RO113656B1 - Procedeu şi instalaţie pentru cocsare întârziată - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu şi o instalaţie de cocsare întârziată, pentru prelucrarea produselor petroliere şi cărbunoase, ce micşorează pericolul de cocsare a coloanei de fracţionare. Procedeul constă din utilizarea, drept materii prime, de fracţiuni petroliere sulfuroase şi /sau nesulfuroase, diferite reziduuri, precum şi până la 45% un diluant de tip motorină. Efluentul care părăseşte camera de reacţie, este supus unei operaţii de prefracţionare la o presiune de 1...5 bari. Instalaţia este prevăzută cu o coloană de prefracţionare (7), amplasată între o cameră de reacţie (6) şi o coloană principală de fracţionare (4), coloană care se continuă, la partea inferioară, cu un ansamblu superior (9) de separare a particulelor de cocs.

Description

RO 113656 Bl

Invenția se referă la un procedeu și la o instalație de cocsare întârziată, utilizate în rafinării sau în combinate care prelucrează produse petroliere și cărbunoase, pentru creșterea randamentelor de distilate medii, pe seama scăderii randamentului de cocs.

Este cunoscut un procedeu de realizare a cocsului de petrol [US 4518487] care prevede scoaterea produsului greu, antrenat de vaporii din camera de cocsare, pe la baza coloanei de fracționare [reciclul greu convențional) și îndepărtarea acestuia din instalație fără a mai fi recirculatîn zona de reacție. Materia primă, în amestec cu un distilat ușor, separat în coloana de fracționare, este dirijată în zona de reacție, obținându-se o diminuare a randamentului de cocs și o creștere a randamentului de distilate medii.

Acest procedeu prezintă dezavantajul că există pericolul depunerii, în baza coloanei de fracționare, a particulelor de cocs antrenate cu vaporii din camera de reacție, fenomen datorat gradului redus de turbulență, determinat de prezența unei cantități mici de produs care se separă în bază

Mai sunt cunoscute procedee de realizare a cocsului de înaltă calitate, din reziduuri petroliere (US 3617480), care constă în încălzirea reziduului la temperatura de cocsare, la o temperatură cuprinsă între 496 și 51O°C, cocsarea reziduului în condiții de timp, temperatură, presiune, pentru a produce cocs și produse de distilare, fracționarea produselor de distilare pentru recuperarea gazelor, benzinei, uleiurilor ușoare, fracțiunilor grele, după care se aplică încălzirea pentru cocsare întârziată.

Aceste procedee nu pot elimina reciclul greu convențional, din alimentarea radiației cuptorului.

Sunt cunoscute instalații de cocsare întârziată (US 3617480], alcătuite dintr-o linie de alimentare directă în legătură cu partea inferioară'a unei coloane de fracționare și cu un cuptor de încălzire a produselor, produse care, în continuare, sunt trecute la partea inferioară a două camere de cocsare. Produsele volatile din camerele de cocsare sunt preluate pe la partea superioară a acestora și dirijate spre coloana de stripare sau spre coloana de fracționare.

Aceste instalații nu pot realiza o reducere a randamentului de cocs.

Problema care apare în cazul procesului de cocsare întârziată constă în aceea că o anumită cantitate de materie primă, care intră în coloana de fracționare, reia ciclul întreg, corespunzător întregii cantități de materie primă, iar datorită antrenării particulelor mari de cocs, care se depun la partea inferioară a camerei de fracționare, duce la blocarea acesteia.

Problema a fost rezolvată cu un procedeu care constă din prefracționarea efluentului, provenit din camera de reacție, înainte ca acesta să pătrundă în coloana principală de fracționare. în cadrul acestei operații, are loc o separare a unui flux de vapori care sunt dirijați la partea superioară a coloanei de fracționare și un produs lichid, care este evacuat pe la partea inferioară a camerei de reacție, lichid din care se separă particule de cocs, iar o parte din acest flux este recirculat în camera de prefracționare.

