СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Российский патент 2021 года по МПК C10G7/00 C10G35/95 C10G59/02 

Предлагаемое изобретение относится к способам переработки углеводородного сырья, имеющего температуру конца кипения выше 250°С, для получения топливных фракций - высокооктановых бензиновых фракций и керосиновых и/или дизельных фракций, и может быть использовано в нефте- и газоперерабатывающей промышленностях.

Известны способы получения моторных топлив из углеводородного сырья, имеющего температуру конца кипения 250-400°С [Пат. РФ №2219219, 2003; Пат РФ №2235755, 2004]. Согласно данным способам, в целом, бензин с октановым числом не ниже 80 ММ и дизельное топливо получают из нефтяного дистиллята или газового конденсата путем каталитической переработки сырья в интервале температур 250-500°С, давлении до 2,5 МПа и массовой скорости подачи сырья до 10 ч^-1, и последующего разделения реакционной смеси с выделением углеводородного газа, высокооктанового бензина и дизельного топлива. В качестве катализатора используют каталитические системы на основе цеолита или галлосиликата, или галлоалюмосиликата, или железосиликата, или железоалюмосиликата, или хромсиликата, или хром-алюмосиликата со структурой ZSM-5, ZSM-11, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, Бета, либо алюмофосфатов со структурой типа AlPO-5, AlPO-11, AlPO-31, AlPO-36, AlPO-37, AlPO-40, AlPO-41, и, возможно, содержащие соединения разных металлов.

Известен способ переработки углеводородного сырья [ЕАП №008568, 2007]. Согласно данному способу различные углеводородные фракции, выкипающие до 400°С, подвергают контактированию, возможно в присутствии добавляемого водорода, при давлении 0,1-4,0 МПа, температуре 250-500°С и массовой скорости подачи сырья до 10 ч^-1 с регенерируемым катализатором, продукты контактирования охлаждают и разделяют путем сепарации и/или ректификации на фракцию(ции) углеводородных газов, высокооктановую бензиновую, керосиновую и/или дизельную фракции. Применяемый катализатор содержит кристаллический силикат или цеолит со структурой ZSM-5 (MFI) или ZSM-11 (MEL) общей эмпирической формулы (0,02-0,35)Na₂O⋅Эл₂О₃⋅(27-300)SiO₂⋅kH₂O, где Эл - по меньшей мере один элемент из ряда Al, Ga, В, Fe, а k - соответствующий влагоемкости коэффициент, или содержит указанного состава силикат или цеолит и по меньшей мере один элемент и/или соединение элемента I-VIII групп в количестве 0,01-10,0% мас.

Основными недостатками вышеописанных способов и их аналогов является совместная переработка на цеолитсодержащих катализаторах бензиновой и дизельной фракции - как известно переработка дизельных фракций на цеолитсодержащем катализаторе приводит к существенному снижению их цетанового числа [Степанов В.Г., Химия и технология топлив и масел, 2005, №1, с. 3-11.], происходящее за счет превращения высокоцетановых длинноцепочных линейных парафинов в углеводороды с низкими цетановыми числами - в более короткие парафины, в т.ч. низкоцетановые изоалканы, и в арены. Кроме того, недостатком данного способа является и ограничение по переработке ассортимента сырья - переработка только сырья, выкипающего при температуре не выше 400°С, что не позволяет перерабатывать нефть и многие газовые конденсаты.

Известен способ глубокой переработки газового конденсата и установка для его осуществления [Пат. РФ №2378321, 2010]. Согласно данному способу стабильный газовый конденсат фракционируют с выделением прямогонных фракций: газообразной, бензиновой н.к.-90°С, бензинолигроиновой 90-260°С и остаточной >260°С. Прямогонную остаточную фракцию >260°С в смеси со вторичной остаточной фракцией подвергают термолизу при температуре 400-470°С, продукты термолиза разделяют с выделением непрореагировавшего мазута и паров термолиза. Пары термолиза совместно с прямогонной бензинолигроиновой фракцией 90-260°С подвергают контактированию с катализатором, содержащим цеолит ZSM-5 (MFI). Продукты контактирования разделяют с выделением вторичной остаточной фракции, которую совместно с прямогонной фракцией >260°С направляют на термолиз и перерабатывают как описано выше, и выделением в качестве конечных продуктов - сухого газа, сжиженного газа СПБТ, высокооктановой бензиновой фракции и дизельной фракции.

Известен способ переработки нефти [Пат. РФ №2490307, 2013]. Согласно данному способу, дизельное топливо и высокооктановый бензин получают следующим образом. Обезвоженную и обессоленную нефть подвергают фракционированию с выделением углеводородного газа, прямогонных бензиновой, легкой газойлевой, тяжелой газойлевой фракций и тяжелого остатка фракционирования. Тяжелую газойлевую фракцию подвергают термической конверсии (т.е. термокрекингу) с получением углеводородного газа, бензиновой фракции термической конверсии (бензина термокрекинга), легкой газойлевой фракции термокрекинга и остатка термокрекинга. Смесь остатков термокрекинга и фракционирования подвергают гидроконверсии с получением газа, бензиновой фракции гидроконверсии, легкой газойлевой фракции гидроконверсии и остатка гидроконверсии, являющегося продуктом -котельным топливом. Смесь прямогонной бензиновой фракций, бензина термокрекинга, бензиновой фракции гидроконверсии, прямогонного легкого газойля, газойлевых фракций термокрекинга и гидроконверсии подвергают гидроочистке с получением гидрогенизата бензиновой фракции и стабильного дизельного топлива, являющегося целевым продуктом. Гидрогенизат суммы бензиновых фракций перерабатывают на цеолитсодержащим катализаторе с последующим фракционированием продуктов реакции и выделением углеводородного газа и целевого продукта - высокооктанового бензина.

