СПОСОБ ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ ЧАСТИЧНО ПОДВЕРГНУТОГО КОНВЕРСИИ ВАКУУМНОГО ОСТАТКА Российский патент 2018 года по МПК C10G55/06 C10G53/02 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Углеводородные соединения пригодны для ряда целей. В частности, углеводородные соединения пригодны, среди прочего, в качестве различных видов топлива, растворителей, обезжиривателей, очищающих агентов и предшественников полимеров. Наиболее важным источником углеводородных соединений является минеральная сырая нефть. Перегонка сырой нефти с получением отдельных фракций углеводородных соединений представляет собой хорошо известную технологию переработки.

[0002] Разновидности сырой нефти широко различаются по своей композиции и физическим и химическим свойствам. Разновидности тяжелой нефти характеризуются относительно высокой вязкостью, низкой плотностью по API (в градусах Американского нефтяного института) и высоким процентом высококипящих компонентов (то есть имеющих нормальную точку кипения более 510°C (950°F)).

[0003] Очищенные нефтяные продукты обычно имеют более высокие средние отношения количеств водорода к углероду на молекулярном уровне. Следовательно, облагораживание углеводородной фракции нефтеперерабатывающей установки обычно классифицируют на одну из двух категорий: добавление водорода и удаление углерода. Добавление водорода осуществляют посредством процессов, таких как гидрокрекинг и гидропереработка. Процессы удаления углерода типично дают поток высокоуглеродного удаленного материала, который может быть жидким или твердым; например, кокс для применения в качестве топлива или в металлургии.

[0004] Компоненты с более высокой конечной точкой кипения, иногда называемые компонентами тяжелого остатка, могут быть подвергнуты конверсии, используя различные расположенные выше по потоку процессы конверсии. В некоторых вариантах осуществления потоки вакуумного остатка могут быть подвергнуты конверсии частично. Потоки вакуумного остатка, однако, могут быть подвергнуты конверсии только частично, чтобы предотвратить значительные простои в расположенных ниже по потоку процессах из-за загрязнения и осаждения углеродсодержащих отложений.

[0005] Процессы гидрокрекинга могут быть использованы для облагораживания более высококипящих материалов в частично подвергнутом конверсии вакуумном остатке путем их конверсии в более ценные более низкокипящие материалы. Например, частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток, поданный в реактор гидрокрекинга, может быть подвергнут конверсии в продукт реакции гидрокрекинга. Непрореагировавший частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток может быть извлечен из процесса гидрокрекинга и либо удален, либо рециркулирован обратно в реактор гидрокрекинга, чтобы повысить общую конверсию вакуумного остатка.

[0006] Конверсия частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка в реакторе гидрокрекинга может зависеть от разнообразных факторов, включая композицию сырья; тип использованного реактора; жесткость реакции, включая температурные условия и давление; объемную скорость в реакторе; и тип и рабочие характеристики катализатора. В частности, жесткость реакции может быть использована для увеличения конверсии. Однако с увеличением жесткости реакции внутри реактора гидрокрекинга могут происходить побочные реакции, дающие различные побочные продукты в форме предшественников кокса, отложений (то есть, осажденных асфальтенов и других отложений), а также побочные продукты, которые могут образовывать вторичную жидкую фазу. Избыточное образование таких отложений может затруднять последующую переработку и может дезактивировать катализатор гидрокрекинга путем отравления, закоксовывания или засорения. Дезактивация катализатора гидрокрекинга может не только значительно уменьшать конверсию остатка, но может также требовать более частых замен дорогостоящих катализаторов. Образование вторичной жидкой фазы не только дезактивирует катализатор гидрокрекинга, но также ограничивает максимальную конверсию, приводя, тем самым, к более высокому расходованию катализатора, и данная фаза может устранять псевдоожижение кипящего слоя катализаторов. Это приводит к образованию ʺгорячих зонʺ в слое катализатора, усугубляя образование отложений кокса, что дополнительно дезактивирует катализатор гидрокрекинга.

[0007] Образование отложений внутри реактора гидрокрекинга также сильно зависит от качества сырья. Например, асфальтены, которые могут присутствовать в частично подвергнутом конверсии вакуумном остатке, поданном в систему реактора гидрокрекинга, в особенности склонны образовывать отложения, когда они подвергаются воздействию жестких рабочих условий. Таким образом, чтобы повысить конверсию, желательным может быть отделение асфальтенов от частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка.

[0008] Одним типом процесса, который может быть использован для удаления таких асфальтенов из сырья в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, является деасфальтизация растворителем. Например, деасфальтизация растворителем обычно включает в себя физическое разделение более легких углеводородов и более тяжелых углеводородов, включая асфальтены, на основе их относительного сродства к растворителю. Легкий растворитель, такой как C₃-C₇-углеводород, может быть использован для растворения или суспендирования более легких углеводородов, обычно называемых деасфальтированным маслом, обеспечивая возможность переноса асфальтенов в отдельную фазу. Затем две фазы разделяют и возвращают растворитель. Дополнительную информацию об условиях деасфальтизации растворителем, растворителях и рабочих параметрах можно почерпнуть из патентов США №№ 4239616; 4440633; 4354922; 4354928 и 4536283.

[0009] Чтобы удалить асфальтены из вакуумного остатка, доступно несколько способов интегрирования деасфальтизации растворителем с гидрокрекингом. Такие способы раскрыты в патенте США № 7214308, который раскрывает приведение в контакт сырья в виде вакуумного остатка в системе деасфальтизации растворителем для отделения асфальтенов от деасфальтированного масла. Затем деасфальтированное масло и асфальтены, каждый, подвергают реакции в отдельных реакторных системах гидрокрекинга.

[0010] Используя такие способы можно достичь умеренных суммарных конверсий вакуумного остатка (примерно от 65% до 70%, как описано в патенте США № 7214308), поскольку как деасфальтированное масло, так и асфальтены подвергаются раздельному гидрокрекингу. Однако раскрытый гидрокрекинг асфальтенов проводится в условиях высокой жесткости/высокой конверсии и может представлять особые затруднения, как обсуждено выше. Например, эксплуатация реактора гидрокрекинга асфальтенов в условиях высокой жесткости для увеличения конверсии может также приводить к высокой скорости образования отложений и высокой скорости замены катализатора. В отличие от этого эксплуатация реактора гидрокрекинга асфальтенов в условиях низкой жесткости будет сдерживать образование осаждений, но конверсия асфальтенов за один цикл будет ниже.

[0011] Способы облагораживания углеводородного сырья в виде сырого остатка описаны в патенте США № 8287720, который описывает гидрообработку сырого остатка в первой реакционной установке, деасфальтизацию растворителем выходящего потока и подачу деасфальтированного выходящего потока во вторую реакционную установку. Однако гидрокрекинг углеводородного сырья в виде остатка и последующие технологические стадии осуществляют в условиях, которые создают нагрузку на производственное оборудование и дают продукты, имеющие менее желательные характеристики качества.

[0012] Чтобы добиться более высокой суммарной конверсии частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, такие способы обычно требуют высокой степени рециркуляции непрореагировавшего частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка обратно в один или более реакторов гидрокрекинга. Такая высокообъемная рециркуляция может значительно увеличивать размер реактора гидрокрекинга и/или расположенной выше по потоку системы деасфальтизации растворителем.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Было обнаружено, что частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток значительно отличается от сырого вакуумного остатка в терминах реакционной способности и способности к обработке. Частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток может с трудом подвергаться гидрокрекингу с достижением при этом высокой конверсии остатка. Более того, может быть желательным улучшение экономичности способов гидрокрекинга сырья в виде частично подвергнутого конверсии остатка, например, уменьшение суммарного размера оборудования реакторов гидрокрекинга и/или аппаратов деасфальтизации растворителем, улучшение качества вакуумных дистиллятов в качестве сырья для аппаратов гидрокрекинга дистиллята, улучшение эксплуатационных характеристик аппаратов гидрокрекинга дистиллята, уменьшение жесткости рабочих условий в аппаратах гидрокрекинга дистиллята и потребность в менее частых заменах катализатора гидрокрекинга.

[0014] Было обнаружено, что способы согласно описанным здесь вариантам осуществления являются эффективными в переработке частично подвергнутый конверсии вакуумного остатка и тому подобное, давая в некоторых вариантах осуществления суммарную конверсию вакуумного остатка более 87,5%, 92,5%, 95% или даже 97%.

