RU2315082C1 - Heavy hydrocarbon stock hydrocracking process and reactor - Google Patents

Heavy hydrocarbon stock hydrocracking process and reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2315082C1
RU2315082C1 RU2006115425/04A RU2006115425A RU2315082C1 RU 2315082 C1 RU2315082 C1 RU 2315082C1 RU 2006115425/04 A RU2006115425/04 A RU 2006115425/04A RU 2006115425 A RU2006115425 A RU 2006115425A RU 2315082 C1 RU2315082 C1 RU 2315082C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
section
pipes
hydrogen
variable cross
Prior art date
Application number
RU2006115425/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Васильевич Таушев
Ильдар Рашидович Хайрудинов
Елена Викторовна Таушева
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") filed Critical Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ")
Priority to RU2006115425/04A priority Critical patent/RU2315082C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2315082C1 publication Critical patent/RU2315082C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

FIELD: petroleum processing and petrochemistry.
SUBSTANCE: hydrocracking of heavy hydrocarbon stock is accomplished by feeding preheated feedstock and hydrogen or hydrogen-containing gas to reactor, heating the charge in reactor, and discharging cracking products, which are passed to separation stage. Reactor has two convection chambers with convective and radiation coils disposed therein. Hydrocracking is carried out, in particular, in reactor radiant coil zone with variable-cross section tubes allowing flow rate 50 to 310 m/s at 440-500 flow rate 50 to 310 m/s at 440-500°C.
EFFECT: increased productivity and efficiency of process.
6 cl, 3 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Изобретения относятся к нефтепереработке, в частности к крекингу углеводородного сырья в присутствии водорода (некаталитическому крекингу), и предназначены для получения светлых (товарных) нефтепродуктов из сернистых нефтяных остатков.The invention relates to oil refining, in particular to the cracking of hydrocarbons in the presence of hydrogen (non-catalytic cracking), and are intended to produce light (marketable) oil products from sulphurous oil residues.

Известен каталитический способ гидрокрекинга, по которому смесь сернистого нефтяного сырья с водородом или водородсодержащим газом (ВСГ) нагревают, затем пропускают через реактор первой стадии для очистки от серы, после чего газосырьевая смесь вместе с рециркулирующим остатком и добавочным количеством водорода поступает во второй реактор для контакта с катализатором гидрокрекинга. Продукты второго реактора направляют в сепаратор высокого давления, откуда жидкие продукты поступают в ректификационную колонну на разделение (Справочник нефтепереработчика. Под ред. Г.А.Ластовкина, Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1886 г., стр.152-154). Реактор для проведения каталитического процесса гидрокрекинга представляет собой колонну, заполненную катализатором.A catalytic hydrocracking method is known, in which a mixture of sulphurous petroleum feedstock with hydrogen or a hydrogen-containing gas (WASH) is heated, then passed through a first stage reactor to remove sulfur, after which the gas-raw material mixture, together with a recycle residue and additional hydrogen, enters the second reactor for contact with a hydrocracking catalyst. The products of the second reactor are sent to a high-pressure separator, from where liquid products enter the distillation column for separation (Refinery Handbook. Edited by G.A. Lastovkin, L .: Chemistry, Leningrad Branch, 1886, pp. 152-154). The reactor for carrying out the catalytic hydrocracking process is a column filled with a catalyst.

Недостатком известного способа и устройства являются высокие капитальные и эксплуатационные затраты из-за использования дорогостоящих катализаторов.The disadvantage of this method and device is the high capital and operating costs due to the use of expensive catalysts.

Известен некаталитический способ переработки тяжелого углеводородного сырья термическим гидрокрекингом (Пат. РФ №2169170, on. 20.06.2001, МПК 7 С10G 47/22), согласно которому гидрокрекинг ведут путем подачи в реакционную камеру водорода или ВСГ в количестве 20-30% масс. к количеству реагентов и доводят давление газа до 10-30 МПа, температуру - до 1300-1500°К. Затем в камеру с нагретым водородом подают перерабатываемое сырье в количестве 70-80% масс. к количеству реагентов и перемешивают его с водородом, смесь крекируют при общем времени контакта сырья с водородом 2-12 мс, далее продукты реакции подвергают закалке при одновременном снижении температуры и давления в течение 5-10 мс и направляют на выделение целевых продуктов. Процесс ведут в реакторе, представляющем собой цилиндр с поршнем, связанным с приводом от электродвигателя для сообщения поршню возвратно-поступательного движения. Реактор не имеет катализаторной начинки. Недостатком известного способа и устройства является его низкая производительность, обусловленная периодичностью процесса и малым объемом реакционной камеры (45 л), что соответствует производительности около 10 тыс. т в год, и низкий кпд, составляющий менее 40% из-за наличия привода от электродвигателя.Known non-catalytic method for processing heavy hydrocarbons by thermal hydrocracking (US Pat. RF No. 2169170, on. June 20, 2001, IPC 7 C10G 47/22), according to which hydrocracking is carried out by supplying 20-30% of the mass of hydrogen or VSR in the reaction chamber. to the number of reagents and bring the gas pressure to 10-30 MPa, temperature - up to 1300-1500 ° K. Then in the chamber with heated hydrogen serves the processed raw materials in the amount of 70-80% of the mass. to the amount of reagents and mix it with hydrogen, the mixture is cracked at a total contact time of the raw material with hydrogen of 2-12 ms, then the reaction products are quenched while lowering the temperature and pressure for 5-10 ms and sent to the selection of the target products. The process is conducted in a reactor, which is a cylinder with a piston connected to a drive from an electric motor to communicate with the piston reciprocating motion. The reactor does not have a catalyst filling. The disadvantage of this method and device is its low productivity, due to the frequency of the process and the small volume of the reaction chamber (45 l), which corresponds to a capacity of about 10 thousand tons per year, and low efficiency of less than 40% due to the presence of a drive from an electric motor.

