекинга на ступень фракционирования для совместного фракционирования с эффлюентом из первой реакционной системы гидрокрекинга; подачу потока, состоящего из второй части первого потока газойля в третью реакционную систему гидрокрекинга; контактирование потока, состоящего из водорода и второй части первого потока газойля с третьим катализатором гидроконверсии в третьей реакционной системе гидрокрекинга для превращения но меньшей мере части углеводородов во второй части в дистиллятные углеводороды; фракционирование эффлюента из третьей реакционной системы гидрокрекинга для извлечения двух или более фракций углеводородов, причем первый поток газойля отличается от второго потока газойля. Раскрытый принцип разделения потоков позволяет оптимизировать интенсивности реакций в реакторах гидрокрекинга. Тем самым используя преимущества отличия реакционных способностей газойлей - продуктов термического крекинга, против некрекированных газойлей. Преимущество выражается в снижении стоимости оборудования для получения базовых масел, дизтоплива, керосина, бензиновых топлив при повышении степени конверсии и долгой жизни катализатора. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

1. Способ облагораживания газойлей до дистиллятных углеводородов, включающий: деление первого потока газойля на первую и вторую части; смешивание второго потока газойля с первой частью первого потока газойля для формирования смешанного потока газойля; контактирование смешанного потока газойля и водорода с первым катализатором гидроконверсии в первой реакционной системе гидрокрекинга для превращения по меньшей мере части углеводородов в смешанном потоке газойля в дистиллятные углеводороды; извлечение эффлюента из первой реакционной системы гидрокрекинга, содержащего не превращенные углеводороды и дистиллятные углеводороды; фракционирование эффлюента из первой реакционной системы гидрокрекинга на одну или более углеводородные фракции, включая фракцию, содержащую не превращенные углеводороды; контактирование водорода и фракции, содержащей не превращенные углеводороды со вторым катализатором гидроконверсии во второй реакционной системе гидрокрекинга для превращения по меньшей мере части не превращенных углеводородов в дистиллятные углеводороды; подачу эффлюента из второй реакционной системы гидрокрекинга на ступень фракционирования для совместного фракционирования с эффлюентом из первой реакционной системы гидрокрекинга;

подачу потока, состоящего из второй части первого потока газойля в третью реакционную систему гидрокрекинга; контактирование потока, состоящего из водорода и второй части первого потока газойля с третьим катализатором гидроконверсии в третьей реакционной системе гидрокрекинга для превращения но меньшей мере части углеводородов во второй части в дистиллятные углеводороды; фракционирование эффлюента из третьей реакционной системы гидрокрекинга для извлечения двух или более фракций углеводородов,

причем первый поток газойля отличается от второго потока газойля.

2. Способ по п.1, в котором первый поток газойля содержит газойли, извлеченные из одного или более источников, таких как сырые нефти, сланцевые нефти, битуминозные песчаники, нефти, полученные из угля, талловые масла, тяжелые нефтяные остатки, и бионефти, имеющие атмосферный эквивалент, начальную точку кипения около 650-680F (343,3 °С – 360 °С), основанную на методе ASTM D1160 или эквивалентном, и причем второй поток газойля содержит газойли, полученные термическим или каталитическим крекингом из тяжелых нефтей, имеющие начальную точку кипения около 650-680F (343,3 °С – 360 °С), основанную на методе ASTM D1160 или эквивалентном.

3. Способ по п.2, в котором второй поток газойля содержит газойли, полученные по меньшей мере из одного из источников, таких как продукты замедленного коксования, коксования в текучей среде, легкий крекинг, паровой крекинг и флюид-каталитический крекинг.

4. Способ по п.1, в котором второй поток газойля смешивают с первым потоком газойля в соотношении не менее чем 0,10 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля, но не более чем 0,90 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля.

5. Способ по п.1, в котором второй поток газойля смешивают с первым потоком газойля в соотношении не менее чем 0,65 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля, но не более чем 0,90 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля.

6. Способ по п.1, в котором второй поток газойля смешивают с первым потоком газойля в соотношении не менее 0,8 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля, но не более чем около 0,90 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля.

7. Способ по п.1, в котором фракционирование эффлюентов из первой и второй реакционных систем гидрокрекинга включает:

подачу эффлюентов из первой и второй реакционных систем гидрокрекинга в парожидкостной сепаратор для разделения паровой и жидкой фракций;

фракционирование жидкой фракции на одну или более углеводородную фракции, включая фракцию, содержащую не превращенные углеводороды.

8. Способ по п.7, в котором по меньшей мере часть паровой фракции рециркулируют в одну или более систему из первой реакционной системы гидрокрекинга, второй реакционной системы гидрокрекинга, третьей реакционной системы гидрокрекинга и системы гидроочистки дистиллятов.

9. Способ по п.1, в котором эффлюент из третьей реакционной системы гидрокрекинга фракционируют в общей фракционирующей системе с эффлюентами из первой и второй реакционных систем гидрокрекинга.

