EA013731B1

EA013731B1 - Способ гидропереработки сырой нефти (варианты)

Info

Publication number: EA013731B1
Application number: EA200870066A
Authority: EA
Inventors: Даруш Фаршид; Брюс Рейнолдс
Original assignee: Шеврон Ю.Эс.Эй. Инк.
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2010-06-30
Also published as: CA2632823A1; WO2007078620A2; JP2009520061A; WO2007078620A3; EP1973995A2; CA2632823C; CN101360808B; NO20083148L; KR101409602B1; BRPI0619921A2; US7390398B2; KR20080077406A; US20070138055A1; EA200870066A1; CN101360808A; EP1973995A4

Abstract

Предлагается новая мазутная полностью реакторная система гидропереработки шлама, которая позволяет катализатору, непреобразованной нефти и преобразованной нефти циркулировать в непрерывной смеси по всему реактору без застаивания смеси. Смесь частично разделяется внутри реакторов для отвода только продуктов и водородного газа, в то же время позволяя непреобразованной нефти и катализаторной пульпе продолжать передвигаться в следующий последовательный реактор. Часть непреобразованной нефти затем преобразуется в более низкокипящие углеводороды в очередной раз, создавая смесь непреобразованной нефти, продуктов, водорода и катализаторной пульпы. Дополнительная гидрообработка может происходить в дополнительных реакторах, полностью преобразовывая нефть. Дополнительная нефть может быть добавлена в промежуточной стадии через вход подачи, по возможности в комбинации со шламом. Нефть может быть поочередно частично преобразована, оставляя высоко концентрированный катализатор в непреобразованной нефти, которая может быть повторно направлена напрямую в первый реактор.

Description

Рассматриваемое в данный момент изобретение относится к способу переработки сырой нефти с применением композиции катализаторной пульпы.

Предыдущий уровень техники

В настоящее время существует повышенный интерес к обработке сырой нефти из-за большего спроса на нефтепродукты по всему миру. Канада и Венесуэла являются источники сырой нефти. Способы, которые приводят к полному преобразованию сырья сырой нефти в полезные продукты, являются особенно интересными.

Следующие патенты, которые включены посредством ссылки, направлены на приготовление высокоактивных композиций катализаторной пульпы и их применение в способах переработки сырой нефти.

Заявка США 10/938,202 направлена на приготовление композиции катализатора, подходящей для гидропереработки сырой нефти. Композицию катализатора готовят посредством ряда стадий, включая смешивание оксидов металлов группы У!В и водного аммиака для образования водной смеси и сульфидирование смеси для образования шлама. Шлам затем активируется металлами группы VIII. Последующие стадии включают смешивание шлама с углеводородной нефтью и объединением получаемой смеси с водородным газом и второй углеводородной нефтью, обладающей более низкой вязкостью, чем первая нефть. Таким образом, получают активную композицию катализатора.

Заявка США 10/938,003 направлена на приготовление композиции катализаторной пульпы. Композицию катализаторной пульпы готовят в ряду стадий, включающих смешивание оксидов металлов группы νίΒ и водного аммиака для образования водной смеси и сульфидируют смесь для образования шлама. Шлам затем активируют металлами группы VIII. Последующие стадии включают смешивание шлама с углеводородной нефтью и объединение получаемой смеси с водородным газом (при условиях, которые поддерживают воду в жидкой фазе) для получения активной катализаторной пульпы.

Заявка США 10/938,438 направлена на способ, в котором применяют композиции катализаторной пульпы в переработке сырой нефти. Композиции катализаторной пульпы не позволяют оседать, что приводило бы к возможной дезактивации. Шлам повторно направляют в реактор переработки для повторного применения, и продукты не требуют никаких дополнительных процедур разделения для отвода катализатора.

Заявка США 10/938,200 направлена на способ переработки сырой нефти с применением шламовой композиции. Шламовую композицию готовят в ряду стадий, включающих смешивание оксидов металлов группы νΊΒ с водным аммиаком для образования водной смеси, и сульфидируют смесь для образования шлама. Шлам затем активируют соединением металла группы VIII. Последующие стадии включают смешивание шлама с углеводородной нефтью и объединение получаемой смеси с водородным газом (при условиях, которые поддерживают воду в жидкой фазе) для получения активной катализаторной пульпы.

