RU2180676C1 - Method of viscosity breaking of heavy oil residues - Google Patents
Method of viscosity breaking of heavy oil residues Download PDFInfo
- Publication number
- RU2180676C1 RU2180676C1 RU2001107488A RU2001107488A RU2180676C1 RU 2180676 C1 RU2180676 C1 RU 2180676C1 RU 2001107488 A RU2001107488 A RU 2001107488A RU 2001107488 A RU2001107488 A RU 2001107488A RU 2180676 C1 RU2180676 C1 RU 2180676C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- feedstock
- gas oil
- tube furnace
- viscosity
- mixture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нефтепереработки, а более конкретно к способам термического крекинга нефтяных остатков. The invention relates to the field of oil refining, and more particularly to methods for thermal cracking of oil residues.
Из предшествующего уровня техники известен способ переработки тяжелых нефтяных остатков (US-А-3562146, 1968), включающий смешение исходного сырья с рециркулятом - газойлевыми фракциями с температурой кипения не ниже 400oС, нагрев смеси до температуры 370-480oС и подачу ее в реакционную камеру для проведения в ней термокрекинга при температуре 485-500oC и давлении 1,5-3 МПа с последующей ректификацией продуктов термокрекинга и отбором целевых продуктов.The prior art method for processing heavy oil residues (US-A-3562146, 1968), comprising mixing the feedstock with recirculated gas oil fractions with a boiling point of at least 400 ° C, heating the mixture to a temperature of 370-480 ° C and supplying it into the reaction chamber for thermocracking in it at a temperature of 485-500 o C and a pressure of 1.5-3 MPa, followed by rectification of thermocracking products and selection of target products.
К недостаткам указанного выше способа относятся: низкая стабильность целевого продукта, обусловленная обратным перемешиванием потока смеси в реакционной камере; сложность очистки внутренней поверхности реакционной камеры от кокса; сложная технологическая схема сепарации продуктов термокрекинга, в частности необходимость использования вакуумной ректификационной колонны. The disadvantages of the above method include: low stability of the target product due to back-mixing of the mixture flow in the reaction chamber; the difficulty of cleaning the inner surface of the reaction chamber from coke; a complex technological scheme for the separation of thermocracking products, in particular the need to use a vacuum distillation column.
Известен также способ висбрекинга тяжелых нефтяных остатков (Валявин Г. Г. и др. Висбрекинг гудрона с получением котельного топлива. Химия и технология топлив и масел, 2, 1999, с. 25-27), взятый в качестве прототипа и включающий предварительный нагрев исходного сырья (гудрона), смешение его в специальной сырьевой емкости с углеводородным турбулизатором с последующим легким термокрекингом полученной смеси в трубчатой печи в присутствии водяного пара и при температуре 460-490oС на ее выходе, ректификацией продуктов легкого термокрекинга в атмосферной колонне, работающей с подачей острого и циркуляционных орошений, а также водяного пара в низ колонны с выделением газа, бензиновой фракции, газойля с пределами отбора фракций от 200oС до 500oС и крекинг остатка. Полученный газойль отпаривают, а затем разделяют на два потока. Первый поток отпаренного газойля используют в качестве углеводородного турбулизатора, а второй поток совместно с частью крекинг-остатка направляют в котельное топлива. Водяной пар подают в каждый змеевик трубчатой печи через соответствующий патрубок, установленный на входе змеевика в трубчатую печь, при этом количество подаваемого в змеевики трубчатой печи водяного пара к массе исходного сырья составляет 0,6-1,05 мас.%.There is also a method of visbreaking heavy oil residues (Valyavin G. G. et al. Visbreaking tar to obtain boiler fuel. Chemistry and technology of fuels and oils, 2, 1999, pp. 25-27), taken as a prototype and including preheating of the original raw materials (tar), mixing it in a special raw capacity with a hydrocarbon turbulator, followed by easy thermocracking of the mixture in a tube furnace in the presence of water vapor and at a temperature of 460-490 o С at its outlet, rectification of light thermocracking products in atmospheric column, working with the supply of acute and circulating irrigation, as well as water vapor to the bottom of the column with the release of gas, gasoline fraction, gas oil with a range of fractions from 200 o C to 500 o C and cracking residue. The resulting gas oil is steamed, and then divided into two streams. The first stream of stripped gas oil is used as a hydrocarbon turbulator, and the second stream, together with part of the cracked residue, is sent to the boiler fuel. Water vapor is supplied to each coil of the tube furnace through a corresponding pipe installed at the inlet of the coil into the tube furnace, while the amount of water vapor supplied to the coil of the tube furnace to the mass of the feedstock is 0.6-1.05 wt.%.
Способ, взятый в качестве прототипа, характеризуется высокой степенью гибкости по подводу тепла, что позволяет осуществлять регулирование температурного режима процесса висбрекинга, а также с высокой точностью контролировать температуру смеси. Конструкция используемой для осуществления данного способа трубчатой печи змеевикового типа позволяет использовать эффективную паровоздушную систему выжига кокса, что позволяет уменьшить до минимума длительность простоев печи из-за ремонта. Кроме того, возможность обеспечения высокой температуры на выходе из трубчатой печи позволяет увеличить выход газойля без использования дорогостоящей вакуумной ректификационной колонны. The method taken as a prototype is characterized by a high degree of flexibility in heat input, which allows controlling the temperature regime of the visbreaking process, as well as controlling the temperature of the mixture with high accuracy. The design of the coil-type tube furnace used for implementing this method allows the use of an efficient steam-air coke burning system, which minimizes the downtime of the furnace due to repairs. In addition, the ability to provide a high temperature at the outlet of the tube furnace allows to increase the gas oil output without the use of an expensive vacuum distillation column.
