RO119310B1

RO119310B1 - Procedeu pentru reducerea viscozităţii reziduurilor petroliere grele

Info

Publication number: RO119310B1
Application number: RO96-01972A
Authority: RO
Inventors: Franco Lattarulo; Pierluigi Bozza; Giacomo Rispoli; Agostino Cavanna
Original assignee: Agip Petroli S.P.A.
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 2004-07-30
Also published as: GR3032398T3; DE69605881T2; PL316489A1; ES2142016T3; ATE188237T1; SK281664B6; HUP9602821A2; HUP9602821A3; HU218833B; PL182542B1; CZ296396A3; SI0768363T1; EP0768363B1; SK130396A3; IT1276930B1; ITMI952099A0; BG100905A; CZ292215B6; DK0768363T3; HRP960464A2

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu pentru reducerea viscozităţii reziduurilor produselor petroliere grele. Procedeul conform invenţiei cuprinde o primă fază de reducere a viscozităţii reziduurilor petroliere grele şi o a doua fază de cracare termică a motorinei grele obţinute în cursul procesului de reducere a viscozităţii, rezultând produse mai uşoare şi un reziduu termic, în care: (a) reziduul termic obţinut în faza de cracare termică este recuperat aproape în totalitate; (b) o compoziţie constând din reziduuri petroliere grele, proaspete, diluate cu reziduul termic recuperat în faza (a), este realimentată la faza de reducere a viscozităţii. ŕ

Description

Inveția se referă la un procedeu pentru reducerea viscozității reziduurilor petroliere grele.

Este cunoscut faptul că în scopul obținerii unor produse petroliere mai puțin vâscoase pornind de la reziduuri petroliere grele extrem de vâscoase, sunt utilizate pe scară largă procedee de reducere a viscozității, descrise de exemplu de Beuther și alții “Reducerea de viscozitate pe cale termică a reziduurilor grele” (“Thermal Visbreaking ofHeavy Residues”), în The Oii and Gas Journal, 57:46, Nov. 9,1959,151-175; sau descrise de Rhoe și colab “Reducerea de viscozitate: Un proces flexibil (“Visbreaking: A Flexible process’) în Hydrocarbon Processing, ianuarie 1979,131-136.

Procedeele de mai sus pot fi aplicate diferitelor fluxuri din rafinărie, cum ar fi reziduurile atmosferice sau de vid, extracte de la extracția cu furfurol, gudroane de la dezasfaltarea cu propan, reziduuri de cracare catalitică.

Procedee de reducere a viscozității sunt procedee termice, efectuate în condiții comparativ blânde, care conduc la obținerea de fracțiuni ușoare de hidrocarburi. Procedeele de reducere a viscozității produc în general gaze, gaze petroliere lichefiate (L.P.G.), fracțiunea nafta și motorină, distilate grele.

Procedeele de reducere a viscozității sunt însoțite adesea de procedee de cracare termică în care motorina grea de vid, rezultând din procedeele de reducere a viscozității este supusă cracării termice în condiții mai drastice decât cele din faza anterioară de reducere a viscozității. în acest mod sunt recuperate alte fracțiuni petroliere mai ușoare.

Aceste procedee combinate (reducerea de viscozitate plus cracare termică) prezintă dezavantajul producerii unor cantități considerabile de reziduuri care, datorită caracteristicilor lor fizico-chimice pe care le posedă (de exemplu densitate, viscozitate și curba de distilare), pot fi folosite doar ca păcură, eventual după diluare cu motorină.

S-a simțit, prin urmare, necesitatea găsirii unor procedee termice noi care să fie atât de eficiente încât să producă cantități mai mici din reziduurile de mai sus.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este elaborarea unui procedeu care elimină practic în totalitate reziduurile de la cracarea termică, rezultând distilate ușoare și materii prime pentru uleiuri combustibile.

