RU2325426C2 - Method of hydrocarbon raw materials processing - Google Patents

Method of hydrocarbon raw materials processing Download PDF

Info

Publication number
RU2325426C2
RU2325426C2 RU2006104068/04A RU2006104068A RU2325426C2 RU 2325426 C2 RU2325426 C2 RU 2325426C2 RU 2006104068/04 A RU2006104068/04 A RU 2006104068/04A RU 2006104068 A RU2006104068 A RU 2006104068A RU 2325426 C2 RU2325426 C2 RU 2325426C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
raw materials
reaction
products
hydrocarbon raw
Prior art date
Application number
RU2006104068/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006104068A (en
Inventor
Борис Тихонович Плаченов (RU)
Борис Тихонович Плаченов
Виктор Николаевич Лебедев (RU)
Виктор Николаевич Лебедев
Юрий Николаевич Филимонов (RU)
Юрий Николаевич Филимонов
Анатолий Анатольевич Барунин (RU)
Анатолий Анатольевич Барунин
Тоомас Эрнстович Кехва (RU)
Тоомас Эрнстович Кехва
р Анатолий Яковлевич Сол (RU)
Анатолий Яковлевич Соляр
Константин Иванович Веснеболоцкий (RU)
Константин Иванович Веснеболоцкий
Юрий Игоревич Швейко (RU)
Юрий Игоревич Швейко
Юли Владимировна Анискевич (RU)
Юлия Владимировна Анискевич
Original Assignee
ООО "Компания по освоению новых технологий в топливно-энергетическом комплексе "КОНТТЭК"
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 ООО "Компания по освоению новых технологий в топливно-энергетическом комплексе "КОНТТЭК" filed Critical ООО "Компания по освоению новых технологий в топливно-энергетическом комплексе "КОНТТЭК"
Priority to RU2006104068/04A priority Critical patent/RU2325426C2/en
Publication of RU2006104068A publication Critical patent/RU2006104068A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2325426C2 publication Critical patent/RU2325426C2/en

Links

Abstract

FIELD: inorganic chemistry.
SUBSTANCE: invention refers to processing of hydrocarbon raw materials including black oil containing fractions with boiling temperature 350°C, including high-temperature heat-transfer agent generation by means of oxidized fuel combustion, preheating of hydrocarbon raw materials higher than melting point, but lower than temperature of coke or resin formation, and simultaneous supply of high-temperature heat-transfer agent and preheated hydrocarbon raw material to reaction zone within pyrolysis chamber, hydrocarbon raw material heating at rate equal to (4-5)-105 degrees/sec up to temperature 700-2500°C, followed by quenching of reaction products characterized by the fact that high-temperature heat-transfer agent contains hydrogen within concentration range 30-35% by volume. After temperature point 700-2500°C is reached in reaction zone reaction flow is two-staged added with quenching components and reaction mixture is cooled at cooling rate 1.10 -5.10 degrees/sec up to 600-1300°C on the first stage and at cooling rate 2.104-4.104 degrees/sec up to temperature 300-1000°C on the second stage to provide termination of secondary processes. Method enables to reduce sulphur content in end products, increase product yield and reach breakup control of end products.
EFFECT: reduced sulphur content in end products; reached breakup control of end products and improved process efficiency.
2 cl, 1dwg, 4 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, а также на проведение процесса удаления серы из сырья и целевых продуктов путем взаимодействия водорода с серосодержащими соединениями в жестких условиях.The application 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., by carrying out the process under the most severe conditions (temperature and time of the process) compared to various types of thermal processing of crude oil, as well as the process of removing sulfur from raw materials and target products through the interaction of hydrogen with sulfur-containing compounds in harsh conditions.

Известен способ переработки углеводородного сырья, в частности газойлей, мазута и других фракций тяжелого углеводородного сырья термическим пиролизом по пат. РФ №2145626, С10G 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 of processing hydrocarbon materials, in particular gas oil, fuel oil and other fractions of heavy hydrocarbon materials by thermal pyrolysis according to US Pat. RF №2145626, С10G 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 lichestve 60-50 vol.% of one cycle of the reagents and mixed with the flue gases combusted fuel mixture and subsequent pyrolysis quenching 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°С).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 the maximum complete combustion of the entire air-fuel mixture and heating of the smoke to high temperatures (2000-2300 ° C).