Недостатком взятого за прототип способа является значительное коксообразование в змеевиках трубчатой печи, что приводит к уменьшению длительности (до 6 мес) межремонтного пробега трубчатой печи. Причин здесь несколько. Во-первых, при вводе водяного пара в одну точку на входе каждого змеевика трубчатой печи происходит нарушение структуры движения парожидкостного потока в змеевиках трубчатой печи, поскольку водяной пар, попадая в зону высоких температур и увеличиваясь в объеме, оттесняет жидкость от стенки трубы, при этом, чем выше расход водяного пара, тем больше вероятность оттеснения им жидкости от стенки труб. Это ведет к ухудшению теплоотдачи от стенки трубы к нагреваемому парожидкостному потоку и, следовательно, повышению температуры стенки трубы. В результате соприкосновения тяжелых коксообразующих компонентов сырья с перегретым участком трубы образуются коксовые отложения. Во-вторых, смешение исходного сырья с углеводородным турбулизатором (отпаренным газойлем) в специальной сырьевой емкости (помимо связанных с этим больших теплопотерь или энергозатрат) не обеспечивает ни однородности парожидкостного потока, ни стабильности его расхода. Дело в том, что отпаренный газойль, попадая в горячую специальную сырьевую емкость интенсивно испаряется, что приводит к попаданию паровых пробок в линию подачи смеси в трубчатую печь, что также приводит к преждевременному закоксованию змеевиков трубчатой печи. В-третьих, значительное содержание в углеводородном турбулизаторе легких углеводородных фракций (200-320oС), в составе которых преобладают углеводороды алифатического характера, являющиеся высадителями асфальтенов, также приводит к коксоотложению в змеевиках трубчатой печи.The disadvantage of the prototype method is the significant coke formation in the coils of the tubular furnace, which leads to a decrease in the duration (up to 6 months) of the overhaul run of the tubular furnace. There are several reasons for this. First, when water vapor is injected at one point at the inlet of each coil of a tubular furnace, the structure of the vapor-liquid flow in the coils of the tubular furnace is violated, since water vapor entering the high temperature zone and increasing in volume displaces the liquid from the pipe wall, while the higher the flow rate of water vapor, the greater the likelihood that he will push the liquid away from the pipe wall. This leads to a deterioration in heat transfer from the pipe wall to the heated vapor-liquid flow and, consequently, an increase in the temperature of the pipe wall. As a result of the contact of the heavy coke-forming components of the raw material with the overheated section of the pipe, coke deposits are formed. Secondly, mixing the feedstock with a hydrocarbon turbulizer (steamed gas oil) in a special raw material tank (in addition to the large heat losses or energy costs associated with it) provides neither uniformity of the vapor-liquid flow nor stability of its flow. The fact is that the steamed gas oil, getting into a hot special raw material tank, intensively evaporates, which leads to steam plugs entering the mixture supply line into the tube furnace, which also leads to premature coking of the tube furnace coils. Thirdly, a significant content in the hydrocarbon turbulizer of light hydrocarbon fractions (200-320 o C), the composition of which is dominated by aliphatic hydrocarbons, which are asphaltene precipitators, also leads to coke deposition in the coils of the tubular furnace.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по снижению скорости коксоотложения в змеевиках трубчатой печи при изменении в широком диапазоне (до 10 раз) вязкости поступающих на переработку тяжелых нефтяных остатков и без увеличения энергозатрат. Достигаемый при этом технический результат - увеличение длительности межремонтных пробегов при тех же затратах времени на ремонт, иными словами - повышение производительности висбрекинга. The present invention is aimed at solving the technical problem of reducing the rate of coke deposition in the coils of a tubular furnace with a change in a wide range (up to 10 times) of the viscosity of heavy oil residues received for processing and without increasing energy consumption. The technical result achieved in this case is an increase in the duration of overhaul runs with the same time spent on repairs, in other words, an increase in the productivity of visbreaking.
Поставленная задача решена тем, что в способе висбрекинга тяжелых нефтяных остатков, включающем предварительный нагрев исходного сырья, смешение его с углеводородным турбулизатором с последующим легким термокрекингом полученной смеси в трубчатой печи в присутствии водяного пара и при температуре 475-490oС на ее выходе, ректификацией продуктов легкого термокрекинга в атмосферной колонне с выделением газа, бензиновой фракции, крекинг-остатка и газойля, который используют при формировании углеводородного турбулизатора, согласно изобретению из атмосферной колонны раздельно выводят первую газойлевую фракцию, выкипающую в интервале от 180oС до 320oС, вторую газойлевую фракцию, выкипающую при температурах выше 320oС, но ниже 500oС, на входе в трубчатую печь осуществляют смешение в соотношении 1:(3-20)•10-2 исходного сырья с углеводородным турбулизатором, в качестве которого используют в зависимости от вязкости исходного сырья вторую газойлевую фракцию или смесь ее с первой газойлевой фракцией, которые подают непосредственно из атмосферной колонны, подачу водяного пара в каждый змеевик трубчатой печи осуществляют рассредоточенно в точки, расположенные последовательно по ходу движения смеси от входа в трубчатую печь до зоны с температурой 460-470oС, при этом общее количество подаваемого в змеевики трубчатой печи водяного пара по отношению к массе исходного сырья удовлетворяет соотношениям:
П = K1 + K2 • (B-30), (1)
0,2 ≤ П ≤ 1,0, (2)
где П - количество водяного пара по отношению к массе исходного сырья, мас.%;
В - условная вязкость по ВУБ-1 исходного сырья, с;
К1 и К2 - коэффициенты, при этом К1=0,3 мас.%, а К2=(0,4-1,2)•10-2 мас.% • с-1.The problem is solved in that in the method of visbreaking of heavy oil residues, including preheating the feedstock, mixing it with a hydrocarbon turbulator, followed by light thermocracking of the mixture in a tube furnace in the presence of water vapor and at a temperature of 475-490 o С at its outlet, rectification products of light heat cracking in an atmospheric column with evolution of gas, gasoline fraction, cracking residue and gas oil, which is used in the formation of a hydrocarbon turbulator, according to the invention The first gas oil fraction boiling in the range from 180 o C to 320 o C, the second gas oil fraction boiling at temperatures above 320 o C but below 500 o C are separately removed from the atmospheric column, mixing at a ratio of 1 is carried out at the inlet to the tube furnace : (3-20) • 10 -2 hydrocarbon feedstock with a baffle, which is used as a function of the viscosity of the feedstock second gas oil fraction or a mixture of it with a first gas oil fraction, which is fed directly from the atmospheric column, supplying steam to each of eevik kiln performed dispersed in points located sequentially while moving the mixture from the inlet into the tubular oven with temperature zones to 460-470 o C, the total quantity supplied to the coils tubular steam oven relative to the mass of the feedstock satisfies the relationships:
P = K 1 + K 2 • (B-30), (1)
0.2 ≤ P ≤ 1.0, (2)
where P is the amount of water vapor in relation to the mass of the feedstock, wt.%;
In - conditional viscosity according to VUB-1 of the feedstock, s;
K 1 and K 2 are the coefficients, while K 1 = 0.3 wt.%, And K 2 = (0.4-1.2) • 10 -2 wt.% • s -1 .
