RU2359992C2 - Preparation method of liquid hydrocarbon raw materials - Google Patents
Preparation method of liquid hydrocarbon raw materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2359992C2 RU2359992C2 RU2007124100/04A RU2007124100A RU2359992C2 RU 2359992 C2 RU2359992 C2 RU 2359992C2 RU 2007124100/04 A RU2007124100/04 A RU 2007124100/04A RU 2007124100 A RU2007124100 A RU 2007124100A RU 2359992 C2 RU2359992 C2 RU 2359992C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- raw materials
- stage
- liquid
- processing
- separation
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области подготовки и первичной переработки нефти (в том числе тяжелой), мазута, нефтешламов, отработанных масел и других жидких углеводородных сред для дальнейшей углубленной переработки и может быть использовано в производстве углеводородного топлива, продуктов нефтехимии, битума и др.The invention relates to the field of preparation and primary processing of oil (including heavy), fuel oil, oil sludge, waste oils and other liquid hydrocarbon media for further in-depth processing and can be used in the production of hydrocarbon fuels, petrochemicals, bitumen, etc.
Технологические схемы переработки нефти имеют несколько вариантов. Существует полный технологический цикл, включающий в себя следующие основные производства: производство топлив, производство нефтехимической продукции, производство смазочных и специальных масел, производство присадок. Возможны специализированные варианты технологических схем: только топливная или только топливно-масляная (Дехтерман А.Ш. Переработка нефти по топливному варианту. М.: "Химия", 1988, с.13).Technological schemes for oil refining have several options. There is a full technological cycle, which includes the following main industries: production of fuels, production of petrochemical products, production of lubricants and special oils, production of additives. Specialized variants of technological schemes are possible: only fuel or only fuel-oil (Dekhterman A.Sh. Oil refining according to the fuel option. M: "Chemistry", 1988, p.13).
Первичная перегонка нефти на НПЗ осуществляется двумя способами: однократным испарением в одной ректификационной колонне и с предварительным испарением легких фракций, или двукратным испарением (Багиров И.Т. Высокопроизводительные атмосферные и атмосферно-вакуумные установки. М.: "Химия", 1964, с.5; Дехтерман А.Ш. Переработка нефти по топливному варианту. М.: "Химия", 1988, с.41). Последний способ применяют наиболее часто, так как он позволяет увеличить глубину отбора дистиллятов в пределах их потенциального содержания в сырье.The primary distillation of oil at the refinery is carried out in two ways: by single evaporation in one distillation column and with preliminary evaporation of light fractions, or by double evaporation (Bagirov I.T. High-performance atmospheric and atmospheric vacuum installations. M.: Chemistry, 1964, p. 5; A. Dekhterman. Oil refining according to the fuel version. M.: Chemistry, 1988, p. 41). The latter method is used most often, since it allows to increase the depth of distillate selection within the limits of their potential content in raw materials.
Кратко рассмотрим последовательность операций первичной перегонки, осуществляемой по классической схеме.We briefly consider the sequence of operations of primary distillation carried out according to the classical scheme.
Перед подачей нефти на разделение требуется ее подготовка. Подготовка нефти осуществляется в блоках ЭЛОУ (электрообезвоживающая и обессоливающая установка). Оборудование сложное в изготовлении и эксплуатации, взрывоопасное (Дехтерман А.Ш. Переработка нефти по топливному варианту. М.: "Химия", 1988, с.36).Before the oil is fed to the separation, its preparation is required. Oil preparation is carried out in ELOU blocks (electric dewatering and desalting plant). Equipment difficult to manufacture and operate, explosive (Dekhterman A.Sh. Oil refining according to the fuel version. M: Chemistry, 1988, p. 36).
Для разделения углеводородного сырья (в том числе и нефти) его нагревают. На предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности эту операцию производят путем подвода тепла через разделяющую стенку (змеевик) за счет сжигания топлива. Для этой цели используют различные трубчатые печи (Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: "Химия", 1987, с.6, и др.). В них нагревают жидкие и газообразные углеводороды.To separate the hydrocarbon feed (including oil) it is heated. At the enterprises of the oil refining and petrochemical industries, this operation is performed by supplying heat through a dividing wall (coil) by burning fuel. For this purpose, various tube furnaces are used (Entus N.R., Sharikhin V.V. Tube furnaces in the oil refining and petrochemical industries. M: Chemistry, 1987, p.6, etc.). Liquid and gaseous hydrocarbons are heated in them.
