RU2116330C1

RU2116330C1 - Nuclear-power installation for distillation and radiation thermal cracking

Info

Publication number: RU2116330C1
Application number: RU96118315A
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Трутнев; Роберт Шакурович Муфазалов; Николай Яковлевич Мухортов; Федор Михайлович Митенков; Ральф Каримович Зарипов; Алексей Владимирович Певницкий; Вячеслав Петрович Соловьев; Александр Александрович Тюпанов
Original assignee: Юрий Алексеевич Трутнев; Роберт Шакурович Муфазалов; Николай Яковлевич Мухортов; Федор Михайлович Митенков; Ральф Каримович Зарипов; Алексей Владимирович Певницкий; Вячеслав Петрович Соловьев; Александр Александрович Тюпанов
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 1998-07-27

Abstract

FIELD: petroleum processing. SUBSTANCE: installation contains crude oil-heating unit and separation column with sump for residual mazut. Sump is executed in the form of outside circular shell round active zone of nuclear-power reactor. The shell, together with outside periphery of active zone, form reactor space to affect residual mazut with heat and ionizing radiation of active zone to perform radiation thermal cracking of residual mazut. Product is then separated into fractions in temperature fields of separation column. Outside circular shell of active zone may be made in the form of elliptic paraboloid. Crude oil-heating unit utilizes heat energy from nuclear installation. EFFECT: extended industrial use of mazut and other heavy oil fractions to produce motor fuels, reduced process pressure to atmosphere value, and reduced power consumption. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям устройств, предназначенных для переработки сырой нефти при производстве моторных топлив и других нефтепродуктов. The invention relates to structures of devices for the processing of crude oil in the production of motor fuels and other petroleum products.

К перспективным направлениям переработки сырой нефти, в том числе высоковязкой, а также природных битумов относятся радиационные методы. Энергия ионизирующих излучений применяется в качестве активного стимулятора реакций деструкции (расщепления, разрыва) молекул углеводородов [1]. Promising areas for the processing of crude oil, including highly viscous, as well as natural bitumen, are radiation methods. The energy of ionizing radiation is used as an active stimulator of the reactions of destruction (cleavage, rupture) of hydrocarbon molecules [1].

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является установка для дистилляции и термического крекинга сырой нефти, содержащая печь для нагрева сырой нефти и разделительную колонну с зумпфером для остатка-мазута [2]. Closest to the technical nature of the invention is a plant for distillation and thermal cracking of crude oil, comprising a furnace for heating the crude oil and a separation column with a sump for residual fuel oil [2].

Однако известные методы переработки нефти сложны и многоступенчаты и имеют высокие энергозатраты. However, known methods of oil refining are complex and multi-stage and have high energy costs.

Техническим результатом изобретения является разработка конструкции ядерно-энергетической установки для дистилляции и радиационно-термического крекинга сырой нефти, в том числе высоковязкой, и природных битумов, сочетающей высокую производительность и качество продуктов с относительно низкими энергозатратами и экологической чистотой. The technical result of the invention is the development of the design of a nuclear power plant for distillation and radiation thermal cracking of crude oil, including high viscosity, and natural bitumen, combining high productivity and quality of products with relatively low energy consumption and environmental cleanliness.

Для достижения технического результата в установке для дистилляции и термического крекинга сырой нефти, содержащей блок для нагрева сырой нефти и разделительную колонну с зумпфом для остатка-мазута, согласно изобретению зумпф разделительной колонны выполнен в виде внешней кольцевой оболочки активной зоны ядерного энергетического реактора, которая совместно с внешним периметром активной зоны образует реакторный объем для воздействия на остаток-мазут теплом и ионизирующим излучением активной зоны для реализации радиационно-термического крекинга остатка-мазута с последующим разделением полученных фракций в температурных полях разделительной колонны. Внешняя кольцевая оболочка активной зоны ядерного энергетического реактора выполнена в виде эллиптического параболоида. Блок для нагрева сырой нефти использует тепловую энергию ядерной установки. To achieve a technical result in a plant for distillation and thermal cracking of crude oil containing a block for heating crude oil and a separation column with a sump for residual fuel oil, according to the invention, the sump of the separation column is made in the form of an outer annular shell of the core of a nuclear power reactor, which together with the outer perimeter of the core forms a reactor volume for exposure to residual fuel oil with heat and ionizing radiation of the core to realize radiation-thermal cracking residual fuel oil with subsequent separation of the obtained fractions in the temperature fields of the separation column. The outer annular shell of the active zone of a nuclear power reactor is made in the form of an elliptical paraboloid. A block for heating crude oil uses the thermal energy of a nuclear installation.