[0015] В одном аспекте раскрытые здесь варианты осуществления относятся к способу облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка. Способ может включать в себя следующие стадии: отпаривание частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка с генерацией первого дистиллята и первого остатка; деасфальтизацию растворителем первого остатка с генерацией деасфальтированного масла и фракции асфальтенов; вакуумное фракционирование деасфальтированного масла с извлечением деасфальтированного газойлевого дистиллята и тяжелого деасфальтированного остатка; приведение в контакт первого дистиллята и деасфальтированного газойлевого дистиллята и водорода в присутствии первого катализатора гидрообработки с получением первого выходящего потока гидрообработки; приведение в контакт тяжелого деасфальтированного остатка и водорода в присутствии второго катализатора гидроконверсии с получением второго выходящего потока гидрообработки; и фракционирование второго выходящего потока гидрообработки с извлечением подвергнутого гидрокрекингу атмосферного остатка и подвергнутого гидрокрекингу атмосферного дистиллята.

[0016] В другом аспекте раскрытые здесь варианты осуществления относятся к способу облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка. Способ может включать в себя следующие стадии: отпаривание с помощью устройства массопереноса частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка с генерацией первого дистиллята и первого остатка; деасфальтизацию с помощью установки деасфальтизации растворителем первого остатка с генерацией деасфальтированного масла и фракции асфальтенов; фракционирование с помощью установки вакуумного фракционирования деасфальтированного масла с извлечением деасфальтированного газойлевого дистиллята и тяжелого деасфальтированного остатка; приведение в контакт первого дистиллята и деасфальтированного газойлевого дистиллята и водорода в присутствии первого катализатора гидрообработки в реакторе гидроконверсии с кипящим слоем с получением первого выходящего потока гидрообработки; приведение в контакт тяжелого деасфальтированного остатка и водорода в присутствии второго катализатора гидроконверсии в системе реактора гидроконверсии с неподвижным слоем с получением второго выходящего потока гидрообработки; и фракционирование с помощью установки атмосферного фракционирования второго выходящего потока гидрообработки с извлечением подвергнутого гидрокрекингу атмосферного остатка и подвергнутого гидрокрекингу атмосферного дистиллята.

[0017] В другом аспекте раскрытые здесь варианты осуществления относятся к установке облагораживания углеводородов частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка. Установка может включать в себя следующие компоненты: устройство массопереноса для отпаривания углеводородного потока частично подвергнутого конверсии остатка на поток первого дистиллята и поток первого остатка; установку деасфальтизации растворителем для извлечения потока деасфальтированного масла и потока асфальтенов из потока первого остатка; установку вакуумного фракционирования для фракционирования потока деасфальтированного масла для извлечения потока деасфальтированного газойля и потока тяжелого деасфальтированного остатка; систему реактора гидроконверсии с кипящим слоем для приведения в контакт потока тяжелого деасфальтированного остатка и водорода с первым катализатором гидроконверсии для получения первого выходящего потока; установку атмосферного фракционирования для фракционирования первого выходящего потока для извлечения потока углеводородного атмосферного дистиллята и потока углеводородного атмосферного остатка; систему реактора гидроконверсии с неподвижным слоем для приведения в контакт по меньшей мере одного из: потока первого дистиллята, потока деасфальтированного газойля и потока углеводородного атмосферного дистиллята для получения второго выходящего потока.

[0018] Другие аспекты и преимущества будут ясны из нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0019] На Фиг. 1 представлена упрощенная технологическая схема современных способов гидрокрекинга и деасфальтизации для облагораживания сырого вакуумного остатка согласно раскрытым здесь вариантам осуществления.

[0020] На Фиг. 2 представлена упрощенная технологическая схема способа гидрокрекинга и деасфальтизации для облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка согласно раскрытым здесь вариантам осуществления.

[0021] На Фиг. 3 представлена упрощенная технологическая схема способа гидрокрекинга и деасфальтизации для облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка согласно раскрытым здесь вариантам осуществления.

[0022] На Фиг. 4 представлена упрощенная технологическая схема способа гидрокрекинга и деасфальтизации для облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка согласно раскрытым здесь вариантам осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0023] Раскрытые здесь варианты осуществления относятся в общем к способам облагораживания частично подвергнутого конверсии тяжелого нефтяного сырья. В одном аспекте раскрытые здесь варианты осуществления относятся к способам гидрокрекинга и деасфальтизации частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка. В других аспектах раскрытые здесь варианты осуществления относятся к способам повышения конверсии сырья в виде остатка до примерно 95% или примерно 98%.

[0024] Углеводородное сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка (остатка перегонки), подходящее для использования в раскрытых здесь вариантах осуществления, может включать в себя различные виды тяжелой нефти и фракции нефтепереработки, которые были предварительно обработаны в одном или более процессах конверсии для того, чтобы по меньшей мере частично подвергнуть конверсии некоторые из содержащихся в них углеводородов. Например, углеводородное сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка может включать в себя углеводородное сырье в виде вакуумного остатка, которое было частично обработано в установках гидрокрекинга, установках коксования вакуумного остатка, установках гидротермолиза, установках гидропиролиза, установках пиролиза, установках сухой перегонки нефтяных сланцев, установках пиролиза биомассы, установках гидропиролиза биомассы, установках гидротермолиза биомассы, установках извлечения нефтеносных песков, в процессах гравитационного дренажа с содействием пара, процессах внутрипластового горения с вертикальным нагнетанием воздуха и добычей в горизонтальном направлении, процессах извлечения нефти на месте или с применением их сочетания, где каждый из указанных видов сырья может представлять собой полученный в процессе, подвергнутый гидрокрекингу, частично десульфуризированный и/или имеющий низкое содержание металлов поток. Вышеупомянутое сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка может включать в себя различные примеси, включая асфальтены, металлы, органическую серу, органический азот и углеродный остаток по Конрадсону (CCR). Исходная точка кипения частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка обычно превышает примерно 510°C (900°F), примерно 537°C (1000°F) или примерно 565°C (1050°F).

[0025] Сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка химически отличается от сырья в виде сырого вакуумного остатка. Сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка может быть предоставлено из сырья в виде сырого вакуумного остатка, переработанного в одном или более расположенных выше по потоку процессах конверсии. Легко подвергаемые конверсии компоненты обычно подвергаются конверсии уже в расположенных выше по потоку процессах конверсии, давая сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, содержащее количества трудно подвергаемых конверсии компонентов. Данные трудно подвергаемые конверсии компоненты обычно требуют более жестких условий реакции для конверсии в более ценные углеводороды. Более жесткие условия реакции могут усиливать побочные реакции, что обычно затрудняет достижение высоких суммарных конверсий, обеспечиваемых обсужденными ниже решениями. Побочные реакции приводят к образованию побочных продуктов, которые вредят катализатору и/или порождают отложения. За счет использования сырья в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка и отпаривания водяным паром такого сырья при включении в систему расположенной ниже по потоку установки деасфальтизации растворителем и расположенной ниже по потоку установки с кипящим слоем для гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка извлеченные подвергнутые гидрообработке вакуумные газойли будут обладать лучшими свойствами и будут способствовать облегчению условий в расположенной ниже по потоку установке с неподвижным слоем гидрообработки дистиллята. В некоторых вариантах осуществления индекс полиядерных ароматических соединений (PCI), который отражает концентрацию полиядерных ароматических соединений в тяжелых нефтяных маслах, может уменьшаться в вакуумном газойле, произведенном в процессе, и производство дизельного топлива может быть увеличено. Расположенные ниже по потоку установки переработки могут работать при более низких давлениях, и для установок, в которых используется катализатор, может повышаться длина их каталитического цикла.

[0026] Способы согласно раскрытым здесь вариантам осуществления, служащие для конверсии углеводородного сырья в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка в более легкие углеводороды, включают в себя первоначальное отпаривание водяным паром сырья с получением потока первого дистиллята и потока первого остатка. Затем поток первого дистиллята может быть разделен в установке деасфальтизации растворителем для извлечения фракции деасфальтированного масла и фракции асфальтенов. Установка деасфальтизации растворителем может представлять собой, например, такую, как описано в одном или более из патентов США №№ 4239616, 4440633, 4354922, 4354928, 4536283 и 7214308, каждый из которых включен в данную заявку путем ссылки в такой степени, чтобы не противоречить раскрытым в ней вариантам осуществления. В установке деасфальтизации растворителем легкий углеводородный растворитель может быть использован для селективного растворения желаемых компонентов первого остатка и отсеивания асфальтенов. В некоторых вариантах осуществления легкий углеводородный растворитель может представлять собой C₃-C₇-углеводород и может включать в себя пропан, бутан, изобутан, пентан, изопентан, гексан, гептан и их смеси. В некоторых вариантах осуществления растворитель может представлять собой ароматический растворитель или смесь газойлей или легкой бензиновой фракции, полученных в самом процессе или доступных на нефтеперерабатывающем предприятии.

