RU2188846C1

RU2188846C1 - Hydrocarbon feedstock processing method

Info

Publication number: RU2188846C1
Application number: RU2001123175A
Authority: RU
Inventors: Б.Т. Плаченов; В.Н. Лебедев; Ю.Н. Филимонов; В.А. Пинчук; А.А. Барунин; Т.Э. Кехва; В.В. Красник; В.Т. Шевчук; К.Н. Ахапкин
Original assignee: Плаченов Борис Тихонович; Лебедев Виктор Николаевич; Филимонов Юрий Николаевич; Пинчук Владимир Афанасьевич; Барунин Анатолий Анатольевич; Кехва Тоомас Эрнстович; Красник Валериан Вигдорович; Шевчук Валерий Тимофеевич; Ахапкин Кирилл Николаевич
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2002-09-10
Also published as: WO2003016415A1

Abstract

FIELD: petroleum processing. SUBSTANCE: invention concerns thermal (non-catalytic) pyrolysis of hydrocarbon feedstock, in particular petroleum feedstock, and its aim is to convert heavy hydrocarbons. More specifically, hydrocarbon feedstock, including heavy petroleum residues containing fractions boiling at temperatures above 350 C, is processed by the assistance of high-temperature heat carrier generated by way of burning fuel in oxygen medium. Feedstock is preheated to temperature above its melting point but below coke or tar formation temperature and introduced into the high-speed stream of high-temperature heat carrier fed into reaction zone of pyrolysis chamber, wherein hydrocarbons are heated to temperature between 700 and 25000 C at heating rate (4-5)•10⁵ C/s. Process is carried out at pressures between 0.3 and 5.0 MPa determining thereby composition of generated heat carrier and composition pf pyrolysis products. The latter are further subjected to tempering. Process provides following products: synthesis gas, light hydrocarbons, fuel-destination hydrocarbons, coke, carbon black, and others. EFFECT: intensified processing and extended assortment of products. 15 cl, 1 dwg, 10 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к термическому некаталитическому пиролизу углеводородного, в частности, нефтяного сырья и предназначено для деструктивного высокотемпературного превращения тяжелых углеводородов (сырой нефти, мазута, тяжелых нефтяных остатков, гудрона и др. ), и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. The invention relates to thermal non-catalytic pyrolysis of hydrocarbon, in particular, petroleum feedstocks and is intended for the destructive high-temperature conversion of heavy hydrocarbons (crude oil, fuel oil, heavy oil residues, tar, etc.), and can be used in the oil refining industry.

Одной из основных тенденций развития современной нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности является углубление переработки нефти, что достигается главным образом за счет перехода к использованию тяжелых видов сырья и интенсификации процессов. One of the main trends in the development of the modern oil refining and petrochemical industry is the deepening of oil refining, which is achieved mainly due to the transition to the use of heavy types of raw materials and the intensification of processes.

Применение технологии высокотемпературного деструктивного пиролиза направлено на достижение максимального выхода целевых продуктов, таких как синтез-газ, олефины, светлые нефтепродукты и т.д. за счет проведения процесса в возможно более жестких условиях (по температуре и времени протекания процесса) по сравнению с различными видами термической переработки нефтяного сырья. The use of high-temperature destructive pyrolysis technology is aimed at achieving the maximum yield of target products, such as synthesis gas, olefins, light oil products, etc. due to the process in the most severe conditions (temperature and time of the process) in comparison with various types of thermal processing of oil raw materials.

Известен способ переработки углеводородного сырья, в частности газойлей, мазута и других фракций тяжелого углеводородного сырья термическим пиролизом по пат. РФ 2145626, С 10 G 9/36, 9/38, 20.02.2000. Сущность этого способа заключается в том, что в процессе переработки углеводородного сырья в объем цилиндра двигателя внутреннего сгорания при движении поршня к нижней мертвой точке на такте впуска подают подготовленную топливовоздушную смесь в количестве 40-50 об.% от объема реагентов одного цикла с соотношением количества кислорода к количеству углеводородного сырья α=1,0-1,1, и сжимают ее поршнем до возникновения самовоспламенения и сжигают, после чего при движении поршня к нижней мертвой точке в цилиндр подают перерабатываемое сырье в количестве 60-50 об.% от объема реагентов одного цикла и смешивают его с дымовыми газами сгоревшего топлива, последующий пиролиз смеси и закалку продуктов пиролиза осуществляют в течение того же такта движения поршня к нижней мертвой точке. Вывод продуктов реакции из реакционного объема производят при движении поршня к верхней мертвой точке. Далее вводят новую порцию смеси углеводородного сырья с воздухом при движении поршня к нижней мертвой точке. A known method for the processing of hydrocarbons, in particular gas oil, fuel oil and other fractions of heavy hydrocarbons by thermal pyrolysis according to US Pat. RF 2145626, C 10 G 9/36, 9/38, 02.20.2000. The essence of this method lies in the fact that in the process of processing hydrocarbon feedstock into the cylinder volume of the internal combustion engine when the piston moves to the bottom dead center at the intake stroke, the prepared air-fuel mixture is supplied in an amount of 40-50 vol.% Of the volume of reactants of one cycle with the ratio of the amount of oxygen to the amount of hydrocarbon feedstock α = 1.0-1.1, and squeeze it with a piston until self-ignition occurs and burn, after which, when the piston moves to bottom dead center, the processed feed is fed into the cylinder in the amount of 60-50 vol.% of the volume of reagents of one cycle and mix it with the flue gases of the burned fuel, the subsequent pyrolysis of the mixture and hardening of the pyrolysis products is carried out during the same stroke of the piston to the bottom dead point. The conclusion of the reaction products from the reaction volume is produced when the piston moves to top dead center. Next, a new portion of the mixture of hydrocarbons with air is introduced as the piston moves to bottom dead center.