Заявка США 10/938,269 направлена на способ переработки сырой нефти с применением шламовой композиции. Шламовую композицию готовят посредством ряда стадий, включающих смешивание оксидов металлов Группы VI. В и водного аммиака для образования водной смеси и сульфидируют смесь для образования шлама. Шлам затем активируют металлами группы VIII. Последующие стадии включают смешивание шлама с углеводородной нефтью и объединение получаемой смеси с водородным газом и второй углеводородной нефтью, обладающей более низкой вязкостью, чем первая нефть. Таким образом, получают активную композицию катализатора.

Краткое описание изобретения

Способ гидропереработки сырой нефти, указанный способ, в котором применяют по меньшей мере два реактора с восходящим потоком последовательно с сепаратором внутри каждого реактора, указанный способ, включающий следующие стадии:

(a) комбинирования подачи нагретой сырой нефти, активной композиции катализаторной пульпы и водородсодержащего газа для образования смеси;

(b) пропускания смеси стадии (а) к основанию первого реактора, который поддерживают в условиях гидрообработки, включающих повышенную температуру и давление;

(c) отвода потока пара, включающего продукты и водород, непреобразованный материал и катализаторную пульпу, из верха первого реактора и пропускания его к первому сепаратору;

(б) в первом сепараторе, отвода продуктов и водорода сверху в виде пара в дополнительную обработку и непреобразованного материала и катализаторной пульпы в виде жидкого донного потока;

(е) объединения донных потоков стадии (б) с дополнительной нефтью подачи, приводящую к образованию промежуточной смеси;

(I) пропускания промежуточной смеси стадии (е) к основанию второго реактора, который поддерживают в условиях гидрообработки, включающих повышенную температуру и давление;

(д) отвод потока пара, включающего продукты и водород, непреобразованный материал и катализаторную пульпу из верха второго реактора и пропускания его ко второму сепаратору;

(II) во втором сепараторе, отвода продуктов и водорода сверху в виде пара в дополнительную обработку и пропускания жидкого донного потока, включающего непреобразованный материал и катализа

- 1 013731 торную пульпу, в дополнительную обработку.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1-6 изображают схемы способа этого изобретения с добавлением нефти в промежуточной стадии.

Детальное описание изобретения

Рассматриваемое в данный момент изобретение направлено на способ каталитически активированного шламового гидрокрекинга. Разделение на промежуточной стадии продуктов и непреобразованного материала эффективно в поддержании эффективного теплового баланса в способе. На фиг. 1 поток 1 включает подачу тяжелого сырья, такого как вакуумный мазут. Эта подача поступает в печь 80, где она нагревается, выходя в потоке 4. Поток 4 объединяется с водородсодержащим газом (поток 2), и потоком, включающим активную шламовую композицию (поток 23), приводя к образованию смеси (поток 24). Поток 24 входит в основание реактора 10. Поток пара 5 выходит из вершины реактора 10, включая продукты и водородный газ, так же как шлам и непреобразованный материал. Поток 5 проходит в сепаратор 40, который предпочтительно является испарительным барабаном. Продукт и водород отводят сверху из сепаратора 40 в виде потока 6. Жидкий поток 7 отводят через основание испарительного барабана. Поток 7 содержит шлам в комбинации с непреобразованной нефтью.

Поток 7 объединяют с газообразным потоком, включающим водород (пар 15) и потоком 41 (который включает дополнительную подачу, такую как вакуумный газойль) для образования потока 27. Поток 27 входит в основание второго реактора 20. Поток пара 8 выходит из второго реактора 20 и проходит в сепаратор 50, который предпочтительно является испарительным барабаном. Продукт и водородный газ отводят сверху из сепаратора 50 в виде потока 9. Жидкий поток 11 отводят через основание испарительного барабана. Поток 11 содержит шлам в комбинации с непреобразованной нефтью.