Наиболее близким по существенным признакам к предлагаемому устройству является трубчатая печь типа ГС, представляющая коробчатую конструкцию с верхним отводом дымовых газов и горизонтальными трубами (Каталог «Трубчатые печи», изд. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва, 1998 г., стр.8). Печь включает камеру конвекции с конвективными змеевиками, камеру радиации с радиантным змеевиком и горелки, размещенные в поду печи. Однако известная печь предназначена для нагрева нефтяного сырья и не приспособлена для работы в режиме гидрокрекинга из-за выноса катализатора из печи скоростным потоком ВСГ и продуктов крекинга и опасности прогара труб.The closest in essential features to the proposed device is a GS-type tube furnace, which is a box-shaped design with an upper flue gas outlet and horizontal pipes (Tube Furnace Catalog, published by TSINTIKHIMNEFTEMASH, Moscow, 1998, p. 8). The furnace includes a convection chamber with convective coils, a radiation chamber with a radiant coil and burners located in the bottom of the furnace. However, the known furnace is designed to heat oil raw materials and is not suitable for operation in the hydrocracking mode due to the removal of the catalyst from the furnace by a high-speed stream of WASH and cracking products and the risk of burnout of pipes.

При создании изобретения ставилась задача увеличения производительности и кпд некаталитического способа гидрокрекинга тяжелого углеводородного сырья с высоким содержанием серы.When creating the invention, the task was to increase the productivity and efficiency of the non-catalytic method of hydrocracking of heavy hydrocarbons with a high sulfur content.

Указанная задача решается способом гидрокрекинга тяжелого углеводородного сырья, включающим подачу предварительно нагретых исходного сырья и водорода или водородсодержащего газа в реактор, последующий нагрев в реакторе и вывод продуктов крекинга на разделение, в котором, согласно изобретению, реактор включает две камеры - конвекции с размещенными в ней конвективными змеевиками и радиации с размещенными в ней радиантными змеевиками, и процесс гидрокрекинга проводят на участке радиантного змеевика с трубами переменного сечения с возможностью обеспечения скорости потока 50-310 м/сек при температуре 440-500°С.This problem is solved by the method of hydrocracking of heavy hydrocarbon feedstocks, including supplying preheated feedstocks and hydrogen or hydrogen-containing gas to the reactor, subsequent heating in the reactor and withdrawal of cracking products for separation, in which, according to the invention, the reactor includes two chambers - convection with it convective coils and radiation with radiant coils located in it, and the hydrocracking process is carried out in the area of the radiant coil with pipes of variable cross section with zhnosti ensure flow velocity 50-310 m / sec at a temperature of 440-500 ° C.

Целесообразно водород или водородсодержащий газ подавать в количестве 750 нм33 сырья.It is advisable to supply hydrogen or hydrogen-containing gas in an amount of 750 nm 3 / m 3 of raw materials.

Указанная задача решается также предлагаемым реактором для гидрокрекинга, представляющим собой трубчатую печь, включающую коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в одной из которых размещен конвективный змеевик, а в другой радиантный змеевик, причем конвективный змеевик выполнен из труб постоянного сечения, и горелки, установленные в поду печи, в которой, согласно изобретению, радиантный змеевик выполнен из труб постоянного и переменного сечения, причем объем труб переменного сечения составляет 30-50% от общего объема труб радиантного змеевика, при этом радиантный змеевик, выполненный из труб переменного сечения, установлен в камере на раме с возможностью вертикального перемещения.This problem is also solved by the proposed hydrocracking reactor, which is a tubular furnace, including a box-shaped body with convection and radiation chambers, in one of which a convective coil is placed, and in the other a radiant coil, moreover, the convective coil is made of pipes of constant section, and burners installed in the hearth of the furnace, in which, according to the invention, the radiant coil is made of pipes of constant and variable cross-section, and the volume of pipes of variable cross-section is 30-50% of the total pipe volume coil-invariant, the floor heating coil made of a tube of variable cross section, is set in the camera on the frame for vertical movement.

Целесообразно трубы переменного сечения радиантного змеевика установить на раме посредством кронштейнов.It is advisable to install pipes of variable cross section of the radiant coil on the frame by means of brackets.

Рама может быть связана тягами с пружинными амортизаторами, установленными на корпусе печи.The frame can be connected by rods with spring shock absorbers mounted on the furnace body.

Трубы переменного сечения могут быть выполнены, например, по а.с. №1588747, согласно которому трубы изготовлены из конических переходников, соединенных между собой большими основаниями при следующем соотношении размеровPipes of variable cross-section can be performed, for example, according to A.S. No. 1588747, according to which the pipes are made of conical adapters interconnected by large bases in the following aspect ratio

Figure 00000002
и
Figure 00000002
and

1,2d≤D≤3,0d, 1,2d≤D≤3,0d,

где D - диаметр большего основания конуса, мм;where D is the diameter of the larger base of the cone, mm;

d - диаметр меньшего основания конуса, мм;d is the diameter of the smaller base of the cone, mm;

h - длина участка переменного сечения, мм.h is the length of the section of variable cross-section, mm

