Настоящее изобретение относится к обработке тяжелых углеводородных фракций, содержащих наряду с прочими сернистые примеси, металлы и асфальтены. Более конкретно, оно относится к способу обработки тяжелого нефтяного сырья типа атмосферных остатков и/или вакуумных остатков для получения основной фракции с пониженным содержанием примесей и незначительной фракции, в которой сконцентрированы примеси.
Способ согласно изобретению можно квалифицировать как способ удаления углерода типа деасфальтизации. За счет этого, основную фракцию со сниженным содержанием примесей можно легче использовать без очистки или улучшить с помощью другого способа нефтепереработки.
В области обработки тяжелых углеводородных фракций, в частности, деасфальтизации, одна из возникающих проблем заключается в возможности переработки фракции асфальта, которая является причиной явлений засорения и забивки установок. Это приводит к частым отключениям установок для чистки и отрицательно сказывается на эффективности и рентабельности таких процессов.
Асфальт можно охарактеризовать его точкой размягчения. Точка размягчения 160°C означает вязкость 1-2 миллиона сантистоксов (сСт) при этой температуре. Отсюда можно рассчитать, что вязкость при температуре на выходе установки отпарки асфальта (по-английски stripper), работающей при 280°C, будет составлять порядка 500 сСт. В таких условиях выпуск асфальта и его перетекание на стадию облагораживания асфальта, такую как флюсирование, газификация, отверждение и т.д., является несовершенным (классическая схема, когда асфальт течет самотеком под действием силы тяжести и в результате перепада давления между двумя стадиями отпарки и отверждения).
Известно также, что максимальная вязкость для перекачки насосом фракции асфальта составляет порядка 2000 сСт, но из соображений эксплуатационной надежности рекомендуется вязкость около 200 сСт; температура в этих процессах может колебаться, часто предпочтительно работать при температуре на 10-50°C выше температуры достижения предела перекачиваемости (2000 сСт).
Указанные проблемы часто ограничивают эффективность облагораживания асфальта. Современный уровень техники не позволяет экстрагировать асфальты, имеющие точку размягчения выше 160°C, в жидкой форме, в удовлетворительных условиях по надежности в отношении к риску забивки.
Одной целью изобретения является повышение эффективности способа обработки за счет отказа от самостоятельной стадии отпарки асфальта, которая обычно проводится на оборудовании, склонном к засорению. Изобретение предлагает, в частности, объединить отпарку асфальта и его отверждение в динамической системе кондиционирования, которая размешивает, ворошит или дробит асфальт во время его охлаждения с помощью шнековой или ротационной системы (внутреннее вращающееся устройство), чтобы освободиться от ограничений промежуточной вязкости и избежать явлений забивки.
Так, авторы настоящей заявки разработали новый способ деасфальтизации, объединяющий стадию кондиционирования асфальта в твердой форме, чтобы сделать его легко транспортабельным. Объединение стадии кондиционирования асфальта особенно выгодно, когда условия деасфальтизации приводят к получению асфальта с высокой точкой размягчения, например, при деасфальтизации с использованием растворителя или смеси растворителей близкой полярности, или с использованием смеси растворителей с разными полярностями.
Более точно, изобретение относится к способу обработки углеводородного сырья, содержащего углеводороды с содержанием асфальтенов C7 по меньшей мере 1 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 2 вес.% от веса сырья, имеющего начальную температуру кипения по меньшей мере 340°C, предпочтительно по меньшей мере 450°C и конечную температуру кипения по меньшей мере 550°C, предпочтительно по меньшей мере 600°C, причем указанный способ включает следующие стадии:
a) стадия экстракции сырья с помощью растворителя или смеси растворителей, позволяющую получить, с одной стороны, по меньшей мере одну фракцию, содержащую асфальт и растворитель или смесь растворителей, и с другой стороны, по меньшей мере одну фракцию, содержащую деасфальтированное масло и растворитель или смесь растворителей,
b) стадия отделения фракции, содержащей деасфальтированное масло и растворитель или смесь растворителей, полученную на стадии a) экстракции, позволяющая отделить деасфальтированное масло от растворителя или смеси растворителей, введенных на стадии a) экстракции,
c) факультативная стадия введения облегчающего выпуск разжижителя во фракцию, содержащую асфальт и растворитель или смесь растворителей, полученную на стадии a) экстракции,
d) факультативная стадия разделения фракции, содержащей асфальт и растворитель или смесь растворителей, полученной на стадии a) экстракции, возможно в смеси с облегчающим выпуск разжижителем, введенным на факультативной стадии c), позволяющая отделить фракцию асфальта, одну или в смеси с облегчающим выпуск разжижителем, от растворителя или смеси растворителей, введенных на стадии a) экстракции,
e) факультативная стадия введения облегчающего выпуск разжижителя во фракцию асфальта, одного или в смеси с облегчающим выпуск разжижителем со стадии d),
причем способ отличается
- тем, что стадию c) и/или e) введения облегчающего выпуск разжижителя проводят, когда точка размягчения асфальта превышает 160°C, и
- тем, что указанный способ включает стадию кондиционирования фракции асфальта, полученной на стадии a), и/или c), и/или d), и/или e), в твердой форме, осуществляемую в виде последовательных или одновременных этапов:
- этап f), на котором фракцию асфальта нагревают до температуры в интервале от 120°C до 340°C и выше точки размягчения асфальта,
- этап g), на котором асфальт, отделенный от растворителя, смеси растворителей и/или разжижителя, охлаждают до температуры ниже точки размягчения асфальта.
Согласно изобретению предпочтительно, чтобы фракция асфальта или асфальт, полученный указанным способом, имели точку размягчения в отсутствие растворителя и разжижителя (измеренную методом шара и кольца в соответствии со стандартом EN 1427 или методом шара и кольца согласно стандарту ASTM D36, или EN 1427) выше 120°C, предпочтительно выше 160°C, более предпочтительно от 120°C до 250°C, более предпочтительно от 160°C до 250°C, более предпочтительно от 120°C до 220°C, более предпочтительно от 160°C до 220°C.