В качестве пиролизуемого сырья используется мазут, с содержанием серы 2,0-4,0%, плотностью 970 кг/м3 и температурой начала закипания 330°С. Пиролиз указанной нефти приводит к получению на выходе нефтепродуктов следующего состава (%): этилен - 34; пропилен - 13; бутадиен - 4; пироконденсат - 8; тяжелая смола - 22.Fuel oil is used as a pyrolyzable feedstock, with a sulfur content of 2.0-4.0%, a density of 970 kg / m 3 and a boiling point of 330 ° C. Pyrolysis of the indicated oil leads to the following composition (%) at the output of oil products: 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. Другим недостатком данного способа переработки углеводородного сырья является отсутствие процесса удаления серы (гидрообессеривания).The main disadvantage of the method of processing hydrocarbon raw materials according to the patent of the Russian Federation No. 2145626 is the lack of continuity of the process of pyrolysis of hydrocarbons due to its cyclical nature, which reduces the productivity of the process. Another disadvantage of this method of processing hydrocarbon raw materials is the lack of a sulfur removal process (hydrodesulfurization).

Известен также способ получения олефинов путем высокотемпературного пиролиза углеводородов по патенту США №4256565, кл. С10G 9/36, 17.03.1981. 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°С, 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°С, 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 No. 4256565, class. C10G 9/36, 03/17/1981. 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 hydrogen gas is simultaneously supplied thereto along 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 ° C, 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°. Газовый поток вводят во вторую зону реакции с высокой скоростью и в достаточном количестве для создания реакционной смеси, имеющую температуру в интервале 800-1800°С, 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°С 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 °. 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 ° 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°С), 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. Другим недостатком данного способа переработки углеводородного сырья является отсутствие процесса удаления серы (гидрообессеривания).The main disadvantages of the known method of processing hydrocarbon feedstocks according to US patent No. 4256565 is a limited set of components (hydrogen and oxygen) for generating a coolant, its low temperature (1000-2000 ° C), insufficient flexibility of 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 useful use of hydrocarbons of processed mixtures. Another disadvantage of this method of processing hydrocarbon raw materials is the lack of a sulfur removal process (hydrodesulfurization).

Известен способ переработки углеводородного сырья (патент РФ №2188846), принятый в качестве прототипа. Согласно прототипу производится переработка углеводородного сырья в целевые продукты, такие как синтез-газ, олефины, светлые нефтепродукты (углеводороды моторных топлив), кокс, сажа и др.A known method of processing hydrocarbon raw materials (RF patent No. 2188846), adopted as a prototype. According to the prototype, hydrocarbons are processed into target products, such as synthesis gas, olefins, light oil products (motor fuel hydrocarbons), coke, soot, etc.

Поставленная задача в прототипе 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°С, 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°С в зоне реакции осуществляют со скоростью, равной (4-5)·105 град/с.The problem in the prototype 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 temperatures above 350 ° C, including the generation of a high-temperature coolant by burning fuel in oxygen, preheating the hydrocarbon feed higher than the melting point, but lower than the temperature of the coke or gum formation, and the simultaneous supply of high-temperature coolant and pre-heated hydrocarbon feedstock to the reaction zone 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 ° C in the reaction zone at a rate of (4-5) · 10 5 deg / s.

Основным недостатком данного способа является отсутствие в высокотемпературном теплоносителе водорода и, следовательно, отсутствие процесса удаления серы из сырья и целевых продуктов переработки сырья.The main disadvantage of this method is the absence of hydrogen in a high-temperature coolant and, therefore, the absence of a process for removing sulfur from raw materials and target products of processing raw materials.