Процесс некаталитического гидрокрекинга (т.е. без внесения катализатора со стороны) нефтяного сернистого сырья в трубах змеевика переменного сечения при скорости потока 50-310 м/сек осуществляется за счет разницы скоростей и давлений по длине и поперечному сечению змеевика, которая интенсифицирует процессы тепло- и массообмена между газопаровой и жидкой фазами. При этом по мере продвижения потока по змеевику печи вследствие повышения его температуры, крекинга и испарения, сопровождаемых экспоненциальным увеличением объема, скорость потока увеличивается и приближается к скорости звука, при этом начинают проявляться кавитационные процессы с локальным, динамическим повышением давления, превышающим статическое давление на входе в змеевик печи. Формирование своеобразных реакционных камер вдоль оси трубы с переменным сечением позволяет усилить реакции гидрогенолиза сернистых и непредельных соединений, образовавшихся в процессе крекинга нефтяного остатка в среде водорода. Высокая степень дисперсности сырья открывает возможность для доступа водорода к серо- и металлоорганическим соединениям остатка, которые являются в условиях предлагаемого способа катализаторами процесса обессеривания. Высокое динамическое давление на участке змеевика с переменным сечением ускоряет диффузию водорода к этим соединениям и, как известно, полное их гидрирование термодинамически возможно при давлениях выше 20 МПа и температуре 427°С. Такие параметры достигаются в предлагаемом способе, чем обусловлено снижение содержания серы в сернистом нефтяном сырье, а также уменьшение его вязкости и выхода в случае переработки тяжелого сырья (нефтяных остатков).The process of non-catalytic hydrocracking (i.e., without introducing a catalyst from the side) of oil sulfur feed in the tubes of a coil of variable cross section at a flow speed of 50-310 m / s is carried out due to the difference in speeds and pressures along the length and cross section of the coil, which intensifies the heat and mass transfer between the vapor and liquid phases. Moreover, as the flow moves along the furnace coil due to an increase in its temperature, cracking and evaporation, accompanied by an exponential increase in volume, the flow velocity increases and approaches the speed of sound, while cavitation processes begin to manifest with a local, dynamic increase in pressure exceeding the static inlet pressure in the furnace coil. The formation of peculiar reaction chambers along the axis of the pipe with a variable cross-section makes it possible to enhance the hydrogenolysis reactions of sulfur and unsaturated compounds formed during the cracking of the oil residue in a hydrogen medium. A high degree of dispersion of the raw material opens up the possibility for hydrogen to access the sulfur and organometallic compounds of the residue, which are catalysts for the desulfurization process under the conditions of the proposed method. High dynamic pressure in the coil section with a variable cross section accelerates the diffusion of hydrogen to these compounds and, as you know, their complete hydrogenation is thermodynamically possible at pressures above 20 MPa and a temperature of 427 ° C. Such parameters are achieved in the proposed method, due to which there is a decrease in sulfur content in sulfur oil feedstocks, as well as a decrease in its viscosity and yield in the case of processing heavy feedstocks (oil residues).

Решение поставленной задачи - увеличение производительности и кпд некаталитического способа гидрокрекинга достигается за счет применения прямоточного реактора, представляющего собой реакционно-нагревательную печь со змеевиком из труб постоянного и переменного сечения и замены косвенного электромеханического способа нагрева от сжатия водорода на прямую (контактную) теплопередачу от стенки трубы, нагреваемой продуктами горения топлива и факелом горелки печи.The solution of this problem is to increase the productivity and efficiency of the non-catalytic method of hydrocracking by using a once-through reactor, which is a reaction-heating furnace with a coil from pipes of constant and variable cross-section and replacing the indirect electromechanical method of heating from hydrogen compression by direct (contact) heat transfer from the pipe wall heated by the combustion products of the fuel and the torch of the furnace burner.

Способ осуществляют следующим образом. Сернистое нефтяное сырье подогревают в теплообменниках до температуры 280-300°С и направляют в сырьевую емкость для регулирования качества загрузки печи путем смешения с рециркулятом - газойлем или другим разбавителем (со стороны), например тяжелым газойлем каталитического крекинга. Сырьевая емкость необходима также для обеспечения устойчивой работы печного насоса. Полученную сырьевую композицию направляют в змеевик печи на термообработку при температуре 440-500°С в среде водорода. Для этого в змеевик печи подают также подогретый водород или водородсодержащий газ (ВСГ) в соотношении 750 нм33 сырья. Загрузка по мере прохождения змеевика печи подогревается, достигает температуры разложения (420-430°С) и входит в участок с переменным сеченм, где крекируется в среде водорода при температуре 440-500°С. Продукты крекинга из печи направляют в ректификационную колонну на разделение на газ, бензин, газойль-рециркулят и остаток. Продукты крекинга выводят через сырьевые теплообменники с установки в балансовом соотношении. Газойль частично возвращают в сырьевую емкость в качестве разбавителя-рециркулята, а остальное количество (при необходимости) направляют в кубовый остаток колонны. Газ после очистки от сероводорода и концентрирования с помощью мембранных сит возвращается в процесс.The method is as follows. Sulphurous crude oil is heated in heat exchangers to a temperature of 280-300 ° C and sent to a raw material tank to control the quality of the furnace loading by mixing with recirculated gas oil or other diluent (from the side), for example, heavy catalytic cracking gas oil. Raw material capacity is also necessary to ensure the stable operation of the furnace pump. The resulting raw material composition is sent to the coil of the furnace for heat treatment at a temperature of 440-500 ° C in a hydrogen environment. To this end, heated hydrogen or a hydrogen-containing gas (Hash) in a ratio of 750 nm 3 / m 3 of raw material is also fed into the furnace coil. The load, as the furnace coil passes, heats up, reaches the decomposition temperature (420-430 ° С) and enters the section with a variable cross-section, where it is cracked in a hydrogen medium at a temperature of 440-500 ° С. Cracked products from the furnace are sent to a distillation column for separation into gas, gasoline, gas oil-recycle and the residue. Cracked products are removed through feed heat exchangers from the unit in a balance ratio. Gas oil is partially returned to the feed tank as a recirculating diluent, and the remaining amount (if necessary) is sent to the bottom residue of the column. Gas after purification from hydrogen sulfide and concentration using membrane sieves is returned to the process.