Кроме того, состав углеводородного турбулизатора формируют в зависимости от вязкости - В исходного сырья при следующем соотношении первой - М1 и второй - М2 газойлевых фракций:
М1:М2=1:(2-4), при 60≤В<70,
М1:М2=1:(1-2), при 70≤В<80,
М1:М2=1:(0,5-1), при 80≤В<90,
М1:М2=1:(0,25-0,5), при В≥90,
где М1 и М2 - масса соответственно первой и второй газойлевых фракций в смеси,
В - условная вязкость при 80oС по ВУБ-1 (ГОСТ 6258-85) исходного сырья, с.In addition, the composition of the hydrocarbon turbulizer is formed depending on the viscosity - In the feedstock with the following ratio of the first - M 1 and the second - M 2 gas oil fractions:
M 1 : M 2 = 1: (2-4), at 60≤V <70,
M 1 : M 2 = 1: (1-2), at 70≤V <80,
M 1 : M 2 = 1: (0.5-1), with 80≤V <90,
M 1 : M 2 = 1: (0.25-0.5), at B≥90,
where M 1 and M 2 are the mass of the first and second gas oil fractions in the mixture, respectively,
In - conditional viscosity at 80 o With according to VUB-1 (GOST 6258-85) of the feedstock, S.
Преимущество предложенного способа перед известным заключается в том, что при его осуществлении существенно замедляется процесс коксоотложения в змеевиках трубчатой печи, поскольку подачу водяного пара в каждый змеевик трубчатой печи осуществляют рассредоточенно в точки, расположенные последовательно по ходу движения парожидкостной смеси от входа в трубчатую печь до зоны с температурой 460-470oС при общем количестве подаваемого в змеевики трубчатой печи водяного пара по отношению к массе исходного сырья от 0,2 мас. % до 1,0 мас. %. В результате обеспечиваются более плавный режим точения парожидкостного потока в зонах ввода водяного пара и существенно меньшая протяженность участков с нарушенной структурой парожидкостного потока. Увеличение же стабильности течения парожидкостной смеси по змеевикам трубчатой печи приводит к улучшению теплопередачи от стенок труб к нагреваемому парожидкостному потоку в зонах ввода водяного пара, а следовательно, уменьшается вероятность перегрева этих участков труб и связанное с ним коксоотложение. Рассредоточенный ввод в змеевики трубчатой печи водяного пара позволяет также независимо регулировать время пребывания исходного сырья в камерах конвекции и радиации, а также в зоне реакции трубчатой печи. Иными словами, достигаемый при этом дополнительный технический результат заключается в увеличении технологической гибкости способа. Зона трубчатой печи с температурой 460-470oС выбрана исходя из того, что при более высоких температурах существенно возрастают энергетические затраты. Рассредоточенный ввод в змеевики трубчатой печи водяного пара позволил обеспечить (за счет подачи водяного пара в количестве, определяемом соотношением (1)) оптимальное время пребывания исходного сырья в зоне реакции в зависимости от его вязкости, что также приводит к снижению коксоотложения в змеевиках. Здесь следует отметить также, что, если верхний предел количества водяного пара, подаваемого в змеевики трубчатой печи, практически такой же, как в прототипе (1,05 мас. %), то рассредоточенный ввод водяного пара позволил существенно снизить нижний предел до 0,2 мас. % по сравнению с 0,6 мас. % по прототипу, что позволило уменьшить также и энергозатраты при переработке исходного сырья с условной вязкостью не выше 50 с по ВУБ-1.The advantage of the proposed method over the known one is that when it is carried out, the coke deposition process in the coils of the tubular furnace is substantially slowed down, since the supply of water vapor to each coil of the tubular furnace is carried out dispersed to points located sequentially along the direction of the vapor-liquid mixture from the entrance to the tube furnace to the zone with a temperature of 460-470 o With the total amount supplied to the coils of the tubular furnace water vapor in relation to the weight of the feedstock from 0.2 wt. % to 1.0 wt. % As a result, a smoother mode of turning the vapor-liquid flow in the zones of water vapor injection and a significantly smaller extent of sections with a disturbed structure of the vapor-liquid flow are provided. An increase in the stability of the flow of the vapor-liquid mixture along the coils of the tubular furnace leads to an improvement in heat transfer from the walls of the pipes to the heated vapor-liquid flow in the zones of water vapor injection, and therefore, the likelihood of overheating of these pipe sections and the associated coke deposition is reduced. The dispersed introduction of water vapor into the coils of the tubular furnace also makes it possible to independently control the residence time of the feedstock in convection and radiation chambers, as well as in the reaction zone of the tube furnace. In other words, the additional technical result achieved in this case is to increase the technological flexibility of the method. The zone of the tube furnace with a temperature of 460-470 o With selected based on the fact that at higher temperatures significantly increase energy costs. The dispersed introduction of water vapor into the coils of the tubular furnace made it possible (due to the supply of water vapor in the amount determined by relation (1)) the optimal residence time of the feedstock in the reaction zone depending on its viscosity, which also leads to a decrease in coke deposition in the coils. It should also be noted here that, if the upper limit of the amount of water vapor supplied to the coils of the tubular furnace is almost the same as in the prototype (1.05 wt.%), Then the dispersed water vapor input significantly reduces the lower limit to 0.2 wt. % compared with 0.6 wt. % of the prototype, which also reduced energy consumption in the processing of feedstock with a nominal viscosity of not higher than 50 s according to VUB-1.
