BG109781A - Метод за обработка на тежки нефтени продукти с последващо стабилизиране - Google Patents

Abstract

Изобретението се отнася до метод за обработка на тежки нефтени продукти с последващо стабилизиране чрез дестилация при понижено налягане, дефлегментация и кондензиране на образуващите се пари, при което преди дестилацията, остатъчният нефтопродукт се смесва предварително с дестилатна фракция и, по желание - с добавка в съотношение 50-80:5-20:1-5. Добавката представлява смес от биологични продуктиза очистване на нефтени замърсявания или дисолгент.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод за обработка на тежки нефтопродукти с последваща стабилизация и използване на компонентите от тежки дестилатни и остатъчни смеси до получаване на тежки масла, предназначени за изгаряне в корабни двигатели и парни котли, в други горивни инсталации или за влагане в последващи преработвателни операции.

Разширяването на асортимента от моторни и индустриални горива за употреба в селското и горско стопанство, в строителството и минното дело следва тенденцията към по-пълно механизиране и автоматизиране на посочените отрасли. Разширяването на машинния парк с универсални и специализирани машини е част от избора на техническите и икономически показатели, включително ниска себестойност, малки габарити, нисък разход на гориво, висока надеждност, удобно обслужване и ремонти. Но разширяването на посочения парк е и част от вида на горивата, включени в номенклатурното наименование и означение на машините. Разширяването на асортимента от горива се прояви особено в създаване на газови турбини. В сравнение с останалите топлинни двигатели тези турбини имат сериозни предимства поради малките габаритни размери, компактна конструкция, сигурност при експлоатацията и нисък разход за техническо обслужване, Газотурбинните инсталации създават възможност за изгаряне на течните горива при сравнително висок КПД. Това обстоятелство спомага за използуване на газовите турбини в стационарните и преносими електростанции, в металургията, нефтената и химическата промишленост, в речния, морски, железопътен транспорт и др. Принципна разлика в конструкцията и термодинамиката между парната и газовата турбина няма с изключение на това че при газовите турбини за работно тяло се използват изгорелите газове с последващо превръщане на енергията в кинетична и механична.

Разширяването на асортимента от нисковискозни и високовискозни корабни горива само допълва преработвателните варианти и операции до получаване на горивни смеси с разширен фракционен състав и следователно до по-пълно и ефективно използване на суровината в преработвателния процес.

Предшестващо състояние на техниката .Обзорът на състоянието на техниката не посочва достатъчно методи за последваща стабилизация на тежки дестилатни горива поради хиподезата, че стабилизацията се свързва погрешно с влагането на скъпо струващи стабилизиращи добавки. Освен в Университетския курс „Процеси и апарати в химическата промишленост“, раздел „Смесване на еднородни течности“ посоченият процес е предмет на широко известни методи за подготовка на тежките дестилатни горива за изгаряне в стационарните битови и промишлени инсталации.

1. Способ облагораживания остаточншх нефтопродуктов, • описание изобретения к патенту Российской федерации, РУ 1672731. Всесоюзньш научноизсследовательский институт по преработке нефте.

2. Судовое маловязное топливо, описание изобретения к патенту Российской федерации, РУ 2058372, Кривокос И. Л., Лебедев Г. А., Митусова Т. Н., Мирощенкова Μ. Г., Пережгина И. Я., Разножаев Л. П., Флоров Л. И.

3. Способ подготовки вмсковязкозних донводороднкх жидких топлив к експлоатации), описание изобретения к авторскому свидетельству, СУ 1766949 А|, Ленинградский филиал института машиноведения им. А. А. Благонравова.

· • · - . · · ···· ···· ··« ······· ·· ··

4. Описание изобретения к авторскому свидетельству, РУ 819153, М. Л. Бшховский, В. В. Шекудько, И. А. Фридман, Р. Е. Степанов, В. И. Копелиович и Ю. В. Уманский.

5. Многофункциональная присадка к мазуту, описание изобретения к авторскому свидетельству, РУ 734246, Азербайджанский институт нефти и химии имени М. Азиебекова.