Процесс повторяют с частотой 500-1500 циклов в минуту. Значения коэффициента α=1,0-1,1 обусловлены требованием максимально полного сгорания всей топливовоздушной смеси и нагрева дыма до высоких температур (2000-2300^oС).The process is repeated at a frequency of 500-1500 cycles per minute. The values of the coefficient α = 1.0-1.1 are due to the requirement of maximum complete combustion of the entire air-fuel mixture and heating of the smoke to high temperatures (2000-2300 ^o C).

В качестве пиролизуемого сырья используется мазут с содержанием серы 2,0-4,0%, плотностью 970 кг/м³ и температурой начала закипания 330^oС. Пиролиз указанной нефти приводит к получению на выходе нефтепродуктов следующего состава (%): этилен - 34; пропилен - 13; бутадиен - 4; пироконденсат - 8; тяжелая смола - 22.Fuel oil with a sulfur content of 2.0-4.0%, a density of 970 kg / m ³ and a boiling point of 330 ^° C is used as a pyrolyzable feed. Pyrolysis of this oil leads to the following composition (%) of oil products at the output: ethylene - 34 ; propylene - 13; butadiene - 4; pyrocondensate - 8; heavy resin - 22.

Основным недостатком способа переработки углеводородного сырья по патенту РФ 2145626 является отсутствие непрерывности процесса пиролиза углеводородного сырья из-за его цикличности, что снижает производительность процесса. The main disadvantage of the method of processing hydrocarbon raw materials according to the patent of the Russian Federation 2145626 is the lack of continuity of the pyrolysis process of hydrocarbon raw materials due to its cyclical nature, which reduces the productivity of the process.

Известен также способ получения олефинов путем высокотемпературного пиролиза углеводородов по патенту США 4256565, кл. С 10 G 9/36, 17.03.1981, принятый в качестве ближайшего аналога (прототипа) заявляемого способа. Согласно данному аналогу олефины с высоким выходом получают из углеводородного сырья, особенно из тяжелых нефтяных фракций. При этом поток газообразного кислорода вводят в первую реакционную зону и параллельно туда же подают газообразный водород по периферии потока кислорода при температуре 500-800^oС, что приводит к самопроизвольной реакции горения. Водород и кислород вводят в таких количествах, чтобы получить газовый поток продуктов реакции в интервале температур от 1000 до 2000^oС, при избытке водорода по сравнению с количеством водяного пара. Полученный таким образом газовый поток подают во вторую зону реакции, в которой он контактирует с вводимым туда же потоком углеводородов, нагретых до температуры выше их точки плавления, но ниже температуры, при которых из них образуются кокс или смола. Первая и вторая реакционные зоны непосредственно примыкают друг к другу.There is also a known method of producing olefins by high temperature pyrolysis of hydrocarbons according to US patent 4256565, class. With 10 G 9/36, 03/17/1981, adopted as the closest analogue (prototype) of the proposed method. According to this analogue, olefins in high yield are obtained from hydrocarbon feedstocks, especially from heavy oil fractions. In this case, a stream of gaseous oxygen is introduced into the first reaction zone and, in parallel, gaseous hydrogen is supplied to the periphery of the oxygen stream at a temperature of 500-800 ^{° C.} , which leads to a spontaneous combustion reaction. Hydrogen and oxygen are introduced in such quantities to obtain a gas stream of reaction products in the temperature range from 1000 to 2000 ^o With an excess of hydrogen compared with the amount of water vapor. The gas stream thus obtained is fed into the second reaction zone, in which it contacts the hydrocarbon stream introduced therein, heated to a temperature above their melting point, but below the temperature at which coke or resin is formed from them. The first and second reaction zones are directly adjacent to each other.

Угол соударяющегося газового потока из первой зоны реакции и подаваемого потока углеводородов во второй реакционной зоне составляет 25-45^o. Газовый поток вводят во вторую зону реакции с высокой скоростью и в достаточном количестве для создания реакционной смеси, имеющую температуру в интервале 800-1800^oС, при этом скорость нагрева перерабатываемых углеводородов во второй реакционной зоне составляет 2•10⁵ град/с. Для образования олефинов полученный поток реакционной смеси выдерживается при этой температуре в течение (1-10)•10^-3 с. Затем реакционный поток подвергают быстрой закалке до температуры менее 600^oС за время менее 2•10^-3 с в сопле Лаваля с одновременным впрыском воды и направляют на выделение олефиновых продуктов.The angle of the colliding gas stream from the first reaction zone and the supplied hydrocarbon stream in the second reaction zone is 25-45 ^o . The gas stream is introduced into the second reaction zone at a high speed and in sufficient quantity to create a reaction mixture having a temperature in the range of 800-1800 ^° C, while the heating rate of the processed hydrocarbons in the second reaction zone is 2 · 10 ⁵ deg / s. For the formation of olefins, the resulting reaction mixture stream is maintained at this temperature for (1-10) • 10 ^-3 s. Then the reaction stream is subjected to rapid quenching to a temperature of less than 600 ^o C for a time of less than 2 • 10 ^-3 s in a Laval nozzle with simultaneous injection of water and sent to the selection of olefin products.