Согласно изобретению, этапы f) и g) предпочтительно проводят на по меньшей мере двух элементах установки или на одной установке, оборудованных по меньшей мере одним устройством, способным непрерывно поддерживать в движении или размешивать, или измельчать фракцию асфальта, по меньшей мере одним средством нагрева и охлаждения и по меньшей мере одним средством, способным выводить растворитель, смесь растворителей и/или разжижитель из процесса.
Из преимуществ настоящего изобретения можно отметить:
- возможность получения асфальта в твердой форме с очень высокой точкой размягчения, выгрузка которого облегчается разжижителем;
- получение с высоким выходом деасфальтированного масла с низким содержанием примесей, подходящего для использования как есть или для облагораживания в другом процессе нефтепереработки;
- рекуперация по меньшей мере части облегчающего выпуск разжижителя, растворителя или смеси растворителей, что предотвращает их потерю с асфальтом;
- возможность отказаться от обычно применяемой отдельной стадии отпарки (стадия d), которая обычно содержит оборудование, склонное к засорению.
Описание фигур
Ниже описываются примеры осуществления изобретения, не ограничивающие его объем. Для простоты представлены только основные стадии, но следует понимать, что присутствует все оборудование, необходимое для функционирования (емкости, насосы, теплообменники, печи, колонны и т.д.). Показаны только основные потоки.
Фигура 1 иллюстрирует схему способа в первом варианте осуществления изобретения.
Сырье (1) вводится в смеси с растворителем или смесью растворителей (2) на стадию a) экстракции, позволяющую получить по меньшей мере одну фракцию (3), содержащую деасфальтированное масло и растворитель или смесь растворителей, и фракцию (6), содержащую асфальт и растворитель или смесь растворителей. Часть растворителя или смеси растворителей обычно вводится в смеси с сырьем в первую точку экстракционной колонны, а другую часть можно ввести отдельно в другую точку в виде непоказанного потока, причем эта точка предпочтительно находится ниже, чем первая точка, то есть вблизи куба этой же колонны.
Стадия b) разделения фракции (3), содержащей деасфальтированное масло и растворитель или смесь растворителей, полученная на стадии a) экстракции, позволяет получить по меньшей мере одно деасфальтированное масло (5) и часть растворителя или смеси растворителей (4), введенных на стадии a) экстракции.
Стадия c) введения облегчающего выпуск разжижителя (7) во фракцию (6), содержащую асфальт и растворитель или смесь растворителей, полученную на стадии a) экстракции, позволяет получить фракцию (8), менее вязкую, чем фракция (6).
Стадия d) разделения менее вязкой фракции (8), содержащей асфальт, растворитель или смесь растворителей и облегчающий выпуск разжижитель, полученная на стадии c), предпочтительно позволяет отделить по меньшей мере одну фракцию асфальта (10) от по меньшей мере части растворителя или смеси растворителей (9), введенных на стадию a) экстракции.
Стадия e) введения облегчающего выпуск разжижителя (11) во фракцию (10), полученную на стадии d) разделения, позволяет получить фракцию (12), менее вязкую, чем фракция (10).
На стадии кондиционирования фракции асфальта, выходящей со стадии a), и/или c), и/или d), и/или e), в твердой форме, осуществляют, последовательно или одновременно, следующие этапы:
- этап f) разделения фракции (12), полученной на стадии e), позволяющий выделить по меньшей мере часть облегчающего выпуск разжижителя, введенного на стадиях c) и e) введения, (факультативно) растворитель или смесь растворителей, и фракцию асфальта (14),
- этап g) отверждения асфальта (14) с этапа f) разделения, позволяющий выделить кондиционированную фракцию асфальта в твердой форме (15).
Фигура 2 показывает одну модификацию варианта осуществления с фигуры 1. В этой модификации факультативную стадию c) введения облегчающего выпуск разжижителя не проводят, и фракцию (6), содержащую асфальт и растворитель или смесь растворителей, вводят напрямую на стадию d) разделения. В остальном процесс похож на описанный на фигуре 1.
Фигура 3 показывает одну модификацию варианта осуществления с фигуры 1. В этой модификации факультативную стадию e) введения облегчающего выпуск разжижителя не проводят, и фракцию (10), содержащую асфальт и по меньшей мере часть облегчающего выпуск разжижителя, введенного на стадию c), напрямую вводят на объединенную стадию кондиционирования фракции асфальта. В остальном процесс похож на описанный на фигуре 1.
Фигура 4 показывает одну модификацию варианта осуществления с фигуры 1. В этой модификации факультативную стадию d) отделения растворителя или смеси растворителей не проводят, и фракцию (8), содержащую асфальт и облегчающий выпуск разжижитель, введенный на стадии c), вводят напрямую на объединенную стадию кондиционирования фракции асфальта, в ходе которой растворитель или смесь растворителей и облегчающий выпуск разжижитель будут удалены. В остальном процесс похож на описанный на фигуре 1.
Фигура 5 показывает одну модификацию варианта осуществления с фигуры 1. В этой модификации стадии c) и e) введения разжижителя, а также стадию d) разделения не проводят. Фракцию (6), содержащую асфальт и растворитель или смесь растворителей, полученную на стадии a), напрямую вводят на объединенную стадию кондиционирования фракции асфальта, в ходе которой растворитель или смесь растворителей и облегчающий выпуск разжижитель будут удалены. В остальном процесс похож на описанный на фигуре 1.
Фигура 6 схематически показывает все возможные варианты изобретения, где потоки, показанные пунктиром, представляют возможное закорачивание каждой факультативной стадии.
Само собой разумеется, на описанных выше фигурах растворитель или растворители, облегчающий выпуск разжижитель или разжижители, которые могут быть одинаковыми или разными, выходящие со стадий разделения, можно по меньшей мере частично вернуть на процесс, и можно также осуществить дополнительную подпитку.
Подробное описание
Сырье
Сырье, обрабатываемое способом согласно изобретению, предпочтительно представляет собой углеводородное сырье, имеющее содержание асфальтенов C7 по меньшей мере 1 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 2 вес.% от веса сырья, начальную температуру кипения по меньшей мере 340°C, предпочтительно по меньшей мере 450°C и конечную температуру кипения по меньшей мере 550°C, предпочтительно по меньшей мере 600°C.