Procedeul conform invenției elimină dezavantajele menționate prin aceea că cuprinde o primă fază privind reducerea de viscozitate (I) a reziduurilor petroliere grele și o a doua fază, de cracare termică (II) a motorinei grele, formată în timpul procesului de reducere a viscozității, cracarea termică producând un reziduu termic precum și produse mai ușoare, în care:

(a) reziduul termic obținut în faza de cracare termică este recuperat practic în totalitate;

(b) o compoziție constând din reziduuri petroliere grele, proaspete, diluate cu reziduul termic recuperat în faza (a).

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:

- permite eliminarea aproape în întregime a reziduului termic într-o instalație, folosind o combinație de reducere a viscozității plus cracare termică;

- procedeul este efectuat în lipsa hidrogenului, a catalizatorilor și a solvenților donori de hidrogen;

- poate fi aplicat unei varietăți de fracțiuni petroliere grele, cum ar fi reziduuri de la distilarea în vid, reziduuri de la distilarea atmosferică, extracte de la solventarea cu furfurol, gudroane de la dezasfaltarea cu propan, fracțiuni de furol de la cracarea catalitică, asfalturi; -------=-se-obține o reducere consistentă a reziduurilor (de la faza de reducere a viscozității plus cea de la faza de cracare termică), cu mai mult de 10 procente și, prin urmare, în mod proporțional, o reducere a cantității de motorină utilizată ca agent de diluare a reziduului.

RO 119310 Β1

Prin termenul de reducere a viscozității se înțelege procedeul bine cunoscut din prac- 50 tica anterioară, de reducere a viscozității fracțiunilor petroliere grele. Procedeele de reducere a viscozității de mai sus pot fi efectuate, așa cum este de altfel cunoscut, asupra reziduurilor petroliere grele în absența sau prezența hidrogenului sau în prezența așa-zișilor solvenți donori de hidrogen (vezi, de exemplu, US-A-2953513), sau în prezența hidrogenului și a unui solvent donor (vezi US-A-4292168) și, de asemenea, în prezența catalizatorilor (vezi US-A- 55 5057204).

în forma de realizare preferată a invenției, procesul de reducere a viscozității (I) este efectuat în lipsa hidrogenului, a catalizatorilor și a solvenților donori de hidrogen. Acesta constă în alimentarea reziduurilor petroliere grele într-un cuptor încălzit la temperatura dată pentru o durată de timp prestabilită. 60

Ca în majoritatea proceselor de rafinărie, există o corelare între temperatura de reacție și timpul de staționare al reactivilor. Un procedeu de reducere a viscozității va fi prin urmare mai rigid decât altul dacă, la aceeași temperatură, timpul de staționare este mai mare.

Procesul de reducere a viscozității poate fi efectuat în general cu unul sau mai multe cuptoare, dar în orice caz temperatura procedeului de reducere a viscozității a cuptorului, 65 sau a cuptoarelor în cazul în care sunt mai multe, este cuprinsă între 350 și 525’C, preferabil între 380 și 500°C, la un timp de staționare cuprins între 2 și 20 min, preferabil între 3 și 10 min.

Așa cum s-a menționat mai înainte, reziduurile petroliere grele, ce urmează a fi supuse fazei de reducere a viscozității (I), pot proveni din diferite fluxuri de rafinărie. 70

Procedeul de reducere a viscozității poate fi aplicat unei varietăți de fracțiuni petroliere grele, cum ar fi reziduuri de la distilarea în vid, reziduuri de la distilarea atmosferică, extracte de la solventarea cu furfurol, gudroane de la dezasfaltarea cu propan, fracțiunile de furol de la cracarea catalitică, asfalturi. în general, cel puțin 75% în greutate din componenții reziduurilor petroliere grele au un punct de fierbere care este mai ridicat decât 370’C. 75

Reziduurile petroliere grele de mai sus pot conține, de asemenea, impurități datorate heteroatomilor, de exemplu azot sau sulf, precum și metale, în mod deosebit vanadiu.