Поток 11 объединяют с газообразным потоком, включающим водород (пар 16) для образования потока 28. Поток 28 входит в основание третьего реактора 30. Поток пара 12 выходных реакторов 30 проходит в сепаратор 60, который предпочтительно является испарительным барабаном. Продукт и водородный газ отводят сверху в виде потока 13. Жидкий поток 17 отводят через основание испарительного барабана. Поток 17 содержит шлам в комбинации с непреобразованной нефтью. Часть этого потока может быть отведена через поток 18.

Верхние потоки 6, 9 и 13 создают поток 14, который проходит в пускатель десорбированной нефти 70. Поток 21, который содержит десорбированную нефть, такую как вакуумный газойль, входит в верхнюю часть пускателя десорбированной нефти 70 и течет вниз. Продукты и газ выходят из пускателя десорбированной нефти 70 сверху через поток 22, в то время как жидкий поток 19 выходит в основании. Поток 19 включает смесь шлама и непреобразованной нефти. Поток 19 объединяют с потоком 17, который также включает смесь шлама и непреобразованной нефти. Свежий шлам добавляют в поток 3 и создают поток 23. Поток 23 объединяют с подачей в первый реактор 10.

Фиг. 2 изображает схему потока, идентичную таковой из фиг. 1, за исключением того, что поток 11 объединен с дополнительным потоком подачи, таким как вакуумный газойль, в дополнение к водородному потоку 16 для образования потока 28.

Фиг. 3, 4 и 5 являются вариациями на многореакторную схему потока, в которой некоторые реакторы имеют внутренние средства разделения фаз в реакторе, а некоторые используют внешнее разделение при помощи испарительного барабана.

На фиг. 3 поток 1 включает подачу тяжелого сырья, такого как вакуумный мазут. Эта подача поступает в печь 80, где она нагревается, выходя в потоке 4. Поток 4 объединяется с водородсодержащим газом (поток 2), и потоком, включающим активную шламовую композицию (поток 23), приводя к образованию смеси (поток 24). Поток 24 входит в основание реактора 10. Поток пара 31 выходит из вершины реактора, включая только продукты и газы благодаря аппарату разделения внутри реактора. Поток 26, который содержит шлам в комбинации с непереработанной нефтью, выходит из основания реактора 10.

Поток 26 объединяют с газообразным потоком, включающим водород (пар 15), и потоком 41 (который включает дополнительную подачу, такую как вакуумный газойль) для образования потока 27. Поток 27 входит в основание второго реактора 20. Способ продолжается, как показано на фиг. 1.

На фиг. 4 поток 11 объединен с дополнительной подачей (поток 42), так же как с потоком 16, для образования потока 28. Иначе, фиг. 4 идентична фиг. 3.

На фиг. 5 поток 1 включает подачу тяжелого сырья, такого как вакуумный мазут. Эта подача поступает в печь 80, где она нагревается, выходя в потоке 4. Поток 4 объединяется с водородсодержащим газом (поток 2) и потоком, включающим активную шламовую композицию (поток 23) , приводя к образованию смеси (поток 24). Поток 24 входит в основание реактора 10. Поток пара 31 выходит из вершины реактора, включая только продукты и газы, благодаря аппарату разделения внутри реактора (не показан). Жидкий поток 26, который содержит шлам в комбинации с непереработанной нефтью, выходит из основания реактора 10.

Поток 26 объединен с газообразным потоком, включающим водород (пар 15), и потоком 41 (который составлен из дополнительной подачи, такой как вакуумный газойль, и может также содержать катализаторную пульпу) для создания потока 27. Поток 27 входит в основание второго реактора 20. Поток

- 2 013731 пара 32 выходит из вершины реактора 20, включая продукты и газы только из-за аппарата разделения в реакторе (непоказанный). Поток 29, который содержит шлам в комбинации с непереработанной нефтью, выходит из основания реактора 20.

Поток 29 объединяется с водородсодержащим газом (поток 16) для образования потока 28. Поток 28 входит в основание реактора 30. Поток пара 12 выходит из вершины реактора, проходя в сепаратор 60, предпочтительно испарительный барабан. Продукт и газы отводят сверху в виде потока 13. Жидкий поток 17 отводят через основание сепаратора 60. Поток 17 содержит шлам в комбинации с непереработанной нефтью. Часть этого потока может быть отведена через поток 18.