Углеводородное сырье согласно изобретению может быть выбрано из атмосферных остатков, вакуумных остатков с прямой перегонки сырой нефти, сырой нефти после отгона легких фракций, битуминозных песков или их производных, битуминозных сланцев или их производных, масел материнских пород или их производных, используемых по отдельности или в смеси. В настоящем изобретении обрабатываемое сырье предпочтительно представляет собой атмосферные остатки или вакуумные остатки, или смеси этих остатков, более предпочтительно вакуумные остатки.
Углеводородное сырье, обрабатываемое указанным способом, может также содержать сернистые примеси. Содержание серы может составлять по меньшей мере 0,1 вес.%, по меньшей мере 0,5 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 1 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 2 вес.% от веса сырья.
Углеводородное сырье, обрабатываемое указанным способом, может также содержать асфальтены. Содержание асфальтенов C7 может составлять по меньшей мере 1 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 2 вес.% от веса сырья.
Углеводородное сырье, обрабатываемое указанным способом, может также содержать металлы. Суммарное содержание никеля и ванадия может составлять по меньшей мере 10 ppm, предпочтительно по меньшей мере 30 ppm.
Углеводородное сырье, обрабатываемое указанным способом, может также содержать коксовый остаток по Конрадсону. Содержание коксового остатка по Конрадсону может составлять по меньшей мере 2 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 5 вес.% от веса сырья.
Стадия a) экстракции
Сырье согласно изобретению подвергают стадии a) экстракции, предпочтительно осуществляемой в особых условиях, позволяющих получить деасфальтированное масло, предпочтительно с повышенным выходом, и фракцию асфальта, предпочтительно получаемую в меньшем количестве.
Стадию a) экстракции можно реализовать в одну или несколько ступеней, приводя в контакт сырье с растворителем, содержащим углеводороды, чтобы получить фракцию асфальта и фракцию деасфальтированного масла, обозначаемую DAO, причем стадию a) предпочтительно проводить в условиях, субкритических для используемого растворителя или смеси растворителей. Можно использовать неполярный растворитель или смесь полярного и неполярного растворителей. Предпочтительно использовать смесь по меньшей мере одного полярного растворителя и по меньшей мере одного неполярного растворителя.
Когда стадию a) экстракции осуществляют с использованием комбинации полярных и неполярных растворителей, это позволяет дольше сохранять растворимость в масляной матрице всей или части полярных структур тяжелых смол и асфальтенов, которые являются главными составляющими фазы асфальта. В таком случае говорят о селективной деасфальтизации, какая реализована в патенте FR 2999597B, введенным в настоящий документ ссылкой. Так, селективная деасфальтизация позволяет выбрать, какой тип полярных структур останется растворенным в матрице деасфальтированного масла. Таким образом, она позволяет избирательно экстрагировать из сырья только часть этого асфальта, то есть наиболее полярные структуры, наиболее устойчивые к гидрообработке и гидрокрекингу.
Стадию a) можно осуществить в экстракционной колонне, или экстракторе, или в смесителе-декантаторе. Стадию a) предпочтительно проводят в экстракционной колонне, содержащей устройства контакта жидкость-жидкость (насадочные элементы и/или тарелки, и т.д.), размещенные в одной или нескольких зонах. Предпочтительно, растворитель или смесь растворителей согласно изобретению вводят в экстракционную колонну на двух разных уровнях. Предпочтительно, сырье согласно изобретению вводят в экстракционную колонну на одном уровне ввода, обычно в смеси с по меньшей мере частью растворителя и обычно ниже первой зоны устройств контакта жидкость-жидкость. Предпочтительно, другую часть растворителя или смеси растворителей вводят ниже, чем сырье, обычно ниже второй зоны устройств контакта жидкость-жидкость, причем сырье вводят выше этой второй зоны контактных устройств.
Стадию a) осуществляют в субкритических условиях для указанного растворителя или смеси растворителей. Стадию a) проводят при температуре экстракции, которая предпочтительно составляет от 50°C до 350°C, предпочтительно от 80°C до 320°C, более предпочтительно от 120°C до 310°C, еще более предпочтительно от 150°C до 300°C, и давлении предпочтительно от 0,1 до 6 МПа, предпочтительнее от 1 до 6 МПа, более предпочтительно от 2 до 5 МПа.
Отношение объема растворителя или смеси растворителей согласно изобретению (объем полярного растворителя + объем неполярного растворителя) к массе жидкой углеводородной фракции, полученной на стадии a), выраженное в литрах на килограммы, обычно составляет от 1/1 до 10/1, предпочтительно от 2/1 до 8/1. Это отношение учитывает все растворители или всю смесь растворителей, которые могут быть разделены между несколькими точками ввода.
Использующийся полярный растворитель может быть выбран из чисто ароматических или нафтено-ароматических растворителей, полярных растворителей, содержащих гетероэлементы, или из их смеси. Ароматический растворитель можно с успехом выбирать из моноароматических углеводородов, предпочтительно из бензола, толуола или ксилолов, используемых по отдельности или в смеси; из диароматических или полиароматических углеводородов; нафтеноароматических углеводородов, таких как тетралин или индан; ароматических углеводородов, содержащих гетероатомы (кислород, азот, серу), или из любого другого семейства соединений, являющихся более полярными, чем насыщенные углеводороды, как, например, диметилсульфоксид (DMSO), диметилформамид (DMF), тетрагидрофуран (THF). Полярный растворитель, использующийся в способе согласно изобретению, может быть фракцией, богатой ароматическими соединениями. Согласно изобретению, богатые ароматическими соединениями фракции могут представлять собой, например, фракции, поступающие с установок FCC (от английского Fluid Catalytic Cracking, каталитический крекинг в псевдоожиженном слое), такие как тяжелый бензин, или LCO (легкий рецикловый газойл, по-английски Light Cycle Oil), или фракции, поступающие с нефтехимических или нефтеперерабатывающих установок. Можно назвать также фракции, производные от угля, биомассы или смеси биомассы с углем, факультативно с нефтяным сырьем, оставшимся после термохимической конверсии в присутствии или в отсутствие водорода, с или без катализатора. Предпочтительно, в качестве полярного растворителя используется моноароматический углеводород, чистый или в смеси с ароматическим углеводородом.