Предложенный способ иллюстрируется примерами, которые приведены в таблице. Данные таблицы были получены экспериментально-расчетным путем. Эксперименты были проведены на пилотной установке гидровисбрекинга при температуре 450-500°С, подаче водорода 750 нм33 сырья. Полученные показатели качества продуктов крекинга, материальный баланс были использованы для расчета трубчатого змеевика печи с участком переменного сечения.The proposed method is illustrated by the examples that are shown in the table. These tables were obtained experimentally by calculation. The experiments were conducted on a pilot hydrobreaking unit at a temperature of 450-500 ° C, a hydrogen supply of 750 nm 3 / m 3 of raw materials. The obtained quality indicators of cracking products, material balance were used to calculate the tubular coil of the furnace with a section of variable cross-section.

Пример 1. Сырье-гудрон со следующими показателями качества: плотность - 990 кг/м3, содержание серы - 2,3%, вязкость условная при 80°С - 250, содержание ванадия - 0,013%, никеля - 0,004%. Данные по гидрокрекингу на этом сырье приведены в таблице 1.Example 1. Raw tar with the following quality indicators: density - 990 kg / m 3 , sulfur content - 2.3%, conditional viscosity at 80 ° C - 250, vanadium content - 0.013%, nickel - 0.004%. Data on hydrocracking on this raw material are shown in table 1.

Как видно из таблицы 1, во всех примерах по предлагаемому способу наблюдается снижение содержания серы в остатке +180°С в 1,04-2,37 раза, вязкости - в 1,1-32 раза.As can be seen from table 1, in all examples of the proposed method there is a decrease in sulfur content in the residue of + 180 ° C in 1.04-2.37 times, viscosity - 1.1-32 times.

Пример 2. Сырье-смесь гудрона с тяжелым газойлем в соотношении 1:1 со следующими показателями качества: плотность 926 кг/м3, содержание серы - 1,7%, условная вязкость при 80°С - 2,1, содержание металлов - 0,0085%. Данные по гидрокрекингу на этом сырье приведены в таблице 2.Example 2. The raw material mixture of tar with heavy gas oil in a ratio of 1: 1 with the following quality indicators: density 926 kg / m 3 , sulfur content - 1.7%, nominal viscosity at 80 ° C - 2.1, metal content - 0 , 0085%. Data on hydrocracking on this raw material are shown in table 2.

Как видно из таблицы 2, выход и содержание серы в остатке +180°С понизились в связи с облегчением сырья, при этом коэффициент снижения содержания серы в остатке +180°С при тех же параметрах также уменьшился на 5-25% относит., что объясняется двукратным снижением содержания металлов в исходном сырье. При этом, однако, сохраняется положительный эффект обессеривания исходного сырья. Вязкость исходной сырьевой смеси гудрона и газойля меньше требуемых показателей на товарное котельное топливо М40 и M100, поэтому этот показатель исключен из рассмотрения.As can be seen from table 2, the yield and sulfur content in the residue of + 180 ° C decreased due to the ease of raw materials, while the coefficient of decrease in sulfur content in the residue of + 180 ° C at the same parameters also decreased by 5-25%, which due to a twofold decrease in the metal content in the feedstock. At the same time, however, the positive effect of desulfurization of the feedstock remains. The viscosity of the initial feed mixture of tar and gas oil is less than the required indicators for commercial boiler fuel M40 and M100, therefore this indicator is excluded from consideration.

Пример 3. Сырье - тяжелый газойль со следующими показателями качества: плотность 0,9306 кг/м3, содержание серы - 1,28%, металлоорганических соединений не содержит. В этом примере коэффициент снижения содержания серы равен единице при всех параметрах вышеприведенных примеров, то есть процесс обессеривания здесь не происходит, что свидетельствует о том, что металлоорганические соединения в предлагаемом способе играют роль катализатора.Example 3. Raw materials - heavy gas oil with the following quality indicators: density 0.9306 kg / m 3 , sulfur content - 1.28%, does not contain organometallic compounds. In this example, the sulfur reduction coefficient is equal to unity for all parameters of the above examples, that is, the desulfurization process does not occur here, which indicates that the organometallic compounds in the proposed method play the role of a catalyst.

На фиг.1 представлен предлагаемый реактор гидрокрекинга, вид сбоку в разрезе; на фиг.2 - вид спереди; на фиг.3 - сечение А-А фиг.2.Figure 1 presents the proposed hydrocracking reactor, a side view in section; figure 2 is a front view; figure 3 is a section aa of figure 2.

Реактор гидрокрекинга для осуществления предлагаемого способа представляет собой трубчатую печь, включающую коробчатый корпус 1 с теплоизоляцией 2, камеру конвекции 3 с конвективными змеевиками 4, 5 из труб постоянного сечения и камеру радиации 6 с радиантным змеевиком, составленным из труб 7 постоянного сечения и труб 8 переменного сечения. В поду печи установлены горелки 9. Радиантные трубы переменного сечения 8 змеевика установлены на раме 10 с помощью кронштейнов 11. Рама 10 в свою очередь связана тягами 12 с пружинными амортизаторами 13, установленными на корпусе 1. Кроме того, печь снабжена дымовой трубой 14, линией 15 для ввода сырья в змеевик печи, линией 16 ввода водородсодержащего газа, линией 17 ввода сырья из камеры конвекции в камеру радиации и линией 18 вывода продуктов крекинга в среде водорода из печи в колонну (не показана на рисунке).The hydrocracking reactor for implementing the proposed method is a tubular furnace, including a box-shaped body 1 with thermal insulation 2, a convection chamber 3 with convective coils 4, 5 from pipes of constant cross-section, and a radiation chamber 6 with a radiant coil made up of pipes 7 of constant cross-section and pipes 8 of variable sections. Burners are installed in the furnace hearth 9. Radiant tubes of variable cross section 8 of the coil are mounted on the frame 10 using brackets 11. The frame 10, in turn, is connected by rods 12 with spring shock absorbers 13 mounted on the housing 1. In addition, the furnace is equipped with a chimney 14, line 15 for introducing raw materials into the furnace coil, by a hydrogen-containing gas input line 16, a raw material input line from the convection chamber to the radiation chamber, and a cracking product output line 18 from the furnace to the column (not shown in the figure).