Основными недостатками известного способа переработки углеводородного сырья по патенту США 4256565 является ограниченный набор компонентов (водород и кислород) для генерации теплоносителя, его низкая температура (1000-2000^oС), недостаточная гибкость регулирования технологического процесса пиролиза, что не позволяет получить широкий спектр целевых продуктов и не приводит к более полному и полезному использованию углеводородов перерабатываемых смесей.The main disadvantages of the known method of processing hydrocarbon raw materials according to US patent 4256565 is a limited set of components (hydrogen and oxygen) for generating a coolant, its low temperature (1000-2000 ^o C), lack of flexibility in the regulation of the pyrolysis process, which does not allow to obtain a wide range of target products and does not lead to a more complete and beneficial use of hydrocarbons of processed mixtures.

Задачей для заявляемого способа переработки углеводородного сырья является расширение видов перерабатываемого сырья, увеличение глубины его переработки, повышение выхода и регулирование фракционного состава получаемых целевых продуктов, таких как синтез-газ, олефины, светлые нефтепродукты (углеводороды моторных топлив), кокс, сажа и др. The objective of the proposed method for processing hydrocarbon raw materials is to expand the types of processed raw materials, increase the depth of its processing, increase the yield and regulate the fractional composition of the target products, such as synthesis gas, olefins, light oil products (hydrocarbon motor fuels), coke, soot, etc.

Поставленная задача в заявляемом изобретении решается за счет того, что в способе переработки углеводородного сырья, в том числе в виде тяжелых нефтяных остатков, содержащих фракции, кипящие при температуре выше 350^oС, включающего генерацию высокотемпературного теплоносителя путем сжигания горючего в кислороде, предварительный нагрев углеводородного сырья выше точки плавления, но ниже температуры коксо- или смолообразования и одновременную подачу высокотемпературного теплоносителя и предварительно нагретого углеводородного сырья в зону реакции пиролизной камеры с последующей закалкой продуктов реакции, отличительной особенностью которого является то, что нагрев углеводородного сырья до температур 700-2500^oС в зоне реакции осуществляют со скоростью, равной (4-5)•10⁵ град/с.The problem in the claimed invention is solved due to the fact that in the method of processing hydrocarbon raw materials, including in the form of heavy oil residues containing fractions boiling at a temperature above 350 ^o C, including the generation of a high-temperature coolant by burning fuel in oxygen, pre-heating the hydrocarbon raw materials above the melting point, but below the temperature of coke or gum formation and the simultaneous supply of high-temperature coolant and pre-heated hydrocarbon feed the reaction zone of the pyrolysis chamber with subsequent quenching of the reaction products, the distinguishing feature of which is that the hydrocarbon feed is heated to temperatures of 700-2500 ^o C in the reaction zone at a rate of (4-5) • 10 ⁵ deg / s.

Генерацию высокотемпературного теплоносителя осуществляют в газогенераторе и подают теплоноситель в пиролизную камеру в виде высокоскоростного потока, в который вводят углеводородное сырье. The generation of a high-temperature coolant is carried out in a gas generator and the coolant is supplied to the pyrolysis chamber in the form of a high-speed stream into which hydrocarbon feed is introduced.

Для генерации высокотемпературного теплоносителя в качестве горючего применяют этиловый спирт. Ethyl alcohol is used as a fuel to generate a high-temperature coolant.

Для генерации высокотемпературного теплоносителя в качестве горючего применяют природный газ на основе метана. To generate a high-temperature coolant, methane-based natural gas is used as fuel.

Для генерации высокотемпературного теплоносителя в качестве горючего применяют топливные газы. To generate a high-temperature coolant, fuel gases are used as fuel.

Для генерации высокотемпературного теплоносителя в качестве окислителя используют кислород воздуха. To generate a high-temperature coolant, atmospheric oxygen is used as an oxidizing agent.

Процесс пиролиза осуществляют в интервале давлений от 0,3 до 5,0 МПа для изменения состава генерируемого теплоносителя, а также для регулирования состава продуктов пиролиза. The pyrolysis process is carried out in the pressure range from 0.3 to 5.0 MPa to change the composition of the generated coolant, as well as to control the composition of the pyrolysis products.

После достижения в зоне реакции температуры 700-2500^oС в реакционный поток вводят закалочные компоненты и охлаждают реакционную смесь до уровня температуры 500-1200^oС.After reaching a temperature of 700-2500 ^o C in the reaction zone, quenching components are introduced into the reaction stream and the reaction mixture is cooled to a temperature of 500-1200 ^o C.