Верхние потоки 31, 32 и 13 создают поток 14, который проходит к пускателю десорбированной нефти 70. Поток 21, включающий десобированную нефть, такую как вакуумный газойль, входит в верхнюю часть сепаратора высокого давления 70. Продукты и водород выходят из сепаратора высокого давления 70 сверху, в то время как поток 19 выходит в основании. Поток 19 включает смесь шлама и непереработанной нефти. Поток 19 объединяют с потоком 17, который также включает смесь шлама и непереработанной нефти. Свежий шлам добавляют в поток 3 и создают поток 23. Поток 23 объединяют с подачей в первый реактор 10.

На фиг. 6 поток 29 объединен с дополнительной подачей (поток 42), так же как с потоком 16 для создания потока 28. Иначе фиг. 6 идентична фиг. 5.

Способ приготовления композиции катализаторной пульпы, примененной в этом изобретении, сформулирован в заявках США 10/938003 и 10/938202 и включен посредством ссылки. Композиция катализатора полезна для, но не ограничена способами переработки гидрированием, такими как термический гидрокрекинг, гидроочистка, гидродесульфуризация, гидроденитрификация и гидродеметаллизация.

Сырье, подходящее для применения в этом изобретении, сформулировано в заявке США 10/938269 и включает атмосферный мазут, вакуумный мазут, смолу из установки деасфальтизации растворителя, атмосферные газойли, вакуумные газойли, деасфальтированную нефть, олефины, масла, получаемые из гудронных песков или битумы, масла, получаемые из угля, тяжелой сырой нефти, синтетические масла из процессов Фишера-Тропша, и масла, получаемые из переработанных нефтяных отходов и полимеров.

Предпочтительным видом реактора в рассматриваемом в данный момент изобретении является жидкостной рециркуляционный реактор, хотя могут быть применены и другие виды реакторов с восходящим потоком. Жидкостные рециркуляционные реакторы обсуждены дополнительно в совместно рассматриваемой заявке, которая включена посредством ссылки.

Жидкостной рециркуляционный реактор является реактором с восходящим потоком, который подает тяжелую углеводородную нефть и газ, обогащенный водородом, при повышенном давлении и температуре для гидропереработки. Условия способа для жидкого рециркулирующего реактора включают давление в диапазоне от 10,3 до 24,1 МПа и температуру в диапазоне от 371 до 482°С. Предпочтительные условия включают 13,8 до 20,7 МПа и температуру в диапазоне 371-482°С.

Гидропереработка включает способы, такие как гидрокрекинг и отвод гетероатомных загрязнителей (таких как сера и азот). В применении катализаторной пульпы частицы катализатора являются чрезвычайно маленькими (1-10 мкм). Насосы, в целом, не обязательны для рециркуляции, хотя они могут быть применены.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ гидропереработки сырой нефти, осуществляемый с помощью по меньшей мере двух реакторов с восходящим потоком, расположенных последовательно, с сепаратором между каждыми реакторами, причём указанный способ включает следующие стадии:

(a) перемешивание нагретой сырой нефти, активной композиции катализаторной пульпы и водородсодержащего газа для образования смеси;

(b) подачу смеси стадии (а) в нижнюю часть первого реактора, который поддерживают в условиях гидрообработки, включающих давление в диапазоне от 10,3 до 24,1 МПа и температуру от 371 до 482°С;

(c) отвод из верха первого реактора потока пара, включающего нефтепродукты и водород, непреобразованный материал и катализаторную пульпу, и подачу его к первому сепаратору;

(6) в первом сепараторе отвод нефтепродуктов и водорода из верхней части первого сепаратора в виде пара для дополнительной обработки и непреобразованного материала и катализаторной пульпы в виде жидкого донного потока из нижней части первого сепаратора;

(е) объединение донного потока стадии (б) с дополнительной подачей сырой нефти с образованием промежуточной смеси;