Кроме того, подача в зависимости от вязкости исходного сырья углеводородного турбулизатора в количестве 3-20 мас. % на исходное сырье непосредственно в трубопровод (на входе в печь) для подачи исходного сырья позволяет повысить не только однородность получаемой смеси, но и обеспечить высокую стабильность загрузки трубчатой печи при изменении условной вязкости исходного сырья в широких пределах (до 200 с по ВУБ-1). Благодаря этому в процессе работы трубчатой печи не наблюдались кратковременные колебания расхода, которые, как уже отмечалось выше, являются причиной преждевременного закоксовывания змеевиков трубчатой печи. In addition, the supply, depending on the viscosity of the feedstock hydrocarbon turbulizer in the amount of 3-20 wt. % of the feedstock directly into the pipeline (at the inlet to the furnace) for feeding the feedstock allows not only to increase the uniformity of the mixture obtained, but also to provide high stability of loading of the tube furnace when changing the nominal viscosity of the feedstock over a wide range (up to 200 s according to VUB-1 ) Due to this, during the operation of the tube furnace, short-term flow fluctuations were not observed, which, as noted above, are the cause of premature coking of the tube furnace coils.
Что касается состава углеводородного турбулизатора, то вторая газойлевая фракция, выкипающая при температурах выше 320oС, но ниже 500oС, содержит больше ароматических углеводородов по сравнению с первой газойлевой фракцией, а следовательно, в большей степени предотвращает выпадение асфальтенов в отдельную фазу вследствие меньшего содержания легкокипящих углеводородов. Однако использование в качестве углеводородного турбулизатора только второй газойлевой фракции потребовало бы (при высокой вязкости исходного сырья) значительных энергозатрат, поскольку для разбавления и турбулизации высоковязкого исходного сырья потребовалось бы до 40 мас. % второй газойлевой фракции на исходное сырье. При указанных выше пределах содержания углеводородного турбулизатора в смеси с исходным сырьем, а также при указанных в (3) составах углеводородного турбулизатора на основе смеси первой и второй газойлевых фракций обеспечивается высокая стабильность загрузки трубчатой печи, разбавление и турбулизация исходного сырья без увеличения энергозатрат при изменении вязкости исходного сырья в широких пределах (до 200 с по ВУБ-1). При этом даже при высоком содержании в углеводородном турбулизаторе первой газойлевой фракции (при использовании только исходного сырья с условной вязкостью более 80-90 с) длительность межремонтного пробега составляла 8-9 мес, что на 30-50% лучше, чем в прототипе. Длительность же межремонтного пробега в случае использования исходного сырья, условная вязкость которого изменяется в пределах 50-90 с была достигнута продолжительность межремонтного пробега в 10-12 мес.As for the composition of the hydrocarbon turbulizer, the second gas oil fraction boiling off at temperatures above 320 o C, but below 500 o C, contains more aromatic hydrocarbons compared to the first gas oil fraction, and therefore, to a greater extent prevents the asphaltenes from precipitating into a separate phase due to the smaller content of low boiling hydrocarbons. However, the use of only the second gas oil fraction as a hydrocarbon turbulizer would require (with a high viscosity of the feedstock) significant energy consumption, since it would take up to 40 wt.% To dilute and turbulize the highly viscous feedstock. % of the second gas oil fraction on the feedstock. With the above limits for the content of the hydrocarbon turbulizer in the mixture with the feedstock, as well as with the compositions of the hydrocarbon turbulizer based on the mixture of the first and second gas oil fractions, high loading stability of the tube furnace is ensured, dilution and turbulization of the feedstock without increasing energy consumption with a change in viscosity feedstock over a wide range (up to 200 s according to VUB-1). Moreover, even with a high content of the first gas oil fraction in the hydrocarbon turbulizer (when using only feedstock with a conditional viscosity of more than 80-90 s), the overhaul duration was 8-9 months, which is 30-50% better than in the prototype. The duration of the overhaul mileage in the case of using feedstock, the viscosity of which varies within 50-90 s, the duration of the overhaul mileage of 10-12 months was achieved.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной выше совокупностью существенных признаков требуемого технического результата. Естественно, что формы реализации предложенного технического решения не ограничены изложенным ниже примером. The present invention is illustrated by a specific example, which clearly demonstrates the ability to achieve the above set of essential features of the desired technical result. Naturally, the forms of implementation of the proposed technical solution are not limited to the example below.
На чертеже схематически изображена технологическая схема переработки исходного сырья (тяжелых нефтяных остатков) в соответствии с настоящим изобретением. The drawing schematically depicts a flow chart of the processing of feedstock (heavy oil residues) in accordance with the present invention.
На чертеже показаны: трубчатая печь 1, содержащая первый 2 и второй 3 змеевики, атмосферная ректификационная колонна 4, содержащая тарелки Т-1 - Т-35, насос 5 и регулируемый смеситель 6, содержащий первый 7, второй 8 входы, выход 9 и вход 10 управления. The drawing shows: a tube furnace 1 containing the first 2 and second 3 coils, atmospheric distillation column 4 containing plates T-1 - T-35, pump 5 and an adjustable mixer 6 containing the first 7, second 8 inputs, output 9 and input 10 controls.