[0027] Фракция деасфальтированного масла может быть фракционирована для извлечения потока деасфальтированного газойлевого дистиллята и потока тяжелого деасфальтированного остатка. Поток деасфальтированного газойлевого дистиллята может быть введен в реакцию с водородом над катализатором гидрокрекинга в реакционной установке гидрообработки дистиллята для конверсии по меньшей мере части углеводородов в более легкие молекулы, такие как следующие, но без ограничения ими: бензиновая фракция, керосиновая фракция и дизельная фракция. Поток тяжелого деасфальтированного остатка может быть введен в реакцию с водородом над катализатором гидрокрекинга в реакционной установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного для конверсии по меньшей мере части углеводородов в более легкие молекулы.

[0028] Катализаторы, использованные в реакционной установке гидрообработки дистиллята и реакционной установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка, могут быть одинаковыми или разными. Подходящие катализаторы гидрообработки и гидрокрекинга, пригодные для использования в реакционной установке гидрообработки дистиллята и реакционной установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка, могут включать в себя один или более элементов, выбранных из групп 4-12 Периодической таблицы элементов. В некоторых вариантах осуществления катализаторы гидропереработки и гидрокрекинга согласно раскрытым здесь вариантам осуществления могут содержать, состоять из или состоять по существу из одного или более из: никеля, кобальта, вольфрама, молибдена и их сочетаний, которые либо не нанесены, либо нанесены на пористую подложку, такую как диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана или их сочетания. Поставляемые производителем, либо получаемые в результате процесса регенерации катализаторы гидроконверсии могут находиться, например, в форме оксидов металлов. Если необходимо или желательно, оксиды металлов могут быть превращены в сульфиды металлов до или в ходе применения. В некоторых вариантах осуществления катализаторы гидрокрекинга могут быть предварительно сульфидированы и/или предварительно кондиционированы до введения в реактор гидрокрекинга. Например, в описанных здесь вариантах осуществления можно использовать один или более катализаторов, описанных в патентах США 4990243, 5069890, 5071805, 5073530, 5141909, 5277793, 5366615, 5439860, 5593570, 6860986, 6902664 и 6872685, каждый из которых включен в данную заявку путем ссылки в том, что касается описанных в ней катализаторов гидрокрекинга.

[0029] Реакционная установка гидрообработки дистиллята может включать в себя один или более реакторов, расположенных последовательно и/или параллельно. Реакторы, подходящие для применения в реакционной установке гидрообработки дистиллята, могут включать в себя любой тип реактора гидрообработки. Асфальтены могут присутствовать в потоке деасфальтированного газойлевого дистиллята только в несущественной степени, в связи с чем разнообразные типы реакторов могут быть использованы в первой реакционной установке. Например, реактор с неподвижным слоем может предусматриваться, когда металлы и углеродный остаток по Конрадсону присутствуют в потоке деасфальтированного газойлевого дистиллята, поданном в первую реакционную установку гидрокрекинга, в количестве менее 100 весовых частей на миллион (в.ч.н.м.) и 10%, соответственно. Число требуемых реакторов может зависеть от расхода сырья и желаемого уровня конверсии в реакционной установке гидрообработки дистиллята. В некоторых вариантах осуществления реакционная установка гидрообработки дистиллята представляет собой единственный реактор с неподвижным слоем. В некоторых вариантах осуществления катализаторы, использованные в реакционной установке гидрообработки дистиллята, могут включать в себя катализаторы гидропереработки дистиллята в экструдированных формах, которые могут содержать цеолитные компоненты, а также традиционные Ni/Co/Mo/W на оксидных носителях. В других вариантах осуществления катализаторы, которые можно использовать в реакционной установке гидрообработки дистиллята, представляют собой таковые, как описанные в одном или более из патентов США 4990243, 5069890, 5071805, 5073530, 5141909, 5277793, 5366615, 5439860, 5593570, 6860986, 6902664 и 6872685, каждый из которых включен в данную заявку путем ссылки в том, что касается описанных в ней катализаторов гидрокрекинга. Реакционная установка гидрообработки дистиллята облагораживает вакуумные газойли, атмосферные газойли и дизельные компоненты, произведенные в других установках системы.

[0030] Реакционная установка гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может включать в себя один или более реакторов, расположенных последовательно и/или параллельно. Реакторы, подходящие для применения в реакционной установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка, могут включать в себя любой тип реактора гидрокрекинга, включая, среди прочих, реакторы с кипящим слоем, реакторы с псевдоожиженным слоем, суспензионные реакторы и реакторы с подвижным слоем. Число требуемых реакторов может зависеть от расхода сырья, общего целевого уровня конверсии вакуумного остатка и уровня желаемой конверсии. В некоторых вариантах осуществления реакционная установка гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может представлять собой один или более реактор с кипящим слоем. В некоторых вариантах осуществления катализатор в реакционной установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может представлять собой аморфный катализатор, который способен к псевдоожижению, имея распределение пор по размеру, совместимое с сырьем с высоким содержанием металлов и высоким содержанием CCR. В других вариантах осуществления катализатор в реакционной установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может представлять собой катализатор в виде диспергированной фазы или суспензии, включая материалы типа сульфида молибдена. В других вариантах осуществления катализатор в реакционной установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может включать в себя один или более элементов, выбранных из групп 4-12 Периодической таблицы элементов. В некоторых вариантах осуществления катализатор в реакционной установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может содержать, состоять из или состоять по существу из одного или более из: никеля, кобальта, вольфрама, молибдена и их сочетаний, которые либо не нанесены, либо нанесены на пористую подложку, такую как диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана или их сочетания.

[0031] Затем продукт реакции из реакционной установки гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может быть разделен с извлечением потока подвергнутого гидрокрекингу атмосферного дистиллята и потока подвергнутого гидрокрекингу атмосферного остатка, где последний из них включает в себя непрореагировавшее сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, асфальтены и любые продукты, кипящие в диапазоне кубового остатка, получающиеся в результате гидрокрекинга асфальтенов, содержащихся в сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка. Извлеченные фракции углеводородных дистиллятов могут включать в себя, среди прочего, атмосферные дистилляты, такие как углеводороды, имеющие нормальную температуру кипения меньшую примерно 343°C, и вакуумные дистилляты, такие как углеводороды, имеющие нормальную температуру кипения меньшую примерно 482°C - примерно 566°C. В некоторых вариантах осуществления поток подвергнутого гидрокрекингу атмосферного дистиллята может быть подан в первую реакционную установку гидропереработки/гидрокрекинга.

[0032] Способы согласно раскрытым здесь вариантам осуществления включают в себя, таким образом, установку деасфальтизации растворителем выше по потоку относительно первой и второй реакционных установок гидрокрекинга, что обеспечивает конверсию по меньшей мере части асфальтенов в более легкие, более ценные углеводороды. Гидрокрекинг потоков деасфальтированного газойлевого дистиллята и потока тяжелого деасфальтированного остатка может обеспечивать суммарные конверсии вакуумного остатка, которые в некоторых вариантах осуществления могут составлять более примерно 60 масс. %; более 80 масс. % в других вариантах осуществления; более 90 масс. % в других вариантах осуществления; более 92,5 масс. % в других вариантах осуществления; более 95 масс. % в других вариантах осуществления; и более 98 масс. % в других вариантах осуществления. Суммарную конверсию вакуумного остатка определяют как % конверсии или исчезновения компонентов с температурой кипения 510°C+ (или 538°C+ или 566°C+) из сырого вакуумного остатка, подаваемого в расположенную выше по потоку установку глубокой переработки, то есть потока 100, относительно нетто-количества в потоке 20 из дна установки деасфальтизации растворителем, где последнее количество которого означает 40% или 20%, или 10% или 7,5%, или 5%, или 2% материала, который остается не превращенным в раскрытых здесь вариантах осуществления.