В пиролизной камере в реакционный поток дополнительно могут подавать водород для повышения выхода изопарафинов и гидрогенолиза нафтеновых углеводородов, а также для регулирования состава продуктов пиролиза. In the pyrolysis chamber, additional hydrogen can be added to the reaction stream to increase the yield of isoparaffins and the hydrogenolysis of naphthenic hydrocarbons, as well as to control the composition of the pyrolysis products.

В пиролизной камере в реакционный поток дополнительно могут подавать водяной пар для изменения парциального давления углеводородов, для генерации водорода и повышения выхода олефинов, а также для регулирования состава продуктов пиролиза. In the pyrolysis chamber, water vapor can additionally be supplied to the reaction stream to change the partial pressure of hydrocarbons, to generate hydrogen and increase the yield of olefins, as well as to control the composition of the pyrolysis products.

В пиролизной камере в реакционный поток дополнительно могут подавать оксид углерода для изменения парциального давления углеводородов, генерации водорода в реакции паровой конверсии, а также для регулирования состава продуктов пиролиза. In the pyrolysis chamber, carbon monoxide can additionally be fed into the reaction stream to change the partial pressure of hydrocarbons, generate hydrogen in the steam reforming reaction, and also to control the composition of the pyrolysis products.

В пиролизной камере в реакционный поток дополнительно могут подавать диоксид углерода для изменения парциального давления углеводородов, генерации водорода и оксида углерода в реакции углекислотной конверсии, а также для регулирования состава продуктов пиролиза. In the pyrolysis chamber, carbon dioxide can additionally be supplied to the reaction stream to change the partial pressure of hydrocarbons, generate hydrogen and carbon monoxide in the carbon dioxide conversion reaction, and also to control the composition of the pyrolysis products.

Для повышения скорости закалки, а также для генерации водорода и повышения выхода олефинов в реакционный поток могут подавать воду. Water can be supplied to the reaction stream to increase the quenching rate, as well as to generate hydrogen and increase the yield of olefins.

В процессе закалки дополнительно могут вводить перерабатываемое исходное углеводородное сырье или его фракции для более глубокой переработки сырья. In the hardening process, the processed hydrocarbon feedstock or fractions thereof can be added additionally for deeper processing of the feedstock.

После охлаждения продуктов пиролиза до температуры 500-1200^oС в поток вводят закалочные компоненты и повторно охлаждают продукты пиролиза до температуры 350-500^oС со скоростью охлаждения 10⁵-10⁶ град/с для прекращения вторичных процессов.After cooling the pyrolysis products to a temperature of 500-1200 ^o C, quenching components are introduced into the stream and re-cooling the pyrolysis products to a temperature of 350-500 ^o C with a cooling rate of 10 ⁵ -10 ⁶ deg / s to stop the secondary processes.

Благодаря заявляемому способу получен технический результат, а именно, увеличена глубина переработки углеводородного сырья, расширен спектр и повышен выход получаемых целевых продуктов, таких как синтез-газ, легкие углеводороды, олефины, углеводороды моторных топлив, кокс, сажа и др. Thanks to the claimed method, a technical result is obtained, namely, the depth of processing of hydrocarbon raw materials is increased, the range and the yield of the target products obtained are increased, such as synthesis gas, light hydrocarbons, olefins, motor fuel hydrocarbons, coke, soot, etc.

На чертеже приведена схема технологического процесса переработки углеводородного сырья. The drawing shows a diagram of the technological process of processing hydrocarbon raw materials.