Печь работает следующим образом. После пуска установки и разогрева печи на пусковом газойле в змеевик печи вместо пускового продукта подают сырьевую композицию (например, смесь гудрона и рециркулята) - поток 15 и водородсодержащий газ 16 с температурой 280-300°С. Двухфазный поток проходит по трубам 4 камеры конвекции 3, где нагревается за счет тепла отходящих газов горения топлива до температуры 370-390°С и поступает по перетоку 17 в трубы 7 камеры радиации 6, где нагревается от излучения факела горящей топливной смеси (топливо-воздух-водяной пар), выходящей из горелки 9 в топочное пространство печи. По мере прохождения труб постоянного сечения камеры радиации (примерно 50% по их длине) температура потока повышается до величины разложения сырья (420-430°С) и поток входит в реакционную зону, выполненную из труб переменного сечения 8. При крекинге сырья по экспоненциальной зависимости увеличивается объем потока, соответственно, повышается скорость потока и усиливаются кавитационные процессы. Движения потока, процессы тепло- и массообмена приобретают лавинообразный характер. В этих условиях при термическом разрушении высокомолекулярных серо- и металлоорганических комплексов, играющих роль катализаторов процесса обессеривания, усиливаются процессы гидрогенолиза сераорганических и непредельных соединений.The furnace operates as follows. After starting the installation and heating the furnace with starting gas oil, instead of the starting product, the raw material composition (for example, a mixture of tar and recycle) is fed to the coil of the furnace — stream 15 and hydrogen-containing gas 16 with a temperature of 280-300 ° C. The two-phase flow passes through the pipes 4 of the convection chamber 3, where it is heated due to the heat of the exhaust gases of fuel combustion to a temperature of 370-390 ° C and enters through the overflow 17 into the pipes 7 of the radiation chamber 6, where it is heated by the flame of the burning fuel mixture (fuel-air water vapor) leaving the burner 9 into the furnace furnace space. With the passage of pipes of a constant section of the radiation chamber (approximately 50% along their length), the temperature of the stream increases to the value of decomposition of the raw material (420-430 ° C) and the stream enters the reaction zone made of pipes of variable cross section 8. When cracking the raw material by exponential the volume of the flow increases, accordingly, the flow rate increases and cavitation processes increase. Flow motions, heat and mass transfer processes acquire an avalanche-like character. Under these conditions, during the thermal destruction of high molecular weight sulfur and organometallic complexes, which play the role of catalysts for the desulfurization process, the hydrogenolysis of organosulfur and unsaturated compounds intensifies.

Продукты крекинга сырья в среде водорода выводят по линии 18 из печи и направляют в колонну на разделение (на чертеже не показана).The cracked products of raw materials in a hydrogen medium are withdrawn via line 18 from the furnace and sent to the separation column (not shown in the drawing).

Продукты горения топлива перед выбросом в атмосферу через дымовую трубу 14 дополнительно охлаждают до температуры 220°С за счет съема тепла на подогрев воды, проходящей через конвекционный змеевик 5, расположенный в верхней части камеры конвекции 3 печи.The products of fuel combustion before being released into the atmosphere through the chimney 14 are additionally cooled to a temperature of 220 ° C by removing heat to heat the water passing through the convection coil 5 located in the upper part of the convection chamber 3 of the furnace.

Предлагаемое изобретение позволяет провести гидрокрекинг сернистого нефтяного сырья в среде водорода без внесения катализатора со стороны. При этом гидрокрекинг тяжелых видов сырья дает возможность, кроме обессеривания, снизить условную вязкость при 80°С до 12-16, что соответствует товарному котельному топливу марки M100, снизить выход остатка до 72,5-80% (на сырье) и повысить выход бензина (НК-180°С) до 11,3-16,5%. Производительность предлагаемого реактора составит 500 тыс. тонн/год, что на порядок выше, чем у прототипа, а кпд составит не менее 90%, что в 2 раза выше, чем у прототипа.The present invention allows for hydrocracking of sulphurous petroleum feedstock in a hydrogen medium without introducing a catalyst from the side. At the same time, hydrocracking of heavy types of raw materials makes it possible, in addition to desulfurization, to reduce the conditional viscosity at 80 ° C to 12-16, which corresponds to commercial M100 grade boiler fuel, reduce the yield of the residue to 72.5-80% (for raw materials) and increase the yield of gasoline (NK-180 ° C) up to 11.3-16.5%. The productivity of the proposed reactor will be 500 thousand tons / year, which is an order of magnitude higher than that of the prototype, and the efficiency will be at least 90%, which is 2 times higher than that of the prototype.