Instalația pentru realizarea procedeului, conform invenției, este alcătuită dintr-o coloană de prefracționare amplasată în fluxul dintre camera de reacție și coloana principală de fracționare, coloană de prefracționare care este în legătură, la partea inferioară, cu un ansamblu de îndepărtare a particulelor de cocs și cu un echipament de răcire.

RO 113656 Bl

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- permite diminuarea randamentului de cocs și crește randamentul de distilate medii;so

- diminuează pericolul cocsării bazei coloanei de prefracționare;

- elimină posibilitatea de cocsare a fundului coloanei principale de fracționare;

- reduce riscul de cocsare a țevilor din radiația cuptorului;

- permite valorificarea superioară a fracțiunilor reziduale de origine petroilieră sau cărbunoasă;ss

- prezintă o mare flexibilitate.

Invenția va fi prezentată, în continuare, în legătură și cu figura care reprezintă schema instalației.

Procedeul conform invenției constă în alimentarea zonei de radiație a unui cuptor de încălzire și reacție cu un amestec constituit din 55...1OO%, în greutate, cu6o un flux cu temperatura de 3OO..38O°C, separat la baza unei coloane principale de fracționare, acest flux fiind constituit din materie primă și fracțiunea finală din motorina grea, și din până la 45 % un flux de diluent, cu interval de distilare cuprins între 150°C și 450°0, de tipul motorinei reflux de interval, separată în coloana principală de fracționare sau provenind din alte surse. Materia primă este constituită din frac- 65 țiuni petroliere sulfuroase și/sau nesulfuroase, precum și din reziduuri de la distilarea atmosferică sau de vid a țițeiului, produse grele reziduale, rezultate în procesele de cracare catalitică, piroliză, fabricarea uleiurilor, cracare termică, reducere de viscozitate și/sau produse grele de cocserie, ulei de șist și amestecuri ale acestora.

Efluentul provenit din camera de reacție este introdus într-o coloană de prefrac- 7 o ționare, care operează la o presiune de 1...5 bar, din care se separă și este evacuat pe la vârf un flux de vapori cu temperatura cuprinsă între 360°C și 41D°C și care alimentează coloana principală de fracționare. Fluxul constituit din lichid greu, aflat la partea inferioară a coloanei de prefracționare și, cu o temperatură de 3DD..39D°C, este trecut la un ansamblu de separare a particulelor de cocs antrenate din camera 75 de reacție și răcit într-un echipament corespunzător. □ cantitate de până la 30 % din acest flux este recirculată la partea mediană a coloanei de prefracționare, restul fiind dirijat spre depozitare ca produs final. Refluxul rece, de la partea superioară a coloanei de prefracționare, și fluxul de răcire a vaporilor din conducta de transfer de la camera de reacție la coloana de prefracționare sunt constituite dintr-un flux de frac- 8 o țiune petrolieră cu interval de distilare cuprins între 15D°C și 45D°C, flux de tipul motorinei reflux de interval. Produsele obținute sunt alcătuite din gaze, benzină, motorină ușoară cu caracteristici uzuale pentru instalațiile clasice de cocsare întârziată, motorină grea cu limite de distilare cuprinse între 3DD°C și 51D°C, produs lichid greu cu limite de distilare cuprinse între 380°C și 6DD°C, flux utilizabil drept component de 85 combustibil și/sau ca materie primă a unor procedee termocatalitice, precum cracarea catalitică, și cocs cu un conținut de volatile de 8...15 %în greutate.