Известен способ получения высокооктанового базового бензина [Пат. РФ №2518481, 2014]. Согласно данному способу сырье - нефть, газовый конденсат или их смесь подвергают фракционированию с выделением углеводородного газа и прямогонных фракций С₅-75°С, бензольной фракции 75-85°С, фракции 85-(160-220)°С, фракции (160-220)-360°С (компонент дизельного топлива) и фракции >360°С.Фракцию 85-(160-220)°С совместно с прямогонной фракцией С₅-75°С и рециркулирующим непревращенным сырьем подвергают контактированию на первой каталитической стадии при температуре 220-480°С, давлении 0,1-7,0 МПа, объемной скорости подачи 0,5-5,0 час^-1 с цеолитсодержащим катализатором или системой катализаторов, промотированных металлами I-VIII группы Периодической таблицы. Выделенные углеводородные газы С₁-С₄ и/или С₃-С₄ в смеси с циркулирующими углеводородными газами подвергают контактированию на второй каталитической стадии при температуре 250-550°С, давлении 0,1-7,0 МПа, объемной скорости подачи 10-2500 час^-1 с цеолитсодержащим катализатором или системой катализаторов, промотированных металлами I-VIII группы. Продукты контактирования обеих стадий совместно подвергают стабилизации и ректификации с выделением: 1 - топливного газа; 2 - углеводородного газа, который направляют в виде рецикла на переработку на вторую каталитическую стадию; 3 - высокооктанового базового бензина C₅-(160-220)°С; 4 - непревращенного сырья, которое направляют в виде рецикла на переработку на первую каталитическую стадию; 5- остаток выше 160-220°С, из которого выделяют дизельную (фракцию (160-220)-360°С, которую после гидрообработки используют в качестве компонента дизельного топлива.

Известны установка для переработки стабильного газового конденсата и входящая в ее состав установка для получения высокооктанового бензина, и способ переработки на этой установке стабильного газового конденсата с получением высокооктанового бензина, дизельного и судового топлива [Пат. РФ №2621031, 2017]. Согласно данному способу стабильный газовый конденсат подвергают ректификации с выделением бутан-изопентановой фракции - высокооктановой добавки к автобензину, фракции н-С₅-80°С, средней бензиновой фракции, тяжелой бензиновой фракции, дизельной фракции и мазута. Фракцию н-С₅-80°С при температуре 220-260°С, давлении 2,0-2,5 МПа, объемной скорости подачи сырья 2-4 ч^-1 и соотношении водородсодержащий газ к сырью 200-400 нм³/м³ подвергают изомеризации. Среднюю и тяжелую бензиновые фракции смешивают и при температуре 440-480°С, давлении 2,0-2,5 МПа, объемной скорости подачи сырья 2-4 ч^-1 и соотношении водородсодержащий газ к сырью 1200-1600 нм³/м³ подвергают риформингу на платиновом катализаторе. Продукты реакции обоих процессов смешивают и подвергают сепарации и ректификации с выделением углеводородных газов и высокооктановой бензиновой фракции. В результате осуществления описанного способа в целом из газового конденсата получают: сухой газ, сжиженный газ (ПБА, ПБТ), дизельное топливо, мазут и, после компаундирования высокооктановой бензиновой фракции с бутан-изопентановой фракцией, автобензин А-92. После блендирования автобензина А-92 метилтретбутиловым эфиром получают автобензин А-95.

Основным общим недостатком вышеприведенных способов является их многостадийность, включающая в себя кроме узлов ректификации углеводородных фракций несколько технологических термических и/или каталитических процессов переработки выделенных фракций, что затрудняет применение этих способов для малотоннажных установок переработки углеводородного сырья.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки углеводородного сырья с получением высокооктанового бензина и дизельного топлива, осуществляемый на предназначенной для этого установке каталитического получения высокооктанового бензина [Пат. РФ №2053013, 1996]. Согласно выбранному прототипу на установке каталитического получения высокооктанового бензина углеводородного сырье - газовый конденсат или нефть - подвергают ректификации с выделением прямогонных фракций: бензиновой, керосиновой и/или дизельной, и тяжелой остаточной фракции (мазута).

Выделенную прямогонную бензиновую фракцию нагревают, испаряют и перегревают до температуры переработки и при избыточном давлении и температуре 320-480°С подвергают контактированию со стационарным слоем периодически регенерируемого цеолитсодержащего катализатора. Согласно описанию патента на применяемом цеолитсодержащем катализаторе возможна переработка углеводородного сырья и кислородсодержащих соединений (эфиров, спиртов и т.п.). В прототипе описано применение катализаторов, содержащих цеолиты со структурой ZSM-5 (MFI) или ZSM-11 (MEL), в т.ч. модифицированных железом и лантаном.

Продукты реакции (т.е. продукты контактирования) охлаждают, конденсируют и разделяют в сепараторе с выделением углеводородных газов и жидкого нестабильного катализата. В случае переработки сырья, содержащего кислородсодержащие соединения, образовавшуюся в ходе переработки воду отделяют на стадии сепарации продуктов контактирования.

Выделенный на стадии сепарации продуктов контактирования нестабильный катализат далее подают в работающую при повышенном давлении ректификационную колонну-стабилизатор, где происходит стабилизация жидкого катализата - удаление растворенных газов, которые отбирают верхом колонны. Кубом колонны-стабилизатора отводят стабильный катализат, который направляют в ректификационную колонну, работающую при атмосферном или небольшом избыточном давлении. Верхом ректификационной колонны отбирают высокооктановый бензин и кубом колонны - остаточную вторичную фракцию.

Периодически осуществляют регенерацию катализатора, которая заключается в регулируемом выжигании регенерирующим газом с определенным содержанием кислорода и при температуре 500-520°С коксовых отложений, образовавшихся на поверхности катализатора в ходе переработки сырья.