Задачей для заявляемого способа переработки углеводородного сырья является расширение видов перерабатываемого сырья, увеличение глубины его переработки, проведение процесса некаталитического гидрообессеривания сырья и, соответственно, уменьшения содержания серы в целевых продуктах, 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 their processing, conduct a process of non-catalytic hydrodesulfurization of raw materials and, accordingly, reduce the sulfur content in the target products, increase the yield and control 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°C, 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, при нагреве углеводородного сырья до температур 700-2500°С в зоне реакции со скоростью, равной (4-5)·105 град/с, отличительной особенностью которого является то, что высокотемпературный теплоноситель содержит водород в интервале концентраций от 4 до 50% объемных, а закалка продуктов реакции производится в две стадии с разной скоростью охлаждения введением закалочных компонентов.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 ° 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 lower than 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, when the hydrocarbon feed is heated to temperatures of 700-2500 ° C in the reaction zone at a rate equal to (4-5) · 10 5 deg / s, a distinctive feature of which is that the high-temperature coolant contains hydrogen in the concentration range from 4 to 50% by volume, and the reaction products are quenched in two stages with different cooling rates by the introduction of quenching components.

Для генерации высокотемпературного теплоносителя в качестве горючего применяют рециркулируемую часть перерабатываемого сырья.To generate a high-temperature coolant, the recycled part of the processed raw material is used as fuel.

После достижения в зоне реакции температуры 700-2500°С в реакционный поток в две стадии вводят закалочные компоненты и охлаждают реакционную смесь со скоростью охлаждения 105-106 град/с до уровня температуры 600-1300°С на первой стадии и со скоростью охлаждения 104-105 град/с до уровня температуры 300-1000°С на второй стадии для прекращения вторичных процессов.After reaching a temperature of 700-2500 ° C in the reaction zone, quenching components are introduced into the reaction stream in two stages and the reaction mixture is cooled with a cooling rate of 10 5 -10 6 deg / s to a temperature level of 600-1300 ° C in the first stage and with a cooling rate 10 4 -10 5 deg / s to a temperature level of 300-1000 ° C in the second stage to stop the secondary processes.

Параллельно с процессом пиролиза углеводородного сырья проводят процесс некаталитического гидрообессеривания сырья водородом, содержащимся в высокотемпературном теплоносителе.In parallel with the process of pyrolysis of hydrocarbon feedstock, a process of non-catalytic hydrodesulfurization of feedstock with hydrogen contained in a high-temperature coolant is carried out.

Благодаря заявляемому способу переработки углеводородного сырья получен технический результат, а именно расширен спектр перерабатываемого сырья, увеличена глубина его переработки, проведен процесс некаталитического гидрообессеривания сырья, и, соответственно, уменьшено содержание серы в целевых продуктах, повышен выход и достигнуто регулирование фракционного состава получаемых целевых продуктов, таких как олефины, светлые нефтепродукты (углеводороды моторных топлив) и др.Thanks to the inventive method for processing hydrocarbon raw materials, a technical result was obtained, namely, the range of processed raw materials was expanded, the depth of its processing was increased, the process of non-catalytic hydrodesulfurization of raw materials was carried out, and, accordingly, the sulfur content in the target products was reduced, the yield was increased and the fractional composition of the obtained target products was achieved, such as olefins, light petroleum products (hydrocarbon motor fuels), 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 (ГТ) 2 и пиролизной камеры (ПК) 3. Горючее из блока 4 подачи горючего и окислитель из блока 5 подачи окислителя подают в ГТ 2 для генерации высокотемпературного теплоносителя, содержащего от 4 до 50 об.% водорода, в интервале температур 2700-2900°С, 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°С со скоростью повышения температуры, равной (4-5)·105 град/с и из нее формируют реакционный поток первичного пиролиза в ЗР-1 7. При этом параллельно проводят процесс пиролиза и гидрообессеривания сырья. Продукты первичного пиролиза и гидрообессеривания закаливают путем впрыска через узел 9 впрыска закалочным компонентом, охлаждая их до температуры 600-1300°С со скоростью охлаждения 105-106 град/с, и подают в ЗР-2 8, формируя реакционный поток вторичного пиролиза. Продукты гидрообессеривания и 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 300-1000°С со скоростью охлаждения 104-105 град/с, и далее подают для разделения на целевые продукты в блок 14 разделения. 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 (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 (GT) 2 and a pyrolysis chamber (PC) 3. Fuel from the fuel supply unit 4 and the oxidizing agent from the oxidizer supply unit 5 are supplied to the GT 2 for generation high-temperature coolant containing from 4 to 50 vol.% hydrogen, in the temperature range 2700-2900 ° C, which through the critical nozzle 6 is fed into the pyrolysis chamber (PC) 3. Pyrolysis chamber 3 consists of two reaction zones: the first reaction zone (ZR -1) 7 and sec th reaction zone (RR-2) 8, which are adjacent to each other and separated by zones 9, 10 for introduction of quench injection, through the belt 9 and additional injection through the injection zone 10 components. In ZR-1 7, preheated processed hydrocarbon feedstock 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 is brought to a temperature in the range of 700-2500 ° C with a temperature increase rate of (4-5) · 10 5 deg / s and from it form the reaction stream of the primary pyrolysis in ZR-1 7. In this case, the pyrolysis process is carried out and hydrodesulfurization of raw materials. The products of primary pyrolysis and hydrodesulfurization are quenched by injection through an injection unit 9 with a quenching component, cooling them to a temperature of 600-1300 ° C with a cooling rate of 10 5 -10 6 deg / s, and fed to ЗР-2 8, forming a reaction stream of secondary pyrolysis. The products of hydrodesulfurization and 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 300-1000 ° С with a cooling rate of 10 4 -10 5 deg / s, and then for separation into target products in block 14 separation. 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) located along 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 metered supply of raw materials, additional and quenching components, through the respective belts injection.