Разделение нефти на фракции основано на различии температуры кипения ее компонентов. Низкокипящая часть переходит в паровую фазу и, после конденсации, образует дистиллят. Для четкого разделения смеси используют атмосферную или вакуумную ректификацию (Дехтерман А.Ш. Переработка нефти по топливному варианту. М.: "Химия", 1988, с.26). Ректификационные аппараты относятся к достаточно технологически и конструкционно-отработанному оборудованию. Тем не менее - это сложное оборудование. Используемые на крупных НПЗ колонные ректификационные аппараты достаточно дороги в изготовлении и эксплуатации. Рассмотренные операции (подготовка, нагрев, собственно выделение низкокипящей фракции) в процессе разделения углеводородов происходят последовательно, то есть не совмещены во времени. Для каждой из них требуется отдельное сложное оборудование. Некоторые виды оборудования имеют ограниченный ресурс.The separation of oil into fractions is based on the difference in the boiling point of its components. The low-boiling part passes into the vapor phase and, after condensation, forms a distillate. For a clear separation of the mixture, atmospheric or vacuum distillation is used (A. Dekhterman, Oil refining according to the fuel version. M: Chemistry, 1988, p. 26). Rectification apparatus refers to a fairly technologically advanced and structurally-used equipment. However, it is sophisticated equipment. Column distillation apparatuses used at large refineries are quite expensive to manufacture and operate. The considered operations (preparation, heating, proper separation of the low boiling fraction) in the process of hydrocarbon separation occur sequentially, that is, are not combined in time. Each of them requires a separate sophisticated equipment. Some types of equipment have a limited resource.
Однако такая переработка нефти и нефтепродуктов не позволяет решить проблему глубокой переработки нефтесодержащих фракций с целью максимального извлечения и эффективного использования полученных продуктов переработки (выше их потенциального содержания в сырье), а без глубокой переработки перерабатывающие производства практически нерентабельны.However, such processing of oil and oil products does not allow solving the problem of deep processing of oil-containing fractions in order to maximize the extraction and efficient use of the obtained processing products (higher than their potential content in raw materials), and without deep processing, processing plants are practically unprofitable.
Для переработки тяжелых нефтесодержащих фракций с целью получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов широко известен способ каталитического крекинга нефтепродуктов - способ термического разложения тяжелых нефтяных фракций в присутствии катализатора (см. Рудин М.Г, Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. Л.: Химия. 1980, с.70-73). Способ включает нагревание исходного сырья до температуры 470-550°С, смешивание его с водяным паром, а затем с катализатором, обработку смеси в реакторе с последующим каталитическим разложением сырья и разделением его на фракции, а также выделение и регенерацию катализатора при температуре 590-670°С.For the processing of heavy oil-containing fractions in order to obtain an additional amount of light oil products, the method of catalytic cracking of oil products is widely known - the method of thermal decomposition of heavy oil fractions in the presence of a catalyst (see Rudin M.G., Drabkin A.E. Oil refinery quick reference guide. L .: Chemistry. 1980, p. 70-73). The method includes heating the feedstock to a temperature of 470-550 ° C, mixing it with water vapor, and then with a catalyst, treating the mixture in a reactor, followed by catalytic decomposition of the feedstock and separating it into fractions, as well as isolating and regenerating the catalyst at a temperature of 590-670 ° C.
Однако известный способ является дорогим и сложным для реализации.However, the known method is expensive and difficult to implement.
Известна установка для осуществления каталитического крекинга нефтепродуктов, которая содержит сообщенные между собой устройство для обработки исходного сырья, устройство для выделения конечных продуктов, сообщенное в свою очередь с устройством для охлаждения и конденсации конечного продукта, сообщенное с устройством для сепарации углеводородных газов (см. Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. Л.: Химия, 1980, с.70-73).Known installation for the implementation of catalytic cracking of petroleum products, which contains interconnected device for processing the feedstock, a device for separating the final products, communicated in turn with a device for cooling and condensation of the final product, communicated with a device for the separation of hydrocarbon gases (see Rudin M .G., Drabkin AE A brief guide to the oil refinery. L .: Chemistry, 1980, p. 70-73).
Указанная установка очень громоздка, сложна в обслуживании и не позволяет интенсифицировать химико-технологические процессы с перерабатываемым сырьем.The specified installation is very cumbersome, difficult to maintain and does not allow to intensify the chemical-technological processes with processed raw materials.
Известны способы переработки тяжелых нефтесодержащих фракций с использованием, наряду с термическими и каталитическими, физических методов воздействия для активирования перерабатываемого сырья.Known methods for processing heavy oil-containing fractions using, along with thermal and catalytic, physical methods of exposure to activate the processed raw materials.
Известен способ переработки путем последовательного извлечения фракций из углеводородного сырья с использованием электромагнитной энергии частотой 300 МГц - 300 ГГц (Патент US 5055180, кл. C10G 1/00, 1991 г.).A known method of processing by sequential extraction of fractions from hydrocarbons using electromagnetic energy with a frequency of 300 MHz - 300 GHz (Patent US 5055180, CL C10G 1/00, 1991).
Недостатком способа является невозможность более полного использования сырья в процессе переработки из-за зависимости от напряженности электромагнитного поля.The disadvantage of this method is the impossibility of a more complete use of raw materials in the processing process due to the dependence on the intensity of the electromagnetic field.
Известны способы переработки нефтепродуктов путем воздействия на последние ионизирующим излучением (потоком нейтронов или Y-излучением) с последующим каталитическим крекингом продуктов воздействия (см., например, патент РФ 2100404, кл. C10G 15/10, 1995).Known methods for refining petroleum products by exposing the latter to ionizing radiation (neutron flux or Y-radiation) followed by catalytic cracking of the reaction products (see, for example, RF patent 2100404, class C10G 15/10, 1995).