В соответствии с одним вариантом экстракции, использующим комбинацию полярных и неполярных растворителей, смесь полярных и неполярных растворителей вводят в одной точке, тогда как растворитель или смесь полярного и неполярного растворителя вводят во второй точке. В этом варианте полярный растворитель, более тяжелый, чем неполярный растворитель, предпочтительно вводят в самую нижнюю точку.
В качестве неполярного растворителя предпочтительно используется растворитель, состоящий из насыщенных углеводородов с числом атомов углерода больше или равным 3, предпочтительно от 3 до 9. Эти растворители используются в виде чистого вещества или в смеси (например, смесь алканов и/или циклоалканов или же легкие нефтяные фракции типа нафты). Предпочтительно, неполярный растворитель содержит углеводороды с числом атомов углерода больше или равным 4 и меньше или равным 7, очень предпочтительно неполярный растворитель содержит углеводороды с числом атомов углерода, больше или равным 5 и меньше или равным 7, чтобы получить асфальт с высокой точкой размягчения, что благоприятно для изобретения, и достичь высокого выхода деасфальтированного масла.
Предпочтительно, объемное отношение (об./об.) неполярного растворителя к полярному растворителю превышает 50/50, предпочтительно больше 60/40 и очень предпочтительно больше 70/30.
Предпочтительно, точка кипения полярного растворителя в смеси растворителей согласно изобретению выше точки кипения неполярного растворителя.
Выбор температурных условий и давления при экстракции в комбинации с выбором природы растворителей и выбором факультативной комбинации неполярного и полярного растворителей на стадии a) экстракции (или деасфальтизации) позволяет регулировать характеристики экстракции. Стадия a) позволяет, благодаря особым условиям деасфальтизации, дольше сохранять растворимость в масляной матрице всех или части полярных структур тяжелых смол и асфальтенов, которые являются главными составляющими фазы асфальта в случае классической деасфальтизации. Это приводит к повышению выхода деасфальтированного масла.
В голове экстракционной колонны или смесителя-декантатора, предпочтительно выше самой высокой зоны устройств контакта жидкость-жидкость, отбирают фракцию, которая содержит деасфальтированное масло (так называемое деасфальтированное масло DAO) и часть растворителя или смеси растворителей согласно изобретению.
Снизу экстракционной колонны или смесителя-декантатора, предпочтительно ниже самой нижней зоны контактных устройств, отбирают фракцию, которая содержит асфальт и часть растворителя или смеси растворителей согласно изобретению.
Растворитель или смесь растворителей состоит из дополнительной подпитки и/или части, возвращаемой на стадии b), d) и/или этап f). Эта дополнительная подпитка необходима, чтобы компенсировать потери растворителя во фракцию асфальта и/или фракцию деасфальтированного масла. Эти потери являются низкими, но неизбежными из-за стадий разделений, несовершенных по определению.
Стадия b) разделения фракции, содержащей деасфальтированное масло
Фракцию, содержащую деасфальтированное масло, полученную на стадии a) экстракции, подвергают стадии b) разделения, позволяющей получить по меньшей мере одно деасфальтированное масло и часть растворителя или смеси растворителей, введенных на стадию a) экстракции. Отделенный растворитель или смесь растворителей можно вернуть в цикл до экстракционной колонны.
На этой стадии разделения, позволяющей очистить и отделить деасфальтированное масло и растворитель, можно применять любое необходимое оборудование, известное специалисту (разделительные емкости, дистилляционные или отпарные колонны, теплообменники, печи, насосы, компрессоры и т.д.). Для отпарки можно использовать инертный газ.
Деасфальтированное масло имеет содержание примесей ниже, чем в сырье. Выход деасфальтированного масла высокий, составляя по меньшей мере 50 вес.% исходного сырья, предпочтительно выше 70 вес.% исходного сырья.
Деасфальтированное масло можно с успехом использовать на другом процессе нефтепереработки.
Стадия c) (факультативная) ввода разжижителя
Факультативно, в смесь можно ввести облегчающий выпуск разжижитель в смеси с фракцией, содержащей асфальт, полученной на стадии a). Предпочтительно, разжижитель вводят в по меньшей мере одной точке снизу экстракционной колонны, использующейся на стадии a), причем эта или эти точки ввода находятся ниже самой нижней точки введения растворителя или смеси растворителей, вводимых в экстракционную колонну, использующуюся на стадии a), предпочтительно ниже самой нижней зоны устройств контакта жидкость-жидкость, но выше нижней полки экстракционной колонны, использующейся на стадии a), то есть на уровне выхода фракции, содержащей асфальт.
Использование облегчающего выпуск разжижителя облегчает выпуск фракции, богатой асфальтом, благодаря уменьшению вязкости и уменьшает засорение линий и оборудования, находящихся ниже по потоку. Стадия c) и/или e) введения облегчающего выпуск разжижителя выгодна, когда точка размягчения асфальта превышает 160°C.
Разжижитель обычно является фракцией, содержащей углеводороды, предпочтительно ароматические. Этот разжижитель можно с успехом выбрать из моноароматических соединений (бензин, толуол, ксилолы), бензиновых фракций, предпочтительно поступающих с каталитического риформинга или термического процесса, такого как каталитический крекинг, фракций газойля, предпочтительно с процесса конверсии в отсутствие водорода, например, фракция типа LCO с процесса каталитического крекинга, или из ароматических экстрактов, какие получают на линиях по производству смазочных масел. Предпочтительно, разжижитель представляет собой тяжелый бензин с каталитического крекинга, конечная точка кипения которого не превышает 250°C, более предпочтительно, интервал кипения разжижителя составляет от 150°C до 220°C.
Облегчающий выпуск разжижитель может состоять из дополнительной подпитки и части, возвращаемой на стадию d) или этап f). Эта подпитка необходима, чтобы компенсировать возможные потери, которые являются низкими, но неизбежными из-за стадий разделений, несовершенных по определению.
На выходе стадии c) получают фракцию, содержащую асфальт, растворитель или смесь растворителей, введенных на стадии a).