Выход насоса 5 посредством трубопровода 11 соединен с входом первого 2 и входом второго 3 змеевиков, смонтированных внутри трубчатой печи 1, а выход первого 2 и выход второго 3 змеевиков соединены с входом 12 подачи продуктов легкого термокрекинга атмосферной ректификационной колонны 4 (АРК), имеющей четыре вывода 13, 14, 15 и 16. Вывод 14 с верхнего аккумулятора АРК 4 соединен со вторым входом 6 регулируемого смесителя 6, а вывод 15 с нижнего аккумулятора АРК 4 соединен с первым входом 7 регулируемого смесителя 6 и с полостью АРК 4 на уровне тарелки Т-29. Выход 9 регулируемого смесителя соединен с трубопроводом 11. Первый змеевик 2 снабжен тремя патрубками 17, 18 и 19 для подачи водяного пара, а второй змеевик 3 снабжен также тремя патрубками 20, 21 и 22 для подачи водяного пара. Патрубки 17 и 20 установлены на входах соответствующих змеевиков в трубчатую печь l (перед камерой конвекции). В предпочтительном варианте осуществления предложенного способа патрубки 18, 19 и 21, 22 установлены, например, в зоне температур 380-450oС трубчатой печи 1 последовательно по ходу движения смеси в соответствующем змеевике.The output of the pump 5 through a pipe 11 is connected to the input of the first 2 and the input of the second 3 coils mounted inside the tube furnace 1, and the output of the first 2 and the output of the second 3 coils are connected to the input 12 of the products of light thermocracking atmospheric distillation column 4 (ARC), which has four terminal 13, 14, 15 and 16. Terminal 14 from the upper battery of the ARC 4 is connected to the second input 6 of the adjustable mixer 6, and terminal 15 from the lower battery of the ARC 4 is connected to the first input 7 of the adjustable mixer 6 and with the cavity ARC 4 at the level of the plate T -29. The output 9 of the adjustable mixer is connected to the pipe 11. The first coil 2 is equipped with three pipes 17, 18 and 19 for supplying water vapor, and the second coil 3 is also equipped with three pipes 20, 21 and 22 for supplying water vapor. Pipes 17 and 20 are installed at the inputs of the respective coils in the tube furnace l (in front of the convection chamber). In a preferred embodiment of the proposed method, the nozzles 18, 19 and 21, 22 are installed, for example, in the temperature zone 380-450 o With the tube furnace 1 sequentially in the direction of the mixture in the corresponding coil.
Способ висбрекинга тяжелых нефтяных остатков осуществляется следующим образом. Исходное сырье - тяжелый нефтяной остаток (гудрон), поступающее, например, с установки ЭЛОУ-АВТ-6, нагревают до температуры 300-340oС в теплообменниках (на чертеже не показаны), в которых в качестве теплоносителей используют поступающие с выводов 14 и 16 АРК 4 соответственно первую газойлевую фракцию, выкипающую в интервале от 180oС до 320oС и крекинг-остаток. После предварительного нагрева исходное сырье с помощью насоса 5 подают в трубопровод 11, в котором осуществляют смешение его с углеводородным турбулизатором в соотношении l:(3-20)•10-2, при этом в качестве углеводородного турбулизатора в зависимости от вязкости исходного сырья используют при условной вязкости В<60 с (здесь и далее приведены значения условной вязкости исходного сырья при 80oС по ВУБ-1, ГОСТ 6258-85) вторую газойлевую фракцию, выкипающую при температуре выше 320oС, но ниже 500oС, и которую выводят с нижнего аккумулятора АРК 4 через вывод 15, или смесь второй газойлевой фракции с первой газойлевой фракцией согласно соотношениям (3). Подача (в зависимости от вязкости исходного сырья) углеводородного турбулизатора в количестве 3-20 мас. % на исходное сырье непосредственно в участок трубопровода 11 вблизи входа в трубчатую печь l обеспечивает однородность получаемой смеси, высокую стабильность загрузки трубчатой печи l при изменении условной вязкости исходного сырья в широких пределах (до 200 с). Верхний предел (20 мас. %) содержания предложенного углеводородного турбулизатора целиком определяется экономическими показателями (затратами энергии на его подачу), так как дальнейшее увеличение содержания углеводородного турбулизатора в смеси (в рассматриваемом диапазоне изменения условной вязкости исходного сырья) не приведет к заметному улучшению показателей, касающихся стабильности загрузки трубчатой печи 1, турбулизации и разбавления исходного сырья.The method of visbreaking heavy oil residues is as follows. The feedstock is a heavy oil residue (tar), coming, for example, from the ELOU-AVT-6 installation, is heated to a temperature of 300-340 o C in heat exchangers (not shown in the drawing), in which they come from conclusions 14 and are used as heat carriers 16 ARC 4, respectively, the first gas oil fraction, boiling in the range from 180 o C to 320 o C and a cracked residue. After pre-heating, the feedstock is pumped through a pipe 5 to a pipe 11, in which it is mixed with a hydrocarbon turbulator in the ratio l: (3-20) • 10 -2 , while, as a hydrocarbon turbulator, depending on the viscosity of the feedstock, it is used for conditional viscosity B <60 s (hereinafter, the values of the conditional viscosity of the feedstock at 80 o С according to VUB-1, GOST 6258-85) the second gas oil fraction boiling off at a temperature above 320 o С, but below 500 o С, and which output from the lower battery of the ARC 4 through pin d 15 or a second mixture of gas oil fraction from the first gas oil fraction according to (3). The supply (depending on the viscosity of the feedstock) hydrocarbon turbulizer in the amount of 3-20 wt. % of the feedstock directly to the pipeline section 11 near the entrance to the tube furnace l ensures uniformity of the mixture, high stability of the tube furnace loading l with a change in the nominal viscosity of the feedstock over a wide range (up to 200 s). The upper limit (20 wt.%) Of the content of the proposed hydrocarbon turbulizer is entirely determined by economic indicators (energy consumption for its supply), since a further increase in the content of the hydrocarbon turbulizer in the mixture (in the considered range of variation in the viscosity of the feedstock) will not lead to a significant improvement, regarding the stability of the loading of the tube furnace 1, turbulization and dilution of the feedstock.