6. Описание изобретения к патенту Российской федерации, РУ 2131911, топливкая, композиция, открьггое акционерное общество „Нижне комскнефтхим“.

• · ·

Техническа същност на изобретението

Настоящето изобретение е насочено към оптимизация на дестилационния процес при понижено налягане чрез повишаване на нискокипящите фракции и компоненти в тежките дестилатни горива.

Задачата на изобретението е решена като е разработен метод за обработка на тежки нефтопродукти с последващо стабилизиране чрез дестилация при понижено налягане, дефлегментация и кондензиране на образуващите се пари, включително събиране на получените фракции. Преди дестилацията остатъчният нефтопродукт се смесва предварително с дестилатна фракция и по желание с помощна добавка, съответно в съотношение 50-80: 5-20:1-5. В резултат на тази обработка се извършва преобразуване на дисперсното състояние и хомогенността на остатъчните нефтопродукти, което ноди до интензификация на процесите на топлообмен и масообмен и от своя страна до увеличаване на добева на стокови продукти. Това е продуктова методика, която се прилага по схема за непълно разделяне на тежки компонентни смеси.

Съгласно метода на изобретението дестилатните фракции се подреждат в температурни интервали до 420°С и до 500°С.

Съгласно изобретението добавката представлява смес от биологични продукти за очистване на нефтени замърсявания и/или за депарафинизация на нефтените фракции ( дисолгент).

Пояснения на приложените фигури

Изобретението се пояснява по-подробно с помощта на приложените фигури, на които е представено:

Фиг. 1 - проста дестилация, осъществена чрез (а) постепенно изпаряване, (б) с еднократно изпаряване и ( в) с многократно изпаряване

Фиг. 2 - примерна схема за реализиране на метода, съгласно изобретението чрез вакуумна дестилация с едновременна обработка и стабилизиране на тежки горива и остатъчни нефтени фракции.

Примери за изпълнение на изобретението

Разработката на метода и неговото прилагане в проектирането на инсталацията води началото си от хипотезата за нарушаване на баланса между количеството на дестилата и на остатъка, включително между количеството топлина и количеството вода за кондензация и охлаждане.

·* · · • · • · · · • ·

Тази форма на дисбаланс се изразява в това, че полученият дестилат се обогатява с нискокипящи компоненти, но не за сметка на количеството дестилат в изходната смес. За по-пълно обогатяване на дестилата не е достатъчно само влагането на нискокипящи компоненти и ензимни добавки. Необходими са и промени в режима на инсталацията, включително ограничаване на нейния капацитет до 60% при оптимален размер на влагания нискокипящ компонент.

За целите на метода дестилацията е ограничена от стремежа към постигане на ниска себестойност и се свежда до получаване на продукти със слабо различими температурни граници: дестилати с ограничен интервал на кипене и остатъчна смес с горивни характеристики на мазут.

Част от произведения дестилат, събран в секционен съд 4, се връща в куба през смесителя 5, в който се впръскват ензимни и кислородосъдържащи добавки. Новообразуваната смес в размер не помалко от 15 тегловни % оросява суровината. -В топлопредаването в сепаратор 2 отдолу нагоре интервалът от концентрации на тежки компоненти намалява непрекъснато до образуване на трайна хомогенна смес.

Трайно стабилизирана, остатъчната смес се извежда до дъното на сепаратора 2 за транспортиране и употреба като остатък с повишен процент на дестилация докато събраният дестилат се извежда от приемника 4 като нискокипящ компонент за влагане в тежки дестилатни горива или като краен продукт. Към остатъчния нефтопродукт преди дестилация може да се прибави добавка от концентриран фермент. Тези ферменти широко се използват за очистване на нефтени разливи. Ферментът може да се използва в концентриран вид или предварително да се разреди с вода в концентрация 1:50 до 1:75. Препоръчва се при разреждането ферментът да се добави към водата, а не обратно, за да се избегне силното пенообразуване. Водния разтвор може преди смесване да се нагрее до 50°С. Нагряването на разтвора трябва да се извърши непосредствено преди смесване, тъй като продължителното нагряване може да доведе до разлагане на фермента. Ферментът освен чрез обикновено смесване може да се добави в смесителя 5 и с инжектор с цел по-ефективно смесване. Времето за обработка не зависи много от количеството на остатъчния нефтопродукт, тъй като ферментът въздейства чрез неутрализация на електростатичните сили а не чрез разтваряне. Най-голямо въздействие ферментът оказва на парафините, които се разлагат. Времето на обработка обаче зависи от температурата и тя не трябва да бъде по-ниска от 10 °C, тъй като под тази температура процесът става неефективен. Оптималната температура е над 25 °C. Концентрацията на фермента спрямо обработваната смес е в границите 1:5000-10000. Подходящи за работа в условията на изобретението са ферментите от типа FYRE-ZYME (International Enzymes Co.), OBT R Oil Degradation Treatment ( United - Tech Inc.) или Petro -ffin ( Hobe