Основным недостатком вышеуказанных способов, их аналогов и прототипа являются повышенные материальные нагрузки на первую сырьевую ректификационную колонну - колонну выделения прямогонного бензина.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является снижение материальной нагрузки на первую сырьевую ректификационную колонну -колонну выделения прямогонного бензина.

Поставленная задача достигается тем, что переработку углеводородного сырья, выкипающего выше 250°С, осуществляют путем его первоначальной сепарации при температуре 150-250°С с выделением парообразной бензиновой или бензинолигроиновой фракции и частично отбензиненной жидкой фракции сырья, ректификации последней с выделением прямогонных тяжелой бензиновой фракции сырья, керосиновой и/или дизельной фракции, и остаточной фракции, последующего контактирования при температуре 320-480°С и избыточном давлении прямогонной тяжелой бензиновой фракции совместно с выделенной при сепарации сырья бензиновой или бензинолигроиновой фракцией, возможно в смеси с кислородсодержащими соединениями, с периодически регенерируемым катализатором, содержащим цеолит ZSM-5 (MFI) или ZSM-11 (MEL), возможно модифицированным металлом, охлаждения и частичной конденсации продуктов контактирования, их разделения путем сепарации и ректификации с выделением фракции(ций) углеводородных газов, высокооктановой бензиновой фракции и вторичной остаточной фракции.

Поставленная задача решается так же тем, что стадию контактирования сырья с катализатором осуществляют при давлении 1-3 МПа.

Поставленная задача решается так же тем, что катализатор содержит ферроалюмосиликат со структурой цеолита ZSM-5 (MFI) или ZSM-11 (MEL).

Поставленная задача решается так же тем, что в качестве кислородсодержащих соединений используют вещества или их смеси, выбранные из спиртов и эфиров.

Основным отличительным признаком предлагаемого способа является первоначальная сепарация исходного сырья при температуре 150-250°С с выделением парообразной бензиновой или бензинолигроиновой фракции и частично отбензиненной жидкой фракции сырья, ректификация последней с выделением прямогонной тяжелой бензиновой фракции сырья и ее контактирование совместно с выделенной на стадии сепарации бензиновой или бензинолигроиновой фракцией с катализатором.

Основным преимуществом предлагаемого способа являются пониженные материальные нагрузки на первую сырьевую ректификационную колонну - колонну выделения прямогонного бензина. Достигаемый результат связан с тем, что исходное сырье предварительно подвергают сепарации при температуре 150-250°С и в первую сырьевую ректификационную колонну - колонну выделения прямогонного бензина подают меньшее количество сырья колонны.

В результате снижения материальной нагрузки на ректификационную колонну выделения прямогонного бензина происходит и снижение количеств тепла и хладоагента, необходимых для обеспечения процесса ректификации в колонне. Кроме того, снижение материальной нагрузки на колонну выделения прямогонного бензина влечет за собой и снижение внутреннего диаметра применяемой колонны, и как следствие - снижение ее металлоемкости, что так же является преимуществом предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом. Углеводородное сырье, имеющее температуру конца кипения выше 250°С, нагревают до температуры 150-250°С и подают в сепаратор, где его разделяют с выделением парообразной бензиновой или бензинолигроиновой фракции и частично отбензиненной жидкой фракцией сырья. Частично отбензиненную фракцию сырья подвергают последовательной ректификации по меньшей мере в двух ректификационных колоннах с выделением прямогонной тяжелой бензиновой фракции сырья, прямогонных керосиновой и/или дизельной фракции, и остаточной фракции.

Выделенную на стадии сепарации сырья парообразную бензиновую или бензинолигроиновую фракцию конденсируют, смешивают с выделенной при ректификации сырья тяжелой бензиновой фракции и, возможно, в смеси с добавляемыми кислородсодержащими соединениями, подогревают до температуры переработки и подают в реактор или в несколько реакторов, где при температуре 320-480°С, избыточном давлении (лучше 1,0-3,0 МПа, а еще лучше - 1,6-2,4 МПа) и массовой скорости подачи сырья 1-6 ч^-1 подвергают контактированию с периодически регенерируемым цеолитсодержащим катализатором. Возможно постепенное повышение температуры реакции в ходе осуществления процесса.

Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают, частично конденсируют и разделяют путем сепарации и ректификации с выделением фракции(ций) углеводородных газов, возможно сжиженного газа, высокооктановой бензиновой фракции и вторичной остаточной фракции.

В качестве катализатора используют системы, содержащие цеолит или ферроалюмосиликат со структурой ZSM-5 или ZSM-11 (структурный тип MFI и MEL соответственно), в т.ч. модифицированные металлами I-VIII групп или их соединениями. Катализаторы готовят известными методами.

Периодически, как описано в прототипе, осуществляют регенерацию катализатора.

В качестве углеводородного сырья возможно использовать газовые конденсаты, нефти и другие дистиллятные фракции, имеющие температуру конца кипения выше 250°С. В качестве кислородсодержащих соединений возможно использовать спирты, эфиры и их смеси (например, метанол-сырец, смесь бутиловых спиртов, смесь метанола и диметилового эфира и т.п.).

Сущность предлагаемого способа и его практическая применимость иллюстрируется нижеприведенными примерами. Пример 1 аналогичен прототипу и приведен для сравнения с предлагаемым способом в аналогичных условиях с примерами 2 и 3 предлагаемого способа, примеры 4-6 приведены для дополнительной иллюстрации осуществления предлагаемого способа.

Пример 1 (аналогичен прототипу).

В качестве сырья используют газовый конденсат с плотностью 0,775 кг/дм³, содержанием общей серы 0,019% мас. и имеющий следующий фракционный состав, °С: н.к. - 42, 10% об. - 97, 20% - 112, 30% - 126, 40% - 141, 50% - 158, 60% - 179, 80% - 251, 90% - 278, 96% - 332, к.к. - 355.