[0033] Реакционная установка гидрообработки дистиллята может эксплуатироваться при температуре в диапазоне от примерно 360°C до примерно 440°C; от примерно 380°C до примерно 430°C в некоторых вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления парциальное давление водорода может находиться в диапазоне от примерно 100 бар абс. до примерно 200 бар абс.; от примерно 125 до примерно 155 бар абс. в других вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления реакции гидропереработки могут быть также проведены при часовой объемной скорости жидкости (LHSV) в диапазоне от примерно 0,1 ч^-1 до примерно 3,0 ч^-1; от примерно 0,2 ч^-1 до примерно 2 ч^-1 в других вариантах осуществления. Реакции гидропереработки могут быть также проведены при отношении подачи водорода к маслу от примерно 5000 до примерно 20000 станд. куб. футов/баррель (от примерно 890 до примерно 3560 м³/м³). В некоторых вариантах осуществления реакционная установка гидрообработки дистиллята может обрабатывать один или более потоков дистиллята или их сочетания. Реакционная установка гидрообработки дистиллята может включать в себя сочетание катализаторов гидропереработки и гидрокрекинга. Если конечная точка кипения сырья составляет менее примерно 343°C, можно использовать катализатор гидропереработки. Если сырье включает в себя вакуумные дистилляты, такие как кипящие выше 343°C, можно использовать сочетание катализаторов гидропереработки и гидрокрекинга вакуумного газойля.

[0034] В некоторых вариантах осуществления, если реакционная установка гидрообработки дистиллята представляет собой установку с кипящим слоем, реакторы могут эксплуатироваться при температурах в диапазоне от примерно 380°C до примерно 450°C, парциальных давлениях водорода в диапазоне от примерно 70 бар абс. до примерно 170 бар абс. и часовых объемных скоростях жидкости (LHSV) в диапазоне от примерно 0,2 ч^-1 до примерно 2,0 ч^-1

[0035] Реакционная установка гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может эксплуатироваться при температуре в диапазоне от примерно 360°C до примерно 480°C; от примерно 400°C до примерно 450°C в других вариантах осуществления. Давления в каждой из первой и второй реакционных установках могут находиться в диапазоне от примерно 70 бар абс. до примерно 230 бар абс. в некоторых вариантах осуществления; от примерно 100 до примерно 180 бар абс. в других вариантах осуществления. Реакции гидрокрекинга могут быть также проведены при часовой объемной скорости жидкости (LHSV) в диапазоне от примерно 0,1 ч^-1 до примерно 3,0 ч^-1 в некоторых вариантах осуществления; от примерно 0,2 ч^-1 до примерно 2 ч^-1 в других вариантах осуществления. Реакции гидрокрекинга могут быть также проведены при отношении подачи водорода к маслу от примерно 5000 до примерно 20000 станд. куб. футов/баррель (от примерно 890 до примерно 3560 м³/м³).

[0036] В некоторых вариантах осуществления рабочие условия в установке гидрообработки дистиллята могут быть менее жесткими, чем условия, использованные в установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка, в результате чего избегаются избыточные коэффициенты замены катализатора. Соответственно, также уменьшается суммарная замена катализатора (то есть совместно для обеих установок). Например, температура в установке гидрообработки дистиллята может быть меньше, чем температура в установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка. Рабочие условия могут быть выбраны, принимая за основу сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, включая, среди прочих факторов, содержание примесей в сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка и желаемый уровень примесей, подлежащих удалению в установке гидрообработки дистиллята. В некоторых вариантах осуществления конверсия вакуумного остатка в установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может находиться в диапазоне от примерно 50 до примерно 75 масс. %; от примерно 55 до примерно 70 масс. % в других вариантах осуществления; и от примерно 60 до примерно 65 масс. % в других вариантах осуществления. В дополнение к гидрокрекингу частично подвергнутого конверсии остатка степень удаления серы и металла, в каждом случае, может находиться в диапазоне от примерно 40% до примерно 75%, а степень удаления углерода по Конрадсону может находиться в диапазоне от примерно 30% до примерно 60%. В других вариантах осуществления по меньшей мере один из рабочих параметров, рабочая температура и рабочее давление, в установке гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может превышать таковой, использованный в установке гидрообработки дистиллята.

[0037] Используя технологические схемы согласно раскрытым здесь вариантам осуществления, можно достичь суммарных конверсий вакуумного остатка, составляющих по меньшей мере 80%, 90%, 92,5%, 95%, 98% или более, что представляет собой значительное улучшение по сравнению с тем, чего можно добиться с помощью лишь системы с двумя установками гидрокрекинга.

[0038] Если теперь обратиться к Фигуре 1, то на ней проиллюстрирована упрощенная технологическая схема современных способов облагораживания сырого вакуумного остатка. Сырой остаток и водород могут быть поданы по поточным линиям 310 и 312, соответственно, на первую ступень 314 реакции гидрокрекинга, содержащую катализатор гидрокрекинга и эксплуатирующуюся при температуре и давлении, достаточных для конверсии по меньшей мере части остатка в более легкие углеводороды. Выходящий поток реактора первой ступени может быть извлечен по поточной линии 316. Выходящий поток первой ступени может включать в себя продукты реакции и непрореагировавший остаток, который может включать в себя компоненты непрореагировавшего сырья, такие как асфальтены, и подвергнутые гидрокрекингу асфальтены, имеющие разные точки кипения, включая таковые, имеющие точки кипения в диапазоне сырья в виде остатка.

[0039] Первая ступень 314 реакции гидрокрекинга может включать в себя один или более реакторов, расположенных последовательно и/или параллельно. Реакторы, подходящие для применения на первой ступени гидропереработки и гидрокрекинга, могут включать в себя реакторы с кипящим слоем. Первая ступень 314 реакции гидрокрекинга может включать в себя только единственный реактор с кипящим слоем.

[0040] Фракция деасфальтированного масла и водород могут быть поданы по поточным линиям 318 и 380, соответственно, на вторую ступень 322 реакции гидрокрекинга, содержащую катализатор гидрокрекинга и эксплуатирующуюся при температуре и давлении, подходящих для конверсии по меньшей мере части деасфальтированного масла в более легкие углеводороды. Выходящий поток реактора второй ступени может быть извлечен по поточной линии 324.

[0041] Вторая ступень 322 реакции гидрокрекинга может включать в себя один или более реакторов, расположенных последовательно и/или параллельно. Реакторы, подходящие для применения на второй ступени реакции гидрокрекинга, могут включать в себя реакторы с кипящим слоем. Число требуемых реакторов может зависеть от расхода сырья, общего целевого уровня конверсии остатка и уровня конверсии, достигнутой на первой стадии реакции гидрокрекинга. Вторая ступень 322 реакции гидрокрекинга может включать в себя только единственный реактор с кипящим слоем.

[0042] Выходящий поток реактора первой ступени и выходящий поток реактора второй ступени могут быть поданы по поточным линиям 316, 324 в разделительную систему 326. Атмосферные дистилляты могут извлечены по поточной линии 356. Вакуумные дистилляты могут быть извлечены по поточной линии 362, а вторая кубовая фракция может быть извлечена по поточной линии 330 и обработана в установке 332 деасфальтизации растворителем. Фракция 318 деасфальтированного масла может быть подана на вторую ступень 322 реакции гидрокрекинга и может быть извлечен пек 320.

[0043] Если теперь обратиться к Фигуре 2, то на ней проиллюстрирована упрощенная технологическая схема способов облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка согласно раскрытым здесь вариантам осуществления. Насосы, клапаны, теплообменники и другое оборудование не показаны для облегчения иллюстрации раскрытых здесь вариантов осуществления.

[0044] В некоторых вариантах осуществления углеводородное сырье в виде вакуумного остатка может быть подано в расположенный выше по потоку процесс, который дает выходящий поток, включающий в себя углеводородное сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка. Расположенный выше по потоку процесс превращает некоторые из более тяжелых компонентов в углеводородное сырье в виде вакуумного остатка.