Стадия d) (факультативная) разделения фракции, содержащей асфальт
Содержащую асфальт фракцию, полученную на стадии a) экстракции или полученную на стадии c) введения разжижителя, можно подвергнуть факультативной стадии d) разделения, позволяющей отделить фракцию асфальта, одну или в смеси с облегчающим выпуск разжижителем, от растворителя или смеси растворителей, введенных на стадии a) экстракции. Выделенный растворитель или смесь растворителей можно вернуть в цикл до экстракционной колонны стадии a).
На указанной стадии разделения, позволяющей очистить и отделить фракцию асфальта от растворителя или смеси растворителей, можно использовать любое необходимое оборудование (сепарационные емкости, дистилляционные или отпарные колонны, теплообменники, печи, насосы, компрессоры и т.д.). Предпочтительно, снизу отпарной колонны можно ввести инертный газ.
На выходе стадии d) получают фракцию асфальта, возможно содержащую разжижитель, если факультативная стадия c) введения разжижителя проводилась. В одном варианте стадия d) позволяет отделить по меньшей мере часть разжижителя, когда разжижитель вводится на стадию c).
Стадия e) (факультативная) введения разжижителя
Факультативно, облегчающий выпуск разжижитель можно ввести в смеси с фракцией асфальта, полученной на стадии d), возможно содержащей разжижитель, если факультативная стадия c) введения разжижителя проводилась. Предпочтительно, разжижитель вводят в по меньшей мере одной точке снизу отпарной колонны, использующейся на стадии d), когда таковая применяется.
Использование облегчающего выпуск разжижителя облегчает выгрузку фракции, богатой асфальтом, благодаря уменьшению вязкости и снижению засорения линий и оборудования, находящихся ниже по потоку. Стадия c) и/или e) введения облегчающего выпуск разжижителя выгодны, когда точка размягчения асфальта превышает 160°C.
Разжижитель обычно представляет собой фракцию, содержащую углеводороды, предпочтительно ароматические, предпочтительно той же природы, что и разжижитель, определенный для стадии c) введения разжижителя. Факультативный облегчающий выпуск разжижитель может состоять из дополнительной подпитки и части, возвращаемой на стадию d) или на этап f). Эта дополнительная подпитка необходима, чтобы компенсировать возможные потери, которые являются низкими, но неизбежными из-за стадий разделений, несовершенных по определению.
На выходе стадии e) получают фракцию асфальта, содержащую разжижитель.
Объединенная стадия кондиционирования фракции асфальта, содержащая этапы f) и g)
Этап f)
Способ по настоящему изобретению включает объединенную стадию кондиционирования фракции асфальта, полученной на стадиях a), и/или c), и/или d), и/или e), в твердой форме, осуществляемую в виде последовательных или одновременных этапов:
- этап f), на котором фракцию асфальта нагревают до температуры в интервале от 120°C до 340°C и выше точки размягчения асфальта,
- этап g), на котором асфальт, отделенный от растворителя, смеси растворителей и/или разжижителя, охлаждают до температуры ниже точки размягчения асфальта.
Этап f) позволяет выделить растворитель или смесь растворителей, выходящие со стадии a) экстракции, в отсутствие стадии d) (или когда отделение растворителя или смеси растворителей на стадии d) является неполным) и, факультативно, облегчающий выпуск разжижитель, когда он используется на стадии c) и/или стадии e) введения облегчающего выпуск разжижителя. Указанный этап f) позволяет также выделить фракцию асфальта, отделенную от растворителя, смеси растворителей и/или разжижителя.
Согласно одному предпочтительному варианту, этап f) разделения проводят на фракциях асфальта, имеющих точку размягчения в отсутствие растворителя и разжижителя выше 120°C, предпочтительно выше 160°C, более предпочтительно от 120°C до 250°C, более предпочтительно от 160°C до 250°C, более предпочтительно от 120°C до 220°C, более предпочтительно от 160°C до 220°C.
Этап f) разделения проводится при температуре от 120°C до до температуры, меньше или равной температуре крекинга углеводородов, оцениваемой в 340°C (температура, обычно допустимая в вакуумной дистилляции и не приводящая к чрезмерному крекингу). Этап f) разделения предпочтительно проводится при температуре выше температуры кипения растворителя, смеси растворителей и/или, возможно, разжижителя.
Этап f) разделения предпочтительно проводят при низком давлении, от 0,1 до 2 МПа, предпочтительно от 0,1 до 1 МПа. Этап f) можно осуществить путем отпарки. Этап f) можно также провести в вакууме или же в режиме, когда отдельная операция проводится под давлением, а последующая отдельная операция проводится в вакууме. Когда удаление по меньшей мере части растворителя, смеси растворителей и/или, факультативно, разжижителя проводят путем отпарки на этапе f), давление предпочтительно ниже упругости паров растворителя, смеси растворителей и/или разжижителя, которые стремятся удалить.
На указанном этапе разделения, позволяющем очистить и разделить асфальт и растворитель или смесь растворителей и/или разжижитель, может применяться любое необходимое оборудование (сепарационные емкости, дистилляционные или отпарные колонны, теплообменники, печи, насосы, компрессоры и т.д.). Таким образом, растворитель или смесь растворителей и/или разжижитель можно испарить, перегнать или отпарить. Предпочтительно, для облегчения отпарки можно ввести инертный газ.
В процессе удаления растворителя или смеси растворителей и/или разжижителя фракция асфальта становится все более вязкой. В таком случае становится особенно подходящим реализовать этап f) на элементе установки или на установке, включающей применение оборудования, позволяющего поддерживать в движении, или ворошить, или размешивать, или механически растирать фракцию, содержащую асфальт, на всем этапе f) по мере удаления растворителя, смеси растворителей и/или разжижителя, чтобы избежать забивки оборудования.