Что касается состава углеводородного турбулизатора, определяемого соотношениями (3), то при выполнении указанных выше соотношений между первой и второй газойлевыми фракциями в смеси обеспечивается хорошее разбавление и турбулизация исходного сырья также без увеличения энергозатрат. As for the composition of the hydrocarbon turbulizer, defined by relations (3), when the above ratios between the first and second gas oil fractions in the mixture are fulfilled, good dilution and turbulization of the feedstock is ensured also without increasing energy consumption.
Полученную смесь из трубопровода 11 направляют в змеевики трубчатой печи 1 (в данном конкретном случае в первый 2 и второй 3 змеевики), где происходит нагрев движущейся смеси до температуры, необходимой для протекания реакций легкого термокрекинга. Температуру на выходе трубчатой печи 1 поддерживают на уровне 475-490oС. В змеевик 2 через патрубки 17, 18 и 19 рассредоточенно подают водяной пар, при этом количество водяного пара, подаваемого в патрубки 17, 18 и 19, по отношению к массе исходного сырья определяют в зависимости от условной вязкости исходного сырья согласно соотношениям (1) и (2). Аналогично через патрубки 20, 21 и 22 осуществляется подача водяного пара в змеевик 3. В рассматриваемом примере реализации предложенного способа расходы водяного пара через патрубок 17 (20) и через патрубки 18, 19 (21, 22) поддерживают в следующем соотношении l:(3-5). Что касается давления, то его поддерживают на входе в трубчатую печь 1 на уровне 2,6-3,0 МПа и соответственно на выходе - 0,6-0,7 МПа. На выходе из трубчатой печи l продукты реакции легкого термокрекинга охлаждают до 415-420oС путем подачи квенчинга в каждый из потоков вблизи выхода змеевиков 2 и 3 из трубчатой печи l (на чертеже не показано). В результате резкого охлаждения потоков реакции легкого термокрекинга прекращаются. Целесообразно использовать комбинированный квенчинг, а именно смесь крекинг-остатка и первой газойлевой фракции.The resulting mixture from pipeline 11 is sent to the coils of the tube furnace 1 (in this particular case, the first 2 and second 3 coils), where the moving mixture is heated to the temperature necessary for the occurrence of light thermocracking reactions. The temperature at the outlet of the tube furnace 1 is maintained at 475-490 o C. In the coil 2 through the nozzles 17, 18 and 19, water vapor is distributed dispersed, while the amount of water vapor supplied to the nozzles 17, 18 and 19, relative to the weight of the source raw materials are determined depending on the conditional viscosity of the feedstock according to the relations (1) and (2). Similarly, through the nozzles 20, 21 and 22, water vapor is supplied to the coil 3. In the considered example of the implementation of the proposed method, the flow of water vapor through the nozzle 17 (20) and through the nozzles 18, 19 (21, 22) is maintained in the following ratio l: (3 -5). As for the pressure, it is supported at the inlet to the tube furnace 1 at a level of 2.6-3.0 MPa and, accordingly, at the outlet, 0.6-0.7 MPa. At the exit of the tube furnace l, the reaction products of light thermocracking are cooled to 415-420 ° C. by applying quenching to each of the flows near the exit of coils 2 and 3 from the tube furnace l (not shown). As a result of the sharp cooling of the flows, the reactions of light thermocracking cease. It is advisable to use combined quenching, namely a mixture of the cracked residue and the first gas oil fraction.
Охлажденные потоки продуктов легкого термокрекинга объединяют и одним потоком подают на вход 12 подачи продуктов легкого термокрекинга АРК 4. Предпочтительно ввод продуктов легкого термокрекинга в АРК 4 осуществляют с помощью сепарирующего устройства на верхнюю каскадную тарелку отгонной части АРК 4. The cooled streams of products of light thermocracking are combined and fed into the feed 12 of products of light thermocracking ARC 4 in a single stream. Preferably, the products of light thermocracking are introduced into ARC 4 using a separating device on the upper cascade plate of the stripping part of ARC 4.
В АРК 4, работающей с подачей острого и циркуляционного орошений, а также водяного пара в низ колонны, осуществляется разделение продуктов легкого термокрекинга. С верха АРК 4 через вывод 13 осуществляют вывод углеводородного газа, сероводорода, водяного пара и бензиновой фракции. С верхнего аккумулятора АРК 4 осуществляют через вывод 14 отбор первой газойлевой фракции, выкипающей в интервале температур от 180oС до 320oС. Часть первой газойлевой фракции подают на второй вход 8 регулируемого смесителя 6. С нижнего аккумулятора АРК 4 через вывод 15 осуществляют отбор второй газойлевой фракции, выкипающей в интервале температур от 320oС до 500oС. Поток второй газойлевой фракции разделяют на два потока, один из которых направляют на первый вход 7 регулируемого смесителя 6, а второй поток возвращают в АРК 4 на тарелку Т-29. Таким образом, в зоне тарелок Т-29 и Т-30 осуществляется промывка паров, поступающих в укрепляющую часть АРК 4. Здесь следует отметить, что пределы отбора первой и второй газойлевых фракций выбраны таким образом, что при изменении вязкости исходного сырья обеспечивается приблизительно одинаковый выход каждой фракции. В результате отпадает необходимость в какой-либо корректировке процесса за исключением лишь указанных выше параметров, зависящих от вязкости исходного сырья.In ARC 4, working with the supply of sharp and circulating irrigation, as well as water vapor to the bottom of the column, the products of light thermal cracking are separated. From the top of the ARC 4 through terminal 13, a hydrocarbon gas, hydrogen sulfide, water vapor and gasoline fraction are withdrawn. From the top ARC 4 accumulator, through the terminal 14, the selection of the first gas oil fraction boiling in the temperature range from 180 ° C to 320 ° C is carried out. A part of the first gas oil fraction is fed to the second input 8 of the adjustable mixer 6. From the lower ARC 4 battery, through the terminal 15 the second gas oil fraction boiling in the temperature range from 320 o C to 500 o C. The stream of the second gas oil fraction is divided into two streams, one of which is directed to the first input 7 of the adjustable mixer 6, and the second stream is returned to the ARC 4 on the plate T-29 . Thus, in the zone of plates T-29 and T-30, the vapors entering the strengthening part of the ARC 4 are flushed. Here it should be noted that the selection limits for the first and second gas oil fractions are chosen in such a way that when the viscosity of the feedstock changes, approximately the same yield is provided each fraction. As a result, there is no need for any adjustment of the process, with the exception of only the above parameters, depending on the viscosity of the feedstock.