(1) подачу промежуточной смеси стадии (е) в нижнюю часть второго реактора, который поддерживают в условиях гидрообработки, включающих давление в диапазоне от 10,3 до 24,1 МПа и температуру от 371 до 482°С;

(д) отвод потока пара, включающего нефтепродукты и водород, непреобразованный материал и катализаторную пульпу из верхней части второго реактора и подачу его ко второму сепаратору;

- 3 013731 (k) во втором сепараторе отвод нефтепродуктов и водорода из верхней части второго сепаратора в виде пара для дополнительной обработки и подачу жидкого донного потока, включающего непреобразованный материал и катализаторную пульпу, в дополнительную обработку.
2. Способ по п.1, в котором подача сырой нефти в один или более дополнительных реакторов объединена с дополнительной подачей сырой нефти в реактор.
3. Способ по п.2, в котором дополнительно подаваемая нефть отобрана из группы, состоящей из атмосферного мазута, вакуумного мазута, смолы из установки деасфальтизации растворителя, атмосферных газойлей, вакуумных газойлей, деасфальтированной нефти, олефинов, масел, получаемых из гудронных песков или битумов, масел, получаемых из угля, тяжелой сырой нефти, синтетических масел из процессов Фишера-Тропша и масел, получаемых из переработанных нефтяных отходов и полимеров.
4. Способ по п.3, где дополнительно подаваемая нефть является вакуумным газойлем.
5. Способ по п.1, в котором дополнительно подаваемая нефть дополнительно включает катализаторную пульпу.
6. Способ по п.1, где донный материал стадии (к) повторно направлен в стадию (а).
7. Способ по п.1, где донный материал стадии (к) подают в нижнюю часть третьего реактора, который поддерживают в условиях гидрообработки шлама.
8. Способ по п.1, в котором по меньшей мере один из реакторов является жидкостным рециркуляционным реактором.
9. Способ по п.8, в котором рециркуляционный реактор содержит насос.
10. Способ по п.1, где предпочтительный полный диапазон давления составляет от 13,8 до 20,7 МПа и предпочтительный диапазон для температуры реакции составляет от 413 до 454°С.
11. Способ гидропереработки по п.1, где сырая нефть отобрана из группы, состоящей из атмосферных газойлей, вакуумных газойлей, деасфальтированной нефти, олефинов, масел, полученных из гудронных песков или битумов, масел, полученных из угля, тяжелой сырой нефти, синтетических масел из процесса Фишера-Тропша, и масел, получаемых из переработанных нефтяных отходов и полимеров.
12. Способ гидропереработки по п.1, где способ отобран из группы, представляющей собой или гидрокрекинг, или гидроочистку, или гидродесульфуризацию, или гидроденитрификацию, или гидродеметаллизацию.
13. Способ по п.1, где активную композицию катализаторной пульпы по п.1 готовят посредством следующих стадий:

(a) смешивания оксидов металлов группы νίΒ и водного аммиака для образования водной смеси соединений металлов группы νίΒ;

(b) сульфидирования в исходной реакционной зоне водной смеси стадии (а) с газом, включающим сульфид водорода до дозы более 8 8СР сульфида водорода на фунт металлов группы νίΒ для образования шлама;

(c) активирования шлама металлическим соединением группы VIII;

(б) смешивания шлама стадии (с) с углеводородной нефтью, обладающей вязкостью по меньшей мере 2 мм²/с при 100°С для образования промежуточной смеси;

(е) объединения промежуточной смеси стадии (б) с водородным газом во второй зоне реакции при условиях, которые поддерживают воду в промежуточной смеси стадии (б) в жидкой фазе, таким образом, образовывая активную композицию катализатора, которую примешивают к жидкому углеводороду; и (l) восстановления активной катализаторной композиции.
14. Способ по п.1, где по меньшей мере 90% массы сырья преобразовывается в более низкокипящие продукты.
15. Способ гидропереработки сырой нефти, осуществляемый с помощью по меньшей мере двух реакторов с восходящим потоком, расположенных последовательно, с первым сепаратором, расположенным внутри первого реактора, и вторым сепаратором, расположенным снаружи после второго реактора, причём указанный способ включает следующие стадии:

(a) перемешивание нагретой сырой нефти, активной композиции катализаторной пульпы и водородсодержащего газа для образования смеси;

(b) подачу смеси стадии (а) в нижнюю часть первого реактора, который поддерживают в условиях гидрообработки, включающих давление в диапазоне от 10,3 до 24,1 МПа и температуру от 371 до 482°С;

(c) разделение при помощи первого сепаратора внутри первого реактора потока, включающего продукт, водородные газы, непреобразованный материал и катализаторную пульпу, на поток пара, включающий продукты и водородные газы, и жидкий поток, включающий непреобразованный материал и катализаторную пульпу;

(б) подачу потока пара, включающего нефтепродукты и газы, из верхней части первого сепаратора на дополнительную обработку и подачу на стадию (е) жидкого потока, включающего непреобразованный материал и катализаторную пульпу, из нижней части первого реактора в виде донного потока;

(е) объединение донного потока стадии (б) с дополнительно подаваемой сырой нефтью с образованием промежуточной смеси;

(1) подачу промежуточной смеси стадии (е) в нижнюю часть второго реактора, который поддержи

- 4 013731 вают в условиях гидрообработки, включающих давление в диапазоне от 10,3 до 24,1 МПа и температуру от 371 до 482°С;

(д) отвод потока пара, включающего нефтепродукты и водород, непреобразованный материал и катализаторную пульпу, из верхней части второго реактора и подачу его ко второму сепаратору;

(й) во втором сепараторе отвод нефтепродуктов и водорода из верхней части второго сепаратора в виде пара для дополнительной обработки и подачу жидкого донного материала, включающего непреобразованный материал и катализаторную пульпу, в дополнительную обработку.
16. Способ по п.15, в котором подача сырой нефти в один или более дополнительных реакторов объединена с дополнительной подачей сырой нефти в реактор.
17. Способ гидропереработки сырой нефти, осуществляемый с помощью по меньшей мере двух реакторов с восходящим потоком, расположенных последовательно, с сепаратором, расположенным внутри обоих реакторов, причём указанный способ включает следующие стадии:

(a) перемешивание нагретой сырой нефти, активной композиции катализаторной пульпы и водородсодержащего газа для образования смеси;

(b) подачу смеси стадии (а) в нижнюю часть первого реактора, который поддерживают в условиях гидрообработки, включающих давление в диапазоне от 10,3 до 24,1 МПа и температуру от 371 до 482°С;

(c) разделение внутри первого реактора потока пара, включающего нефтепродукты и водород, непреобразованный материал и катализаторную пульпу, на поток пара, включающий нефтепродукты и водород, и жидкий поток, включающий непреобразованный материал и катализаторную пульпу;

(б) подачу потока пара, включающего нефтепродукты и водород, из верхней части первого реактора (10) в первый сепаратор (40) для дополнительной обработки и отбор жидкого потока, включающего непреобразованный материал и катализаторную пульпу из первого реактора, из донной части сепаратора (40) в виде донного потока;

(е) объединение донного потока стадии (б) с дополнительно подаваемой сырой нефтью с образованием промежуточной смеси;

(ί) подачу промежуточной смеси стадии (е) в нижнюю часть второго реактора, который поддерживают в условиях гидрообработки, включающих давление в диапазоне от 10,3 до 24,1 МПа и температуру от 371 до 482°С;

(д) разделение внутри второго реактора потока пара, включающего нефтепродукты и газы, непреобразованный материал и катализаторную пульпу, на поток пара, включающий нефтепродукты и водород, и жидкий поток, включающий непреобразованный материал и катализаторную пульпу;

(й) подачу потока, включающего нефтепродукты и водород из верхней части второго реактора (60) для дополнительной обработки, и подачу жидкого донного потока, содержащего непреобразованный материал и катализаторную пульпу из второго реактора, из второго сепаратора для дополнительной обработки.
18. Способ по п.17, в котором подача сырой нефти в один или более дополнительных реакторов объединена с дополнительной подачей сырой нефти в реактор.