Для достижения желаемой температуры содержащую асфальт фракцию, полученную на стадии e), можно нагревать на входе этапа f) или в продолжении этапа f), причем идеальным было бы оборудование, позволяющее поддерживать в движении фракцию асфальта в процессе удаления растворителя, смеси растворителей и/или разжижителя, либо оснащенное нагревательной системой. Это оборудование должно также позволять местами отводить отпаренный и/или испарившийся растворитель, смесь растворителей и/или разжижитель, например, с помощью одной или нескольких вытяжных труб, предпочтительно находящихся в верхней части используемого оборудования. Собранные в итоге растворитель, смесь растворителей и/или разжижитель можно сконденсировать и по меньшей мере частично вернуть на стадию a) экстракции или стадии c) и/или e) введения разжижителя.
Из полезного оборудования на этапе f) может применяться, например, оборудование, использующееся при получении полимеров, такое как устройства для удаления летучих компонентов, мешалки, реакторы-экструдеры, экструдеры, экструдеры-смесители, пластикаторы, реакторы-пластикаторы, смесители, реакторы-смесители, пластикаторы-смесители. Предпочтительно, на этапе g) в качестве основного оборудования может применяться реактор-пластикатор (по-английски kneader reactor), предпочтительно оборудованный нагревательной системой.
Этап f) включает применение механического устройства, например, насоса, возможно дополненного системой клапанов, позволяющего отвести асфальт на этап g) объединенной стадии кондиционирования.
Этап g)
Фракцию асфальта, полученную на этапе f), подвергают этапу g), целью которого является получить асфальт в твердой форме, чтобы сделать его более транспортабельным и пригодным для переработки.
Понятно, что когда этапы f) и g) можно осуществить последовательно, асфальт, отделенный от растворителя, смеси растворителей и/или разжижителя, введенного на этапе g), поступает с этапа f).
Разумеется, этапы f) и g) можно провести одновременно в случае, когда рабочие условия ведут к увлечению растворителя, возможно с помощью отпарного инертного газа, и когда указанные условия достаточны, чтобы вызвать одновременное охлаждение асфальта.
В одном предпочтительном варианте этап g) может осуществляться на фракциях асфальта, имеющих точку размягчения в отсутствие растворителя и разжижителя, измеренную методом шара и кольца согласно стандарту EN 1427 (или методом шара и кольца согласно стандарту ASTM D36), выше 120°C, предпочтительно выше 160°C, более предпочтительно от 120°C до 250°C, более предпочтительно от 160°C до 250°C, более предпочтительно от 120°C до 220°C, более предпочтительно от 160°C до 220°C.
Этап g) проводят при температуре ниже точки размягчения асфальта, предпочтительно по меньшей мере на 25°C ниже точкя размягчения, предпочтительно по меньшей мере на 50°C ниже точки размягчения, предпочтительно по меньшей мере на 100°C ниже точки размягчения. Для большинства асфальтов, имеющих, например, точку размягчения в интервале от 120°C до 250°C, чем выше разница между температурой охлаждения и точкой размягчения, тем легче отверждается асфальт. В случае очень высокой точки размягчения асфальта, например, выше 200°C, температура на этапе g) предпочтительно должна быть ниже 200°C, предпочтительно ниже 175°C, предпочтительно ниже 150°C, более предпочтительно ниже 100°C.
Этап g) предпочтительно проводят при низком давлении, от 0,1 до 2 МПа, предпочтительно от 0,1 до 1 МПа. Этап g) можно также провести в вакууме, предпочтительно легком вакууме, чтобы отвести возможную асфальтную пыль на систему пылеулавливания. Этап g) может также включать отдельную операцию, проводимую под давлением, с последующей отдельной операцией, проводимой в вакууме.
В ходе этапа g) фракция асфальта охлаждается, становится более вязкой, затем она может изменить состояние и оказаться в твердой форме. В таком случае особенно благоприятно, когда этап g) может быть реализован на одном элементе установки или на установке, включающих использование оборудования, позволяющего поддерживать в движении, или ворошить, или размешивать, или механически растирать, или измельчать фракцию асфальта на всем этапе g) и при постепенном охлаждении, чтобы получить асфальт в форме раздробленных твердых частиц и избежать забивки оборудования.
На указанном этапе кондиционирования можно применять любое необходимое оборудование (резервуары, теплообменники, печи, насосы, клапана и т.д.). Из полезного оборудования этап g) может включать, например, мешалки, дробилки, реакторы-экструдеры, экструдеры, экструдеры-смесители, пластикаторы, реакторы-пластикаторы, смесители, реакторы-смесители, пластикаторы-смесители.
Предпочтительно, на этапе g) в качестве основного оборудования применяется реактор-пластикатор (по-английски kneader reactor), предпочтительно оборудованный системой охлаждения.
Этап g) может предусматривать использование механического устройства, например, оснащенного вибротрубой, возможно дополненной средствами отведения асфальта в форме твердых частиц в хранилище.
Оборудование для этапов f) и g) может быть одинаковым, чтобы обеспечить преемственность между двумя элементами установки.
Твердые асфальты, полученные на этапе g), могут иметь вид кусочков асфальта (крошка, экструдаты или порошок), максимальный размер которых не превышает 10 см, предпочтительно не превышает 5 см, более предпочтительно не превышает 1 см. Состояние дробленых твердых частиц асфальта, полученного на этапе g), является важным критерием, позволяющим этой фракции асфальта быть легко транспортабельной и подходящей для переработки, в отличие от жидких асфальтов, которые требуют постоянного нагрева для транспортировки, или от разжиженных асфальтов, которые требуют больших количество разжижителей.
Твердый асфальт, полученный способом согласно изобретению, можно использовать, например, в качестве топлив для производства цементов, электричества или пара, или же газифицировать для получения синтез-газа или водорода.
Примеры
Следующие примеры были реализованы на сырье A, представляющем собой остатки вакуумной дистилляции нефти марки Arabian Heavy. Если не указано иное, процентные доли выражены в весовых процентах.
Таблица 1. Характеристики сырья A
Пример 1
В первом примере осуществляют обычную деасфальтизацию, то есть экстракцию сырья A н-пентаном в качестве растворителя в рабочих условиях, приведенных в таблице 2 (стадия a).
Таблица 2. Рабочие условия при обычной деасфальтизации сырья A
На выходе стадии экстракции получают фракцию, содержащую деасфальтированное масло и н-пентан. Эту фракцию подвергают стадии разделения, чтобы разделить пентан и деасфальтированное масло (DAO), характеристики которого приведены в таблице 3.