Associates). Общото за тези добавки е, че те са биологични продукти за очистване на нефтени замърсявания и за депарафинзация на нефтени фракции, т. е. това са микробиологически деструктури на нефтопродуктите на база промишлено произвеждани плесени (Руски патент №2228953, 1999 Европейски патент № 1132462, 2001; Патент на САЩ № 5656169, 1997). Предимствата на тези добавки е, че са безопасни за околната среда, лесни за употреба, сравнително евтини, не са токсични, могат да се използват както повърхностно така и в обем, ефективни са при работа за широк спектър от нефтени фракции. Разпадните продукти на тези добавки, включително на тези, получени при обработката на нефтените фракции, са безопасни за околната среда и микрофлората.

Методът на изобретението е насочен към преработката на остатъчни нефтопродукти, получени при първичната или вторична преработка на нефт и нефтени фракции и които по своите горивни характеристики не са най-подходящи за директно изгаряне в промишлени и технологични пещи, в парни котли и в други горивни инсталации.

В резултат от преработката на тези остатъчни нефтопродукти се получават висококалорийни продукти, тежки дестилатни и смесени горива, предназначени за изгаряне в корабни и стационарни горивни уредби, в промишлени, технологични и битови инсталации. Една група от стоковите продукти се характеризират с това, че при дестилация по метода ASTM D 86 до 250°С дестилират по-малко от 10 обемни %. За другата група по-тежки фракции процентът на дестилация при 250°С не може да бъде определен по този метод, и се характеризират със своя кинематичен вискозитет при 50°С, определен по метода ASTM D 445, който във всички случаи превишава 8 mm7s. Към тази група тежки стокови продукти спадат подгрупата от фракции, за които процентът на дестилация при 250°С не може да бъде определен, но може да бъде определен кинематичният вискозитет при 50°С. Третата група включва продукти с понижен интервал на кипене: от 10 до 65°С до 250°С и до 85°С до 350°С. Посочената група продукти се характеризират и стандартизират най-добре чрез зависимостта между техния цвят с разреждане в случаите, когато той може да бъде определен и чрез вискозитета. Под „цвят с разреждане” се разбира цветът, измерен с метод ASTM D 1500, който придобива продуктът след разреждането с тетрахлорметан на единица обем от продукта до 100 единици обем. Цветът се определя веднага след разреждането на продукта. Под „вискозитет” се разбира кинематичния вискозитет при 50°С, изразен в IO’⁶mV по метод ASTM D 445.

„ASTM метод” са методите, заложени в изданието за стандартни дефиниции и спецификации за петролни и смазочни продукти от 1976г. на

Американското общество за изпитвания и материали (ASTM ).

Плътността на проучваните фракции може да варира от 870 до 950 кг/м³.

• · ·

Примери

Пример 1.0 (сравнителен) Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20°С 955кг/м³ се подлага на вакуум дестилация при остатъчно наляганеО.О16кРа. При тези условия в секционен съд 2 последователно се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики: до 350° С дестилират 4 обемни %, до 400° С дестилират 14 об.%, до 450° С дестилират 29 об.%, до 500° С - 43 об.%.

Пример 1.1 Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20° С 955кг/м³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 с първа фракция от пример 1 в съотношение 80:20, след което сместа се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от 0.01 бкРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 34 обемни %, до 400° С дестилират 52 об.%, до 450° С дестилират^:56 об.%, до 500° С - 64 об.%.