Сырье, в количестве 10 т/ч, имеющее температуру 45°С, при давлении 0,35 МПа нагревают до температуры 200°С, затрачивая количество тепла в 5168 МДж/ч, и подают в первую сырьевую ректификационную колонну выделения прямогонного бензина, оснащенную дефлегматором и кипятильником.

Сырьевая ректификационная колонна выделения прямогонного бензина имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, флегмовое число - 1,5; давление вверху колонны - 0,306 МПа, температура верха колонны - 148°С, куба - 238°С, орошения - 122°С, пара из кипятильника - 258°С. Для обеспечения процесса ректификации в колонне-стабилизаторе затрачивают на подвод тепла к кипятильнику колонны - 2776 МДж/ч и на охлаждение дистиллята в дефлегматоре колонны - 4075 МДж/ч.

С дефлегматора колонны отбирают 4,75 т/ч (47,5% мае. на сырье) прямогонной бензиновой фракции НК-150°С, которую далее, охлаждают до температуры 60°С, затрачивая 710 МДж/ч хладоагента, и подают на каталитическую переработку, а кубом колонны отбирают 5,25 т/ч отбензиненного конденсата.

В целом при переработке 10 т/ч исходного газового конденсата необходимые суммарные затраты тепла и хладоагента на выделение сырья для стадии каталитической переработки составляют:

- количество подводимого тепла (подогрев питания колонны и обогрев кипятильника колонны) - 7944 МДж/ч;

- количество отводимого тепла при охлаждении дефлегматора колонны и дохолаживание прямогонного бензина - 4785 МДж/ч.

В сырьевой ректификационной колонне выделения прямогонного бензина максимальная нагрузка по парам приходится на 3 теоретическую тарелку и составляет 1220 м³/ч; при расчетной плотности на тарелке пара в 10,2 кг/м³ и жидкости в 616,3 кг/м³ для межтарелочного расстояния в 500 мм максимально допустимая скорость пара составляет 0,40 м/с, что требует применения колонны с внутренним диаметром 1000 мм.

Выделенный в первой сырьевой колонне отбензиненный конденсат (5,25 т/ч) далее подвергают ректификации во второй сырьевой колонне с выделением верхом колонны 4,90 т/ч (49,0% мае. на сырье) прямогонной дизельной фракции 150-330°С с температурой выкипания 50% об. - 236°С и плотностью 817 кг/м³, а кубом колонны - 0,35 т/ч (3,5%) мас.) остаточной фракции сырья, являющейся побочным продуктом.

Выделенную в первой сырьевой ректификационной колонне прямогонную бензиновую фракцию (4,75 т/ч) под избыточным давлением нагревают до температуры переработки и при температуре 360°С, давлении 1,55 МПа и массовой скорости подачи сырья 1,5 ч^-1 подвергают контактированию с периодически регенерируемым катализатором, содержащим 30% мас. Al₂O₃ и 70% цеолита ZSM-5 (MFI), модифицированного 0,2% La.

Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают до температуры 45°С и при давлении 1,41 МПа подвергают сепарации с выделением 0,16 т/ч фракции углеводородных газов С₁-С₄, являющейся побочным продуктом, и 4,59 т/ч жидкого нестабильного катализата. Нестабильный катализат подвергают стабилизации в ректификационной колонне-стабилизаторе с выделением 0,27 т/ч фракции углеводородных газов С₁-С₄, 1,20 т/ч сжиженного углеводородного газа С₃-С₄, соответствующего сжиженному газу марки СПБТ, являющегося сопутствующим продуктом, и 3,12 т/ч стабильного катализата. Стабильный катализат далее разделяют в ректификационной колонне с выделением 0,09 т/ч вторичной остаточной фракции, выкипающей выше 200°С (фракция тяжелых ароматических углеводородов 200-300°С), являющейся побочным продуктом, и 3,03 т/ч бензиновой фракции с октановым числом 92 ИМ, являющейся целевым продуктом и соответствующей высокооктановому бензину Регуляр-92 с классом испаряемости «В».

В целом при переработке исходного газового конденсата получено:

- 4,3% мас. фракции углеводородных газов С₁-С₄ (побочный продукт);

- 3,5% мас. прямогонной остаточной фракции (побочный продукт);

- 0,9% мас. вторичной остаточной фракции (побочный продукт);

- 12,0% мас. сжиженного газа СПБТ (целевой продукт);

- 49,0% мас. дизельной фракции 150-330°С (целевой продукт);

- 30,3% мас. высокооктанового бензина Регуляр-92 (целевой продукт).

Пример 2.

В качестве сырья используют газовый конденсат с плотностью 0,775 кг/дм³, содержанием общей серы 0,019% мае. и имеющий следующий фракционный состав, °С: н.к. - 45, 10% об. - 97, 20% - 112, 30% - 126, 40% - 141, 50% - 158, 60% - 179, 80% - 251, 90% - 278, 96% - 332, к.к. - 355.

Сырье, в количестве 10 т/ч, имеющее температуру 45°С, при избыточном давлении нагревают до температуры 180°С, затрачивая количество тепла в 3984 МДж/ч, и подают в сепаратор, где при давлении 0,38 МПа и температуре 180°С разделяют с выделением 2,36 т/ч (23,6% мас. на сырье) парообразной бензиновой фракции НК-165°С и 7,64 т/ч (74,6% мас.) частично отбензиненной фракции сырья 87°С-КК.

Частично отбензиненную фракцию сырья (7,64 т/ч) догревают до температуры 200°С, затрачивая количество тепла в 897 МДж/ч, и подают в первую сырьевую ректификационную колонну выделения прямогонного бензина, оснащенную дефлегматором и кипятильником.

