СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЯЖЕЛОГО НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ Российский патент 2024 года по МПК C10G47/00 C10G47/02 B01J23/00 B01J31/12 

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к переработке тяжелых нефтяных остатков для получения светлых нефтепродуктов.

Известен способ переработки тяжелых нефтяных остатков путем контактирования нагретого до 450-520°С исходного сырья с горячим газом в реакторах при 350-450°С, давлении 0,4-16 атм, времени контакта 1-10 час. Для получения высококачественного продукта термокрекинг проводят в 2-5 последовательно соединенных реакторах, температура в которых снижается на 5-50°С по мере превращения сырья. Способ обеспечивает получение пека, масла и газа (US 4340464, 20.07.1982 г.).

Недостатком известного способа является незначительное количество получаемых светлых нефтепродуктов, а также сложность аппаратурного оформления процесса.

Также известен способ переработки тяжелых нефтяных остатков, включающий обработку по крайней мере части исходного сырья воздухом, нагревание сырья в печи до 400-450°С, последующий термический крекинг в выносном реакторе и отделение образовавшихся светлых нефтепродуктов (RU 2237700, 10.10.2004 г.). Согласно описанию, выход светлых нефтепродуктов в известном способе может достигать 70%. Однако эта величина достижима только в лабораторных условиях. При этом остальные 30% представляют собой неиспользуемый остаток и создают проблему хранения или уничтожения такого продукта.

В патенте RU 2232789, 2004 г. описана установка термического крекинга тяжелых нефтяных остатков, содержащая блок предварительного нагрева исходного сырья, инжектор-смеситель исходного сырья со сжатым воздухом, печь для нагрева сырья, выносной реактор термического крекинга и блок разделения продуктов крекинга. В установке за счет смешения исходного сырья со сжатым воздухом происходит образование органических пероксидов, которые способствуют более эффективному проведению термического крекинга и получению на выходе большего количества светлых нефтепродуктов.

Однако образование в сырье пероксидов происходит в известной установке перед подачей сырья в печь для нагрева. При этом в печи нагрева значительная часть пероксидов разрушается, что снижает эффективность последующего процесса крекинга. Кроме того, присутствие пероксидов в печи нагрева повышает вероятность коксообразования, по крайней мере, в зонах местного перегрева. В свою очередь это приводит к необходимости периодической очистки от образовавшегося кокса.

По нашему мнению, наиболее близким изобретением является патент РФ 2485167 [Патент РФ №2485167 опубл. 20.06.2013. Бюл. №17]. Изобретение касается способа переработки углеводородсодержащего сырья с использованием наночастиц металла и включает разделение на фракции с получением светлых углеводородных фракций и остаточной фракции, при этом перед стадией разделения на фракции вводят либо металлорганическую соль, имеющую формулу M(OOC-R)_n, или M(SOC-R)_n, или M(SSC-R)_n, где R обозначает алкил, арил, изоалкил, трет-алкил, алкиларил, возможно, включающий гидроксильную, кето-, амино-, карбоксильную, тиокарбаминовую группу, n - 1-3, а М обозначает переходной металл, при разложении соли которого получают наночастицы металла, оксида металла или сульфида металла, либо наночастицы указанных соединений этих металлов из расчета 0,001-0,1% масс. металла на массу сырья. Недостатком указанного способа является неполное извлечение светлых фракций в опытно-промышленных условиях.

Целью данного изобретения является увеличение выхода светлых нефтепродуктов путем применения технологии каталитической переработки нефтяных остатков и тяжелых нефтей в присутствии ультрадисперсных (наноразмерных) катализаторов с использованием подачи газов.

Способ переработки тяжелых нефтяных остатков включает нагревание сырья в печи до 390-430°С, последующая подача в сырье ультрадисперсных катализаторов и газа, отделение в испарителе от углеводородов, выкипающих до 390-420°С и их каталитический крекинг, в присутствии ультрадисперсных катализаторов в испарителе и реакторе, отделение образовавшихся светлых нефтепродуктов и газов. Принципиальным отличием способа от ранее известных является то, что процесс осуществляют при подаче углеводородных газов (1-10 л/кг сырья) в присутствии ультрадисперсных катализаторов. Ранее проведенными исследованиями установлено, что при вводе в углеводородное сырье прекурсоров при определенных условиях образуются ультрадисперсные (наноразмерные) каталитические суспензии, которые влияют на выход светлых фракций [патент РФ №2472842 опубл. 20.01.2013. Бюл. №2, патент РФ №2485168 опубл. 20.06.2013. Бюл. №17, патент РФ №2486130 опубл. 27.06.2013. Бюл. №17, патент РФ №2495087 опубл. 10.10.2013. Бюл. №30].

В качестве прекурсоров, образующих ультрадисперсные катализаторы, использованы металлорганические соли, имеющие формулу M(OOC-R)_n, где R обозначает алкил, арил, изоалкил, трет-алкил, алкиларил, n - 1-3, М обозначает переходной металл.

В качестве исходного тяжелого нефтяного сырья можно использовать тяжелые, высоковязкие, битуминозные нефти и любые нефтяные остатки различного происхождения, отработанные масла, нефтешламы и т.д.

Установка для переработки тяжелых нефтяных остатков включает источник сырья и ультрадисперсного катализатора или прекурсора, соединенные трубопроводами с печью для нагрева сырья, источник газа, испарителя, выносного реактора крекинга и блока разделения продуктов крекинга. Из блока разделения отводятся раздельно газовая, бензиновая, дизельная фракции.

Способ и работа установок проиллюстрированы следующими примерами.