Через вывод 16 крекинг-остаток забирают насосом (не показан) и направляют в теплообменники предварительного нагрева исходного сырья. После этого крекинг-остаток разделяют на, по крайней мере, два потока, один из которых направляют для получения квенчинга (как уже отмечалось выше), а второй поток сначала (в предпочтительном варианте осуществления) направляют в дезинтегратор, а затем смешивают с отпаренной частью первой газойлевой фракцией с получением котельного топлива. Through terminal 16, the cracked residue is taken up by a pump (not shown) and sent to preheating heat exchangers of the feedstock. After this, the cracking residue is divided into at least two streams, one of which is directed to obtain quenching (as noted above), and the second stream is first (in the preferred embodiment) sent to the disintegrator, and then mixed with the steamed part of the first gas oil fraction to obtain boiler fuel.
В соответствии с количеством поступающего в трубопровод 11 исходного сырья, а также в соответствии с его условной вязкостью с помощью регулируемого смесителя 6 путем, например, подачи на его вход 10 управления соответствующего сигнала формируют на его выходе 9 поток углеводородного турбулизатора требуемого расхода и состава, либо содержащего только вторую газойлевую фракцию, либо смесь ее с первой газойлевой фракцией в соответствии с (3). Поток углеводородного турбулизатора подают в трубопровод 11 вблизи входа в трубчатую печь 1. Здесь следует отметить, что определение условной вязкости исходного сырья является наиболее простым, оперативным и показательным методом определения качества исходного сырья (гудрона), поскольку пропорционально росту вязкости исходного сырья возрастает содержание в нем асфальтенов, его коксуемость, а следовательно, и склонность к коксоотложениям. Кроме того, вязкость исходного сырья можно определить не только при непосредственном анализе, но и с высокой точностью предсказать заранее по качеству поступающей на нефтеперерабатывающее предприятие сырой нефти. Подача же на входы 7 и 8 регулируемого смесителя 6 первой и второй газойлевых фракций непосредственно из АРК 4 (с выводов 14 и 15) позволяет уменьшить энергозатраты на нагрев исходного сырья. In accordance with the amount of feedstock entering the pipeline 11, as well as in accordance with its conditional viscosity, by means of an adjustable mixer 6, for example, by supplying its input 10 with a control signal, a flow of a hydrocarbon turbulator of the required flow rate and composition is formed at its output 9, or containing only the second gas oil fraction, or a mixture of it with the first gas oil fraction in accordance with (3). The flow of the hydrocarbon turbulizer is fed into the pipeline 11 near the entrance to the tube furnace 1. Here it should be noted that the determination of the conditional viscosity of the feedstock is the simplest, quickest and most indicative method for determining the quality of the feedstock (tar), since the content in it increases in proportion to the increase in viscosity of the feedstock asphaltenes, its coking ability, and, consequently, the tendency to coke deposition. In addition, the viscosity of the feedstock can be determined not only by direct analysis, but also with high accuracy to predict in advance the quality of crude oil supplied to the refinery. The supply to the inputs 7 and 8 of the adjustable mixer 6 of the first and second gas oil fractions directly from the ARC 4 (from terminals 14 and 15) allows to reduce the energy consumption for heating the feedstock.
Эффективность предложенного способа оценивалась по измеренным временным зависимостям количества отложившегося в змеевике кокса по отношению к прошедшему через него исходного сырья, в качестве которого использовались гудроны, полученные из западносибирской, саратовской и башкирской нефти, а также их смесей, с условной вязкостью от 51 до 196 с. На основании полученных зависимостей определялись сначала усредненные значения скорости коксоотложения для исходного сырья различной вязкости, а затем рассчитывались соответствующие им длительности непрерывной работы змеевиков до их закоксовывания. В результате для исходного сырья с вязкостью не более 90 с время межремонтного пробега составило 10-12 месяцев, а для исходного сырья с более высокой вязкостью - 8-9 месяцев. The effectiveness of the proposed method was evaluated by the measured time dependences of the amount of coke deposited in the coil in relation to the feedstock passed through it, which was used as tars obtained from West Siberian, Saratov and Bashkir oil, as well as mixtures thereof, with a nominal viscosity of 51 to 196 s . Based on the obtained dependences, first averaged values of the coke deposition rate were determined for the feedstock of various viscosities, and then the corresponding durations of continuous operation of the coils before their coking were calculated. As a result, for the feedstock with a viscosity of not more than 90 s, the overhaul time was 10-12 months, and for the feedstock with a higher viscosity - 8-9 months.
Предложенный способ может быть использован без существенных капитальных затрат на существующих нефтеперерабатывающих предприятиях, но наибольший результат от его использования будет достигнут на нефтеперерабатывающих заводах, на которых качество поступающей на переработку нефти постоянно меняется и/или часто изменяется номенклатура вырабатываемой продукции. The proposed method can be used without significant capital costs at existing oil refineries, but the greatest result from its use will be achieved at oil refineries, in which the quality of the oil received for refining is constantly changing and / or the range of products being produced is often changing.