în forma preferată de realizare a prezentei invenții, reziduul petrolier greu, alimentat în faza de reducere a viscozității (I), constă în principal din reziduul de la distilarea atmosferică. Reziduurile de la distilarea atmosferică au în mod obișnuit următoarele caracteristici: 80 densitatea cuprinsă între 0,940 și 1000 g/cm³; punctul inițial de distilare (în conformitate cu metoda ASTM D 1160); cuprins între 180 și 220*C; temperatura la care distilează 5% în volume, cuprinsă între 330 și 370’C; temperatura la care distilează 10% în volume, cuprinsă între 380 și 410’C; temperatura la care distilează 50% în volume, cuprinsă între 490 și 520’C. 85

Faza de reducere a viscozității (I) produce numeroase fracțiuni de hidrocarburi. în mod obișnuit sunt recuperate următoarele fracțiuni: a) gaze și gaze petroliere lichefiate (L.P.G.), b) fracțiunea nafta, c) motorină, d) distilat greu de vid, reziduu de vid plus ulei combustibil și/sau gudron.

Pentru exemplul de realizare a procesului din prezenta invenție, separarea produ- 90 selor rezultate în urma procedeului de reducere a viscozității în fracțiunile arătate mai sus nu este relevantă. Este preferabil totuși a se recupera fracțiunile cu o mare valoare adițională, cum ar fi, de exemplu, fracțiunea nafta și motorina.

Pe de altă parte este esențial a recupera o parte sau întreaga cantitate de motorină grea de vid, cunoscută de altfel și sub denumirea prescurtată de HVCO. Aceasta este o 95 fracțiune de hidrocarburi având o densitate la temperatura de 15°C cuprinsă între 0,880 și 0,980 g/cm³, un punct de distilare inițial (în conformitate cu ASTM D1160) cuprins între 240 și 290°C și un punct de distilare cuprins între 530 și 590’C.

RO 119310 Β1

Această motorină grea de vid este în mod obișnuit recuperată, cel puțin de cele mai multe ori, prin distilare în vacuum, în mod obișnuit sub un vid de aproximativ 20...40 mm Hg.

O altă motorină grea de vid poate fi recuperată sub formă de produs de fund al coloanei de distilare la presiune atmosferică, sau la o presiune puțin mai mare decât presiunea atmosferică, în mod obișnuit la presiuni de 2...4 bari. Caracteristicile acestei fracțiuni (respectiv reziduul coloanei la presiune atmosferică) se situează aproximativ în domeniul caracteristicilor pentru motorina grea de vid. Drept consecință, referirea la motorina grea de vid, obținută în fluxul rezultat din procesul de reducere a viscozității (I), înseamnă atât ceea ce se recuperează prin distilare la presiune redusă, cât și ceea ce se recuperează ca reziduu atmosferic.

O parte sau întreaga cantitate de motorină grea de vid, astfel separată, este alimentată la faza de cracare termică (II).

Atunci când numai o parte din motorina grea de vid amintită mai înainte este alimentată la faza de cracare termică, porțiunea rămasă poate fi orice altă fracțiune petrolieră având aceleași caracteristici fizîco-chimice menționate mai înainte pentru motorina grea de vid. Reziduul de vid rezultat din distilarea produselor ușoare este o fracțiune tipică, care ar putea fi folosită eventual în alimentarea fazei de cracare termică (II) împreună cu motorina grea de vid, recuperată în aval de faza de reducere a viscozității (visbreaking).

Este preferabil totuși, ca faza de cracare termică (II) să fie alimentată cu întreaga cantitate de motorină grea de vid, recuperată ca fracțiune din procesul de reducere a viscozității.

Este evident că, atunci când cuptorul de cracare termică este dimensionat în vederea operării cu cantități de motorină grea de vid, care sunt mai mari decât cele rezultate de la faza de reducere a viscozității, este necesar să se utilizeze, de asemenea, și alte fracțiuni petroliere având caracteristicile motorinei grele de vid.

Pe de altă parte, atunci când cuptorul de cracare termică este dimensionat în vederea operării cu cantități de motorină grea de vid, care sunt mai mici decât cantitățile separate după faza de reducere a viscozității (I), este necesar să se îndepărteze o parte din motorina grea de vid sau să se separe, în faza de reducere a viscozității, numai cantitatea dorită de motorină grea de vid, produsă.