[0045] В некоторых вариантах осуществления выходящий поток из расположенного выше по потоку процесса 70 может быть первоначально подан по поточной линии 100 в сепаратор 80 высокого давления/высокой температуры (HP/HT-сепаратор). Выходящий поток 100 может представлять собой частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток. Сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка может иметь источником происхождения любую из разнообразных расположенных выше по потоку установок обработки, которые осуществляют частичную конверсию сырья в виде остатка. Данные процессы иногда называют ʺпроцессами переработки тяжелых остатковʺ. Данные процессы переработки тяжелых остатков могут включать в себя расположенную выше по потоку установку гидрокрекинга, установка коксования вакуумного остатка, установку гидротермолиза, установку гидропиролиза, установку пиролиза, процесс сухой перегонки нефтяных сланцев, процесс пиролиза биомассы, процесс гидропиролиза биомассы, процесс гидротермолиза биомассы, процесс извлечения нефтеносных песков или их сочетание. Частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток может иметь источником происхождения также потоки тяжелого масла, полученные путем гравитационного дренажа с содействием пара, внутрипластового горения с вертикальным нагнетанием воздуха и добычей в горизонтальном направлении, процесса извлечения нефти на месте или любого их сочетания. В некоторых вариантах осуществления расположенная выше по потоку установка гидрокрекинга может представлять собой установку гидрокрекинга с кипящим слоем, установку гидрокрекинга с неподвижным слоем или установку гидрокрекинга с подвижным слоем.

[0046] HP/HT-сепаратор 80 может быть расположен выше по потоку относительно устройства 12 массопереноса. HP/HT-сепаратор 80 разделяет частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток из расположенного выше по потоку процесса на паровую фракцию и жидкую фракцию. Отпаренную жидкую фракцию частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка подают по поточной линии 10 в устройство 12 массопереноса, чтобы генерировать первый дистиллят по поточной линии 15 и первый остаток по поточной линии 16. Паровая фракция может извлечена по поточной линии 82 и подана в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята.

[0047] Устройство 12 массопереноса может представлять собой колонну, такую как следующие, но без ограничения ими: башня с насадкой, башня без насадки или тарельчатая колонна. В некоторых вариантах осуществления устройство 12 массопереноса может представлять собой отпарную колонну. Отпаривающая среда может быть подана в отпарную башню 12 по поточной линии 33. Отпаривающая среда может представлять собой следующую, но без ограничения ими: нереакционноспособная отпаривающая среда, такая как водяной пар, водород, азот или топливный газ. Если отпаривающая среда представляет собой водяной пар, водяной пар может представлять собой перегретый водяной пар высокого давления. Температура водяного пара может находиться в диапазоне от примерно 232°C (450°F) до примерно 371°C (700°F). Водяной пар может быть подан в устройство 12 массопереноса по линии 33 с расходом в диапазоне от примерно 3 до примерно 20 фунтов водяного пара/баррель сырья (от примерно 1,3 до примерно 9,1 кг водяного пара/баррель сырья (от примерно 1,3 до примерно 9,1 кг водяного пара/159 л сырья)). Поток первого дистиллята может иметь конечную точку кипения по ASTM D-1160 в диапазоне от примерно 427°C (800°F) до примерно 482°C (900°F). Поток первого остатка может иметь соответствующую начальную точку кипения по ASTM D-1160 в диапазоне от примерно 800°F до примерно 900°F.

[0048] Из отпарной башни 12 первый дистиллят может быть подан по поточной линии 15 в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята, содержащую катализатор гидрообработки, катализатор гидрокрекинга или их сочетания. Водород может быть введен в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята по поточной линии 13. Реакционная установка 14 гидрообработки дистиллята может эксплуатироваться при температуре и давлении, достаточных для конверсии по меньшей мере части первого дистиллята в более легкие углеводороды. Выходящий поток реакционной установки гидрообработки дистиллята или выходящий поток первой гидрообработки может быть извлечен по поточной линии 17. Как описано выше, выходящий поток реакционной установки гидрообработки дистиллята может включать в себя продукты гидрообработанного дистиллята, которые могут включать в себя следующие, но без ограничения ими: углеводороды, кипящие в диапазоне бензиновой фракции, керосиновой фракции и дизельной фракции. В некоторых вариантах осуществления выходящий поток реакционной установки гидрообработки дистиллята может быть фракционирован, чтобы дать перечисленные фракции. В некоторых вариантах осуществления реакционная установка 14 гидрообработки дистиллята представляет собой единственный реактор с неподвижным слоем.

[0049] Из отпарной башни 12 первый остаток может быть подан по поточной линии 16 в установку 32 деасфальтизации растворителем (SDA) с получением фракции деасфальтированного масла и фракции асфальтенов. Фракция деасфальтированного масла может быть извлечена из установки 32 деасфальтизации растворителем по поточной линии 18 и подана в башню 60 вакуумного фракционирования. Башня 60 вакуумного фракционирования дает деасфальтированный газойль и тяжелый деасфальтированный остаток. Поток деасфальтированного газойля может иметь конечную точку кипения по ASTM D-1160 в диапазоне от примерно 510°C (950°F) до примерно 566°C (1050°F). Поток тяжелого деасфальтированного остатка может иметь ASTM D-1160 начальную точку кипения в диапазоне от примерно 510°C (950°F) до примерно 566°C (1050°F).

[0050] В некоторых вариантах осуществления фракция асфальтенов может быть извлечена из SDA-установки 32 по поточной линии 20 и дополнительно обработана. В других вариантах осуществления фракция асфальтенов может быть извлечена по поточной линии 20 и подана в установку газификации (не показана) с получением синтез-газа. Синтез-газ может быть подан непосредственно в одну или более из: реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята или установку 22 гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка или превращен в водород для использования в них. В некоторых вариантах осуществления установка газификации может представлять такую, как установки, описанные в патентах США 8083519 и 7993131.

[0051] Деасфальтированный газойль может быть подан по поточной линии 26 в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята. Деасфальтированный вакуумный остаток может быть подан по поточной линии 30 в реакционную установку 22 гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка. Водород может быть введен в реакционную установку 22 гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка по поточной линии 19. Реакционная установка 22 гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может представлять собой реакционную систему с кипящим слоем, имеющую один или более реакторов с кипящим слоем, или суспензионную реакционную систему, имеющую один или более суспензионных ректоров. Выходящий поток реактора обработки деасфальтированного вакуумного остатка или выходящий поток второй гидрообработки может быть извлечен по поточной линии 24 и подан в разделительную систему 28. Разделительная система 28 может разделять пар и жидкость. Пар может быть направлен в первую реакционную установку 14 гидропереработки/гидрокрекинга по поточной линии 42, а жидкость может быть направлена в SDA 32 по поточной линии 44.

[0052] В некоторых вариантах осуществления разделительная система 28 может включать в себя сепаратор 40 высокого давления/высокой температуры (HP/HT-сепаратор) для разделения выходящего потока реактора второй установки на жидкость и пар. Отделенный пар может быть извлечен по поточной линии 42, а отделенная жидкость может быть извлечена по поточной линии 44. Отделенный пар может быть направлен в первую реакционную установку 14 гидропереработки/гидрокрекинга по поточной линии 42. В некоторых вариантах осуществления жидкость может быть подвергнута рециркуляции в отпарную башню 12 по поточной линии 95 или может быть направлена в SDA 32 по поточной линии 90.

[0053] Если теперь обратиться к Фигуре 3, то на ней проиллюстрирована упрощенная технологическая схема способов облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка согласно раскрытым здесь вариантам осуществления, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. Отделенный жидкий поток из HP/HT-сепаратора 40 может быть подан по поточной линии 44 в башню 54 атмосферной дистилляции для разделения потока на фракцию, включающую в себя углеводороды, кипящие в диапазоне атмосферных дистиллятов, и фракцию атмосферного остатка, включающую в себя углеводороды, имеющие нормальную точку кипения по меньшей мере 343°C. Атмосферные дистилляты могут быть извлечены по поточной линии 56, а фракция атмосферного остатка может быть извлечена по поточной линии 58. Необязательно, отделенный пар в поточной линии 42 и пар в поточной линии 56 может быть направлен в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята по поточной линии 57.

[0054] Атмосферные дистилляты могут быть поданы в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята и обработаны наряду с деасфальтированным газойлем и первым дистиллятом. В некоторых вариантах осуществления атмосферные дистилляты, деасфальтированный газойль и первый дистиллят могут быть поданы независимо в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята или могут быть объединены выше по потоку относительно реакционной установки 14 гидрообработки дистиллята перед поступлением в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята. В некоторых вариантах осуществления фракция атмосферного остатка может быть объединена с первым остатком и подана в SDA-установку 32. В некоторых вариантах осуществления фракция атмосферного остатка и первый остаток могут быть поданы независимо SDA-установку 32 или могут быть объединены выше по потоку относительно SDA-установки перед поступлением в SDA-установку 32.

