BG65947B1

BG65947B1 - Метод за обработка на тежки нефтени продукти с последваща стабилизация

Info

Publication number: BG65947B1
Application number: BG109781A
Authority: BG
Inventors: Георги САМУИЛОВ; Георги ГЕОРГИЕВ
Original assignee: "Инса Ойл" Оод
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2010-06-30
Also published as: BG109781A

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 45-80 : 5-50 : 0-5. Добавката представлява смес от биологични продукти за 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 използване 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 са мо допълва преработвателните варианти и операции до получаване на горивни смеси с разширен фракционен състав и следователно до попълно и ефективно използване на суровината в преработвателния процес.

От US 3959119 е известен метод за получаване на рафиниран петролен продукт от нискокачествени петролни продукти, съдържащи относително голямо количество вода и/или шлам, който включва етапите на въвеждане на нискокачествения петролен продукт директно в крекинг пещ с кипящ слой и подлагането му в нея на термичен крекинг; въвеждане на получения изтичащ поток от крекинг пещта в ректификационна колона, работеща при налягане от една атмосфера, и разделянето му на горен, съдържащ вода лек паров компонент, който се отстранява от върха на колоната, и тежък компонент, който се отстранява от дъното на тази колона. След това горният лек паров компонент се охлажда до температура над точката на оросяване на водата и се подава в газо-течностен сепаратор, където се разделя на газофазен поток и течнофазен, рафиниран петролен продукт, част от който се рециркулира към върха на ректификационната колона като флегма за възстановяване на баланса на колоната, докато останалата част е краен продукт, а газовата фаза се насочва към пещ за изгаряне.

Недостатък на известния метод е наличието на термичен крекинг етап за превръщане на тежките фракции в леки, както и осъществяването на ректификационен процес при атмосферно налягане над точката на оросяване на водата, което изисква последващ етап на нейното сепариране, и свързаните с това технологично усложняване и оскъпяване на преработката на нискокачествените горива.

Техническа същност на изобретението

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

Проблемът, който е предмет на изобретението, е решен чрез метод за обработка на тежки нефтопродукти с последваща стабилизация за получаване на висококалорийни продукти,

65947 Bl тежки дестилатни и смесени горива, при който се извършва дестилация при понижено налягане с дефлегментация, кондензиране на образуващите се пари и събиране на получените фракции. Преди осъществяване на процеса на дестилация, остатъчният нефтопродукт се смесва с дестилатна фракция и по желание се прибавя добавка, в съотношение 45-80 : 5-50 :0-5.

В един предпочитан вариант на метода, получените дестилатни фракции се подреждат в температурни интервали до 420°С и до 500°С.

В друг предпочитан вариант на метода, добавката е смес от биологични продукти за очистване на нефтени замърсявания и/или депарафинизация на нефтени фракции (десолгент).

Предимство на метода съгласно изобретението е, че в резултат на тази обработка се извършва преобразуване на дисперсното състояние и хомогенността на тежките остатъчни нефтопродукти, което води до интензификация на процесите топлообмен и масообмен, и от своя страна, до увеличаване на добива на стоковите продукти.

Пояснение на приложените фигури

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

фигура 1 представлява процес на проста дестилация, осъществен чрез: (а) постепенно изпаряване, (б) с еднократно изпаряване и (в) с многократно изпаряване;

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

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 ен зимни 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 кислородсъдържащи добавки. Новообразуваната смес в размер не по-малко от 15 тегл. % 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

65947 Bl да бъде по-ниска от 10°С, тъй като под тази температура процесът става неефективен. Оптималната температура е над 25°С. 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 депарафинизация на нефтени фракции, т. е. това са микробиологически деструктури на нефтопродуктите на база промишлено произвеждани плесени (RU 2228953, 1999; ЕР 1132462, 2001; US 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 об. %. Задругата 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 mm²/s. 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 10’⁶m²s^_1 по метод ASTM D 445. „ASTM метод” са методите, заложени в изданието за стандартни дефиниции и спецификации за петролни и смазочни продукти от 1976 г. на Американското общество за изпитвания и материали (ASTM).

Плътността на проучваните фракции може да варира от 870 до 950 kg/m³.

Примери за изпълнение на изобретението

Пример 1.0 (сравнителен) Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20°С 955 kg/m³ се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 последователно се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики: до 350°С дестилират 4 об. %, 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 955 kg/m³ 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 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350°С дестилират 34 об. %, до 400°С дестилират 52 об. %, до 450°С дестилират^:56 об. %, до 500°С 64 об. %.

Пример 1.2. Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20°С 955 kg/m³ предварително се смесват в нагревателен съд 1 с първа фракция от пример 1 и дисолгент в съотношение 45:50:5, след което сместа се подлага на вакуум дести

65947 Bl лация 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 52 об. %, 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 955 kg/m³ 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 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350°С дестилират 38 об. %, 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 955 kg/m³ 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 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350°С дестилират 40 об. %, 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 kg/m³ 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 8 об. %, 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 955 kg/m³ 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 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350°С дестилират 24 об. %, 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 955 kg/m³ 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 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350°С дестилират 29 об. %, 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 kg/m³ се подлага на вакуум дестилация при остатъчно налягане 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 последователно се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики: до 350°С дестилират 10 об. %, 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 905 kg/m³ 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 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350°С дестилират 21 об. %, 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 925 kg/m³ 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 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350°С дестилират 18 об. %, до 400°С дестилират 35 об. %, до 500°С 54 об. %.

Пример 4.0 (сравнителен) Тежко гориво с плътност при 20°С 875 kg/m³ 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 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни характеристики; до 350°С дестилират 74 об. %, до 400°С дестилират 89 об. %, до 450°С дестилират 94 об. %.

65947 Bl

Пример 4.1. Остатъчен нефтопродукт с плътност при 20°С 875 kg/m³ 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 0.016 кРа. При тези условия в секционен съд 2 се отделят четири фракции, които имат следните дестилационни харак теристики; до 350°С дестилират 81 об. %, 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 об. %, до 400°С дестилират 94 об. %, до 450°С дестилират 97 об. %.

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 %,шах	0.025	0.QI5
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	ш
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
Ш.Пламна температура	60	65	68
IV.Кинематичен вискозитет при 20° С, mm/c	6.0	6.3	6.8
У.Температура на заставане	-10	-8	-6

65947 Bl

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 заставане	-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 заставане	-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

65947 Bl

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

Показатели	Установени стойносгти
Дестилационен интервал н.к°С к.к °C	300-310 400-415
Вискозитет при 50 °C Кинематичен, cSt Условен, Е	5.0-9.0 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
Пдамна температура,⁰ С	78	80	82	76

Патентни претенции

Claims

Патентни претенции

1. Метод за обработка на тежки нефтопродукти с последваща стабилизация за получаване на висококалорийни продукти, тежки дестилатни и смесени горива, характеризиращ се с това, че тежките нефтопродукти се подлагат на дестилация при понижено налягане с дефлегментация, кондензиране на образуващите се пари и събиране на получените дестилатни фракции, при което преди процеса на дестилация тежките нефтопродукти се смесват с поне част от дестилат- на фракция и по желание се прибавя добавка, в съотношение 45-80 : 5-50 : 0-5.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че получените дестилатни фракции, отделени при температура на дестилация до 350°С, варират от 18 до 82 об. %.
3. Метод съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че добавката е смес от биологични продукти за очистване на нефтени замърсявания и/или депарафинизация на нефтени фракции (дисолгент).