Согласно заявляемому способу перерабатываемое углеводородное сырье подают в многоцелевой высокотемпературный реактор (ВТР) 1, состоящий из газогенератора (ГГ) 2 и пиролизной камеры (ПК) 3. Горючее из блока 4 подачи горючего и окислитель из блока 5 подачи окислителя подают в ГГ 2 для генерации высокотемпературного теплоносителя в интервале температур 2700-2900^oС, который через критическое сопло 6 подают в пиролизную камеру (ПК) 3. Пиролизная камера 3 состоит из двух реакционных зон: первой зоны реакций (ЗР-1) 7 и второй зоны реакции (ЗР-2) 8, которые непосредственно примыкают друг к другу и разделены поясами 9, 10 впрыска для введения закалочных через пояс 9 впрыска и дополнительных через пояс 10 впрыска компонентов. В ЗР-1 7 в поток высокотемпературного теплоносителя через узел 11 впрыска вводят предварительно нагретое перерабатываемое углеводородное сырье, а через узел 12 впрыска вводят необходимые дополнительные компоненты, где производят их эффективное перемешивание с высокотемпературным теплоносителем. Полученную смесь доводят до температуры в интервале 700-2500^oС со скоростью повышения температуры, равной (4-5)•10⁵ град/с, и из нее формируют реакционный поток первичного пиролиза в ЗР-1 7. Продукты первичного пиролиза закаливают путем впрыска через узел 9 впрыска закалочным компонентом, охлаждая их до температуры 500-1200^oС, и подают в ЗР-2 8, формируя реакционный поток вторичного пиролиза. Продукты вторичного пиролиза на выходе из ЗР-2 8 для предотвращения вторичных реакций закаливают путем ввода через узел 13 впрыска закалочных компонентов, охлаждая их до температуры 350-500^oС, и далее подают для разделения на целевые продукты в блок 14 разделения. Закалку реакционного потока проводят со скоростью, равной 10⁵-10⁶ град/с. Изменение процесса вторичного пиролиза и регулирование состава целевых продуктов осуществляют вводом дополнительных компонентов через узел 10 впрыска. Исходное перерабатываемое сырье, дополнительные и закалочные компоненты подготавливают в блоке 15 подготовки (БП) и подают в пиролизную камеру 3 через пояса 11, 10 и 12, 9 и 13 впрыска соответственно, которые представляют собой ряд форсунок (на схеме не показаны), расположенных по периметру ПК 3. В БП 15 производят предварительный нагрев исходного углеводородного сырья выше точки плавления, но ниже температуры коксо- или смолообразования, а также обеспечивают дозированную подачу сырья, дополнительных и закалочных компонентов через соответствующие пояса впрыска.According to the claimed method, the processed hydrocarbon feed is fed to a multi-purpose high-temperature reactor (BTP) 1, consisting of a gas generator (GG) 2 and a pyrolysis chamber (PC) 3. Fuel from the fuel supply unit 4 and the oxidizer from the oxidizer supply unit 5 are supplied to the GG 2 for generation high-temperature coolant in the temperature range 2700-2900 ^o C, which is fed through the critical nozzle 6 into the pyrolysis chamber (PC) 3. The pyrolysis chamber 3 consists of two reaction zones: the first reaction zone (ЗР-1) 7 and the second reaction zone (ЗР- 2) 8 which are not directly adjacent to each other and separated by injection belts 9, 10 for introducing quenching through the injection belt 9 and additional components through the injection belt 10. In ZR-1 7, a preheated processed hydrocarbon feed is introduced into the high-temperature coolant stream through the injection unit 11, and the necessary additional components are introduced through the injection unit 12, where they are effectively mixed with the high-temperature coolant. The resulting mixture was brought to a temperature in the range of 700-2500 ^o With a rate of temperature increase equal to (4-5) • 10 ⁵ deg / s, and from it form the reaction stream of the primary pyrolysis in ZR-1 7. The products of the primary pyrolysis are quenched by injection through the injection unit 9 by the quenching component, cooling them to a temperature of 500-1200 ^o C, and served in ZR-2 8, forming a reaction stream of secondary pyrolysis. The products of secondary pyrolysis at the outlet of ZR-2 8 are quenched to prevent secondary reactions by injecting quenching components through the injection unit 13, cooling them to a temperature of 350-500 ^° C, and then feeding them to the target products in the separation unit 14. Quenching of the reaction stream is carried out at a rate of 10 ⁵ -10 ⁶ deg / s. Changing the secondary pyrolysis process and regulating the composition of the target products is carried out by introducing additional components through the injection unit 10. The initial processed raw materials, additional and hardening components are prepared in the preparation unit 15 (BP) and fed into the pyrolysis chamber 3 through injection belts 11, 10 and 12, 9 and 13, respectively, which are a series of nozzles (not shown in the diagram) located in the perimeter of PC 3. In BP 15, the initial hydrocarbon feedstock is preheated above the melting point, but below the coke or gum formation temperature, and they also provide a dosed supply of raw materials, additional and quenching components through the appropriate e injection belt.

Ниже приведены примеры осуществления заявляемого способа переработки углеводородного сырья. В примерах 1, 2, 3, 4 приведены результаты реализации заявляемого способа на опытной установке постоянного действия на основе высокотемпературного реактора с использованием углеводородного сырья. В табл. 1 показаны некоторые физико-химические характеристики, а в табл.2 - углеводородный групповой состав исходного сырья. The following are examples of the implementation of the proposed method for the processing of hydrocarbons. In examples 1, 2, 3, 4, the results of the implementation of the proposed method in a pilot plant of continuous operation based on a high-temperature reactor using hydrocarbon feedstocks are given. In the table. 1 shows some physico-chemical characteristics, and in table 2 - the hydrocarbon group composition of the feedstock.

Примеры использования способа переработки углеводородного сырья
Пример 1.Examples of using the hydrocarbon processing method
Example 1

Пиролиз тяжелого нефтяного сырья с преимущественным синтезом этилена. Pyrolysis of heavy petroleum feedstocks with predominant ethylene synthesis.

Основные физические и массовые характеристики процесса пиролиза углеводородного сырья с преимущественным получением этилена приведены в табл.3. The main physical and mass characteristics of the process of pyrolysis of hydrocarbons with the primary production of ethylene are given in table 3.