Ниже приведен пример осуществления заявляемого способа переработки углеводородного сырья. Заявляемый способ реализован на опытной установке постоянного действия на основе высокотемпературного реактора с использованием углеводородного сырья. В таблице 1 показаны некоторые физико-химические характеристики, а в таблице 2 углеводородный групповой состав исходного сырья.The following is an example implementation of the inventive method of processing hydrocarbon feedstocks. The inventive method is implemented on a pilot installation of continuous operation based on a high temperature reactor using hydrocarbon feedstocks. Table 1 shows some physico-chemical characteristics, and table 2 shows the hydrocarbon group composition of the feedstock.

Таблица 1Table 1 Физико-химические характеристики исходного сырьяPhysico-chemical characteristics of the feedstock ХарактеристикаCharacteristic ЗначениеValue Плотность, г/см3 (ГОСТ 3900-47)Density, g / cm 3 (GOST 3900-47) 0,9520.952 Температура застывания, °С (ГОСТ 30287-74)Pour point, ° C (GOST 30287-74) +15+15 Содержание воды, мас.% (ГОСТ 1461-75)Water content, wt.% (GOST 1461-75) 0,00108-0,01160.00108-0.0116 Содержание механических примесей, %The content of solids,% 0,0020-0,00320.0020-0.0032 Элементный состав, мас.%:Elemental composition, wt.%: УглеродCarbon 82,5-85,682.5-85.6 ВодородHydrogen 13,013.0 КислородOxygen 0,70.7 АзотNitrogen 0,10.1 СераSulfur 0,5-3,50.5-3.5 Другие элементыOther items 0,10.1 Фракционный состав, °СFractional composition, ° C Н.к.N.K. 172172 10% выкипает при10% boils off at 343343 50%fifty% 416416 90%90% 476476 К.к.K.K. 520520 Вязкость кинематическая при +50°С, сСт (ГОСТ 33-66)Kinematic viscosity at + 50 ° С, cSt (GOST 33-66) 17,4217.42

Таблица 2table 2 Углеводородный групповой состав углеводородного сырья, мас.%Hydrocarbon group composition of hydrocarbons, wt.% № п/пNo. p / p КомпонентыComponents Количество, мас.%Amount, wt.% 1one АсфальтеныAsphaltenes 0,80.8 22 Спирто-бензольные смолыAlcohol-benzene resins 3,63.6 33 Бензольные смолыBenzene resins 6,66.6 4four Масла в том числе:
метаново-нафтеновые
Бензольные
Нафталиновые
Антраценовые
петролейно-эфирные смолы
Oils including:
methane-naphthenic
Benzene
Mothballs
Anthracene
petroleum ether resins
89,089.0
4.14.1 64,3564.35 4.24.2 12,7312.73 4.34.3 4,544,54 4.44.4 6,416.41 4.54.5 0,970.97

Основные физические и массовые характеристики оптимизированного процесса пиролиза углеводородного сырья с содержанием серы 3,5% для получения углеводородов топливного назначения приведены в таблице 3.The main physical and mass characteristics of the optimized process for the pyrolysis of hydrocarbons with a sulfur content of 3.5% for the production of fuel hydrocarbons are shown in table 3.