Instalația pentru realizarea procedeului conform invenției este o instalație de cocsare întârziată, la care un flux a, de fracțiune petrolieră și/sau cărbunoasă, vehiculat cu o pompă 1, după ce se preîncălzește într-un schimbător de căldură 2 și în 90 zona de convecție a unui cuptor de încălzire și reacție 3, se introduce, cu temperatura de 34D°C, în zona de epuizare a unei coloane de fracționare 4, care funcționează la o presiune de 2,8 bar. De la baza coloanei de fracționare 4, pleacă un alt flux b,

RO 113656 Bl vehiculat de o pompă 5, care, împreună cu niște fluxuri c din motorină d reflux de interval, e de abur sau condens sau apă, este introdus în zona de radiație a cuptorului de încălzire și reacție 3. Fluxul rezultat, având temperatura de 485°C, părăsește cuptorul 3 și este introdus la partea inferioară a unor camere de reacție 6, care lucrează alternativ cu alte camere de reacție la o presiune de 3,5 bar. în urma desfășurării reacțiilor termice specifice în aceste camere de reacție 6, se obține cocs care este evacuat după un flux f. Ciclul de lucru al fiecărei camere de reacție 6 este decalat, având succesiunea încărcare-reacție-descărcare.

Fluxul de vapori de produse de reacție părăsește camera de reacție 6, pe la partea superioară, cu o temperatură de 445°C. Acești vapori răciți, controlați până la 425°C cu un flux g de motorină preluată din motorina reflux de interval d, se introduc într-o coloană de prefracționare 7, care operează la o presiune de 3 bar. La partea superioară a coloanei de prefracționare 7 se introduce, ca reflux rece, un flux h, preluat din motorina reflux de interval d. Vaporii părăsesc coloana de prefracționare 7 pe la partea superioară, cu temperatura de 39O°C, și sunt dirijați în partea inferioară a coloanei de fracționare 4. Produsul lichid greu, cu temperatura de 36O°C, formând un flux i, este evacuat din partea inferioară a coloanei de prefracționare 7, este antrenat de o pompă 8, fiind admis într-un ansamblu 9, de îndepărtare a particulelor de cocs și răcit într-un schimbător de căldură IO. O parte din fluxul de lichid greu i este recirculată în partea mediană a coloanei de prefracționare 7, cealaltă parte fiind trimisă la un rezervor, nefigurat, după ce a fost răcită suplimentar într-un schimbător de căldură 11.

Vaporii de gaze, de benzină și de apă, părăsesc coloana de fracționare 4 pe la partea superioară, sunt condensați și răciți într-un ansamblu de condensare-răcire 12, după care sunt separați într-un vas separator 13, la o temperatură de 38°C, formând niște fluxuri j, de gaze, k, de benzină și I, de apă de proces. O parte din fluxul de benzină k, vehiculat cu o pompă 14, se dirijează ca reflux rece la partea superioară a coloanei de fracționare 4.

De pe un taler de extragere, nefigurat, al coloanei de fracționare 4, se prelevează, la temperatura de 235°C, sub forma unui flux m, motorină ușoară, care, după ce se stripează conform procedeelor cunoscute, cu abur, într-un striper 15, este vehiculată, cu o pompă 16, la un rezervor, după ce se răcește într-un schimbător de căldură 17.

De pe un alt taler de extragere, al coloanei de fracționare 4, se prelevează fluxul d de motorină, reflux de interval cu temperatura de 3OO°C. □ parte din fluxul d, vehiculat cu o pompă 18, este dirijat, ca flux c de diluent, la alimentarea radiației cuptorului de încălzire și reacție 3, cealaltă parte răcindu-se într-un schimbător de căldură 19, după care o parte, fluxul g, este dirijată la partea superioară a camerei de reacție

6, altă parte, fluxul h, ca reflux, la partea superioară a coloanei de prefracționare 7, iar restul este reintrodus în coloana de fracționare 4.

De pe alt taler, de asemenea nefigurat, al coloanei de fracționare 4, se prelevează un flux de motorină n, având temperatura de 355°C. □ parte din acest flux se introduce spre partea inferioară a coloanei de fracționare 4, iar cealaltă parte se stripează cu abur, în mod cunoscut, într-un striper 20. Produsul, aflat la partea inferioară a striperului 20, este vehiculat cu o pompă 21, răcit într-un schimbător de căldură 22 și livrat ca produs final la un rezervor, nefigurat.