Сырьевая ректификационная колонна выделения прямогонного бензина имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, флегмовое число - 1,5; давление вверху колонны - 0,306 МПа, температура верха колонны - 150°С, куба - 232°С, орошения - 131°С, пара из кипятильника - 252°С. Для обеспечения процесса ректификации в колонне-стабилизаторе затрачивают на подвод тепла к кипятильнику колонны - 1980 МДж/ч и на охлаждение дистиллята в дефлегматоре колонны - 1883 МДж/ч.

С дефлегматора первой сырьевой колонны отбирают 2,44 т/ч (24,4% мас. на сырье) прямогонной тяжелой бензиновой фракции 68-150°С, которую смешивают с выделенной на стадии сепарации сырья 2,36 т/ч парообразной бензиновой фракции НК-165°С, охлаждают до температуры 60°С, затрачивая 1742 МДж/ч хладоагента, и подают на каталитическую переработку. Кубом первой сырьевой колонны отбирают 5,20 т/ч отбензиненного конденсата.

В целом при переработке 10 т/ч исходного газового конденсата необходимые суммарные затраты тепла и хладоагента на выделение сырья для стадии каталитической переработки составляют:

- количество подводимого тепла (предварительный подогрев сырья сепаратора, подогрев питания колонны и обогрев кипятильника колонны) - 6764 МДж/ч;

- количество отводимого тепла при охлаждении дефлегматора колонны и дохолаживание смеси бензиновых фракций, выделенных при сепарации и ректификации газового конденсата - 3721 МДж/ч.

В сырьевой ректификационной колонне выделения прямогонного бензина максимальная нагрузка по парам приходится на 2 теоретическую тарелку и составляет 614 м³/ч; при расчетной плотности на тарелке пара в 9,96 кг/м³ и жидкости в 616,5 кг/м³ для межтарелочного расстояния в 500 мм максимально допустимая скорость пара составляет 0,40 м/с, что требует применения колонны с внутренним диаметром 800 мм.

Выделенный в первой сырьевой колонне отбензиненный - конденсат (5,20 т/ч) далее подвергают ректификации во второй сырьевой колонне с выделением верхом колонны 4,85 т/ч (48,5% мас. на сырье) прямогонной дизельной фракции 150-330°С с температурой выкипания 50% об. - 243°С и плотностью 816 кг/м³, а кубом колонны - 0,35 т/ч (3,5% мас.) остаточной фракции сырья, являющейся побочным продуктом.

Смесь выделенных при сепарации сырья и при ректификации сырья бензиновых фракции (4,80 т/ч) под избыточным давлением нагревают до температуры переработки и при температуре 360°С, давлении 1,55 МПа и массовой скорости подачи сырья 1,5 ч^-1 подвергают контактированию с периодически регенерируемым катализатором, содержащим 30% мас. Al₂O₃ и 70% цеолита ZSM-5 (MFI), модифицированного 0,2% La.

Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают до температуры 45°С и при давлении 1,41 МПа подвергают сепарации с выделением 0,16 т/ч фракции углеводородных газов С₁-С₄, являющейся побочным продуктом, и 4,64 т/ч жидкого нестабильного катализата. Нестабильный катализат подвергают стабилизации в ректификационной колонне-стабилизаторе с выделением 0,26 т/ч фракции углеводородных газов С₁-С₄, 1,22 т/ч сжиженного углеводородного газа С₃-С₄, соответствующего сжиженному газу марки СПБТ, являющегося сопутствующим продуктом, и 3,16 т/ч стабильного катализата. Стабильный катализат далее разделяют в ректификационной колонне с выделением 0,09 т/ч вторичной остаточной фракции, выкипающей выше 200°С (фракция тяжелых ароматических углеводородов 200-300°С), являющейся побочным продуктом, и 3,07 т/ч бензиновой фракции с октановым числом 92 ИМ, являющейся целевым продуктом и соответствующей высокооктановому бензину Регуляр-92 с классом испаряемости «В».

В целом при переработке исходного газового конденсата получено:

- 4,2% мас. фракции углеводородных газов С₁-С₄ (побочный продукт);

- 3,5% мас. прямогонной остаточной фракции (побочный продукт);

- 0,9% мас. вторичной остаточной фракции (побочный продукт);

- 12,2% мас. сжиженного газа СПБТ (целевой продукт);

- 48,5% мас. дизельной фракции 150-330°С (целевой продукт);

- 30,7% мас. высокооктанового бензина Регуляр-92 (целевой продукт).

Пример 3.

Аналогичен примеру 2. В качестве сырья используют газовый конденсат приведенного в примере 2 состава.

Сырье, в количестве 10 т/ч, имеющее температуру 45°С, при избыточном давлении нагревают до температуры 200°С, затрачивая количество тепла в 5168 МДж/ч, и подают в сепаратор, где при давлении 0,35 МПа и температуре 200°С разделяют с выделением 4,85 т/ч (48,5% мас. на сырье) парообразной бензинолигроиновой фракции НК-230°С и 5,15 т/ч (51,5% мае.) частично отбензиненной фракции сырья 104°С-КК.

Частично отбензиненную фракцию сырья (5,15 т/ч) с температурой 200°С, подают в первую сырьевую ректификационную колонну выделения прямогонного бензина, оснащенную дефлегматором и кипятильником.

Сырьевая ректификационная колонна выделения прямогонного бензина имеет 16 теоретических тарелок, тарелка питания - 7, флегмовое число - 1,5; давление вверху колонны - 0,306 МПа, температура верха колонны - 152°С, куба - 239°С, орошения - 135°С, пара из кипятильника - 261°С. Для обеспечения процесса ректификации в колонне-стабилизаторе затрачивают на подвод тепла к кипятильнику колонны - 1368 МДж/ч и на охлаждение дистиллята в дефлегматоре колонны - 746 МДж/ч.