[0055] Паровая фракция из HP/HT-сепаратора 80, первый дистиллят из отпарной башни 12 и деасфальтированный газойль из башни 60 вакуумного фракционирования могут быть объединены и поданы в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята или же данные потоки могут быть поданы независимо в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята. Необязательно, атмосферные дистилляты из разделительной системы 28 могут быть объединены с паровой фракцией из HP/HT-сепаратора 80, первым дистиллятом из отпарной башни 12 и деасфальтированным газойлем из башни 60 вакуумного фракционирования и поданы в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята или же данные потоки могут быть поданы независимо в реакционную установку 14 гидрообработки дистиллята.

[0056] Если теперь обратиться к Фигуре 4, то на ней проиллюстрирована упрощенная технологическая схема способов облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка согласно раскрытым здесь вариантам осуществления, где одинаковые номера позиций обозначают одинаковые части. Частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток из расположенных выше по потоку процессов переработки тяжелых остатков может быть получен из битумного потока, источником которого являются битуминозные пески. Битумный поток, источником которого являются битуминозные пески, подают по поточной линии 200 наряду с потоком разбавителя, имеющим конечную точку кипения менее 510°C и предпочтительно менее 343°C, по поточной линии 210 в расположенный выше по потоку процесс 70 переработки тяжелых остатков. В некоторых вариантах осуществления выходящий поток из расположенного выше по потоку процесса 70 переработки тяжелых остатков может генерировать синтетическое сырое масло, содержащее материал, кипящий как дистиллят, и по меньшей мере компонент частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка. Синтетическое сырое масло может быть подано по поточной линии 100 в HP/HT-сепаратор 80 для извлечения потока разбавителя по поточной линии 210; потока дистиллята по поточной линии 82 и отпаренной жидкой фракции частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка по поточной линии 10. Разбавитель может быть подвергнут рециркуляции обратно в расположенный выше по потоку процесс 70 переработки тяжелых остатков.

[0057] В некоторых вариантах осуществления продувочный поток из поточной линии 44 может быть подан на расположенную ниже по потоку обработку, такую как следующие, но без ограничения ими: процесс газификации для получения синтез-газа, который может быть дополнительно превращен в водород для использования в одной или более реакционных системах гидрообработки. Количество продувки может находиться в диапазоне от примерно 1% до примерно 100% потока в поточной линии 44. В некоторых вариантах осуществления продувочный поток из поточной линии 58 может быть подан на расположенную ниже по потоку обработку, такую как следующие, но без ограничения ими: процесс газификации для получения синтез-газа, который может быть дополнительно превращен в водород для использования в одной или более реакционных системах гидрообработки. Количество продувки может находиться в диапазоне от примерно 1% до примерно 100% потока в поточной линии 58.

ПРИМЕРЫ

[0058] В иллюстративном варианте осуществления в способе согласно Фигуре 1 на первую ступень 314 реакции гидрокрекинга по линии 310 может подаваться примерно 40000 баррелей за сутки работы (BPSD; 6359,52 м³/сутки) сырого вакуумного остатка. Первая ступень 314 реакции гидрокрекинга может осуществляться при температуре и давлении, достаточных для конверсии примерно 52% вакуумного остатка. SDA 332 может эксплуатироваться таким образом и с такими растворителями, чтобы добиться конверсии деасфальтированного масла (DAO) в диапазоне от примерно 70 до примерно 80%. Вторая ступень 322 реакции гидрокрекинга может осуществляться при температуре и давлении, достаточных для конверсии от примерно 75 до примерно 85% DAO. Ожидаемые суммарные величины расхода и свойства главного, промежуточного и продуктного потоков сведены ниже в Таблице 1:

Таблица 1

Поток 330 318 3 20 356 362 BPSD, баррели за сутки работы (м³/сутки) 18858 (2998) 15505 (2465) 3353 (533) 21264 (3380,6) 18120 (2881) Плотность по API 4,93 9,07 -9,85 40,3 18,03 Относительная плотность 1,037 1,007 1,163 0,8236 0,9463 Сера, масс. % 1,45 1,18 2,5 0,094 0,515 Азот, масс. % 0,65 0,435 1,5 0,081 0,34 CCR (коксовый остаток по Конрадсону), масс. % 23,0 14,2 58,4 - 0,56 Ni+V, в.ч.н.м. 148 31 615 - <2

[0059] Индекс полиядерных циклических соединений (PCI) количественно указывает на концентрации полиядерных ароматических соединений в тяжелых нефтяных маслах. PCI прямогонного вакуумного газойля VGO может иметь значение от примерно 2000 до примерно 4000. Фракция обработанного вакуумного газойля в линии 362 может иметь значение PCI примерно более примерно 9000 и вплоть до примерно 15000, до примерно 16000, в зависимости от конечной точки дистилляции VGO и источника сырой нефти, использованной для генерации прямогонного VGO. Повышенный индекс PCI фракции обработанного вакуумного газойля в линии 362 может усложнять облагораживание дизельного и других средних дистиллятов при использовании общепринятых реакторов гидропереработки/гидрокрекинга с неподвижным слоем. Конструкционные исполнения реакторов гидропереработки/гидрокрекинга с неподвижным слоем для сырья с высоким PCI могут требовать по меньшей мере одного из следующего: частых замен катализатора, то есть весьма коротких эффективных рабочих времен порядка 12 месяцев или менее; чрезвычайно высоких парциальных давлений водорода, таких как давления, выше на примерно 25 - примерно 40%, чем давления для реакторов гидропереработки/гидрокрекинга прямогонного VGO с неподвижным слоем; или неприемлемо дорогостоящих загрузок катализатора, которые выше на примерно 100 - примерно 200%, чем для реакторов гидропереработки/гидрокрекинга прямогонного VGO с неподвижным слоем. Если фракцию обработанного вакуумного газойля в линии 362 подают в реактор гидропереработки/гидрокрекинга с неподвижным слоем для максимального производства дизельного топлива, а не обработки в установке жидкостного каталитического крекинга (FCC), можно ожидать увеличения выхода дизельного топлива на примерно 20 - примерно 25%. Другими словами, подача 40000 BPSD (6359,52 м³/сутки) сырого вакуумного остатка в способ, проиллюстрированный на Фигуре 1 и включающий в себя реактор гидропереработки/гидрокрекинга с неподвижным слоем, для обработки фракции обработанного вакуумного газойля может приводить к увеличению на 28000 BPSD (4451,76 м³/сутки) дизельного топлива.

[0060] Для сравнения, в способе согласно Фигуре 3 в расположенный выше по потоку процесс 70 переработки тяжелого остатка может подаваться примерно 40000 BPSD (6359,52 м³/сутки) сырого вакуумного остатка. Устройство 12 массопереноса может представлять собой колонну для отпаривания водяным паром, эксплуатируемую при соотношении водяной пар/масло примерно 0,03 кг/кг и давлении примерно 2 бар. SDA 32 может эксплуатироваться так, чтобы достигалась конверсия примерно 86% в об. %. Фракция асфальтенов из SDA-установки 32 после выхода по поточной линии 20 может быть газифицирована с получением синтез-газа, может быть сожжена в котле с псевдоожиженным слоем с генерацией водяного пара или может быть подана в установку коксования замедленного действия. Установка 22 гидрокрекинга деасфальтированного вакуумного остатка может эксплуатироваться для достижения примерно 85% конверсии. Ожидаемые суммарные величины расхода и свойства главного, промежуточного и продуктного потоков сведены ниже в Таблице 2:

Таблица 2

Поток 16 58 Объединенный 16+58 26 20 BPSD, баррели за сутки работы (м³/сутки) 24000 (3816) 6000 (954) 30000 (4770) 26007 (4134,7) 3993 (634,8) Плотность по API 8,3 14,75 9,56 12,63 -7,29 Относительная плотность 1,012 0,967 1,002 0,9817 1,139 Сера, масс. % 1,29 0,28 1,075 0,87 2,26 Азот, масс. % 0,61 0,39 0,562 0,42 1,38 CCR (коксовый остаток по Конрадсону), масс. % 17,3 12,7 115,2 8,2 54,5 Ni+V, в.ч.н.м. 119 10 98 18,2 541

