ПЕРЕРАБОТКА ОСТАТКОВ Российский патент 2023 года по МПК C10G9/00 C10G21/00 C10G51/02 C10G69/06 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу облагораживания остаточного углеводородного сырья.

Уровень техники

На рынке имеется ряд схем для облагораживания в процессах нефтепереработки остатков типа «тяжелых остатков» (остаточного углеводородного сырья). Из этих схем замедленное коксование и висбрекинг Shell считаются процессами «удаления углерода», тогда как гидроочистка и гидрокрекинг остатков считаются процессами «добавления водорода». Для любого из этих типов процессов облагораживания остатков, в качестве этапа подготовки сырья может использоваться деасфальтирование растворителем. Технологии висбрекинга относительно недороги, но обычно приводят к низким выходам дистиллята по сравнению с использованием установки замедленного коксования. Гидрокрекинг в кипящем слое и гидрокрекинг со взвешенным слоем также являются известными технологиями гидрообработки, обеспечивающими более высокий выход, но при более высоких затратах.

Крекинг-остаток от термической конверсии остаточного углеводородного сырья в установке висбрекинга, который может быть подвергнут вакуум-дистилляции, как правило, направляют в резервуар жидкого топлива или используют в качестве сырья для электростанции или газогенератора. Часть неразбавленного крекинг-остатка можно использовать также для смешивания битума или в качестве топлива для внутреннего потребления на нефтеперерабатывающем предприятии.

Для процессов нефтепереработки важно извлекать максимальную ценность из поступающей сырой нефти за счет достижения баланса между конверсией и стоимостью. Преобразование всех возможных потоков в ценные продукты представляет собой постоянную задачу.

Таким образом, цель изобретения состоит в том, чтобы предложить способ облагораживания остаточного углеводородного сырья для извлечения ценных компонентов.

Сущность изобретения

Соответственно, в настоящем изобретении предложен способ облагораживания остаточного углеводородного сырья, включающий стадии:

a) термический крекинг и разделение остаточного углеводородного сырья в установке висбрекинга с получением одного или более верхних потоков, содержащих легкие углеводородные продукты и газойль, и нижнего потока, содержащего крекинг-остаток;

b) деасфальтирование растворителем продукта крекинг-остатка стадии а) деасфальтирующим растворителем для получения деасфальтированного продукта, который растворим в указанном деасфальтирующем растворителе; и асфальтового продукта, нерастворимого в указанном деасфальтирующем растворителе;

c) разделение деасфальтированного продукта на деасфальтированное масло и смолу; и

d) дальнейшая термическая конверсия смолы.

Подробное описание изобретения

Авторы настоящего изобретения разработали инновационную линию для облагораживания остаточного углеводородного сырья. Подходящее остаточное углеводородное сырье, предназначенное для использования в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой остаточные углеводородные масла, такие как масла, полученные при перегонке сырой нефти при атмосферном или пониженном давлении и необязательно подвергшиеся дальнейшей обработке. Остаточное углеводородное сырье, полученное в процессе, включающем перегонку сырой нефти при пониженном давлении, обычно имеет точку кипения выше 550°C. Остаточное углеводородное сырье, полученное в процессе, включающем перегонку сырой нефти при атмосферном давлении, обычно имеет точку кипения выше 370°C.

На стадии а) способа по настоящему изобретению остаточное углеводородное сырье подвергают термическому крекингу в установке висбрекинга. Этот процесс проводят при высоких температуре и давлении. Предпочтительно термический крекинг проводят при температуре в диапазоне от 440 до 490°C, более предпочтительно при температуре в диапазоне от 450 до 470°C. Также предпочтительно термический крекинг проводят при давлении в диапазоне от 400 до 1300 кПа, предпочтительно в диапазоне от 500 до 900 кПа.

Сырье для установки висбрекинга предварительно нагревают и подают в пламенный подогреватель, где оно дополнительно нагревается до температуры, при которой происходят реакции термического крекинга. Выходящему потоку из пламенного подогревателя может быть предоставлено дополнительное время пребывания в реакционной камере, где реакции крекинга будут продвигаться дальше. Выходящий поток из нагревателя и реакционной камеры предпочтительно разделяют в циклоне на пар и жидкие продукты. Затем парообразный продукт термического крекинга предпочтительно подвергают дистилляции при атмосферном давлении (101 кПа), а жидкий продукт предпочтительно отгоняют при пониженном давлении (в диапазоне от 1,0 до 2,5 кПа) для получения газойля и более легких углеводородных продуктов в виде одного или более верхних потоков и крекинг-остатка в виде нижнего потока.

Газойль и более легкие углеводородные продукты подвергают обработке перед тем, как их можно будет использовать для внутреннего потребления на нефтеперерабатывающем предприятии в качестве топлива или для смешивания в качестве конечных продуктов нефтеперерабатывающего завода.

Затем крекинг-остаток на стадии b) подвергают процессу деасфальтирования растворителем с использованием деасфальтирующего растворителя.