В газогенераторе 2 производят сжигание горючего в окислителе с коэффициентом избытка окислителя 0,95-0,7 и образованием газообразных продуктов с температурой 2000-2700^oС. В качестве горючего может быть использован природный или попутный газ, газы рециркуляции процесса, перерабатываемое сырье. Процесс переработки в пиролизной камере 3 проводят при давлениях 0,5-1 МПа. Полученный в газогенераторе 2 высокотемпературный поток теплоносителя подают через критическое сопло 6 в ЗР-1 7, где его смешивают с паром и перерабатываемым углеводородным сырьем, подаваемым в ту же зону через пояса 11-12 впрыска, при этом производят охлаждение реакционной смеси до температур 1200-1300^oС. Полученный парогазовый поток подают в ЗР-2 8, где смешивают с дополнительным количеством перерабатываемого сырья, подаваемого через пояс 10 впрыска. В начальной части ЗР-2 8 температуру поддерживают равной 1000-900^oС, а в конечной части ЗР-2 8 - 700-600^oС. Полученную реакционную смесь закаливают через пояс 13 впрыска перерабатываемым сырьем и подают в блок 14 разделения. Исходное сырье, дополнительные и закалочные компоненты проходят подготовку в блоке 15 подготовки. Непереработанное сырье выделяется в блоке 14 разделения и рециркулируется.In the gas generator 2, fuel is burned in the oxidizing agent with an excess coefficient of the oxidizing agent of 0.95-0.7 and the formation of gaseous products with a temperature of 2000-2700 ^o C. As fuel, natural or associated gas, process recycle gases, and processed raw materials can be used. The processing process in the pyrolysis chamber 3 is carried out at pressures of 0.5-1 MPa. The high-temperature coolant stream obtained in the gas generator 2 is fed through a critical nozzle 6 to ЗР-1 7, where it is mixed with steam and processed hydrocarbon feed, supplied to the same zone through injection belts 11-12, while the reaction mixture is cooled to temperatures of 1200- 1300 ^o C. The resulting vapor-gas stream is fed into ZR-2 8, where it is mixed with an additional amount of processed raw materials supplied through the injection belt 10. In the initial part of ZR-2 8, the temperature is maintained equal to 1000-900 ^o C, and in the final part of ZR-2 8 - 700-600 ^o C. The resulting reaction mixture is quenched through the injection belt 13 by processed raw materials and fed to the separation unit 14. Raw materials, additional and hardening components are trained in block 15 preparation. Untreated raw materials are separated in the separation unit 14 and recycled.

Содержание этилена и других сопутствующих продуктов пиролиза приведено в табл.4. The content of ethylene and other related products of pyrolysis are given in table 4.

Пример 2
Оптимизация процесса пиролиза для получения максимальной суммы этилен+ацетилен
Основные физические и массовые характеристики оптимизированного процесса пиролиза углеводородного сырья для получения максимальной суммы этилен+ацетилен приведены в табл.5.Example 2
Optimization of the pyrolysis process to obtain the maximum amount of ethylene + acetylene
The main physical and mass characteristics of the optimized process for the pyrolysis of hydrocarbons to obtain the maximum amount of ethylene + acetylene are given in Table 5.

В газогенераторе 2 производят сжигание горючего в окислителе с коэффициентом избытка окислителя 1,05-0,95 с образованием газообразных продуктов с температурой 2500-2800^oС. В качестве горючего может быть использован природный или попутный газ, газы рециркуляции процесса, перерабатываемое сырье.In gas generator 2, fuel is burned in the oxidizer with an oxidizer excess ratio of 1.05-0.95 with the formation of gaseous products with a temperature of 2500-2800 ^o C. Natural or associated gas, process recycle gases, and processed raw materials can be used as fuel.

Процесс переработки в пиролизной камере 3 проводят при давлениях 0,3-1,0 МПа. Полученные в газогенераторе 2 газы подают через критическое сопло 6 в ЗР-1 7, где смешивают с водяным паром, подаваемым в ту же зону через пояс 12 впрыска, и перерабатываемым сырьем, подаваемым через пояс 11 впрыска. В начальной части ЗР-1 7 температуру поддерживают равной 1750-1700^oС, а в конечной части - 1300-1400^oС. Полученный парогазовый поток подают в ЗР-2 8, где смешивают с дополнительным потоком перерабатываемого сырья, подаваемым через пояс 10 впрыска, при этом происходит образование дополнительного количества этилена и ацетилена. В начальной части ЗР-2 8 температуру поддерживают равной 600^oС, а в конечной части ЗР-2 8 - 200^oС. Полученную реакционную смесь подают в блок 14 разделения. Исходное сырье, дополнительные и закалочные компоненты подготавливают в блоке 15 подготовки.The processing process in the pyrolysis chamber 3 is carried out at pressures of 0.3-1.0 MPa. The gases obtained in the gas generator 2 are supplied through a critical nozzle 6 to ZR-1 7, where they are mixed with water vapor supplied to the same zone through the injection belt 12 and processed raw materials supplied through the injection belt 11. In the initial part of ZR-1 7, the temperature is maintained equal to 1750-1700 ^o С, and in the final part - 1300-1400 ^o С. The obtained steam-gas stream is fed to ZR-2 8, where it is mixed with an additional stream of processed raw materials supplied through the injection belt 10 while the formation of an additional amount of ethylene and acetylene. In the initial part of ZR-2 8, the temperature is maintained at 600 ^{° C.} , and in the final part of ZR-2 8 is 200 ^° C. The resulting reaction mixture is fed to separation unit 14. Raw materials, additional and hardening components are prepared in block 15 preparation.

Содержание этилена+ацетилена и других сопутствующих продуктов пиролиза приведено в табл.6. The content of ethylene + acetylene and other related products of pyrolysis are given in table.6.