Изобретение позволит значительно расширить промышленное использование мазута и других тяжелых фракций нефти в качестве сырья для получения моторных топлив, повысить до 80% выход светлых фракций, улучшить их качество, реализовать процесс крекинга при атмосферном давлении и пониженной температуре, обеспечить высокую производительность переработки нефтепродуктов. The invention will significantly expand the industrial use of fuel oil and other heavy fractions of oil as a raw material for the production of motor fuels, increase the yield of light fractions to 80%, improve their quality, implement the cracking process at atmospheric pressure and low temperature, ensure high performance of refining of petroleum products.

На чертеже изображена принципиальная схема установки для дистилляции и радиационно-термического крекинга сырой нефти. The drawing shows a schematic diagram of a plant for distillation and radiation thermal cracking of crude oil.

Установка для дистилляции и радиационно-термического крекинга включает несколько функциональных устройств-блоков: устройство-блок 1 подготовки сырой нефти, устройство-блок 2 ядерно-энергетический, устройство-блок 3 для дистилляции сырой нефти и последующей ее переработки. Блок подготовки 1 служит для предварительного нагрева сырой нефти с использованием тепла конечного продукта (остатка) через посредство теплообменников 4 и 5 с одновременным опреснением сырой нефти в опреснителе 6. Блок 2 ядерно-энергетический служит для энергетического обеспечения установки тепловой и электрической энергией и состоит из ядерного энергетического реактора 8, паровой турбины 9 и турбогенератора 10. Блок 3 для дистилляции нефти и последующей ее переработки состоит из основной разделительной колонны 11, побочных колонн 12, 13, 14, 15, колонны стабилизации 16, колонны разделения бензина 17. При этом зумпф разделительной колонны 11 выполнен в виде внешней кольцевой оболочки активной зоны ядерного энергетического реактора 7, например, в виде эллиптического параболоида, которая совместно с внешним периметром активной зоны образует реакторный объем 18, служащий для воздействия на остаток-мазут теплом и ионизирующим излучением активной зоны реактора 7. Installation for distillation and radiation-thermal cracking includes several functional units: unit-unit 1 for the preparation of crude oil, unit-unit 2 nuclear power, unit-unit 3 for distillation of crude oil and its subsequent processing. The preparation unit 1 is used for preheating crude oil using the heat of the final product (residue) through heat exchangers 4 and 5 with the simultaneous desalination of crude oil in desalination unit 6. The nuclear power unit 2 serves to provide thermal and electrical energy for the installation and consists of nuclear an energy reactor 8, a steam turbine 9 and a turbogenerator 10. Block 3 for oil distillation and its subsequent processing consists of a main separation column 11, side columns 12, 13, 14, 15, stabilization columns 16, gasoline separation columns 17. Moreover, the sump of the separation column 11 is made in the form of an outer annular shell of the active zone of a nuclear power reactor 7, for example, in the form of an elliptical paraboloid, which together with the external perimeter of the active zone forms a reactor volume 18, which serves to act the residual fuel oil with heat and ionizing radiation of the reactor core 7.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Сырая нефть, подаваемая насосом, поступает в теплообменник 4, где тепловой энергией конечного продукта-остатка нагревается до заданной технологией температуры. Далее после обезвоживания и обессоливания в опреснителе 6 нефть поступает в теплообменник 5. Предварительно нагретая теплом конечного продукта нефть поступает в теплообменник 19. В теплообменнике 19 нефть разогревается до температуры 350^oC тепловой энергией первого контура активной зоны реактора 7. Разогретая до 350^oC нефть поступает в колонну дистилляции 11. При этом испаряемая доля нефти поднимается через поды установки вверх, а неиспарившаяся доля (фракция-остаток) уходит в зумпф установки. Испарившиеся фракции, поднимаясь вверх, частично будут конденсироваться и возвращаться назад. Этот обратный поток действует охлаждающе и способствует тому, что между поступающей нефтью и верхней частью колонны 11 устанавливается равномерный переход температур. Таким образом, поднимающиеся пары могут конденсироваться