Faza de cracare termică (II) este efectuată în condiții de reacție mai severe decât cele din faza de reducere a viscozității (I) și, prin urmare, la temperaturi mai ridicate, la același timp de staționare, sau la un timp de staționare mai mare, la aceeași temperatură.

Temperatura fazei de cracare termică (II) este cuprinsă în mod obișnuit între 450 și 510°C, iar timpul de staționare este cuprins între 20 și 60 min.

La sfârșitul fazei de cracare termică (II), fracțiunea așa-numită reziduu termic este recuperată, fracțiune care constă din aceea ce rezultă din procesul de cracare termică după îndepărtarea prin distilare a fracțiunilor ușoare (respectiv a hidrocarburilor cu punct de fierbere mai scăzut de 350’0, (350°C-).

Fluxul care părăsește faza de cracare termică (II) este în mod normal alimentat într-un separator unde sunt separate fracțiunile ușoare, respectiv cele care au punctul de fierbere sub temperatura de 350’C. Produsul rămas constă din reziduul termic, care are o densitate la temperatura de 15°C cuprinsă între 1,00 și 1,07, o valoare P (determinată prin metoda Shell nr. 1600 din 1983) cuprinsă între 1,4 și 2,3, un punct inițial de distilare (în conformitate cu ASTM D1160) cuprins între 180 și 220’C, o temperatură la care distilează 50% în volume, cuprinsă între 440 și 490’C, temperatura la care distilează 90% în volume, cuprinsă între 570 și 610’C.

Reziduul termic astfel recuperat este amestecat cu alte reziduuri petroliere grele, identice sau diferite față de alimentarea inițială, iar amestecul astfel obținut este realimentat la faza de reducere a viscozității (I).

RO 119310 Β1

Amestecul de reziduu petrolier greu și reziduu termic constă, de preferință, din 5 până la 50% în greutate, mai preferabil de la 10 până la 40% în greutate, dar și mai prefe- 150 rabil de la 20 până la 30% în greutate, din reziduul termic, restul până la 100 constând din alte fracțiuni petroliere grele, menționate mai sus.

Procedeul descris în prezenta invenție permite ca aproape întreaga cantitate de reziduu termic să fie eliminată într-o instalație combinată formată din faza de reducere a viscozității și faza de cracare termică. 155

Se dau în continuare exemple de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1 și 2, care reprezintă:

- fig. 1, schema procedeului descris în prezenta invenție, în care A reprezintă insta- lația de reducere a viscozității, B reprezintă unitatea de distilare sub vid, C este unitatea de cracare termică, iar D este unitatea de distilare armosferică. 160

- fig. 2, în scop de comparație, un procedeu convențional folosit în practica anterioară, în care nu este prevăzută recircularea reziduului termic de evacuare rezultat din faza de cracare termică în ceea ce privește fluxurile indicate în fig. 1, fluxul 1 este reziduul petrolier greu care alimentează instalația de reducere a viscozității, fluxul 2 este motorina ușoară de vid, fluxul 165 3 reprezintă motorina grea de vid, fluxul 4 este reziduul de la instalația de reducere a viscozității, fluxul 5 reprezintă o fracțiune de motorină grea de vid din exterior, fluxul 6 este reziduul recirculat de la unitatea de fracționare la presiune atmosferică, iar fluxul 7 este reziduul termic.

Fig. 1 indică o instalație de reducere a viscozității A, alimentată cu reziduu petrolier 170 greu 1. Din această instalație se obține un flux ușor (care nu este poziționat în figură), care este trimis într-o unitate de distilare atomosferică D, precum și un flux greu (care de asemenea nu este arătat în figură), care este trimis la o unitate de distilare sub vid B. Din această unitate de distilare sub vid se obține o fracțiune de motorină ușoară de vid fluxul 2, care alimentează unitatea de distilare atomosferică D, o fracțiune petrolieră de motorină grea de 175 vid fluxul 3 și un reziduu de la faza de reducere a viscozității fluxul 4, care este utilizat drept component pentru uleiurile combustibile. Fracțiunea de motorină grea de vid fluxul 3 formează alimentarea instalației de cracare termică C, împreună cu motorina grea, obținută ca reziduu fluxul 6 de la unitatea de distilare (fracționare) la presiune atmosferică D, împreună cu alte alimenatări posibile având compoziție similară, de diferite origini de pro- 180 veniență. Din instalația de cracare termică C se obține o fracțiune ușoară (care nu este poziționată în figură), care este alimentată la unitatea de distilare atmosferică D, și un reziduu termic, care este recirculat în instalația de reducere a viscozității.