С дефлегматора первой сырьевой колонны отбирают 0,94 т/ч (9,4% мас. на сырье) прямогонной тяжелой бензиновой фракции 85-150°С, которую далее смешивают с выделенной на стадии сепарации сырья 4,85 т/ч парообразной бензинолигроиновой фракцией НК-230°С, охлаждают до температуры 60°С, затрачивая 1729 МДж/ч хладоагента, и подают на каталитическую переработку. Кубом первой сырьевой колонны отбирают 4,21 т/ч отбензиненного конденсата.

В целом при переработке 10 т/ч исходного газового конденсата необходимые суммарные затраты тепла и хладоагента на выделение сырья для стадии каталитической переработки составляют:

- количество подводимого тепла (предварительный подогрев сырья сепаратора и обогрев кипятильника колонны) - 6536 МДж/ч;

- количество отводимого тепла при охлаждении дефлегматора колонны и дохолаживание смеси бензинолигроиновой и бензиновой фракций, выделенных при сепарации и ректификации газового конденсата - 3123 МДж/ч.

В сырьевой ректификационной колонне выделения прямогонного бензина максимальная нагрузка по парам приходится на 15 теоретическую тарелку и составляет 274 м³/ч; при расчетной плотности на тарелке пара в 12,8 кг/м³ и жидкости в 617,7 кг/м³ для межтарелочного расстояния в 500 мм максимально допустимая скорость пара составляет 0,35 м/с, что требует применения колонны с внутренним диаметром 600 мм.

Выделенный в первой сырьевой колонне отбензиненный конденсат далее подвергают ректификации во второй сырьевой колонне с выделением верхом колонны 3,88 т/ч (38,8% мас. на сырье) прямогонной дизельной фракции 150-330°С с температурой выкипания 50% об. - 241°С и плотностью 823 кг/м³, а кубом колонны - 0,33 т/ч (3,3% мас.) остаточной фракции сырья, являющейся побочным продуктом.

Смесь выделенных при сепарации и ректификации газового конденсата бензинолигроиновой и прямогонной бензиновой фракций (5,79 т/ч) под избыточным давлением нагревают до температуры переработки и при температуре 360°С, давлении 1,55 МПа и массовой скорости подачи сырья 1,5 ч^-1 подвергают контактированию с периодически регенерируемым катализатором, содержащим 30% мас. Al₂O₃ и 70% цеолита ZSM-5 (MFI), модифицированного 0,2% La.

Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают до температуры 45°С и при давлении 1,41 МПа подвергают сепарации с выделением 0,10 т/ч фракции углеводородных газов С₁-С₄, являющейся побочным продуктом, и 5,69 т/ч жидкого нестабильного катализата. Нестабильный катализат подвергают стабилизации в ректификационной колонне-стабилизаторе с выделением 0,27 т/ч фракции углеводородных газов С₁-С₄, 1,30 т/ч сжиженного углеводородного газа С₃-С₄, соответствующего сжиженному газу марки СПБТ, являющегося сопутствующим продуктом, и 4,12 т/ч стабильного катализата. Стабильный катализат далее разделяют в ректификационной колонне с выделением 0,10 т/ч вторичной остаточной фракции, выкипающей выше 200°С (фракция тяжелых ароматических углеводородов 200-300°С), являющейся побочным продуктом, и 4,02 т/ч бензиновой фракции с октановым числом 92 ИМ, являющейся целевым продуктом и соответствующей высокооктановому бензину Регуляр-92 с классом испаряемости «В».

В целом при переработке исходного газового конденсата получено:

- 3,7% мас. фракции углеводородных газов С₁-С₄ (побочный продукт);

- 3,3% мас. прямогонной остаточной фракции (побочный продукт);

- 1,0% мас. вторичной остаточной фракции (побочный продукт);

- 13,0% мас. сжиженного газа СПБТ (целевой продукт);

- 38,8% мас. дизельной фракции 150-330°С (целевой продукт);

- 40,2% мас. высокооктанового бензина Регуляр-92 (целевой продукт).

Пример 4.

Аналогичен примеру 2 с тем отличием, что на каталитическую переработку направляют смесь, состоящую из 2,36 т/ч выделенной при сепарации сырья парообразной бензиновой фракции НК-165°С, 2,44 т/ч выделенной при ректификации сырья прямогонной тяжелой бензиновой фракции 68-150°С и 1,0 т/ч кислородсодержащих соединений, представляющих собой эквимолярную смесь н-бутилового спирта и дибутилового эфира.

Указанную смесь (5,80 т/ч) при температуре 380°С, давлении 1,6 МПа и массовой скорости подачи сырья 2,0 ч^-1 подвергают контактированию с периодически регенерируемым катализатором, содержащим 30% мае. Al₂O₃ и 70% ферроалюмосиликата со структурой цеолита ZSM-5 (MFI).

Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают до температуры 45°С и при давлении 1,5 МПа подвергают сепарации с выделением 0,19 т/ч воды, образовавшейся в ходе превращения кислородсодержащих соединений, 0,19 т/ч фракции углеводородных газов С₁-С₄, являющейся побочным продуктом, и 5,42 т/ч жидкого нестабильного катализата. Нестабильный катализат подвергают стабилизации в ректификационной колонне-стабилизаторе с выделением 0,30 т/ч фракции углеводородных газов С₁-С₄, 1,43 т/ч сжиженного углеводородного газа С₃-С₄, соответствующего сжиженному газу марки СПБТ, являющегося сопутствующим продуктом, и 3,69 т/ч стабильного катализата. Стабильный катализат далее разделяют в ректификационной колонне с выделением 0,11 т/ч вторичной остаточной фракции, выкипающей выше 200°С (фракция тяжелых ароматических углеводородов 200-300°С), являющейся побочным продуктом, и 3,58 т/ч бензиновой фракции с октановым числом 92 ИМ, являющейся целевым продуктом и соответствующей высокооктановому бензину Регуляр-92 с классом испаряемости «В».