Пример 3
Оптимизация процесса пиролиза для получения сажи, кокса и синтез-газа
Основные физические и массовые характеристики оптимизированного процесса пиролиза углеводородного сырья для получения сажи, кокса и синтез-газа приведены в табл.7.Example 3
Optimization of the pyrolysis process to produce carbon black, coke and synthesis gas
The main physical and mass characteristics of the optimized process for the pyrolysis of hydrocarbons for the production of soot, coke, and synthesis gas are given in Table 7.

В газогенераторе 2 производят сжигание горючего в окислителе с коэффициентом избытка окислителя 1,05-1,20 с образованием газообразных продуктов с температурой 2300-2600^oС.In the gas generator 2, fuel is burned in the oxidizing agent with an oxidizer excess ratio of 1.05-1.20 to form gaseous products with a temperature of 2300-2600 ^o C.

В качестве горючего может быть использован природный или попутный газ, газы рециркуляции процесса, перерабатываемое сырье. Процесс переработки в пиролизной камере 3 проводят при давлениях вплоть до 5,0 МПа. Выбор рабочего давления обусловлен давлением, необходимым при дальнейшей переработки получаемого синтез-газа. Полученные в газогенераторе 2 газы подают через критическое сопло 6 в ЗР-1 7, где их смешивают с сырьем, подаваемым в ту же зону через пояса 11-12 впрыска. В начальной части ЗР-1 7 температуру поддерживают равной 2000-1800^oС, а в конечной части - 1400-1500^oС. Полученный парогазовый поток подают в ЗР-2 8, где смешивают с водой, подаваемой через пояс 9 впрыска. В начальной части ЗР-2 8 температуру поддерживают равной 800^oС, а в конечной части ЗР-2 8 200^oС. Парогазовый поток, содержащий сажу и кокс, подают в блок 14 разделения. Исходное сырье, дополнительные и закалочные компоненты подготавливают в блоке 15 подготовки.As fuel, natural or associated gas, process recycle gases, and processed raw materials can be used. The processing process in the pyrolysis chamber 3 is carried out at pressures up to 5.0 MPa. The choice of working pressure is determined by the pressure necessary for further processing of the resulting synthesis gas. The gases obtained in the gas generator 2 are supplied through a critical nozzle 6 to ZR-1 7, where they are mixed with raw materials supplied to the same zone through injection belts 11-12. In the initial part of ZR-1 7 the temperature is maintained equal to 2000-1800 ^o C, and in the final part - 1400-1500 ^o C. The resulting vapor-gas stream is fed to ZR-2 8, where it is mixed with water supplied through the injection belt 9. In the initial part of ZR-2 8, the temperature is maintained at 800 ^{° C.} , and in the final part of ZR-2, 8,200 ^° C. The vapor-gas stream containing carbon black and coke is fed to separation unit 14. Raw materials, additional and hardening components are prepared in block 15 preparation.

Содержание твердого углерода, синтез-газа и других сопутствующих продуктов пиролиза приведено в табл.8. The content of solid carbon, synthesis gas and other related products of pyrolysis are given in table 8.

Пример 4
Оптимизация процесса пиролиза для получения топливных углеводородов
Основные физические и массовые характеристики оптимизированного процесса пиролиза углеводородного сырья для получения углеводородов топливного назначения приведены в табл.9.Example 4
Optimization of the pyrolysis process to produce fuel hydrocarbons
The main physical and mass characteristics of the optimized process for the pyrolysis of hydrocarbon feedstocks for the production of fuel hydrocarbons are given in Table 9.

В газогенераторе 2 производят сжигание горючего в окислителе с коэффициентом избытка окислителя 0,95-0,7 и образованием газообразных продуктов с температурой 2000-2700^oС. В качестве горючего может быть использован природный или попутный газ, газы рециркуляции процесса, перерабатываемое сырье. Процесс переработки в пиролизной камере 3 проводят при давлениях вплоть до 5,0 МПа с целью увеличения выхода жидких углеводородов. Полученные газы подают через критическое сопло 6 в ЗР-1 7, где их смешивают с паром, подаваемым в ту же зону через пояс 12 впрыска, и перерабатываемым сырьем, подаваемым через пояс 11 впрыска, при этом проводят пароуглекислотную конверсию сырья с образованием водорода и оксида углерода и охлаждают до температуры, равной 1150-1200^oС. Полученный парогазовый поток направляют в ЗР-2 8, где смешивают с перерабатываемым сырьем, подаваемым через пояс 10 впрыска. В начальной части ЗР-2 8 температуру поддерживают равной 1000-800^oС, а в конечной части ЗР-2 8 - 700-600^oС. Полученные продукты пиролиза закаливают водой, подаваемой через пояс 13 впрыска, и направляют в блок 14 разделения для выделения топливных углеводородов. Исходное сырье, дополнительные и закалочные компоненты подготавливают в блоке 15 подготовки.In the gas generator 2, fuel is burned in the oxidizing agent with an excess coefficient of the oxidizing agent of 0.95-0.7 and the formation of gaseous products with a temperature of 2000-2700 ^o C. As fuel, natural or associated gas, process recycle gases, and processed raw materials can be used. The processing in the pyrolysis chamber 3 is carried out at pressures up to 5.0 MPa in order to increase the yield of liquid hydrocarbons. The resulting gases are fed through a critical nozzle 6 to ZR-1 7, where they are mixed with steam supplied to the same zone through the injection belt 12, and processed raw materials supplied through the injection belt 11, while the steam-carbon dioxide conversion of the raw material is carried out with the formation of hydrogen and oxide carbon and cooled to a temperature equal to 1150-1200 ^o C. The resulting vapor-gas stream is sent to ZR-2 8, where it is mixed with the processed raw materials supplied through the injection belt 10. In the initial part of ЗР-2 8, the temperature is maintained equal to 1000-800 ^° С, and in the final part of ЗР-2 8, 700-600 ^° С. The obtained pyrolysis products are quenched with water supplied through the injection belt 13 and sent to the separation unit 14 for release of fuel hydrocarbons. Raw materials, additional and hardening components are prepared in block 15 preparation.