RO 113656 Bl

Creșterea randamentului în distilate și scăderea randamentului în cocs este 14o demonstrat în continuare cu ajutorul unui program de calcul, dezvoltat pentru procesul de cocsare întârziată. în acest scop au fost efectuate două execuții de program, folosind aceeași materie primă și condiții de operare identice. în primul caz, s-a operat cu o rație de reciclu de 0,18 (18 volume de reciclu greu convențional pentru fiecare 100 volume materie primă). în al doilea exemplu, s-a lucrat cu o rație de reciclu 145 identică, de 18 volume diluent cu limite de distilare 28O...4OO°C la 100 volume de materie primă.

Caracteristicile materiei prime (reziduu de vid, provenit din țiței greu, iranian) sunt prezentate în tabelul 1.

150

Tabelul 7

Caracteristica	Valoarea
Distilare PRF*, ~C	+525
Densitate, d20	1,04
Sulf, % greutate	3
Viscozitate cinematică, cSt la 50°C la100°C	130.000 1200
Cocs Conradson, % greutate	18,4

155

160

PRF-puncte reale de fierbere.

în ambele cazuri, s-a simulat procesul de cocsare întârziată în condițiile în care presiunea pe camera de reacție a fost de 3,5 bar, iar temperatura la vârful camerei de reacție 6 a fost de 445°C. Distribuția de produse în cele două cazuri este prezentată în tabelul 2. ies

Tabelul 2

Produs	Reciclu greu convențional	Reciclu diluant
C4 % greutate gaze	10,8	9,9
Benzină debutanizată, % greutate	10,5	10,1
Motorină ușoară, %greutate	24,2	24,8
Motorină grea, % greutate	20,9	16
Produs lichid greu, % greutate	-	10,3
Cocs, % greutate	33,6	28,9
Total	100,0	100,0
Diferență distilate medii, % greutate	+6
Diferență cocs, % greutate	-3,7

170

175

Claims (3)

1. RO 113656 Bl

   180 Unele caracteristici ale produselor lichide obținute sunt prezentate în tabelul

   3.

   Tabelul 3.

   Produs/ Caracteristica Benzină Motorină ușoară Motorină grea Produs lichid greu densitate 0,73 0,85 □, 94 0,99

   Distilare, °C final 17D 330 500 -

   Masa moleculară 103 210 320 355

   Sulf, % greutate □,3 1 1,6 1,85

   Revendicări

   190

   1. Procedeu de cocsare întârziată, utilizând, pentru alimentarea cuptorului de încălzire și reacție, o parte din fluxul separat în baza coloanei de fracționare, care poate fi constituită din fracțiuni petroliere sulfuroase și/sau nesulfuroase, reziduuri 195 de la distilarea atmosferică sau în vid a țițeiului, produse grele reziduale, din procesele de cracare catalitică, caracterizat prin acea că mai folosește, tot ca materie primă, până la 45%, în greutate, un flux de diluent, iar efluentul care părăsește camera de reacție este supus unei operații de prefracționare la o presiune de 1 ...5 bar, pentru a se putea separa vaporii de produsele lichide grele.
2. 2oo 2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că materia primă, preluată de la baza coloanei de fracționare, are temperatura cuprinsă între 15D°C și 45D°C.
3. 3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că diluentul poate fi de tipul motorinei reflux de interval, separată în coloana de fracționare.

   205 4. Instalație pentru realizarea procedeului conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că este prevăzută cu o coloană de prefracționare (7) amplasată între o cameră de reacție [6] și o coloană principală de fracționare (4), iar la partea inferioară, coloana de prefracționare 7 se continuă cu un ansamblu (9) de separare a particulelor de cocs.

   Președintele comisiei de examinare: ing. Zamfir Nicolae

   Examinator: ing. Arghirescu Marius