[0061] Вакуумный газойль, полученный в результате подачи частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка согласно способу, проиллюстрированному на Фиг. 3, имеет значительно меньшее значение PCI по сравнению с вакуумным газойлем, полученным согласно способу, проиллюстрированному на Фиг. 1, как показано ниже в Таблице 3:

Таблица 3

Поток 362 (Фиг. 1) 15, 26 и 56 (Фиг. 3) Плотность по API 18,03 18,5 Относительная плотность 0,9463 0,9433 Сера, масс. % 0,515 0,49 Азот, масс. % 0,34 0,32 CCR (коксовый остаток по Конрадсону), масс. % 0,56 0,4 Ni+V, в.ч.н.м. 9000 3000

[0062] Как показано выше, вакуумный газойль, полученный в результате подачи частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка согласно способу, проиллюстрированному на Фиг. 3, может быть обработан в реакционной установке 14 гидрообработки дистиллята при общепринятых парциальном давлении водорода, объемных скоростях и катализаторе за рабочие времена. Способ согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на Фиг.1, в сравнении с вариантами осуществления, проиллюстрированными на Фиг. 4, может обеспечивать одно или более из следующего: повышение производительности дизельного топлива от примерно 28000 до примерно 33400 BPSD (от примерно 4451,8 м³/сутки до примерно 5310,2 м³/сутки), относительное увеличение 19,3%; улучшение длины каталитического цикла реакторов 14 гидропереработки/гидрокрекинга с неподвижным слоем на примерно 12 - примерно 24 месяца; уменьшение парциальных давлений водорода реакторов 14 гидропереработки/гидрокрекинга с неподвижным слоем на примерно 25%; и уменьшение PCI вакуумного газойля примерно на 66,7%.

[0063] Как описано выше, раскрытые здесь варианты осуществления обеспечивают эффективную конверсию тяжелых углеводородов в более легкие углеводороды посредством интегрированного способа гидрокрекинга и деасфальтизации растворителем. Конкретнее, описанные здесь варианты осуществления обеспечивают действенное и эффективное средство облагораживания с трудом поддающихся конверсии компонентов в сырье, источником которого являются другие процессы частичной конверсии. Предпочтительно, сырье в виде частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка может быть обработано отдельно от сырья, подобного сырому вакуумному остатку, тем самым устраняя проблемы, которые могут возникать в случае разновидностей сырья, имеющих разные композиции. Гибкость способа может быть обеспечена путем обработки сырого вакуумного остатка и частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка на разных технологических линиях. Гибкость может быть обеспечена подстройкой рабочих условий под конкретное сырье. Размеры технологических установок также могут быть уменьшены за счет того, что разное сырье обрабатывают на разных технологических линиях. С трудом поддающиеся обработке компоненты могут быть обработаны без больших объемов рециркуляции.

[0064] В одном аспекте способы согласно раскрытым здесь вариантам осуществления могут быть пригодны для получения в способе гидрокрекинга высокой суммарной конверсии сырья, такой как суммарная конверсия вакуумного остатка, составляющая более 87%, 92%, 95% или 97%.

[0065] Хотя раскрытие включает в себя ограниченное число вариантов осуществления, специалистам в данной области, принимая во внимание преимущество данного раскрытия, будет понятно, что могут быть разработаны другие варианты осуществления, которые не выходят за объем настоящего раскрытия. Соответственно, объем изобретения должен ограничиваться лишь приведенной формулой изобретения.

Изобретение относится к способу облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка и установке облагораживания углеводородов частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка. Раскрыт способ облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, включающий в себя: отпаривание частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, используя нереакционно-способную отпаривающую среду, с генерацией первого дистиллята и первого остатка; деасфальтизацию растворителем первого остатка с генерацией деасфальтированного масла и фракции асфальтенов; вакуумное фракционирование деасфальтированного масла с извлечением деасфальтированного газойлевого дистиллята и тяжелого деасфальтированного остатка; приведение в контакт первого дистиллята и деасфальтированного газойлевого дистиллята и водорода в присутствии первого катализатора гидрокрекинга с получением первого выходящего потока гидрокрекинга; приведение в контакт тяжелого деасфальтированного остатка и водорода в присутствии второго катализатора гидроконверсии с получением второго выходящего потока гидрокрекинга; и фракционирование второго выходящего потока гидрокрекинга с извлечением подвергнутого гидрокрекингу атмосферного остатка и подвергнутого гидрокрекингу атмосферного дистиллята. Система для облагораживания углеводородов частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка включает в себя: устройство массопереноса для отпаривания углеводородного потока частично подвергнутого конверсии остатка на поток первого дистиллята и поток первого остатка; установку деасфальтизации растворителем для извлечения потока деасфальтированного масла и потока асфальтенов из потока первого остатка; установку вакуумного фракционирования для фракционирования потока деасфальтированного масла для извлечения потока деасфальтированного газойля и потока тяжелого деасфальтированного остатка; систему реактора гидроконверсии с кипящим слоем для приведения в контакт потока тяжелого деасфальтированного остатка и водорода с первым катализатором гидроконверсии для получения первого выходящего потока; разделительную установку для фракционирования первого выходящего потока для извлечения потока углеводородного атмосферного дистиллята и потока углеводородного атмосферного остатка; систему реактора гидроконверсии с неподвижным слоем для приведения в контакт по меньшей мере одного из: потока первого дистиллята, потока деасфальтированного газойля и потока углеводородного атмосферного дистиллята для получения второго выходящего потока. Способ облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка включает: отпаривание с помощью устройства массопереноса частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка с генерацией первого дистиллята и первого остатка; деасфальтизацию с помощью установки деасфальтизации растворителем первого остатка с генерацией деасфальтированного масла и фракции асфальтенов; фракционирование с помощью установки вакуумного фракционирования деасфальтированного масла с извлечением деасфальтированного газойлевого дистиллята и тяжелого деасфальтированного остатка; приведение в контакт первого дистиллята и деасфальтированного газойлевого дистиллята и водорода в присутствии первого катализатора гидрокрекинга в реакторе гидроконверсии с кипящим слоем с получением первого выходящего потока гидрокрекинга; приведение в контакт тяжелого деасфальтированного остатка и водорода в присутствии второго катализатора гидроконверсии в системе реактора гидроконверсии с неподвижным слоем с получением второго выходящего потока гидрокрекинга; и разделение с помощью разделительной установки высокого давления/высокой температуры второго выходящего потока гидрокрекинга с извлечением подвергнутого гидрокрекингу остатка и подвергнутого гидрокрекингу дистиллята. Технический результат - улучшение экономичности способов гидрокрекинга сырья, достижение высокой конверсии вакуумного остатка. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

1. Способ облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, включающий в себя:

отпаривание частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, используя нереакционно-способную отпаривающую среду, с генерацией первого дистиллята и первого остатка;

деасфальтизацию растворителем первого остатка с генерацией деасфальтированного масла и фракции асфальтенов;

вакуумное фракционирование деасфальтированного масла с извлечением деасфальтированного газойлевого дистиллята и тяжелого деасфальтированного остатка;

приведение в контакт первого дистиллята и деасфальтированного газойлевого дистиллята и водорода в присутствии первого катализатора гидрокрекинга с получением первого выходящего потока гидрокрекинга;

приведение в контакт тяжелого деасфальтированного остатка и водорода в присутствии второго катализатора гидроконверсии с получением второго выходящего потока гидрокрекинга; и

фракционирование второго выходящего потока гидрокрекинга с извлечением подвергнутого гидрокрекингу атмосферного остатка и подвергнутого гидрокрекингу атмосферного дистиллята.

2. Способ по п. 1, в котором частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток содержит выходящий поток из осуществляемого выше по потоку способа конверсии.

3. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя деасфальтизацию растворителем подвергнутого гидрокрекингу атмосферного остатка с первым остатком.

4. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя разделение частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка на жидкий частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток и паровой частично подвергнутый конверсии вакуумный остаток.

5. Способ по п. 4, дополнительно включающий в себя приведение в контакт парового частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка в присутствии первого катализатора гидроконверсии при условиях температуры и давления, дающих первый выходящий поток гидрокрекинга.

6. Способ по п. 4, дополнительно включающий в себя объединение парового частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка с деасфальтированным газойлевым дистиллятом.

7. Способ по п. 1, в котором приведение в контакт первого дистиллята и деасфальтированного газойлевого дистиллята и водорода в присутствии первого катализатора гидрокрекинга дополнительно включает в себя приведение в контакт подвергнутого гидрокрекингу атмосферного дистиллята с первым катализатором гидроконверсии.