Содержание топливных углеводородов и других сопутствующих продуктов пиролиза приведено в табл.10. The content of fuel hydrocarbons and other related products of pyrolysis are given in table 10.

На основании полученных результатов осуществления способа можно сделать вывод о том, что благодаря заявляемому способу переработки углеводородного сырья получен технический результат, а именно увеличена глубина переработки сырья и расширен спектр получаемых целевых продуктов, таких как синтез-газ, легкие углеводороды, углеводороды топливного назначения, кокс, сажа и др., а также повышен их выход. Based on the results of the implementation of the method, we can conclude that thanks to the claimed method of processing hydrocarbon raw materials, a technical result was obtained, namely, the depth of processing of raw materials was increased and the range of the target products obtained, such as synthesis gas, light hydrocarbons, fuel hydrocarbons, coke, was expanded , soot, etc., and also increased their output.

Claims

1. A method of processing hydrocarbon raw materials, including in the form of heavy oil residues containing fractions boiling at temperatures above 350 ^o C, including the generation of a high-temperature coolant by burning fuel in oxygen, preheating the hydrocarbon raw material above the melting point, but below the coke temperature or resin formation and the simultaneous supply of a high-temperature coolant and pre-heated hydrocarbon feed to the reaction zone of the pyrolysis chamber, followed by quenching of the reaction products, characterized in that the heating of hydrocarbon materials to 700-2500 ^o With in the reaction zone is carried out at a speed equal to (4-5) -10 ⁵ degrees. /from.

2. The method according to p. 1, characterized in that the generation of the high-temperature coolant is carried out in a gas generator and the coolant is fed into the pyrolysis chamber in the form of a high-speed stream into which hydrocarbon feed is introduced.

3. The method according to p. 1, characterized in that for the generation of a high-temperature coolant, ethanol is used as fuel.

4. The method according to p. 1, characterized in that for the generation of high-temperature coolant as fuel, natural gas based on methane is used.

5. The method according to p. 1, characterized in that for the generation of a high-temperature coolant, fuel gases are used as fuel.

6. The method according to p. 1, characterized in that for the generation of a high-temperature coolant, oxygen is used as an oxidizing agent.

7. The method according to p. 1, characterized in that the pyrolysis process is carried out in the pressure range from 0.3 to 5.0 MPa to change the composition of the generated coolant, as well as to control the composition of the pyrolysis products.

8. The method according to p. 1, characterized in that after reaching a temperature of 700-2500 ^o C in the reaction zone, quenching components are introduced into the reaction stream and the reaction mixture is cooled to a temperature of 500-1200 ^o C.

9. The method according to p. 2 or 8, characterized in that in the pyrolysis chamber, hydrogen is additionally supplied to the reaction stream to increase the yield of isoparaffins and hydrogenolysis of naphthenic hydrocarbons, as well as to control the composition of the pyrolysis products.

10. The method according to p. 2 or 8, characterized in that in the pyrolysis chamber, water vapor is additionally supplied to the reaction stream to change the partial pressure of hydrocarbons, to generate hydrogen and increase the yield of olefins, as well as to control the composition of the pyrolysis products.

11. The method according to p. 2 or 8, characterized in that in the pyrolysis chamber, carbon monoxide is additionally fed into the reaction stream to change the partial pressure of hydrocarbons, generate hydrogen in the steam reforming reaction, and also to control the composition of the pyrolysis products.

12. The method according to p. 2 or 8, characterized in that in the pyrolysis chamber, carbon dioxide is additionally fed into the reaction stream to change the partial pressure of hydrocarbons, generate hydrogen and carbon monoxide in the carbon dioxide conversion reaction, and also to control the composition of the pyrolysis products.

13. The method according to p. 8, characterized in that to increase the quenching rate, as well as to generate hydrogen and increase the yield of olefins, water is supplied to the reaction stream.

14. The method according to p. 8, characterized in that during the hardening process, the processed hydrocarbon feedstock and / or its fractions are further introduced for deeper processing of the feedstock.

15. The method according to p. 8, characterized in that after cooling the pyrolysis products to 500-1200 ^o C, quenching components are introduced into the stream and re-cooled the pyrolysis products to 350-500 ^o C with a cooling rate of 10 ⁵ -10 ⁶ deg / s for termination of secondary processes.