Пример 1.2 Остатъчен нефтопродукт е плътност при 20° С 955кг/м³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 е първа фракция от пример 1 и дисолгент в съотношение 45:50:5, след което сместа се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от 0.016кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 52 обемни %, до 400° С дестилират 64 об.%, до 450° С дестилират 72 об.%, до 500° С - 80 об.%

Пример 1.3 Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20° С 955кг/м³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 е първа фракция от пример 1 и дисолгент в съотношение 75:20:5, след което сместа се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 38 обемни %, до 400° С дестилират 47 об.%, до 450° С дестилират 57 об.%, до 500° С - 67 об.%

Пример 1.4 Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20° С 955кг/м³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 с първа фракция от пример 1 и дисолгент в съотношение 60:35:5, след което сместа се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от 0.016кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 40 обемни %, до 400° С дестилират 68 об.%, до 450° С дестилират 76 об.%, до 500° С - 78 об.%.

Пример 2.0 /Сравнителен/ Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20° С

936 кг/м³ се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от

0.016кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 8 обемни %, до 400° С дестилират 19 об.%, до 450° С дестилират 38 об.%, до 500° С - 52 об.%.

Пример 2.1 Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20° С 955кг/м³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 с първа фракция от пример 1 в съотношение 80:20, след което сместа се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от 0.016кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 24 обемни %, до 400° С дестилират 38 об.%, до 450° С дестилират 51 об.%, до 500° С - 76 об.%.

Пример 2.2 Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20° С 955кг/м³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 с първа фракция от пример 1 и дисолгент в съотношение 75:20:5, след което сместа се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от 0.016кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 29 обемни %, до 400° С дестилират 58 об.%, до 450° С дестилират 78 об.%, до 500° С - 95 об.%.

Пример 3.0 /Сравнителен/ Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20°С 905 кг/м³ се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане0.016кРа. При тези условия в секционен съд 2 последователно се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики: до 350° С дестилират 10 обемни %, до 400° С дестилират 24 об.%, до 450° С дестилират 52 об.%, до 500° С - 63 об.%.

Пример 3.1 Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20° С 905кг/м³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 с първа фракция от пример 1 в съотношение 80:20, след което сместа се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от 0.016кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 21 обемни %, до 400° С дестилират 38 об.%, до 450° С дестилират 61 об.%, до 500° С - 72 об.%.

Пример 3.2 Тежко гориво с плътност при 20° С 925кг/м³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 с първа фракция от пример 1 и дисолгент в съотношение 75:20:5, след което сместа се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от 0.016кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 18 обемни %, до 400° С дестилират 35 об.%, до 500° С - 54 об.%.

Пример 4.0 (Сравнителен) Тежко гориво с плътност при 20° С 875 кг/м³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 с първа фракция от пример в съотношение 80:20, след което сместа. се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от 0.016кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните • · · · · · · • · · · · · · · · • · · · ····· дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 74 обемни %, до 400° С дестилират 89 об.%, до 450° С дестилират 94 об.%.

Пример 4.1 Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20° С 875кг/м³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 с първа фракция от пример 1 в съотношение 80:20, след което сместа се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане от 0.016кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350° С дестилират 81 обемни %, до 400° С дестилират 92 об.%, до 450° С дестилират 97 об.%.

Пример 4.2 При повторение на пример 3.1, но с добавка на дисолгент в посочения размер, получените фракции имат следните характеристики: до 350° С дестилират 82 обемни %, до 400° С дестилират 94 об.%, до 450° С дестилират 97 об.%.