В данном случае, при деасфальтировании растворителем углеводородного сырья крекинг-остаток обрабатывают в противотоке экстрагирующей средой, содержащей деасфальтирующий растворитель, который обычно представляет собой легкий углеводородный растворитель, содержащий парафиновые соединения. Обычно применяемые парафиновые соединения включают парафиновые углеводороды C3-8, такие как пропан, бутан, изобутан, пентан, изопентан, гексан или смеси двух или более из них. Для целей настоящего изобретения предпочтительно, чтобы в качестве деасфальтирующего растворителя использовались парафиновые углеводороды C3-C5, наиболее предпочтительно бутан, пентан или их смесь. Как правило, глубина экстракции повышается с увеличением числа атомов углерода экстрагирующего растворителя. В связи с этим следует отметить, что чем больше глубина экстракции, тем большее количество углеводородов извлекается из остаточного углеводородного сырья, тем меньше выход асфальтового продукта и тем больше его вязкость, при этом в асфальтовом продукте, который должен быть получен на стадии b), будут находиться более тяжелые асфальтены.

Полезно, чтобы индекс вязкости, V50, асфальтового продукта находился в диапазоне от 55 до 62, предпочтительно в диапазоне от 58 до 62. V50 представляет собой не зависящую от температуры меру вязкости потока конкретного химического состава. V50 можно рассчитать по кинематической вязкости, измеренной стандартным методом испытаний D445A.

При деасфальтировании растворителем можно использовать смесительную колонну с вращающимися дисками или тарельчатую колонну, при этом крекинг-остаток, прошедший вакуум-дистилляцию (VCFR), поступает сверху, а экстрагирующий растворитель - снизу. Более легкие углеводороды, которые присутствуют в крекинг-остатке, прошедшем вакуум-дистилляцию (VCFR), растворяются в экстрагирующем растворителе и удаляются в виде деасфальтированного продукта в верхней части устройства. Асфальтены, которые нерастворимы в экстрагирующем растворителе, выводятся в виде асфальтового продукта со дна устройства. Условия, при которых происходит деасфальтирование, известны в данной области техники. Соответственно, деасфальтирование проводят при общем отношении экстрагирующего растворителя к остаточному углеводородному маслу от 1,5 до 8 мас./мас., давлении от 1 до 60 бар абс. и температуре от 40 до 200°C. Предпочтительно давление находится в диапазоне от 3500 до 4500 кПа. Предпочтительно температура находится в диапазоне от 100 до 135°C.

Деасфальтированный продукт стадии (b) является чистым и тяжелым деасфальтированным нефтепродуктом. Это означает, что предпочтительно по меньшей мере 40 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 50 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 70 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 80 мас.% деасфальтированного продукта стадии (b) имеет температуру кипения выше 520°С.

Затем деасфальтированный продукт, полученный на стадии b), разделяют на деасфальтированное масло и смолу. В данном документе принято, что термин "смола" относится к смолам, которые были отделены и получены из установки SDA. Смолы плотнее и/или тяжелее, чем деасфальтированное масло, но легче, чем упомянутый выше асфальтовый продукт. Смола обычно содержит больше ароматических углеводородов с высоким алифатическим замещением боковых цепей, а также может содержать металлы, такие как никель и ванадий. В общем случае, смола содержит материал, из которого удалены асфальтены и DAO. Разделение можно проводить любыми известными способами, предпочтительно с использованием разделения при критической температуре. При разделении при критических температурах смесь деасфальтированного масла и смолы в растворителе, присутствующем на стадии деасфальтирования, охлаждают. Затем смола осаждается при критической температуре и может быть отделена.

Деасфальтированное масло будет присутствовать в виде смеси с растворителем, который затем может быть удален любыми известными способами, например, отгонкой водяным паром.

Затем деасфальтированное масло можно также подвергать последующим стадиям облагораживания. Подходящие методы дальнейшего облагораживания этого потока включают термический крекинг, гидрокрекинг и крекинг в кипящем слое катализатора. Такие процессы и подходящие для них условия хорошо известны в данной области техники.

После стадии c) и любого необходимого удаления растворителя смолу подвергают дальнейшей термической конверсии. В настоящем изобретении допускается любой подходящий процесс термической конверсии, такой как коксование или крекинг тяжелых углеводородов. В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения указанную термическую конверсию проводят путем рециркуляции потока смолы и объединения его с остаточным углеводородным сырьем для использования на стадии а).

Асфальтовый продукт стадии b) предпочтительно подвергают высокотемпературной обработке в присутствии кислорододефицитного дымового газа или водорода. Такой процесс приводит к высвобождению остаточных молекул летучих углеводородов. Указанные остаточные молекулы летучих углеводородов можно подвергать гидрокрекингу или сжигать для получения пара. Оставшийся материал пригоден для использования в качестве кокса.

В качестве альтернативы асфальтовый продукт можно гранулировать и продавать на рынке или использовать в качестве сырья для газогенератора или электростанции.