Таблица 3. Выход и характеристики полученного деасфальтированного масла DAO
На выходе стадии экстракции также получают фракцию, содержащую асфальт и н-пентан.
В первом варианте эту фракцию подвергают стадии разделения, чтоб разделить н-пентан и асфальт (стадия d). Получают выход асфальта 35 вес.% от веса сырья. Во втором варианте стадию разделения d) не проводят.
В обоих случаях асфальт или неотделенную фракцию асфальта подвергают стадии кондиционирования согласно изобретению.
Согласно второму варианту, фракцию асфальта подвергают стадии кондиционирования, позволяющей при температуре 50°C и давлении 0,3 МПа отделить н-пентан (этап f)) и отвердить асфальт (этап g)), одновременно непрерывно измельчая его, чтобы получить его в виде отдельных твердых частиц. Точка размягчения асфальта, измеренная методом согласно стандарту ASTM D36, составляет 150°C. Для измерения использовался прибор "кольцо и шар" RB36 5G®, выпускаемый в продажу фирмой ISL.
Пример 2
Во втором примере проводят селективную деасфальтизацию, то есть экстракцию сырья A смесью гептан/толуол в качестве растворителя в рабочих условиях, указанных в таблице 4.
Таблица 4. Рабочие условия при селективной деасфальтизации сырья A
На выходе стадии экстракции получают фракцию, содержащую деасфальтированное масло и смесь растворителей гептан/толуол. Эту фракцию подвергают стадии разделения, чтобы разделить смесь растворителей гептан/толуол и деасфальтированное масло (DAO), характеристики которого приведены в таблице 5.
Таблица 5. Выход и характеристики полученного деасфальтированного масла DAO
На выходе стадии экстракции получают также фракцию, содержащую асфальт и смесь растворителей гептан/толуол. Выгрузка этой фракции облегчается благодаря введению облегчающего выпуск разжижителя, в данном случае тяжелого бензина с установки каталитического крекинга (стадия c). Массовое отношение разжижитель/асфальт равно 1.
Фракцию, содержащую асфальт, смесь растворителей гептан/толуол и облегчающий выпуск разжижитель, подвергают стадии разделения, чтобы отделить смесь растворителей гептан/толуол и облегчающий выпуск разжижитель от асфальта (стадия d). Получают асфальт с выходом 10 вес.% от веса сырья.
Полученный асфальт подвергают стадии кондиционирования при температуре 90°C и давлении 0,3 МПа, позволяющей удалить следовые количества оставшихся растворителей и разжижителей, в частности, путем отпарки (этап f)) и отвердить асфальт (этап g)) при одновременном непрерывном измельчении асфальта, чтобы получить его в виде отдельных твердых частиц. Точка размягчения асфальта, измеренная методом согласно стандарту ASTM D36, составляет 220°C. Для измерения использовался прибор "кольцо и шар" RB36 5G®, выпускаемый в продажу фирмой ISL.
Изобретение относится к способу обработки углеводородного сырья, имеющему содержание асфальтенов C7 по меньшей мере 1 вес.% от веса сырья, начальную температуру кипения по меньшей мере 340°С и конечную температуру кипения по меньшей мере 600°C, причем указанный способ включает следующие стадии: a) стадию экстракции сырья с помощью растворителя или смеси растворителей, b) стадию разделения фракции, содержащей деасфальтированное масло и растворитель или смесь растворителей, c) необязательную стадию введения облегчающего выпуск разжижителя во фракцию, содержащую асфальт и растворитель или смесь растворителей, d) необязательную стадию разделения фракции, содержащей асфальт и растворитель или смесь растворителей, e) необязательную стадию введения облегчающего выпуск разжижителя во фракцию асфальта, одного или в смеси с облегчающим выпуск разжижителем со стадии d). Стадию c) и/или e) введения облегчающего выпуск разжижителя проводят, когда точка размягчения асфальта превышает 160°C. Способ включает стадию кондиционирования фракции асфальта, полученной на стадии a), и/или c), и/или d), и/или e), в твердой форме, осуществляемую в виде последовательных или одновременных этапов: этап f), на котором фракцию асфальта нагревают до температуры в интервале от 120 до 340°C и выше точки размягчения асфальта, этап g), на котором асфальт, отделенный от растворителя, смеси растворителей и/или разжижителя, охлаждают до температуры ниже точки размягчения асфальта. Этапы f) и g) осуществляют на по меньшей мере двух элементах установки или на единственной установке, оборудованных по меньшей мере одним устройством, способным непрерывно поддерживать в движении или размешивать, или измельчать фракцию асфальта, по меньшей мере одним средством нагрева и охлаждения и по меньшей мере одним средством, способным выводить растворитель, смесь растворителей и/или разжижитель из процесса, при этом фракция асфальта имеет точку размягчения в отсутствие растворителя и разжижителя от 120 до 250°C, на этапе g) получают асфальт в твердой форме. Технический результат - повышение эффективности способа обработки с возможностью получения асфальта в твердой форме с очень высокой точкой размягчения. 17 з.п. ф-лы, 2 пр., 5 табл., 6 ил.