Таблица 3Table 3 Параметры проведения процессаProcess parameters Компонент, блок ВТРComponent, VTR block Относительный расход компонентовRelative component consumption Температура на входе в ВТР, °СThe temperature at the entrance to the VTR, ° C Температура реакции, °СThe reaction temperature, ° C Время реакции, сReaction time, s Сумма горючее (природный газ) + кислород, газогенераторAmount of fuel (natural gas) + oxygen, gas generator 22 200200 24002400 0,010.01 Пар, ЗР-1Steam, ZR-1 22 200200 Сырье, ЗР-1Raw materials, ЗР-1 0,30.3 180180 1400-12001400-1200 0,0200,020 Вода, ЗР-2Water, ЗР-2 00 Сырье, ЗР-2Raw materials, ЗР-2 1one 180180 900-600900-600 0,0800,080 Закалочный компонент (вода)Quenching component (water) 22 2525 600-200600-200

Пример 1. В газогенераторе 2 производят сжигание горючего в окислителе с коэффициентом избытка окислителя 0,95-0,7 и образованием газообразных продуктов с температурой 2000-2500°С при содержании водорода в количестве 4-15% объемных. В качестве горючего используют природный или попутный газ, газы рециркуляции процесса, перерабатываемое сырье, рециркулируемая часть перерабатываемого сырья. 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 закаливают полученный горячий поток газов перерабатываемым сырьем подаваемым через пояс 11 впрыска, при этом проводят паро-углекислотную конверсию сырья с образованием водорода и оксида углерода, доводят содержание водорода до 30-35% объемных и охлаждают до температуры равной 1150-1300°С. Полученный парогазовый поток направляют в ЗР-2 8, где закаливают его со скоростью 1·105-5·105 град/с смешиванием с перерабатываемым сырьем, подаваемым через пояс 10 впрыска. В ЗР-2 8 в начальной части ЗР-2 8 температуру поддерживают равной 1000-800°С, а в конечной части ЗР-2 8 - 700-600°С. Полученные продукты пиролиза закаливают водой, подаваемой через пояс 13 впрыска со скоростью 2·104-4·104 град/с и направляют в блок 14 разделения для выделения топливных углеводородов. Исходное сырье, дополнительные и закалочные компоненты подготавливают в блоке 15 подготовки.Example 1. In a gas generator 2, fuel is burned in an oxidizing agent with an oxidizer excess ratio of 0.95-0.7 and the formation of gaseous products with a temperature of 2000-2500 ° C with a hydrogen content of 4-15% by volume. The fuel used is natural or associated gas, process recycle gases, recyclable materials, recyclable part of the recyclable material. 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 the resulting hot gas stream is quenched by the processed raw materials supplied through the injection belt 11, while steam-carbon dioxide conversion is carried out raw materials with the formation of hydrogen and carbon monoxide, bring the hydrogen content to 30-35% by volume and cool to a temperature equal to 1150-1300 ° C. The resulting vapor-gas stream is directed to ZR-2 8 where it is quenched at a rate of 1 · 10 5 -5 · 10 5 deg / s by mixing with the processed raw materials supplied through the injection belt 10. In ЗР-2 8 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 resulting pyrolysis products are quenched with water supplied through the injection belt 13 at a rate of 2 · 10 4 -4 · 10 4 deg / s and sent to the separation unit 14 for the separation of fuel hydrocarbons. The feedstock, additional and hardening components are prepared in block 15 preparation.

Пример 2. Отличается от примера 1 скоростью закалки сырьем в ЗР-2 8, уменьшенной до величин 1·104-3·104 град/с и закаливают водой, подаваемой через пояс 13 впрыска со скоростью, уменьшенной до 1·103-2·103 град/с.Example 2. It differs from example 1 in the rate of quenching with raw materials in ZR-2 8, reduced to values of 1 · 10 4 -3 · 10 4 deg / s and quenched with water supplied through the injection belt 13 at a speed reduced to 1 · 10 3 - 2 · 10 3 deg / s.