на разных уровнях температурного поля и отводиться с определенных подов колонки как фракции с определенной температурой кипения (конденсации). При этом бензиновые фракции стабилизируются в колонке стабилизации 16 и разделяются на легкие и тяжелые бензины в колонке разделения 17. Неиспарившиеся фракции сырой нефти (остаток-мазут) попадает в зумпф колонны 11, который выполнен в виде кольцевой оболочки, образующейся совместно с внешним периметром активной зоны реактора 7 реакторный объем 18. Остаток-мазут в реакторном объеме 18 подвергается воздействию ионизирующего излучения активной зоны реактора 7 с одновременным разогревом остатка-мазута до температуры 400-410^oC, то есть в реакторном объеме 18 происходит радиационно-термический крекинг (РТК), где энергия ионизирующего излучения применяется в качестве активного стимулятора реакции деструкции молекул углеводородов, что обеспечивает высокую селективность получения целевых продуктов с высокими октановыми числами 76-80 и низким содержанием серы - в 35 раз меньше по сравнению с исходным продуктом. Разделение испарившихся фракций РТК происходит в температурных полях колонны 11, а дальнейшая переработка - в колоннах 12 - 17.The crude oil supplied by the pump enters the heat exchanger 4, where the thermal energy of the final residue product is heated to the temperature set by the technology. Then, after dehydration and desalination in the desalination unit 6, the oil enters the heat exchanger 5. The oil preheated by the heat of the final product enters the heat exchanger 19. In the heat exchanger 19, the oil is heated to a temperature of 350 ^° C with the thermal energy of the primary loop of the reactor 7. The oil heated to 350 ^° C enters the distillation column 11. In this case, the evaporated fraction of oil rises through the bottom of the unit, and the non-evaporated fraction (fraction-residue) goes into the sump of the unit. Evaporated fractions, rising upwards, will partially condense and come back. This return flow acts coolingly and ensures that a uniform temperature transition is established between the incoming oil and the upper part of the column 11. Thus, rising vapors can condense at different levels of the temperature field and can be removed from certain hearths of the column as fractions with a certain boiling point (condensation). In this case, the gasoline fractions are stabilized in the stabilization column 16 and are separated into light and heavy gasolines in the separation column 17. Unevaporated fractions of crude oil (residual fuel oil) fall into the sump of the column 11, which is made in the form of an annular shell, formed together with the outer perimeter of the active zone the reactor 7, the reactor volume 18. The residual fuel oil in the reactor volume 18 is exposed to ionizing radiation of the active zone of the reactor 7 with simultaneous heating of the residual fuel oil to a temperature of 400-410 ^o C, that is, in the reactor volume 18, radiation-thermal cracking (RTK) takes place, where the energy of ionizing radiation is used as an active stimulator of the reaction of destruction of hydrocarbon molecules, which ensures high selectivity for the target products with high octane numbers 76-80 and low sulfur content - 35 times less with the original product. Separation of the evaporated fractions of RTK occurs in the temperature fields of column 11, and further processing in columns 12-17.

Claims

1. Installation for distillation and thermal cracking of crude oil, containing a block for heating crude oil and a separation column with a sump for residual fuel oil, characterized in that the sump of the separation column is made in the form of an outer annular shell of the active zone of a nuclear power reactor, which together with an external one forms a reactor volume with the perimeter of the active zone for influencing the residual fuel oil with heat and ionizing radiation of the active zone for the implementation of radiation-thermal cracking of the residual fuel oil with the following their separation fractions obtained in the separation column temperature fields.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the outer annular shell of the active zone of a nuclear power reactor is made in the form of an elliptical paraboloid.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the unit for heating crude oil uses the thermal energy of a nuclear installation.