1. Способ обработки углеводородного сырья, содержащего углеводороды, имеющие содержание асфальтенов C7 по меньшей мере 1 вес.% от веса сырья, начальную температуру кипения по меньшей мере 340°С и конечную температуру кипения по меньшей мере 600°C, причем указанный способ включает следующие стадии:
a) стадия экстракции сырья с помощью растворителя или смеси растворителей, позволяющую получить, с одной стороны, по меньшей мере одну фракцию, содержащую асфальт и растворитель или смесь растворителей, и с другой стороны, по меньшей мере одну фракцию, содержащую деасфальтированное масло и растворитель или смесь растворителей,
b) стадия разделения фракции, содержащей деасфальтированное масло и растворитель или смесь растворителей, полученную на стадии a) экстракции, позволяющая отделить деасфальтированное масло от растворителя или смеси растворителей, введенных на стадии a) экстракции,
c) необязательная стадия введения облегчающего выпуск разжижителя во фракцию, содержащую асфальт и растворитель или смесь растворителей, полученную на стадии a) экстракции,
d) необязательная стадия разделения фракции, содержащей асфальт и растворитель или смесь растворителей, полученной на стадии a) экстракции, возможно, в смеси с облегчающим выпуск разжижителем, введенным на необязательной стадии c), позволяющая отделить фракцию асфальта, одну или в смеси с облегчающим выпуск разжижителем, от растворителя или смеси растворителей, введенных на стадии a) экстракции,
e) необязательная стадия введения облегчающего выпуск разжижителя во фракцию асфальта, одного или в смеси с облегчающим выпуск разжижителем со стадии d),
причем способ отличается
- тем, что стадию c) и/или e) введения облегчающего выпуск разжижителя проводят, когда точка размягчения асфальта превышает 160°C,
- тем, что указанный способ включает стадию кондиционирования фракции асфальта, полученной на стадии a), и/или c), и/или d), и/или e), в твердой форме, осуществляемую в виде последовательных или одновременных этапов:
- этап f), на котором фракцию асфальта нагревают до температуры в интервале от 120 до 340°C и выше точки размягчения асфальта,
- этап g), на котором асфальт, отделенный от растворителя, смеси растворителей и/или разжижителя, охлаждают до температуры ниже точки размягчения асфальта,
тем, что этапы f) и g) осуществляют на по меньшей мере двух элементах установки или на единственной установке, оборудованных по меньшей мере одним устройством, способным непрерывно поддерживать в движении или размешивать, или измельчать фракцию асфальта, по меньшей мере одним средством нагрева и охлаждения и по меньшей мере одним средством, способным выводить растворитель, смесь растворителей и/или разжижитель из процесса,
при этом фракция асфальта имеет точку размягчения в отсутствие растворителя и разжижителя от 120 до 250°C, и
тем, что на этапе g) получают асфальт в твердой форме.
2. Способ по п. 1, причем углеводородное сырье выбрано из атмосферных остатков, вакуумных остатков с прямой перегонки сырой нефти, сырой нефти после отгона легких фракций, битуминозных песков или их производных, битуминозных сланцев или их производных, масел материнских пород или их производных, используемых по отдельности или в смеси.
3. Способ по п. 1 или 2, причем стадию a) проводят в субкритических условиях для указанного растворителя или смеси растворителей.
4. Способ по п. 3, причем стадию a) проводят при температуре экстракции в интервале от 50 до 350°C и давлении от 0,1 до 6 МПа.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем используют полярный растворитель, который выбран из чисто ароматических или нафтено-ароматических растворителей, полярных растворителей, содержащих гетероэлементы, или из их смесей.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем используют неполярный растворитель, который является растворителем, состоящим из насыщенных углеводородов с числом атомов углерода больше или равным 3, предпочтительно от 3 до 9.
7. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем разжижитель выбран из моноароматических соединений, бензиновых фракций, полученных при каталитическом риформинге или в термическом процессе, таком как каталитический крекинг, фракций газойля, полученных в процессе конверсии в отсутствие водорода, или ароматических экстрактов, какие получают на линиях по производству смазочных масел.
8. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем, когда на стадии a) экстракции используют комбинацию полярных и неполярных растворителей, одну смесь полярных и неполярных растворителей вводят в одной точке, тогда как полярный растворитель или смесь полярного и неполярного растворителей вводят во второй точке.
9. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем этап f) разделения проводят при температуре выше температуры кипения растворителя, смеси растворителей и/или, необязательно, разжижителя и при давлении от 0,1 до 2 МПа или в вакууме, или же в режиме отдельной операции, проводимой под давлением, с последующей отдельной операцией, проводимой в вакууме.
10. Способ по п. 6, где удаление по меньшей мере части растворителя, смеси растворителей и/или, возможно, разжижителя осуществляют отпаркой на этапе f), используют давление ниже давления паров растворителя, смеси растворителей и/или разжижителя, подлежащих удалению.
11. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем на этапе f) используют механическое устройство, позволяющее отводить асфальт на этап g) стадии кондиционирования.
12. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем этап g) проводят при температуре по меньшей мере на 25°C ниже точки размягчения и при давлении от 0,1 до 2 МПа или в вакууме, или же в режиме отдельной операции под давлением с последующей отдельной операцией в вакууме.
13. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем используемый неполярный растворитель содержит углеводороды с числом атомов углерода больше или равным 4 и меньше или равным 7, очень предпочтительно неполярный растворитель содержит углеводороды с числом атомов углерода, больше или равным 5 и меньше или равным 7.
14. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем на этапе f) применяют оборудование, использующееся при получении полимеров, такое как устройства для удаления летучих компонентов, мешалки, реакторы-экструдеры, экструдеры, экструдеры-смесители, пластикаторы, реакторы-пластикаторы, смесители, реакторы-смесители, пластикаторы-смесители.
15. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем этап g) осуществляют на одном элементе установки или на установке, включающих использование оборудования, позволяющего поддерживать в движении, или ворошить, или размешивать, или механически растирать, или измельчать фракцию асфальта на всем этапе g) и при постепенном охлаждении, чтобы получить асфальт в форме раздробленных твердых частиц и избежать забивки оборудования.
16. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем на этапе g) в качестве основного оборудования используют реактор-пластикатор (по-английски kneader reactor), оборудованный системой охлаждения.
17. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем на этапе g) используют механическое устройство, оснащенное вибротрубой, дополненной средствами отведения асфальта в форме твердых частиц в хранилище.
18. Способ по одному из предыдущих пунктов, где твердый асфальт, полученный на этапе g), представляет собой кусочки асфальта (крошка, экструдаты или порошок), максимальный размер которых не превышает 10 см, предпочтительно не превышает 5 см, более предпочтительно не превышает 1 см.
| WO 2014096592 A1, 26.06.2014 | |||
| US 3847751 A1, 12.11.1974 | |||
| FR 3014110 B1, 18.12.2015 | |||
| СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ОСТАТОЧНОГО МАСЛА (ВАРИАНТЫ) | 1998 |
|
RU2186826C2 |
| RU 2014133552 A, 10.03.2016. | |||