В целом при переработке углеводородного сырья (10 т/ч газового конденсата) и кислородсодержащих соединений (1,0 т/ч эквимолярной смеси н-бутилового спирта и дибутилового эфира) получено:

- 1,7% мас. воды;

- 4,5% мас. фракции углеводородных газов C₁-C₄ (побочный продукт);

- 3,2% мас. прямогонной остаточной фракции (побочный продукт);

- 1,0% мас. вторичной остаточной фракции (побочный продукт);

- 13,0% мас. сжиженного газа СПБТ (целевой продукт);

- 44,1% мас. дизельной фракции 150-330°С (целевой продукт);

- 32,5% мас. высокооктанового бензина Регуляр-92 (целевой продукт).

Пример 5.

Аналогичен примеру 2. В качестве сырья используют легкую нефть с плотностью 0,793 кг/дм³, содержанием общей серы 0,25% мас. и имеющую следующий фракционный состав по ИТК, °С.: н.к. - 32, 100 - 15,6% мас., 150 - 29,4%, 200 - 41,4%, 250 - 53,9%, 300 - 62,8%, 350 - 68,6%, >350°С - остаток.

Сырье, в количестве 10 т/ч, при избыточном давлении нагревают до температуры 250°С и подают в сепаратор, где при давлении 0,6 МПа и температуре 250°С разделяют с выделением 3,21 т/ч (32,1% мас. на сырье) парообразной бензино-лигроиновой фракции НК-256°С и 6,79 т/ч (67,9% мас.) частично отбензиненной нефти.

Частично отбензиненную нефть (6,79 т/ч) подают в первую сырьевую ректификационную колонну выделения прямогонного бензина, верхом которой при давлении 0,55 МПа отбирают 1,00 т/ч (10,0% мас. на сырье) прямогонной тяжелой бензиновой фракции 76-160°С. Кубом сырьевой колонны отбирают 5,79 т/ч отбензиненной нефти, которую далее подвергают ректификации во второй сырьевой колонне с выделением верхом колонны 3,05 т/ч (30,5% мас. на сырье) прямогонной дизельной фракции 180-360°С с температурой выкипания 50% об. - 271°С и плотностью 840 кг/м³, а кубом колонны - 2,74 т/ч (27,4% мас.) остаточной фракции сырья >350°С (мазута), являющейся побочным продуктом.

Выделенную на стадии сепарации сырья 3,21 т/ч парообразной бензинолигроиновой фракцией НК-256°С смешивают с полученной при ректификации отбензиненной нефти 1,00 т/ч прямогонной тяжелой бензиновой фракции 76-160°С и полученную смесь подают на каталитическую переработку, где при температуре 360°С, давлении 1,0 МПа и массовой скорости подачи смеси 2,0 ч^-1 подвергают контактированию с периодически регенерируемым катализатором, содержащим 30% мас. Al₂O₃ и 70% цеолита ZSM-11 (MEL).

Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают и разделяют путем сепарации и ректификации с выделением 0,14 т/ч полученной при сепарации продуктов фракции углеводородных газов С₁-С₄, 0,29 т/ч выделенной при ректификации продуктов фракции углеводородных газов С₁-С₄, 0,75 т/ч сжиженного углеводородного газа С₃-С₄, соответствующего сжиженному газу марки СПБТ, 0,10 т/ч вторичной остаточной фракции, выкипающей выше 200°С (фракция тяжелых ароматических углеводородов 200-300°С), и 2,93 т/ч бензиновой фракции с октановым числом 92 ИМ, соответствующей высокооктановому бензину Регуляр-92 с классом испаряемости «В».

В целом при переработке исходной нефти получено:

- 4,3% мас. фракции углеводородных газов С₁-С₄ (побочный продукт);

- 27,4% мас. прямогонной остаточной фракции - мазута (побочный продукт);

- 1,0% мас. вторичной остаточной фракции (побочный продукт);

- 7,5% мас. сжиженного газа СПБТ (целевой продукт);

- 30,5% мас. дизельной фракции 180-360°С (целевой продукт);

- 29,3% мас. высокооктанового бензина Регуляр-92 (целевой продукт).

Пример 6.

Аналогичен примеру 2. В качестве сырья используют легкую нефть приведенного в примере 5 состава.

Сырье, в количестве 10 т/ч, при избыточном давлении нагревают до температуры 150°С и подают в сепаратор, где при давлении 0,38 МПа и температуре 150°С разделяют с выделением 0,39 т/ч (3,9% мас. на сырье) парообразной бензиновой фракции НК-145°С и 9,61 т/ч (9,61% мас.) частично отбензиненной нефти.

Частично отбензиненную нефть 9,61 (т/ч) подвергают ректификации с выделением 2,58 т/ч прямогонной бензиновой фракции НК-150°С, 1,49 т/ч керосиновой фракции 150-250°С, и 2,78 т/ч прямогонной дизельной фракции 190-360°С с температурой выкипания 50% об. - 278°С и плотностью 851 кг/м³, и 2,76 т/ч остаточной фракции сырья >350°С (мазута).

Выделенную при сепарации сырья парообразную бензиновую фракцию НК-165°С (0,39 т/ч) смешивают с выделенной при ректификации отбензиненной нефти прямогонной бензиновой фракцией НК-150°С (2,58 т/ч) и кислородсодержащими соединениями в виде метанола-сырца (1,5 т/ч), содержащего 7% мае. воды. Полученную смесь (4,47 т/ч) подвергают контактированию при температуре 380°С, давлении 2,0 МПа и массовой скорости подачи сырья 2,0 ч^-1 с периодически регенерируемым катализатором, содержащим 30% мас. Al₂O₃ и 65% ферроалюмосиликата со структурой цеолита ZSM-11 (MEL) модифицированного 0,1% La и 0,05% В.