Таблица 1.Table 1. Показатели работы реактора гидрокрекинга.Performance indicators of a hydrocracking reactor. No. Параметры змеевика печиParameters of the furnace coil Технологический режим*) Technological mode *) Выход, % масс. на сырьеYield,% mass. on raw materials Качество остатка, +180°СThe quality of the residue, + 180 ° C Коэффициент снижения величины показателя качества ПК сырья/ПК остатка +180°СThe coefficient of decrease in the quality index of PC raw materials / PC residue + 180 ° C

Figure 00000003
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000004
Температура, °СTemperature ° C Скорость потока, м/сFlow rate, m / s бензинаgasoline остатка, +180°С
**)
residue, + 180 ° C
**)
содержание серы, %sulfur content,% вязкость, ВУ 80°Сviscosity, WU 80 ° С серыsulfur вязкостиviscosity 1one 0,60.6 33 440440 50fifty 8,38.3 86,286.2 2,152.15 200200 1,071,07 1,31.3 22 0,60.6 33 480480 50fifty 15fifteen 74,874.8 1,551.55 6060 1,481.48 4four 33 0,60.6 33 500500 50fifty 15,515,5 74,274,2 1,21,2 2727 1,91.9 99 4four 0,60.6 33 440440 180180 88 86,786.7 1,981.98 138138 1,161.16 1,81.8 55 0,60.6 33 480480 180180 14,514.5 75,875.8 1,291.29 3636 1,781.78 77 66 0,60.6 33 500500 180180 1616 73,273,2 1,081,08 1717 2,132.13 15fifteen 77 0,60.6 33 440440 310310 11,311.3 81,281.2 1,841.84 8686 1,251.25 33 88 0,60.6 33 480480 310310 15,615.6 7474 1,101.10 20twenty 2,092.09 1313 99 0,60.6 33 500500 310310 16,516.5 72,572.5 0,970.97 88 2,372,37 3232 1010 0,60.6 1,21,2 440440 50fifty 3,63.6 9494 1,971.97 205205 1,161.16 1,21,2 11eleven 0,60.6 1,21,2 480480 50fifty 12,612.6 7979 1,61,6 6565 1,41.4 3,93.9 1212 0,60.6 1,21,2 500500 50fifty 14,514.5 75,875.8 1,291.29 3636 1,781.78 7,17.1 1313 0,60.6 1,21,2 440440 180180 6,66.6 8989 2,052.05 163163 1,121.12 1,51,5 14fourteen 0,60.6 1,21,2 480480 180180 14fourteen 76,776.7 1,371.37 4343 1,681.68 5,95.9 15fifteen 0,60.6 1,21,2 500500 180180 15,615.6 7474 1,131.13 2222 22 11,611.6 1616 0,60.6 1,21,2 440440 310310 9,59.5 84,284.2 1,921.92 115115 1,21,2 2,22.2 1717 0,60.6 1,21,2 480480 310310 14,614.6 75,675.6 1,21,2 3939 1,91.9 6,56.5 18eighteen 0,60.6 1,21,2 500500 310310 1616 7373 1,021,02 1212 2,22.2 2121 1919 0,0350,035 33 440440 50fifty 33 9595 2,192.19 215215 1,051.05 1,21,2 20twenty 0,0350,035 33 480480 50fifty 1212 80,180.1 1,741.74 7676 1,31.3 3,33.3 2121 0,0350,035 33 500500 50fifty 13,813.8 7777 1,521,52 5656 1,51,5 4,54,5 2222 0,0350,035 33 440440 180180 3,73,7 93,893.8 2,182.18 212212 1,051.05 1,21,2 2323 0,0350,035 33 480480 180180 12,212,2 79,779.7 1,681.68 7272 1,371.37 3,53,5 2424 0,0350,035 33 500500 180180 14fourteen 76,576.5 1,451.45 5151 1,581,58 55 2525 0,0350,035 33 440440 310310 33 94,894.8 2,182.18 210210 1,051.05 1,21,2 2626 0,0350,035 33 480480 310310 1313 7878 1,641,64 6868 1,41.4 3,73,7 2727 0,0350,035 33 500500 310310 14fourteen 76,776.7 1,381.38 4545 1,61,6 5,65,6 2828 0,0350,035 1,21,2 440440 50fifty 2,42,4 9696 2,212.21 225225 2,212.21 1,11,1 2929th 0,0350,035 1,21,2 480480 50fifty 11,411,4 8181 1,841.84 8585 1,841.84 33 30thirty 0,0350,035 1,21,2 500500 50fifty 12,312.3 79,579.5 1,671,67 7070 1,671,67 3,63.6 3131 0,0350,035 1,21,2 440440 180180 2,72.7 95,595.5 2,22.2 219219 1,041,04 1,11,1 3232 0,0350,035 1,21,2 480480 180180 11,311.3 81,281.2 1,811.81 8383 1,271.27 33 3333 0,0350,035 1,21,2 500500 180180 13,313.3 77,877.8 1,631,63 6767 1,41.4 3,83.8 3434 0,0350,035 1,21,2 440440 310310 3,23.2 94,794.7 2,182.18 213213 1,051.05 1,21,2 3535 0,0350,035 1,21,2 480480 310310 11,611.6 80,680.6 1,781.78 8080 1,291.29 3,23.2 3636 0,0350,035 1,21,2 500500 310310 13,513.5 77,577.5 1,571,57 6262 1,461.46 4,14.1 *) Удельный расход водорода 750 нм33 *) Specific hydrogen consumption 750 nm 3 / m 3 **) остальное: газ + потери **) the rest: gas + losses

Таблица 2.Table 2. Показатели работы реактора гидрокрекинга.Performance indicators of a hydrocracking reactor. No. Параметры змеевика печиParameters of the furnace coil Технологический режим*) Technological mode *) Выход, % масс. на сырьеYield,% mass. on raw materials Содержание серы в остатке +180°С, %The sulfur content in the residue + 180 ° C,% Коэффициент снижения содержания серы в остатке +180°С, Sсырья/Sостатка +180°СCoefficient of decrease in sulfur content in the residue + 180 ° С, S raw materials / S residue + 180 ° С