Пример 1. В опытной установке переработали 1 т исходного сырья в виде вакуумного газойля, полученного из западно-сибирской нефти на установке АВТ. Вакуумный газойль нагрели в трубчатой печи до 390°С и направили в испаритель. Непосредственно перед вводом в испаритель, сырье смешалось с предварительно нагретым углеводородом, содержащего наночастицы, из расчета 0,01% масс никеля на 1 тонну сырья и с газом (метан), из расчета 5 л на 1 кг сырья. Для последующего каталитического крекинга продуктов, выделенных из испарителя, вводится прекурсор в виде 2-этилгексаноата никеля, из расчета 0,01% масс никеля на тонну. Продукты каталитического крекинга направлялись в блок разделения, где были выделены 848 кг дистиллятных фракций. Кубовый остаток, в количестве 110 кг вывели с низа испарителя. Коксообразование в установке не наблюдалось.

Пример 2. Эксперимент проводили как в примере 1, только без подачи углеводородного газа. Количество дистиллятной фракции составило 611 кг.

Пример 3. На той же установке переработали 890 кг исходного битуминозного тяжелого сырья (ашальчинского месторождения). Процесс проводили в тех же условиях, как в примере 1, только с тем отличием, что в качестве углеводородов, содержащих наночастиц использовали 110 кг кубового остатка, образующегося в результате эксперимента, проведенного по примеру 1. Также, в качестве подаваемого газа в процесс использовали пропан в количестве 2 л/кг, а подогрев сырья довели до 410°С. Последующий термокаталитический крекинг при этой температуре привел к образованию 740 кг светлых нефтепродуктов. Коксообразование в установке также не наблюдалось.

Пример 4. На той же установке переработке подвергали 800 кг нефтяного гудрона с добавлением 200 кг отработанных масел. Процесс проводили как в примере 1, только с тем отличием, что в качестве катализатора использовали ультрадисперсную суспензию, содержащую в качестве каталитически активного компонента молибден в количестве 0,01% масс на массу исходного сырья, а в качестве прекурсора - ацетилацетонат молибдена. Температуру сырья нагревали до 420°С. Было выделено 811 кг дистиллятной фракции.

Коксообразование в установке также не наблюдалось.

Пример 5. Эксперименты проводили как в примере1, только с тем отличием, что в качестве сырья использовали смолу пиролиза бензина, а в качестве катализатора применяли цинксодержащие суспензии, из расчета 0,5% масс цинка на кг сырья и прекурсора - октаноат цинка. Было выделено 881 кг светлых дистиллятов.

Пример 6. Эксперименты проводили как в примере 4, только с тем отличием, что температура процесса составляла 430°С, а количество подаваемого газа составляла 10 л/кг. Было выделено 904 кг светлых дистиллятов.

Пример 7. Эксперимент проводили как в примере2, только с тем отличием, что в качестве подаваемого газа использовали смесь метана и водорода (4:1 по массе). Выделили 846 кг дистиллятной фракции.

Пример 8. Эксперимент проводили как в примере 3, только с тем отличием, что в качестве подаваемого газа использовали смесь метана и пропилена (1:1 по массе). Выделили 842 кг дистиллятной фракции.

Пример 9. В условиях примера 2, но при температуре 420°С переработали исходное сырье в виде нефтяного гудрона с добавлением 20% нефтешлама. Количество дистиллятной фракции составило 814 кг.

Во всех случаях под светлыми нефтепродуктами подразумеваются сумма бензиновых и дизельных фракций, соотношение которых может меняться в зависимости от условий проведения процесса.

Таким образом, данный способ позволяет получать значительные количества светлых нефтепродуктов в опытно-промышленных условиях, при полном отсутствии коксообразования в установке.

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к переработке тяжелых нефтяных остатков для получения светлых нефтепродуктов. Способ переработки тяжелых нефтей и нефтяных остатков в присутствии ультрадисперсных суспензий металла включает обработку исходного сырья газом, после обработки газом смесь, содержащую сырье с предварительно нагретым газом, содержащим наночастицы металла, разделяют в испарителе с образованием фракций, выкипающих до 390-420°С, и фракции, выкипающие до 390-420°С, подвергают дальнейшему крекингу в реакторе каталитического крекинга при подаче прекурсора для формирования катализатора с получением фракций, выкипающих выше 390-430°С, и светлых нефтепродуктов, выделяют образовавшиеся светлые нефтепродукты. Технический результат - увеличение выхода светлых нефтепродуктов. 3 з.п. ф-лы, 9 пр.

1. Способ переработки тяжелых нефтей и нефтяных остатков в присутствии ультрадисперсных суспензий металла, включающий обработку исходного сырья газом, отличающийся тем, что после обработки газом смесь, содержащую сырье с предварительно нагретым газом, содержащим наночастицы металла, разделяют в испарителе с образованием фракций, выкипающих до 390-420°С, и фракции, выкипающие до 390-420°С, подвергают дальнейшему крекингу в реакторе каталитического крекинга при подаче прекурсора для формирования катализатора с получением фракций, выкипающих выше 390-430°С, и светлых нефтепродуктов, выделяют образовавшиеся светлые нефтепродукты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фракции, выкипающие выше 390-430°С выводят из ректора каталитического крекинга и смешивается с сырьем, подаваемым в испаритель.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят обработку сырья перед подачей в испаритель углеводородным газом или смесью углеводородных газов и водорода в соотношении 10 л к кг исходного сырья.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют тяжелые, битуминозные нефти, газойли, мазуты, нефтяные гудроны, отработанные масла, нефтешламы.