10. Способ по п.1, дополнительно включающий:

гидрообработку углеводородного сырья на установке гидроочистки дизтоплива;

извлечение эффлюента из установки гидроочистки дизтоплива;

подачу эффлюента из установки гидроочистки дизтоплива в ступень фракционирования для совместного фракционирования с эффлюентом из третьей реакционной системы гидрокрекинга.

11. Способ по п.1, в котором фракционирование эффлюента из третьей реакционной системы гидрокрекинга включает разделение эффлюента на фракции С₄-, фракцию легкой нафты, фракцию тяжелой нафты, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и фракцию базового масла.

12. Способ по п.11, дополнительно включающий подачу по меньшей мере части фракции базового масла во вторую реакционную систему гидрокрекинга.

13. Способ по п.1, дополнительно включающий:

приведение в действие первой реакционной системы гидрокрекинга для получения по меньшей мере 30% конверсии;

приведение в действие второй реакционной системы гидрокрекинга для получения по меньшей мере 45% конверсии; и

приведение в действие третьей реакционной системы гидрокрекинга для получения по меньшей мере 50% конверсии,

причем под конверсией подразумевают гидрокрекинг углеводородного сырья, кипящего выше температуры 650F(343,3 °С) в углеводороды, кипящие при температуре ниже 650F(343,3 °С), обе температуры определяются методом ASTM D1160 или эквивалентным дистилляционным методом.

14. Способ по п.13, в котором интенсивность реакции для первой реакционной системы гидрокрекинга по меньшей мере около 35000°F-Bara-Hr (1865 С°-MПа-ч), но не более чем около 225000°F-Bara-Hr(12015 С°-MПа-ч); интенсивность реакции для второй реакционной системы гидрокрекинга по меньшей мере около 25000°F-Bara-Hr(1330 С°-MПа-ч), но не более чем около 110000°F-Bara-Hr(5875 С°-MПа-ч); интенсивность реакции для третьей реакционной системы гидрокрекинга по меньшей мере около 50000°F-Bara-Hr(2665 С°-MПа-ч), но не более чем около 235000°F-Bara-Hr(12550 С°-MПа-ч); причем интенсивность реакции определяют как отношение произведения средней температуры катализатора, загруженного в реакторы гидрокрекинга реакционной системы гидрокрекинга в градусах по Фаренгейту и среднего парциального давления водорода в этих реакторах гидрокрекинга в абсолютных барах деленное на часовую объемную скорость жидкости в указанных реакторах гидрокрекинга.

15. Система для облагораживания газойлей до дистиллятных углеводородов способом по любому из пп. 1-14 и 28-30, включающая: систему управления потоками для деления первого потока газойля на первую и вторую части; перемешивающее устройство для смешивания второго потока газойля с первой частью первого потока газойля для формирования смешанного потока газойля;

первую реакционную систему гидрокрекинга для контакта смешанного потока газойля и водорода с первым катализатором гидроконверсии для превращения по меньшей мере части углеводородов в смешанном потоке газойля в дистиллятные углеводороды;

систему сепарации для фракционирования эффлюента из первой реакционной системы гидрокрекинга на одну или более углеводородные фракции, включая фракцию, содержащую не превращенные углеводороды;

вторую реакционную систему гидрокрекинга для контакта водорода и фракции, содержащей не превращенные углеводороды со вторым катализатором гидроконверсии для превращения по меньшей мере части не превращенных углеводородов в дистиллятные углеводороды;

линию подачи для подачи эффлюента из второй реакционной системы гидрокрекинга во фракционирующую систему для совместного фракционирования с эффлюентом из первой реакционной системы гидрокрекинга;

третью реакционную систему гидрокрекинга для контактирования водорода и второй части первого потока газойля с третьим катализатором гидроконверсии для превращения по меньшей мере части углеводородов во второй части в дистиллятные углеводороды;

систему сепарации для фракционирования эффлюента из третьей реакционной системы гидрокрекинга для извлечения двух или более углеводородных фракций.

16. Система по п.15, дополнительно включающая по меньшей мере одну систему из систем: замедленного коксования, коксования в текучей среде, легкого крекинга, парового крекинга и флюид-каталитического крекинга для производства второго потока газойля.

17. Система по п.15, в которой система управления потоками выполнена с возможностью смешивания второго потока газойля с первым потоком газойля в соотношении не менее чем 0,10 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля, но не более чем 0,90 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля.

18. Система по п.15, в которой система управления потоками выполнена с возможностью смешивания второго потока газойля с первым потоком газойля в соотношении не менее чем 0,65 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля, но не более чем 0,90 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля.

19. Система по п.15, в которой система управления потоками выполнена с возможностью смешивания второго потока газойля с первым потоком газойля в соотношении не менее 0,8 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля, но не более чем около 0,90 кг второго потока газойля на 1 кг первого потока газойля.