Exemple

Au fost experimentate două regimuri de operare în rafinărie, ambele regimuri de 185 operare fiind alimentate cu un reziduu de la distilare atmosferică, reziduul având următoarele caractetistici principale:

Densitatea la temperatura de 15’C: 0,981

Valoarea P: 2,10

Reziduu carbonic Conradson:...................................9,70%190

Viscozitate la temperatura de 50°C: ............................ 49,3cSt

Sulf total:...................................................2,82%

Distilare în conformitate cu ASTM D 1160:

Punctul inițial de fierbere: ................................197’C

5% volume evaporat:.................................... 343°C 195

10% volume evaporat:................................... 393’C

20% volume evaporat:................................... 429°C

30% volume evaporat:................................... 455°C

RO 119310 Β1

40% volume evaporat: 480*0

50% volume evaporat:512’C

607o volume evaporat: 552*C

70% volume evaporat: 609’C

807o volume evaporat: 655’C

907o volume evaporat:71ΓΟ

95% volume evaporat: 822°C

Punctul final de distilare: 850’C

Alimentarea instalației de cracare termică (II) a avut următoarele caracteristici:

Densitatea la temperatura de 15°C:0,975

Reziduu carbonic Conradson:1,04%

Distilare în conformitate cu ASTM D 1160:

Punctul inițial de fierbere: 275°C

57o volume evaporat: 325°C

107o volume evaporat: 348’C

20% volume evaporat: 375°C

307o volume evaporat: 398°C

407o volume evaporat:414°C

507o volume evaporat: 436°C

607o volume evaporat: 448°C

70% volume evaporat: 468°C

807o volume evaporat: 485°C

907o volume evaporat: 510°C

95% volume evaporat: 535’C

Punctul final de distilare: 587’C

Referindu-ne la fig. 1, alimentarea instalației de cracare termică constă (în ambele teste 1 și 2) din 607o motorină grea de vid (HVGO - Heavy Vacuum Gas Oii) de la instalația de distilare sub vid B, 30% de la baza coloanei unității de fracționare la presiunea atmosferică D, iar restul de 107o de motorină grea distilarea produselor ușoare sub vid” de la instalația de distilare a fracțiunilor ușoare, ultima fracțiune fiind alimentată evident din alte sectoare ale rafinăriei.

Reziduul termic de la instalația de cracare termică (II), după îndepărtarea produselor ușoare, prezintă următoarele caractetistici:

Densitatea la temperatura de 15°C: 1,053

Valoarea P:2,00

Conținut total de sulf:..........................................3,687o

Distilare în conformitate cu ASTM D 1160:

Punctul inițial de fierbere: 205°C

57o volume evaporat: 383°C

107o volume evaporat: 408’C

207o volume evaporat: 426°C

307o volume evaporat: 442°C

507o volume evaporat:................................... 474°C

607o volume evaporat:................................... 490°C

707o volume evaporat:................................... 520°C

80% volume evaporat:................................... 544’C

907o volume evaporat:................................... 594’C

95% volume evaporat:...................................618’C

Punctul final de fierbere: ................................>750*0

RO 119310 Β1 în testul comparativ 2, reziduul termic de la faza de cracare termică a fost diluat cu motorină pentru a se obține ulei combustibil, iar faza de reduce a viscozității care urmează 250 a fost alimentată cu un alt reziduu petrolier greu, proaspăt.