8. Способ по п. 4, в котором приведение в контакт первого дистиллята и деасфальтированного газойлевого дистиллята и водорода в присутствии первого катализатора гидрокрекинга дополнительно включает в себя приведение в контакт подвергнутого гидрокрекингу атмосферного дистиллята, деасфальтированного газойлевого дистиллята и парового частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка или их сочетаний с первым катализатором гидроконверсии.

9. Способ по п. 1, в котором приведение в контакт потока тяжелого деасфальтированного остатка и водорода в присутствии второго катализатора гидроконверсии проводят в условиях температуры в диапазоне от примерно 360°C до примерно 480°C; давления в диапазоне от примерно 70 до примерно 230 бар абс.; часовой объемной скорости жидкости от примерно 0,1 до примерно 3,0 ч^-1 и отношении подачи водорода к маслу от примерно 5000 до примерно 20000 станд. куб. футов/баррель (от примерно 890 до примерно 3560 м³/м³).

10. Способ по п. 1, в котором приведение в контакт первого дистиллята и деасфальтированного газойлевого дистиллята и водорода в присутствии первого катализатора гидроконверсии проводят в условиях температуры в диапазоне от примерно 360°C до примерно 480°C; давления в диапазоне от примерно 70 до примерно 230 бар абс.; часовой объемной скорости жидкости от примерно 0,1 до примерно 3,0 ч^-1 и отношении подачи водорода к маслу от примерно 5000 до примерно 20000 станд. куб. футов/баррель (от примерно 890 до примерно 3560 м³/м³).

11. Способ по п. 1, в котором суммарная конверсия частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка составляет по меньшей мере примерно 98%.

12. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя газификацию фракции асфальтенов для генерации синтез-газа.

13. Способ по п. 12, в котором синтез-газ содержит водород для приведения в контакт с деасфальтированным газойлевым дистиллятом и потоком тяжелого деасфальтированного остатка.

14. Способ по п. 2, где осуществляемый выше по потоку способ конверсии включает в себя установку гидрокрекинга, установку коксования вакуумного остатка, установку гидротермолиза, установку гидропиролиза, установку пиролиза, установку сухой перегонки нефтяных сланцев, установку пиролиза биомассы, установку гидропиролиза биомассы, установку гидротермолиза биомассы, установку извлечения битуминозных песков, способ гравитационного дренажа с содействием пара, способ внутрипластового горения с вертикальным нагнетанием воздуха и добычей в горизонтальном направлении, способ извлечения нефти на месте или их сочетание.

15. Способ по п. 1, в котором первый катализатор гидроконверсии находится внутри неподвижного слоя, а второй катализатор гидроконверсии находится внутри реактора с кипящим слоем.

16. Способ по п. 1, в котором первый катализатор гидроконверсии находится внутри неподвижного слоя, а второй катализатор гидроконверсии находится внутри суспензионного реактора.

17. Способ по п. 1, в котором нереакционно-способная отпаривающая среда представляет собой водород, азот, топливный газ или водяной пар.

18. Способ по п. 1, в котором деасфальтизация растворителем дополнительно включает в себя деасфальтизацию растворителем подвергнутого гидрокрекингу атмосферного остатка.

19. Способ по п. 1, в котором отпаривание дополнительно включает в себя отпаривание подвергнутого гидрокрекингу атмосферного остатка.

20. Система для облагораживания углеводородов частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, причем система включает в себя:

устройство массопереноса для отпаривания углеводородного потока частично подвергнутого конверсии остатка на поток первого дистиллята и поток первого остатка;

установку деасфальтизации растворителем для извлечения потока деасфальтированного масла и потока асфальтенов из потока первого остатка;

установку вакуумного фракционирования для фракционирования потока деасфальтированного масла для извлечения потока деасфальтированного газойля и потока тяжелого деасфальтированного остатка;

систему реактора гидроконверсии с кипящим слоем для приведения в контакт потока тяжелого деасфальтированного остатка и водорода с первым катализатором гидроконверсии для получения первого выходящего потока;

разделительную установку для фракционирования первого выходящего потока для извлечения потока углеводородного атмосферного дистиллята и потока углеводородного атмосферного остатка;

систему реактора гидроконверсии с неподвижным слоем для приведения в контакт по меньшей мере одного из: потока первого дистиллята, потока деасфальтированного газойля и потока углеводородного атмосферного дистиллята для получения второго выходящего потока.

21. Система по п. 20, дополнительно включающая в себя систему газификации для конверсии потока асфальтенов в синтез-газ.

22. Система по п. 20, дополнительно включающая в себя установку конверсии для частичного облагораживания для конверсии потока остатка в поток частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка.

23. Система по п. 22, в которой установка конверсии для частичного облагораживания выбрана из группы, состоящей из установки гидрокрекинга, установки коксования вакуумного остатка, установки гидротермолиза, установки гидропиролиза, установки пиролиза, установки сухой перегонки нефтяных сланцев, установки пиролиза биомассы, установки гидропиролиза биомассы, установки гидротермолиза биомассы, установки извлечения битуминозных песков, способа гравитационного дренажа с содействием пара, способа внутрипластового горения с вертикальным нагнетанием воздуха и добычей в горизонтальном направлении, способа извлечения нефти на месте или их сочетания.

24. Система по п. 20, в которой устройство массопереноса включает в себя отпарную колонну.

25. Система по п. 23, в которой установка гидрокрекинга включает в себя установку гидрокрекинга с кипящим слоем, неподвижным слоем или подвижным слоем.

26. Система по п. 20, дополнительно включающая в себя сепаратор высокой температуры/высокого давления, расположенный выше по потоку относительно установки отпаривания водяным паром для получения углеводородного потока частично подвергнутого конверсии остатка.

27. Система по п. 26, в которой паровую фракцию из сепаратора высокой температуры/высокого давления подают в систему реактора гидроконверсии с неподвижным слоем.

28. Система по п. 20, в которой установку разделения выбирают из группы, состоящей из установки разделения высокого давления/высокой температуры, установки атмосферного фракционирования или их сочетания.

29. Система по п. 28, в которой установка разделения включает в себя сепаратор высокой температуры/высокого давления, расположенный выше по потоку относительно установки атмосферного фракционирования для извлечения паровой фракции и жидкой фракции из первого выходящего потока системы реактора гидроконверсии с кипящим слоем.

30. Система по п. 29, в которой паровую фракцию из сепаратора высокой температуры/высокого давления подают в систему реактора гидроконверсии с неподвижным слоем.

31. Система по п. 29, в которой жидкую фракцию из сепаратора высокой температуры/высокого давления подают в установку атмосферного фракционирования.

32. Система по п. 20, в которой углеводородный поток атмосферного остатка из установки разделения подают в установку деасфальтизации растворителем.

33. Система по п. 20, в которой углеводородный поток атмосферного остатка из установки разделения подают в устройство массопереноса.

34. Способ облагораживания частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка, включающий в себя:

отпаривание с помощью устройства массопереноса частично подвергнутого конверсии вакуумного остатка с генерацией первого дистиллята и первого остатка;

деасфальтизацию с помощью установки деасфальтизации растворителем первого остатка с генерацией деасфальтированного масла и фракции асфальтенов;

фракционирование с помощью установки вакуумного фракционирования деасфальтированного масла с извлечением деасфальтированного газойлевого дистиллята и тяжелого деасфальтированного остатка;

приведение в контакт первого дистиллята и деасфальтированного газойлевого дистиллята и водорода в присутствии первого катализатора гидрокрекинга в реакторе гидроконверсии с кипящим слоем с получением первого выходящего потока гидрокрекинга;

приведение в контакт тяжелого деасфальтированного остатка и водорода в присутствии второго катализатора гидроконверсии в системе реактора гидроконверсии с неподвижным слоем с получением второго выходящего потока гидрокрекинга; и

разделение с помощью разделительной установки высокого давления/высокой температуры второго выходящего потока гидрокрекинга с извлечением подвергнутого гидрокрекингу остатка и подвергнутого гидрокрекингу дистиллята.

35. Способ по п. 34, дополнительно включающий в себя фракционирование с помощью установки атмосферного фракционирования подвергнутого гидрокрекингу остатка с извлечением подвергнутого гидрокрекингу атмосферного остатка и подвергнутого гидрокрекингу атмосферного дистиллята.