Пример 3. Отличается от примера 1 уменьшенным содержанием водорода до величин 20-25% после паро-углекислотной конверсии сырья.Example 3. It differs from example 1 in a reduced hydrogen content to 20-25% after steam-carbon dioxide conversion of the feed.

Пример 4. Отличается от примера 1 увеличенным содержанием водорода до величин 40-50% после паро-углекислотной конверсии сырья.Example 4. It differs from example 1 in an increased hydrogen content up to 40-50% after steam-carbon dioxide conversion of the feed.

Содержание топливных углеводородов светлых и легких газойлевых фракций и других сопутствующих продуктов пиролиза сырья, полученное при данном способе переработки, приведены в таблице 4. В этой же таблице, для сравнения, приведены выходы продуктов по патенту RU 2188846.The content of fuel hydrocarbons of light and light gas oil fractions and other related products of the pyrolysis of raw materials obtained by this processing method are shown in table 4. In the same table, for comparison, the yields of the products according to patent RU 2188846 are given.

Таблица 4Table 4 Содержание компонентов в продуктах конверсии сырья (мас.%).The content of components in the products of the conversion of raw materials (wt.%). КомпонентыComponents Содержание компонентов в продуктах конверсии сырья, мас.% по патенту РФ №2188846 (табл.10)The content of components in the conversion products of raw materials, wt.% According to the patent of the Russian Federation No. 2188846 (table 10) Содержание компонентов в продуктах конверсии сырья, мас.% по заявляемому способуThe content of components in the products of the conversion of raw materials, wt.% According to the claimed method ПримерыExamples 1one 22 33 4four Насыщенные газы C1-C4 Saturated gases C 1 -C 4 15,515,5 15,515,5 22,622.6 12,212,2 2727 АцетиленAcetylene 1,71.7 1,61,6 1,21,2 1,91.9 0,60.6 ЭтиленEthylene 18,518.5 11,511.5 88 10,810.8 66 Непредельные С34 Unsaturated C 3 -C 4 3.53.5 3,13,1 1,51,5 2,22.2 1,81.8 Светлые нефтепродукты, (Тк<350°С) и легкий газойль (350°С<Тк<530°С)Light oil products, (T to <350 ° C) and light gas oil (350 ° C <T to <530 ° C) 59,1959.19 63,963.9 44,144.1 5656 4848 КоксCoke 00 00 88 0,60.6 00 Остатки гудрон (Тк>530°С)Tar residues (Tc> 530 ° C) 0,90.9 0,90.9 11eleven 1313 0,80.8 Содержание серы в продуктах переработки:Sulfur content in processed products: Газообразные продукты (Сероводород и меркаптаны в пересчете на серу)Gaseous products (Hydrogen sulfide and mercaptans in terms of sulfur) Нет данныхThere is no data 1,51,5 1,11,1 0,30.3 2,32,3 Светлые нефтепродуктыLight oil products Нет данныхThere is no data 0,10.1 0,60.6 0,80.8 0,10.1 Кокс и тяжелые нефтепродуктыCoke and heavy petroleum products Нет данныхThere is no data 1,91.9 1,81.8 2,42,4 1,11,1

Сравнение данных патента RU 2188846 и примера 1 в таблице 4 показывает, что при содержании водорода в продуктах паро-углекислотной конверсии сырья 30-35% и скоростях закалки 1·105-5·105 град/с в узле ЗР-2 и 2·104-4·104 град/с в поясе 13 впрыска увеличивается выход светлых нефтепродуктов и легкого газойля по заявляемому способу и одновременно уменьшается выход газообразных непредельных углеводородов. Кроме этого можно отметить перераспределение серы исходного сырья (3,5% суммарно от сырья) в газообразных продуктах (1,5% от сырья) при уменьшении содержания серы в светлых нефтепродуктах (0,1% от сырья).A comparison of the data of the patent RU 2188846 and example 1 in table 4 shows that when the hydrogen content in the products of steam-carbon dioxide conversion of raw materials is 30-35% and the hardening rates are 1 · 10 5 -5 · 10 5 deg / s in the unit ЗР-2 and 2 · 10 4 -4 · 10 4 deg / s in the injection belt 13 increases the yield of light oil products and light gas oil by the present method and at the same time decreases the yield of gaseous unsaturated hydrocarbons. In addition, we can note the redistribution of sulfur of the feedstock (3.5% of the total feed) in gaseous products (1.5% of the feed) with a decrease in the sulfur content in light petroleum products (0.1% of the feed).