în testul 1, reziduul termic a fost amestecat cu un alt reziduu petrolier greu, iar întregul amestec a fost trimis la faza de reducere a viscozității (I). Compoziția amestecului de mai sus constă în 25% reziduu termic, restul de 75% fiind reziduu petrolier greu propaspăt.

Cele două regimuri de operare au fost efectuate în conformitate cu schema din fig. 255 1 și 2, de exemplu, testul 1 a fost efectuat cu recircularea aproape în întregime a reziduului termic care părăsește faza de cracare termică, în timp ce testul comparativ 2 a fost efectuat în conformitate cu schema din fig. 2, respectiv fără recircularea reziduului termic obținut din faza de cracare termică.

în experimentul de mai sus temperatura la baza reactorului de reducere a viscozității 260 este de 485’C, în timp ce temperatura cuptorului de cracare termică este de 495’C.

Rezultatele celor două teste, operarea ambelor regimuri de lucru efectuându-se pe o perioadă de timp de 20 de zile, sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Fracțiunea	Randament % gr/gr
Testul 1	Testul 2
Gaze	3,8	2,1
Gaz petrolier lichefiat	3,7	2,9
Hidrocarburi C5/C6	2,5	2,1
C7 - 140°C	8,6	5,8
Motorine	45,2	35,9
Reziduu termic	0,2	16,5
Reziduu din procedeul de reducere a viscozității	36,0	34,7

265

270

Datele de mai sus privind randamentele în diferite produse, care se referă la valori medii, arată modul în care procedeul din prezenta invenție conduce la o îmbunătățire deci- 275 sivă în ceea ce privește randamentele în motorine (o creștere de aproximativ 9%), precum și la o foarte mică creștere (de aproximativ 2%) în ceea ce privește distilatele C7 - 140°C. Creșterea celorlalte distilate este puțin semnificativă.

Un rezultat foarte important al acestor teste constă în faptul că se obține o reducere consistentă a reziduurilor (de la faza de reducere a viscozității plus cea de la faza de cracare 280 termică), cu mai mult de 10 procente și, prin urmare, în mod proporțional, o reducere a cantității de motorină utilizată ca agent de diluare a reziduului.

Claims

Revendicări

285

1. Procedeu pentru reducerea viscozității reziduurilor petroliere grele, care cuprinde o primă fază de reducere a viscozității reziduurilor petroliere grele și o a doua fază de cracare termică a motorinei grele, obținută în procesul de reducere a viscozității, la temperatura de 450...510°C și timpi de staționare 20...60 min, rezultând un reziduu termic și produse mai ușoare, caracterizat prin aceea că: 290 (a) reziduul termic obținut în faza de cracare termică este recuperat aproape în totalitate;

RO 119310 Β1 (b) o compoziție constând dintr-un amestec de reziduuri petroliere grele diluate și reziduul termic recuperat în faza (a) de cracare termică este realimentată în faza de reducere a viscozității.
2. Procedeu în conformitate cu revendicarea 1, caracterizat prin aceea că procesul de reducere a viscozității este efectuat în lipsa hidrogenului, a catalizatorilor și a solvenților donori de hidrogen.
3. Procedeu în conformitate cu revendicarea 1, caracterizat prin aceea că reziduul petrolier constă, în principal, din reziduu de la distilarea atmosferică.
4. Procedeu în conformitate cu revendicarea 1, caracterizat prin aceea că amestecul de reziduuri petroliere grele și reziduul termic de la instalația de cracare termică este realimentat în instalația de reducere a viscozității, constând din 5...50% în greutate reziduu termic, restul până la 100 constând din reziduu petrolier greu, proaspăt.
5. Procedeu în conformitate cu revendicarea 4, caracterizat prin aceea că, respectiv, compoziția realimentată la faza de reducere a viscozității constă din 10...40% în greutate reziduu termic obținut în faza de cracare termică.
6. Procedeu în conformitate cu revendicarea 5, caracterizat prin aceea că, respectiv, compoziția realimentată la faza de reducere a viscozității constă în 20...30% în greutate reziduu termic obținut în faza de cracare termică.