Claims (2)
П = К1 + К2(B-30), (1)
0,2≤П≤1,0, (2)
где П - количество водяного пара по отношению к массе исходного сырья, мас. %;
К1 и К2 - коэффициенты, при этом К1= 0,3 мас. %, а К2= (0,4-1,2)•10-2 мас. %•с-1;
В - условная вязкость при 80oС, по ВУБ-1, исходного сырья, с.1. The method of visbreaking of heavy oil residues, including pre-heating the feedstock, mixing it with a hydrocarbon turbulator, followed by light thermocracking the resulting mixture in a tube furnace in the presence of water vapor and at a temperature of 475-490 o С at its outlet, rectification of light thermocracking products in atmospheric a column with evolution of gas, gasoline fraction, cracked residue and gas oil, which is used in the formation of a hydrocarbon turbulizer, characterized in that it is separated from the atmospheric column a gas oil fraction is boiled off in the range of 180-320 ° C. , a second gas oil fraction boiled away at temperatures above 320 ° C. but below 500 ° C. is mixed at the inlet to the tube furnace in a ratio of 1: (3-20) 10 -2 feedstock with a hydrocarbon turbulizer, which is used, depending on the viscosity of the feedstock, the second gas oil fraction or a mixture of it with the first gas oil fraction, which are fed directly from the atmospheric column, water vapor is distributed to each coil of the tubular furnace points located sequentially in the direction of the mixture from the entrance to the tube furnace to the zone with a temperature of 460-470 o С, while the total amount of water vapor supplied to the coil of the tube furnace with respect to the mass of the feedstock satisfies the relations
P = K 1 + K 2 (B-30), (1)
0.2≤P≤1.0, (2)
where P is the amount of water vapor in relation to the mass of the feedstock, wt. %;
K 1 and K 2 are the coefficients, while K 1 = 0.3 wt. %, and K 2 = (0.4-1.2) • 10 -2 wt. % • s -1 ;
In - conditional viscosity at 80 o With, according to VUB-1, feedstock, C.
М1: М2= 1: (2-4), при 60≤В<70,
М1: М2= 1: (1-2), при 70≤В<80,
М1: М2= 1: (0,5-1), при 80≤В<90,
М1: М2= 1: (0,25-0,5), при В≥90,
где М1 и М2 - масса соответственно первой и второй газойлевых фракций в смеси;
В - условная вязкость при 80oС по ВУБ-1 исходного сырья, с.2. The method according to p. 1, characterized in that the composition of the hydrocarbon turbulizer based on a mixture of gas oil fractions is formed depending on the viscosity of the feedstock in the following ratio (3) of the first and second gas oil fractions:
M 1 : M 2 = 1: (2-4), at 60≤V <70,
M 1 : M 2 = 1: (1-2), at 70≤V <80,
M 1 : M 2 = 1: (0.5-1), with 80≤V <90,
M 1 : M 2 = 1: (0.25-0.5), at B≥90,
where M 1 and M 2 are the mass of the first and second gas oil fractions in the mixture, respectively;
In - conditional viscosity at 80 o With VUB-1 feedstock, C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001107488A RU2180676C1 (en) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | Method of viscosity breaking of heavy oil residues |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001107488A RU2180676C1 (en) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | Method of viscosity breaking of heavy oil residues |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2180676C1 true RU2180676C1 (en) | 2002-03-20 |
Family
ID=20247373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001107488A RU2180676C1 (en) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | Method of viscosity breaking of heavy oil residues |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2180676C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518080C2 (en) * | 2011-07-08 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Премиум Инжиниринг" | Heavy oil stock processing method and device |
-
2001
- 2001-03-22 RU RU2001107488A patent/RU2180676C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Г.Г.ВАЛЯВИН и др. Висбрекинг гудрона с получением котельного топлива. Ж. "Химия и технология топлив и масел", 1999, № 2, с. 25-27. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518080C2 (en) * | 2011-07-08 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Премиум Инжиниринг" | Heavy oil stock processing method and device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104711015B (en) | Use whole crude olefin production | |
| US4797197A (en) | Delayed coking process | |
| EP0087968B1 (en) | Method of reducing coke yield | |
| US9222027B1 (en) | Single stage pitch process and product | |
| KR102616992B1 (en) | Supercritical water hardening process for high-quality coke production | |
| US8025774B2 (en) | Controlling tar by quenching cracked effluent from a liquid fed gas cracker | |
| US9828554B2 (en) | Process and apparatus for decoking a hydocarbon steam cracking furnace | |
| EP2421935B1 (en) | Efficient method for improved coker gas oil quality | |
| FI85158C (en) | Asphalt Coking Process | |
| KR20080110875A (en) | Improved process for producing lower olefins from heavy hydrocarbon feedstock utilizing two vapor/liquid separators | |
| US10160920B2 (en) | Sequential cracking process | |
| KR20140045418A (en) | Process for delayed coking of whole crude oil | |
| WO2009022937A1 (en) | Method of thermal cracking of heavy-oil products | |
| EP3377594A1 (en) | Single stage pitch process and product | |
| US7998281B2 (en) | Apparatus and method of cleaning a transfer line heat exchanger tube | |
| CN104736677A (en) | Coke drum additive injection | |
| US20040173504A1 (en) | Coker operation without recycle | |
| RU2180676C1 (en) | Method of viscosity breaking of heavy oil residues | |
| EP2707459B1 (en) | Method and apparatus for producing high vcm coke | |
| RU2372374C1 (en) | Processing method of black oil fuel and installation for its implementation | |
| US6270656B1 (en) | Reduction of coker furnace tube fouling in a delayed coking process | |
| US6348146B1 (en) | System and method to effectuate and control coker charge heater process fluid temperature | |
| EP2072602B1 (en) | Method of thermal cracking for petroleum-derived heavy oil | |
| KR102455669B1 (en) | In situ coking of heavy pitches and other feedstocks that are prone to fouling | |
| WO2020046648A1 (en) | Process to maintain high solvency of recycle solvent during upgrading of steam cracked tar |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160323 |