Данные примера 2 позволяют заключить, что уменьшение скоростей закалки в блоках ЗР-2 до величин 1·104-3·104 град/с и в поясе впрыска 13 до 1·103-2·103 град/с приводит к уменьшению выхода светлых и газойлевых фракций и увеличению выхода газообразных насыщенных углеводородов. При этом существенная часть серы остается в составе жидких углеводородов и значительно возрастает выход кокса и гудрона.The data of example 2 allow us to conclude that a decrease in hardening rates in the ZR-2 blocks to 1 · 10 4 -3 · 10 4 deg / s and in the injection belt 13 to 1 · 10 3 -2 · 10 3 deg / s leads to a decrease yield of light and gas oil fractions and increase the yield of gaseous saturated hydrocarbons. At the same time, a significant part of sulfur remains in the composition of liquid hydrocarbons and the yield of coke and tar increases significantly.

Данные примера 3 демонстрируют, что уменьшение содержания водорода в продуктах паро-углекислотной конверсии сырья до величин 20-25% приводит к увеличению выхода взрывоопасного ацетилена, уменьшению выхода светлых нефтепродуктов и легкого газойля и увеличению содержания серы в светлых фракциях.The data of example 3 demonstrate that a decrease in the hydrogen content in the products of steam-carbon dioxide conversion of raw materials to values of 20-25% leads to an increase in the yield of explosive acetylene, a decrease in the yield of light oil products and light gas oil, and an increase in the sulfur content in light fractions.

Данные примера 4 показывают, что увеличение содержания водорода в продуктах паро-углекислотной конверсии сырья до величин 40-50% приводит к увеличению выхода насыщенных газообразных углеводородов при уменьшении выхода светлых нефтепродуктов и легкого газойля и непредельных углеводородов. Содержание серы в жидких углеводородах практически неизменно.The data of example 4 show that an increase in the hydrogen content in the products of steam-carbon dioxide conversion of raw materials to 40-50% leads to an increase in the yield of saturated gaseous hydrocarbons with a decrease in the yield of light oil products and light gas oil and unsaturated hydrocarbons. The sulfur content in liquid hydrocarbons is almost unchanged.

Таким образом, оптимальным режимом для получения жидких углеводородов с низким содержанием серы и непредельных углеводородов является режим примера 1.Thus, the optimal mode for producing liquid hydrocarbons with a low sulfur content and unsaturated hydrocarbons is the mode of example 1.

На основании полученных результатов осуществления способа можно сделать вывод о том, что, благодаря заявляемому способу переработки углеводородного сырья, получен технический результат, а именно достигнуто снижение содержания серы в светлых нефтепродуктах по сравнению с исходным сырьем, увеличена глубина переработки сырья и расширен спектр получаемых целевых продуктов.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, a decrease in the sulfur content in light oil products was achieved compared to the feedstock, the depth of processing of raw materials was increased, and the range of target products obtained was expanded .

Claims (2)