Figure 00000003
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000004
Температура, °СTemperature ° C Скорость потока, м/сFlow rate, m / s бензинаgasoline остатка +180°С, %**) residue + 180 ° C,% **) 1one 0,60.6 33 440440 50fifty 14,314.3 80,280.2 1,671,67 1,021,02 22 0,60.6 33 480480 50fifty 19,719.7 70,170.1 1,311.31 1,31.3 33 0,60.6 33 500500 50fifty 20,420,4 69,369.3 0,940.94 1,81.8 4four 0,60.6 33 440440 180180 13,513.5 81,281.2 1,601,60 1,061.06 55 0,60.6 33 480480 180180 19,319.3 71,071.0 1,061.06 1,61,6 66 0,60.6 33 500500 180180 20,820.8 68,468,4 0,890.89 1,91.9 77 0,60.6 33 440440 310310 16,516.5 76,076.0 1,551.55 1,11,1 88 0,60.6 33 480480 310310 20,420,4 69,269.2 1,01,0 1,71.7 99 0,60.6 33 500500 310310 21,521.5 67,567.5 0,810.81 2,12.1 1010 0,60.6 1,21,2 440440 50fifty 9,79.7 87,987.9 1,621,62 1,051.05 11eleven 0,60.6 1,21,2 480480 50fifty 17,817.8 73,873.8 1,411.41 1,21,2 1212 0,60.6 1,21,2 500500 50fifty 19,319.3 71,071.0 1,061.06 1,61,6 1313 0,60.6 1,21,2 440440 180180 13,113.1 82,582.5 1,591,59 1,071,07 14fourteen 0,60.6 1,21,2 480480 180180 19,819.8 70,970.9 1,131.13 1,51,5 15fifteen 0,60.6 1,21,2 500500 180180 21,121.1 68,568.5 0,940.94 1,81.8 1616 0,60.6 1,21,2 440440 310310 15,915.9 77,877.8 1,541,54 1,11,1 1717 0,60.6 1,21,2 480480 310310 19,619.6 70,670.6 1,061.06 1,61,6 18eighteen 0,60.6 1,21,2 500500 310310 21,721.7 67,367.3 0,890.89 1,91.9 1919 0,0350,035 33 440440 50fifty 9,59.5 88,588.5 1,71.7 1,01,0 20twenty 0,0350,035 33 480480 50fifty 17,417.4 74,774.7 1,551.55 1,11,1 2121 0,0350,035 33 500500 50fifty 19,319.3 71,571.5 1,301.30 1,31.3 2222 0,0350,035 33 440440 180180 10,610.6 86,986.9 1,701.70 1,01,0 2323 0,0350,035 33 480480 180180 17,917.9 74,074.0 1,41.4 1,21,2 2424 0,0350,035 33 500500 180180 19,319.3 71,271.2 1,31.3 1,31.3 2525 0,0350,035 33 440440 310310 10,310.3 87,587.5 1,71.7 1,01,0 2626 0,0350,035 33 480480 310310 18,318.3 72,772.7 1,31.3 1,31.3 2727 0,0350,035 33 500500 310310 19,819.8 70,970.9 1,21,2 1,41.4 2828 0,0350,035 1,21,2 440440 50fifty 8,98.9 89,589.5 0,810.81 2,12.1 2929th 0,0350,035 1,21,2 480480 50fifty 17,817.8 74,674.6 1,061.06 1,61,6 30thirty 0,0350,035 1,21,2 500500 50fifty 18,018.0 73,873.8 1,131.13 1,51,5 3131 0,0350,035 1,21,2 440440 180180 10,310.3 87,987.9 1,71.7 1,01,0 3232 0,0350,035 1,21,2 480480 180180 16,916.9 75,675.6 1,551.55 1,11,1 3333 0,0350,035 1,21,2 500500 180180 19,819.8 71,371.3 1,411.41 1,21,2 3434 0,0350,035 1,21,2 440440 310310 10,310.3 87,687.6 1,71.7 1,01,0 3535 0,0350,035 1,21,2 480480 310310 17,717.7 74,574.5 1,481.48 1,151.15 3636 0,0350,035 1,21,2 500500 310310 18,418,4 72,672.6 1,311.31 1,31.3 *) Удельный расход водорода 750 нм33 *) Specific hydrogen consumption 750 nm 3 / m 3 **) остальное: газ + потери **) the rest: gas + losses

Claims (6)