Подробное описание графических материалов

Обращаясь к чертежам, фиг. 1 иллюстрирует вариант осуществления изобретения. Остаточное углеводородное сырье (1) подвергают термическому крекингу и разделению в реакторе висбрекинга (2) с получением газойля и более легких продуктов (3), а также крекинг-остатка колонны вакуумной разгонки (4). Продукт крекинг-остаток колонны вакуумной разгонки (4) деасфальтируют в установке деасфальтирования (5) с получением деасфальтированного продукта (6) и асфальтового продукта (7). Затем деасфальтированный продукт (6) разделяют с помощью сепаратора (8) на деасфальтированное масло (9) и смолу (10). Затем смолу (10) подвергают дальнейшей термической конверсии. В этом варианте осуществления изобретения асфальтовый продукт (7) подвергают процессу прокаливания (11) для получения летучих углеводородов или пара (12) и кокса (13).

Фиг. 2 иллюстрирует вариант осуществления изобретения, в котором смолу (10) рециркулируют для формирования части остаточного углеводородного сырья (1) для висбрекинга (2).

Фиг. 3 иллюстрирует еще один вариант осуществления изобретения, в котором деасфальтированное масло (9) подвергают термическому крекингу в крекинг-установке (14), причем более легкие (15) и более тяжелые (16) продукты указанного процесса крекинга подают в поток газойля и более легких продуктов (3) и продукт крекинг-остаток колонны вакуумной разгонки (4), соответственно, для дальнейшей переработки.

Примеры

Остаточное углеводородное сырье было преобразовано в реакторе висбрекинга в крекинг-остаток, составивший около 70 мас.%; а также газойль и более легкие продукты, составившие около 30 мас.%.

Крекинг-остаток от висбрекинга подвергли двум стадиям деасфальтирования растворителем и рециркуляции смоляного продукта в качестве сырья для термического крекинга, как показано на фиг. 2, что привело к увеличению количества газойля и более легких продуктов до около 35 мас.%, помимо получения около 32 мас.% деасфальтированного масла, которое в дальнейшем превратили в газойль и более легкие продукты на установках гидропереработки или каталитического крекинга.

Если гидропереработка или каталитический крекинг нецелесообразны, деасфальтированное масло можно подвергать термическому крекингу, как показано на фиг. 3. В результате, на комбинированной стадии термического крекинга выход газойля и более легких продуктов составил около 60 мас.%.

Настоящее изобретение относится к способу облагораживания остаточного углеводородного сырья. Описан способ облагораживания остаточного углеводородного сырья, полученного при перегонке сырой нефти при атмосферном или пониженном давлении, включающий стадии: a) термический крекинг, осуществляемый при температуре в диапазоне от 440 до 490°C и давлении в диапазоне от 400 до 1300 кПа и разделение остаточного углеводородного сырья в установке висбрекинга с получением одного или более верхних потоков, содержащих легкие углеводородные продукты и газойль, и нижнего потока, содержащего крекинг-остаток; b) проведение для продукта крекинг-остатка стадии а) процесса деасфальтирования растворителем с помощью деасфальтирующего растворителя для получения деасфальтированного продукта, который растворим в указанном деасфальтирующем растворителе; и асфальтового продукта, нерастворимого в указанном деасфальтирующем растворителе, причем деасфальтирование проводят при общем отношении экстрагирующего растворителя к остаточному углеводородному маслу от 1,5 до 8 мас./мас., давлении от 1 до 60 бар абс. и температуре от 40 до 200°C; c) разделение деасфальтированного продукта на деасфальтированное масло и смолу разделением при критической температуре; и d) дальнейшее термическое превращение смолы путем рециркуляции смолы на стадию а). Технический результат - облагораживание остаточного углеводородного сырья для извлечения ценных компонентов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ облагораживания остаточного углеводородного сырья, полученного при перегонке сырой нефти при атмосферном или пониженном давлении, включающий стадии:

a) термический крекинг, осуществляемый при температуре в диапазоне от 440 до 490°C и давлении в диапазоне от 400 до 1300 кПа и разделение остаточного углеводородного сырья в установке висбрекинга с получением одного или более верхних потоков, содержащих легкие углеводородные продукты и газойль, и нижнего потока, содержащего крекинг-остаток;

b) проведение для продукта крекинг-остатка стадии а) процесса деасфальтирования растворителем с помощью деасфальтирующего растворителя для получения деасфальтированного продукта, который растворим в указанном деасфальтирующем растворителе; и асфальтового продукта, нерастворимого в указанном деасфальтирующем растворителе, причем деасфальтирование проводят при общем отношении экстрагирующего растворителя к остаточному углеводородному маслу от 1,5 до 8 мас./мас., давлении от 1 до 60 бар абс. и температуре от 40 до 200°C;

c) разделение деасфальтированного продукта на деасфальтированное масло и смолу разделением при критической температуре; и

d) дальнейшее термическое превращение смолы путем рециркуляции смолы на стадию а).

2. Способ по п. 1, в котором деасфальтирующий растворитель выбирают из бутана, пентана и их смесей.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором индекс вязкости, V50, асфальтового продукта находится в диапазоне от 55 до 62.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором асфальтовый продукт впоследствии подвергают процессу прокаливания.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором деасфальтированное масло дополнительно подвергают стадиям облагораживания, выбранным из термического крекинга, гидрокрекинга или крекинга в кипящем слое катализатора.