20. Система по п.15, в которой система сепарации для фракционирования эффлюента из первой и второй реакционных систем гидрокрекинга содержит:

парожидкостной сепаратор для разделения первой и второй реакционных систем гидрокрекинга на паровую и жидкую фракции;

фракционирующую систему для разделения жидкой фракции на одну или более углеводородных фракций, включая фракцию, содержащую не превращенные углеводороды;

21. Система по п.20, дополнительно включающая одну или более поточные линии для возврата по меньшей мере части паровой фракции в одну или более из числа первой реакционной системы гидрокрекинга, второй реакционной системы гидрокрекинга, третьей реакционной системы гидрокрекинга и системы гидрообработки дистиллята.

22. Система по п.15, в которой сепарационная система фракционирования эффлюента из третьей реакционной системы гидрокрекинга совмещена с сепарационной системой, разделяющей эффлюенты из первой и второй реакционных систем гидрокрекинга.

23. Система по п.15, дополнительно включающая:

установку гидроочистки дизтоплива для гидрообработки углеводородного сырья; питающий трубопровод подачи эффлюента с установки гидроочистки дизтоплива в систему сепарации на ступень фракционирования для совместного фракционирования с эффлюентом с третьей реакционной системы гидрокрекинга.

24. Система по п.15, в которой сепарационная система для фракционирования эффлюента с третьей реакционной системы гидрокрекинга выполнена с возможностью фракционирования эффлюента на фракции С₄-, фракцию легкой нафты, фракцию тяжелой нафты, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и фракцию базового масла.

25. Система по п.24, дополнительно включающая трубопровод для подачи по меньшей мере части фракции базового масла во вторую реакционную систему гидрокрекинга.

26. Система по п.15, дополнительно включающая операционную систему, настроенную на: работу в режиме, когда в первой реакционной системе гидрокрекинга достигают по меньшей мере 30% конверсии, более предпочтительно по меньшей мере 40% конверсии и наиболее предпочтительно по меньшей мере 50% конверсии;

работу в режиме, когда во второй реакционной системе гидрокрекинга достигают по меньшей мере 45% конверсии, более предпочтительно по меньшей мере 55% конверсии и наиболее предпочтительно по меньшей мере 70% конверсии; и

работу в режиме, когда в третьей реакционной системе гидрокрекинга достигают по меньшей мере 50% конверсии, более предпочтительно по меньшей мере 60% конверсии и наиболее предпочтительно по меньшей мере 70% конверсии,

причем под конверсией подразумевают гидрокрекинг углеводородного сырья, кипящего выше температуры около 650F в углеводороды, кипящие при температуре ниже около 650F(343,3 °С), обе температуры определяются методом ASTM D1160 или эквивалентным дистилляционным методом.

27. Система по п.26, в которой операционная система выполнена с возможностью поддержания:

интенсивности реакции для первой реакционной системы гидрокрекинга по меньшей мере около 35000°F-Bara-Hr(1865 С°-MПа-ч), но не более чем около 225000°F-Bara-Hr(12015 С°-MПа-ч);

интенсивности реакции для второй реакционной системы гидрокрекинга по меньшей мере около 25000°F-Bara-Hr(1330 С°-MПа-ч), но не более чем около 110000°F-Bara-Hr(5875 С°-Mпа-ч);

интенсивности реакции для третьей реакционной системы гидрокрекинга по меньшей мере около 50000°F-Bara-Hr(2665 С°-MПа-ч), но не более чем около 235000°F-Bara-Hr(12550 С°-MПа-ч),

причем интенсивность реакции определяют как отношение произведения средней температуры катализатора, загруженного в реакторы реакционной системы гидрокрекинга в градусах и среднего парциального давления водорода в реакционной системе в абсолютных барах к часовой объемной скорости жидкости в названных реакторах гидрокрекинга.

28. Способ по п.1, в котором реакционная система гидрокрекинга работает при температуре в интервале от примерно 710 F до примерно 750 F;

вторая реакционная система гидрокрекинга работает при температуре в интервале от примерно 650 F до примерно 690 F; и

третья реакционная система гидрокрекинга работает при температуре в интервале от примерно 710 F до примерно 760 F.

29. Способ по п.28, в котором первая реакционная система гидрокрекинга работает при часовой объёмной скорости жидкости в диапазоне от примерно 0,5 ч^-1 до примерно 0,8 ч^-1;

вторая реакционная система гидрокрекинга работает при часовой объёмной скорости жидкости в диапазоне от примерно 1 ч^-1 до примерно 1,5 ч^-1; и

третья реакционная система гидрокрекинга работает при часовой объёмной скорости жидкости в диапазоне от примерно 0,5ч^-1 до примерно 0,9 ч^-1.

30. Способ по п.1, в котором вторая реакционная система гидрокрекинга работает при более низкой интенсивности, чем первая и третья реакционные системы гидрокрекинга.