1. Способ переработки углеводородного сырья, в том числе в виде тяжелых нефтяных остатков, содержащих фракции, кипящие при температуре выше 350°С, включающий 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, нагрев углеводородного сырья со скоростью, равной (4-5)·105 град/с до температур 700-2500°С, с последующей закалкой продуктов реакции, отличающийся тем, что высокотемпературный теплоноситель содержит водород в интервале концентраций от 30-35 об.%, а после достижения в зоне реакции температуры 700-2500°С в реакционный поток в две стадии вводят закалочные компоненты и охлаждают реакционную смесь со скоростью охлаждения 1·105 - 5·105 град/с до уровня температуры 600-1300°С на первой стадии и со скоростью охлаждения 2·104 - 4·104 град/с до температуры 300-1000°С на второй стадии для прекращения вторичных процессов.1. A method of processing hydrocarbon raw materials, including in the form of heavy oil residues containing fractions boiling at temperatures above 350 ° 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 feedstock to the reaction zone of the pyrolysis chamber, heating the hydrocarbon feedstock at a rate Equal to (4-5) x 10 5 deg / s to the temperature 700-2500 ° C, followed by quenching of the reaction products, characterized in that the high-temperature coolant contains hydrogen in the range of 30-35 vol.% Concentration, and after reaching a the reaction zone temperature of 700-2500 ° C in the reaction stream in two stages, hardening components are introduced and the reaction mixture is cooled with a cooling rate of 1 · 10 5 - 5 · 10 5 deg / s to a temperature level of 600-1300 ° C in the first stage and at a speed cooling 2 · 10 4 - 4 · 10 4 deg / s to a temperature of 300-1000 ° C in the second stage to stop the secondary processes ssov. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для генерации высокотемпературного теплоносителя в качестве горючего применяют рециркулируемую часть перерабатываемого сырья.2. The method according to claim 1, characterized in that for the generation of a high-temperature coolant as a fuel, a recycled part of the processed raw material is used.
RU2006104068/04A 2006-02-01 2006-02-01 Method of hydrocarbon raw materials processing RU2325426C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006104068/04A RU2325426C2 (en) 2006-02-01 2006-02-01 Method of hydrocarbon raw materials processing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006104068/04A RU2325426C2 (en) 2006-02-01 2006-02-01 Method of hydrocarbon raw materials processing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006104068A RU2006104068A (en) 2007-09-20
RU2325426C2 true RU2325426C2 (en) 2008-05-27

Family

ID=39586731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006104068/04A RU2325426C2 (en) 2006-02-01 2006-02-01 Method of hydrocarbon raw materials processing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2325426C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020190168A1 (en) 2019-03-19 2020-09-24 Общество С Ограниченной Ответстветственностью "Научно-Производственное Объединение Этн-Циклон" Method of hydrocarbon pyrolysis and device for implementing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020190168A1 (en) 2019-03-19 2020-09-24 Общество С Ограниченной Ответстветственностью "Научно-Производственное Объединение Этн-Циклон" Method of hydrocarbon pyrolysis and device for implementing same

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006104068A (en) 2007-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8748686B2 (en) Conversion of co-fed methane and low hydrogen content hydrocarbon feedstocks to acetylene
US4655904A (en) Thermal cracking process for selectively producing olefins and aromatic hydrocarbons from hydrocarbons
US4587011A (en) Thermal cracking process for selectively producing petrochemical products from hydrocarbons
JPS59159887A (en) Thermal cracking of hydrocarbon to produce olefin
US3419632A (en) Thermal cracking method of hydrocarbons
JPS60219292A (en) Selective production of petrochemicals
CN1021730C (en) Process and apparatus for hydrocarbons conversion
US4613426A (en) Thermal cracking process for producing petrochemical products from hydrocarbons
JPS59152992A (en) Thermal decomposition for producing olefin from hydrocarbon
RU2188846C1 (en) Hydrocarbon feedstock processing method
RU2325426C2 (en) Method of hydrocarbon raw materials processing
EP0059772B1 (en) Crude oil cracking using partial combustion gases
US20230264951A1 (en) Method for preparing synthesis gas
SU578851A3 (en) Method of preparing synthetic gas and light hydrocarbons
US2866836A (en) Process and apparatus for conversion of hydrocarbons
EP0119158B1 (en) Thermal cracking process for producing olefins and synthetic gas from hydrocarbons
JP7436124B2 (en) Synthesis gas production method
JP7413631B2 (en) Synthesis gas production method
US20230150814A1 (en) Method for preparing synthesis gas
RU2369431C2 (en) Reactor to produced olefines, primarily, ethylene
RU2145626C1 (en) Method of hydrocarbon stock conversion
US2207985A (en) Manufacture of gas
KR20230000263A (en) Method for preparing synthesis gas
US615996A (en) Vivian byam lewes
JPS60255889A (en) Thermal cracking of hydrocarbon to produce petrochemicals

Legal Events

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

Effective date: 20090202