1. Способ гидрокрекинга тяжелого углеводородного сырья, включающий подачу предварительно нагретых исходного сырья и водорода или водородсодержащего газа в реактор, последующий нагрев в реакторе и вывод продуктов крекинга на разделение, отличающийся тем, что реактор включает две камеры-конвекции, с размещенными в ней конвективными змеевиками, и радиации, с размещенными в ней радиантными змеевиками, и процесс гидрокрекинга проводят на участке радиантного змеевика реактора с трубами переменного сечения с возможностью обеспечения скорости потока 50-310 м/с при температуре 440-500°С.1. The method of hydrocracking of heavy hydrocarbon feedstock, comprising supplying preheated feedstock and hydrogen or a hydrogen-containing gas to the reactor, subsequent heating in the reactor and output of the cracking products for separation, characterized in that the reactor includes two convection chambers with convection coils placed therein , and radiation, with radiant coils located in it, and the hydrocracking process is carried out on the site of the radiant coil of the reactor with pipes of variable cross-section with the possibility of providing speed and flow 50-310 m / s at a temperature of 440-500 ° C. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водород или водородсодержащий газ подают в количестве 750 нм33 сырья.2. The method according to claim 1, characterized in that hydrogen or a hydrogen-containing gas is supplied in an amount of 750 nm 3 / m 3 of raw material. 3. Реактор гидрокрекинга, представляющий собой трубчатую печь, включающую коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в одной из которых размещен конвективный змеевик, а в другой - радиантный змеевик, причем конвективный змеевик выполнен из труб постоянного диаметра, и горелки, установленные в поду печи, отличающийся тем, что радиантный змеевик выполнен из труб постоянного и переменного сечения, причем объем труб переменного сечения составляет 30-50% от общего объема труб радиантного змеевика, при этом радиантный змеевик, выполненный из труб переменного сечения, установлен в камере на раме с возможностью вертикального перемещения.3. The hydrocracking reactor, which is a tubular furnace, including a box-shaped body with convection and radiation chambers, one of which contains a convective coil, and the other a radiant coil, the convective coil made of pipes of constant diameter, and burners installed in the hearth of the furnace characterized in that the radiant coil is made of pipes of constant and variable cross-section, and the volume of pipes of variable cross-section is 30-50% of the total volume of pipes of the radiant coil, while the radiant coil made from pipes of variable cross-section, mounted in the chamber on the frame with the possibility of vertical movement. 4. Реактор по п.3, отличающийся тем, что трубы переменного сечения установлены на раме посредством кронштейнов.4. The reactor according to claim 3, characterized in that the pipes of variable cross-section are mounted on the frame by means of brackets. 5. Реактор по пп.3 и 4, отличающийся тем, что рама связана тягами с пружинными амортизаторами, установленными на корпусе печи.5. The reactor according to claims 3 and 4, characterized in that the frame is connected by rods with spring shock absorbers mounted on the furnace body. 6. Реактор по пп.3 и 4, отличающийся тем, что трубы переменного сечения выполнены из конических переходников, соединенных между собой большими основаниями при следующем соотношении размеров6. The reactor according to claims 3 and 4, characterized in that the pipes of variable cross-section are made of conical adapters interconnected by large bases in the following aspect ratio
Figure 00000005
и 1,2d≤D≤3,0d,
Figure 00000005
and 1.2d≤D≤3.0d,
где D - диаметр большего основания конуса, мм;where D is the diameter of the larger base of the cone, mm; d - диаметр меньшего основания конуса, мм;d is the diameter of the smaller base of the cone, mm; h - длина участка переменного сечения, мм.h is the length of the section of variable cross-section, mm
RU2006115425/04A 2006-05-04 2006-05-04 Heavy hydrocarbon stock hydrocracking process and reactor RU2315082C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006115425/04A RU2315082C1 (en) 2006-05-04 2006-05-04 Heavy hydrocarbon stock hydrocracking process and reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006115425/04A RU2315082C1 (en) 2006-05-04 2006-05-04 Heavy hydrocarbon stock hydrocracking process and reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2315082C1 true RU2315082C1 (en) 2008-01-20

Family

ID=39108642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006115425/04A RU2315082C1 (en) 2006-05-04 2006-05-04 Heavy hydrocarbon stock hydrocracking process and reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2315082C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463334C1 (en) * 2011-08-03 2012-10-10 Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") Thermal destruction unit for processing oil residues
RU2483096C1 (en) * 2012-02-07 2013-05-27 Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") Tube furnace
RU2574737C1 (en) * 2014-09-03 2016-02-10 Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") Tube furnace (versions)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463334C1 (en) * 2011-08-03 2012-10-10 Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") Thermal destruction unit for processing oil residues
RU2483096C1 (en) * 2012-02-07 2013-05-27 Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") Tube furnace
RU2574737C1 (en) * 2014-09-03 2016-02-10 Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") Tube furnace (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102616992B1 (en) Supercritical water hardening process for high-quality coke production
CN1665909A (en) Process for steam cracking heavy hydrocarbon feedstocks
NO330786B1 (en) Process for Preparing a Vacuum Gas Oil (VGO)
CA2666985A1 (en) Olefin production utilizing whole crude oil/condensate feedstock with enhanced distillate production
EP0007656B1 (en) Process for the continuous thermal cracking of hydrocarbon oils and hydrocarbon mixtures thus prepared
RU2626955C2 (en) Additives introducing into the coke drum
US20020096452A1 (en) Procedure and device for cracking of hydrocarbons using two successive reaction chambers
SU1621812A3 (en) Method of producing ethylene
TWI466999B (en) Process for flexible vacuum gas oil conversion
RU2315082C1 (en) Heavy hydrocarbon stock hydrocracking process and reactor
RU2289607C1 (en) Method and the installation (versions) for reprocessing of the petroleum tailings
RU2518080C2 (en) Heavy oil stock processing method and device
US4551233A (en) Continuous thermal cracking process
RU2359992C2 (en) Preparation method of liquid hydrocarbon raw materials
RU2372374C1 (en) Processing method of black oil fuel and installation for its implementation
RU2170755C1 (en) Method of processing of secondary heavy hydrocarbon materials
RU2503707C1 (en) Method and device for liquid-phase thermal conversion of heavy hydrocarbon raw material
JPH07242883A (en) Method and cracking furnace for thermal catalytic cracking of high-boiling hydrocarbon
RU2441054C2 (en) Method, reactor and plant for heavy mineral oil thermal cracking
US1046683A (en) Apparatus for distilling hydrocarbon oil.
RU2802186C1 (en) Method for delayed coking of oil residues
US20240327716A1 (en) Hydrotreatment of Vegetable Biomass
RU2778516C1 (en) Method for primary processing of hydrocarbon raw materials using ultrasonic vibrations and chemical reagents
RU2280674C2 (en) Method of destructive adsorption processing of heavy oil residues and device for realization of this method
CN109777467B (en) Processing method for reducing viscosity of high-viscosity oil

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170505