Продукты реакции (продукты контактирования) охлаждают и разделяют, как описано в примере 4, с выделением 0,87 т/ч воды, 0,28 т/ч суммы фракций углеводородных газов С₁-С₄, 0,94 т/ч сжиженного углеводородного газа С₃-С₄, соответствующего сжиженному газу марки СПБТ, 0,07 т/ч вторичной остаточной фракции, выкипающей выше 200°С (фракция тяжелых ароматических углеводородов 200-300°С), и 2,31 т/ч бензиновой фракции, являющейся базовым бензином с октановым числом 94 ИМ и классом испаряемости «В».

В целом при переработке углеводородного сырья (10 т/ч нефти) и кислородсодержащих соединений (1,5 т/ч метанола-сырца) получено:

- 7,5% мас. воды;

- 2,4% мас. фракции углеводородных газов С₁-С₄ (побочный продукт);

- 24,0% мас. прямогонной остаточной фракции - мазута (побочный продукт);

- 0,6% мас. вторичной остаточной фракции (побочный продукт);

- 8,2% мас. сжиженного газа СПБТ (целевой продукт);

- 13,0% мас. керосиновой фракции 150-250°С (целевой продукт);

- 24,2% мас. дизельной фракции 180-360°С (целевой продукт);

- 20,1% мас. высокооктанового бензина Регуляр-92 (целевой продукт).

Как следует из сопоставления примера 1 (аналогичного прототипу) с примерами 2 и 3 (предлагаемый способ), при переработке одного и того же сырья осуществление предлагаемого способа позволяет снизить материальные нагрузки на первую сырьевую ректификационную колонну выделения прямогонного бензина, в результате чего снижается количество тепла и хладоагента, необходимых для обеспечения процесса ректификации в колонне. Кроме того, снижение материальной нагрузки на колонну выделения прямогонного бензина влечет за собой и снижение внутреннего диаметра применяемой колонны, и как следствие - снижение ее металлоемкости.

Изобретение относится к способам переработки углеводородного сырья, имеющего температуру конца кипения выше 250°С, для получения топливных фракций - высокооктановых бензиновых фракций и керосиновых и/или дизельных фракций, и может быть использовано в нефте- и газоперерабатывающей промышленностях. Способ осуществляют путем предварительного разделения сырья в сепараторе при температуре 150-250°С с выделением парообразной бензиновой или бензинолигроиновой фракции и частично отбензиненной жидкой фракцией сырья. Частично отбензиненное сырье подвергают ректификации по меньшей мере в двух ректификационных колоннах с выделением прямогонной тяжелой бензиновой фракции сырья, и прямогонных керосиновой и/или дизельной фракции, и остаточной фракции. Выделенную на стадии сепарации сырья парообразную бензиновую или бензинолигроиновую фракцию совместно с выделенной при ректификации сырья тяжелой бензиновой фракцией и возможно в смеси с добавляемыми кислородсодержащими соединениями подогревают до температуры переработки и подают в реактор или в несколько реакторов, где при температуре 320-480°С, избыточном давлении (лучше 1,0-3,0 МПа, а еще лучше - 1,6-2,4 МПа) и массовой скорости подачи сырья 1-6 ч^-1. Смесь подвергают контактированию с периодически регенерируемым цеолитсодержащим катализатором. Продукты реакции охлаждают и разделяют путем сепарации и ректификации с выделением фракции(ций) углеводородных газов, возможно сжиженного газа, высокооктановой бензиновой фракции и вторичной остаточной фракции. В качестве катализатора используют системы, содержащие цеолит или ферроалюмосиликат со структурой ZSM-5 или ZSM-11 в т.ч. модифицированные металлами I-VIII групп или их соединениями. Технический результат: снижение материальной нагрузки на колонну выделения прямогонного бензина, в результате чего снижаются энергозатраты на охлаждение и подогрев технологических потоков при фракционировании сырья, а также происходит снижение металлоемкости колонны за счет применения колонны меньшего диаметра. 3 з.п. ф-лы, 6 пр.

1. Способ переработки углеводородного сырья, имеющего температуру конца кипения выше 250°С, путем его ректификации с выделением прямогонных бензиновой, среднедистиллятной(ных) и остаточной фракций, контактирования, возможно в смеси с кислородсодержащими соединениями, прямогонной бензиновой фракции при температуре 320-480°С и избыточном давлении с периодически регенерируемым катализатором, содержащим цеолит ZSM-5 (MFI) или ZSM-11 (MEL), возможно модифицированным металлом, охлаждения и частичной конденсации продуктов контактирования, их разделения путем сепарации и ректификации с выделением фракции(ций) углеводородных газов, высокооктановой бензиновой фракции и вторичной остаточной фракции, отличающийся тем, что исходное сырье первоначально подвергают сепарации при температуре 150-250°С с выделением парообразной бензиновой или бензинолигроиновой фракции и частично отбензиненной жидкой фракции сырья, ректификации последней с выделением прямогонной тяжелой бензиновой фракции сырья и керосиновой и/или дизельной фракции, а контактированию с катализатором подвергают прямогонную тяжелую бензиновую фракцию совместно с выделенной при сепарации сырья бензиновой или бензинолигроиновой фракцией.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащих соединений используют вещества или их смеси, выбранные из спиртов и эфиров.

3. Способ по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что стадию контактирования сырья с катализатором осуществляют при давлении 1-3 МПа.

4. Способ по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что катализатор содержит ферроалюмосиликат со структурой ZSM-5 (MFI) или ZSM-11 (MEL).