·« 9 99 ♦ ♦ 99

9 9 9 9 9 9 9 9 9 · V ····· • ·· 9 9 9 9 9 9 9

9 .9 9 9 9 9 9

99 9 99 9 999 9999 99 99

Примерни таблици за получени горива

Таблица No 1 (Корабни горива)

Показатели	Получени стойности
	1	2
Условен вискозитет при 50°С, max	2.0	1.5
Долен калоричен ефект, kj/kg,max	40.750	41.500
Пепел %,тах	0.025	0.015
Ванадий %,тах	0.00035	0.0003
Сяра % max	0.95	0.75
Смолисти вещвства % max	20.0	10.0
Пламна температура в закрит тигел °C,min	65	60
Температура на заставане не по-висока от	5	-3
Плътност при 20° С	0.925	0.895

Таблица No 2 (Нисковискозни корабни горива)

I. Компоненти	I	п	III
1. Дизелова фракция 160-320° С	20	15	10
2.Широка дестилатна фракция 175-405° С	До 100%	До 100%	До 100%
П.Съдържание на сяра	0.25	0.30	0.45
III.Пламна температура	60	65	68
1У.Кинематичен вискозитет при 20° С, mm/c	6.0	6.3	6.8
У.Температура на заставане	-10	-8	-6

·· · • · · · · · · • · · · · ·· • ······ . · · · · · · ··· ···· 99 99

Таблица No 3 ( Котелни горива)

Показатели	Получени стойности
Вискозитет, условен При 50° С При 80° С ‘	5	8.5
Пепел %, max	0.1	0.15
Вода %, max	1	2
Пламна температура в закрит тигел	85
Долен калоричен ефект	41.300	40.500
Температура на застиване	-1	+10
Пламна температура в открит тигел		100

Таблица No 4 (Гориво за бита)

Показатели	Получени стойности
Кинематичен вискозитет при 20° С, mm/c	10.5
Фракции от състав: Фракция 180-240° С от атмосферна дестилация Фракция 200-420° С от вакуумна дестилация	30% 70%
Цетаново число	40
Съдържание на сяра	0.5
Температура на застиване	-3
Плътност	889

Таблица No 5 ( Фракционен състав на други нисковискозни корабни горива)

Фракция 240-420° С	5-25%
Фракция 240-500° С	10-40%
Фракция 160-360° С	До 100%

Таблица No 6 ( Фракционен състав на автотракторни горива)

Фракции от атмосферна дестилация 80-140°С 240-320° С 140-360° С	5-15 5-20 24-40
Фракция от вакуумна дестилация 240-500° С	5-25
Антиокислителни добавки, тегл. %	0.05

• * · · * · * · · • · · ♦ · · · · · · • · · 9 » 9 9 99 · .99 · · · 9

9 9 9 9 9 9 9 · · · · 9 · 9 9 9 9

Таблица No 7 ( Солярово масло, за преработка във вазелиново и трансформаторно масло)

Показатели	Установени стойността
Дестилационен интервал н.к°С	300-310
к.к°С	400-415
Вискозитет при 50 °C Кинематичен, cSt	5.0-9.0
Условен, Е	1.39-1.67
Пламна температура, °C min	120
Температура на замръзване, °C max	-15
Съдържание на сяра, % max	0.40
Съдържание на пепел, % max	0.025
Добавки за (съхранение и експлоатация)	0.1

Таблица No 8 (Други примери за нисковискозни корабни горива)

Показатели	Реални стойности
Плътност при 20° С	870	880	877	891
Цетаново число	46	42	45.4	39.5
Температура на заставане,0 С	-12	-10	-8	-7
Кинематичен вискозитет при 20° С, cSt	10.2	9.2	8.6	8.8
Топлина на изгаряне, кДж/кг	46.2	46.5	45.8	39.5
Пламна температура, 0 С	78	80	82	76

Claims (3)

1. Патентни претенции

   1. Метод за обработка на тежки нефтопродукти с последващо стабилизиране чрез дестилация при понижено налягане, дефлегментация и кондензиране на образуващите се пари, включинелно събиране на получените фракции, характеризиращ се с това, че преди дестилация остатъчният нефтопродукт се смесва предварително с дестилатна фракция и по желание с добавка съответно в съотношение 50-80:5-20:1-5.
2. 2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че дестилатните фракции се подреждат в температурни интервали до 420°С и до 500°С.
3. 3. Метод съгласно претенция 1 и 2, характеризиращ се с това, че добавката представлява смес от биологични продукти за очистване на нефтени замърсявания и/или за депарафинизация на нефтени фракции (дисолгент).