Однако применение способа затруднено в промышленном производстве из-за сложности, трудностей управлением процессом. К тому же способ небезопасен при использовании.However, the application of the method is difficult in industrial production due to the complexity and difficulties of controlling the process. In addition, the method is not safe to use.
Известны способы переработки тяжелых нефтесодержащих фракций с использованием волнового воздействия широкого спектра частот.Known methods for processing heavy oil-containing fractions using wave exposure to a wide range of frequencies.
В известном способе переработки мазута путем вакуумной ректификации с получением дистиллятных фракций на жидкую фазу кубового остатка воздействуют акустическими колебаниями частотой 0,1-200 кГц и мощностью 0,2-3 Вт/см2 при остаточном давлении 20-200 мм рт.ст. (см. авт.св. СССР 1377281, кл. C10G 7/06, 1988 г.).In the known method of processing fuel oil by vacuum distillation to obtain distillate fractions, the liquid phase of the still bottom is exposed to acoustic vibrations with a frequency of 0.1-200 kHz and a power of 0.2-3 W / cm 2 at a residual pressure of 20-200 mm Hg (see ed. St. USSR 1377281, class C10G 7/06, 1988).
Однако известный способ характеризуется высокими энергетическими затратами на создание глубокого вакуума, и применение только акустического диапазона частот не обеспечивает надежного разрушения высоковязких сред, требуется длительный промежуток времени для переработки мазута. Кроме того, этот способ предназначен для переработки только мазута и не позволяет вести переработку, например, отработанных моторных или смазочных масел.However, the known method is characterized by high energy costs for creating a deep vacuum, and the use of only the acoustic frequency range does not provide reliable destruction of highly viscous media, a long period of time is required for the processing of fuel oil. In addition, this method is intended for the processing of fuel oil only and does not allow the processing of, for example, used motor or lubricating oils.
Известен также способ крекинга нефтепродуктов с использованием ультразвукового спектра частот. Согласно этому способу, сырье (нефтесодержащий продукт) и диспергирующее вещество подают в зону обработки, ультразвуковую обработку ведут с интенсивностью излучения 1-10 МВт/м2 в замкнутом циркуляционном контуре при статическом давлении в диапазоне от 0,2 до 5 МПа, и осуществляют последующее разделение обработанного сырья на жидкую и парообразные фазы и получение из парообразной фазы конечного продукта (см. патент РФ 2078116, C10G 15/00, 1995 г.).There is also a method of cracking petroleum products using an ultrasonic frequency spectrum. According to this method, the raw material (oil-containing product) and dispersant are fed into the treatment zone, ultrasonic treatment is carried out with a radiation intensity of 1-10 MW / m 2 in a closed circulation circuit at a static pressure in the range from 0.2 to 5 MPa, and the subsequent separation of the processed raw materials into liquid and vapor phases and obtaining the final product from the vapor phase (see RF patent 2078116, C10G 15/00, 1995).
Хотя данный способ позволяет увеличить выход светлых нефтепродуктов, однако он не позволяет контролировать процесс получения конечных продуктов по причине замкнутого цикла и имеет целый ряд технологических недостатков: ведется при высоких температурах и давлениях, сложен при реализации, энергоемок.Although this method allows to increase the yield of light oil products, however, it does not allow controlling the process of obtaining final products due to a closed cycle and has a number of technological disadvantages: it is carried out at high temperatures and pressures, it is difficult to implement, energy-intensive.
Установка для осуществления указанного способа крекинга нефтепродуктов содержит сообщенные между собой устройство для обработки сырья, являющееся одновременно ультразвуковым генератором, разделительную камеру для разделения отработанного сырья и приспособление для конденсации парообразной фазы. Устройство для обработки сырья представляет собой корпус, в котором образованы сообщенные между собой камеры, в каждой из которых установлен ротор, закрепленный на приводном валу, и статор. Последняя камера сообщена с первой, образуя замкнутый контур. За последней камерой размещена разделительная камера, имеющая канал для отвода образовавшейся парообразной фазы на конденсацию в холодильную камеру. Излучателем ультразвуковых частот служат механические узлы системы (ротор, статор, подшипники).Installation for implementing the specified method for cracking oil products contains interconnected device for processing raw materials, which is simultaneously an ultrasonic generator, a separation chamber for separating spent raw materials and a device for condensing the vapor phase. A device for processing raw materials is a housing in which interconnected chambers are formed, each of which has a rotor mounted on the drive shaft and a stator. The last chamber is communicated with the first, forming a closed loop. Behind the last chamber there is a separation chamber having a channel for diverting the resulting vapor phase for condensation in the refrigerating chamber. The emitter of ultrasonic frequencies are the mechanical components of the system (rotor, stator, bearings).
Недостатком данной установки является использование сложной механической системы (ротор, статор, подшипники) в работе установки, что резко снижает ее надежность. Кроме того, использование механических узлов в качестве излучателей с интенсивностью более 100 кВт/м2 приводит к интенсивному разрушению их поверхности за счет возникновения кавитационных процессов.The disadvantage of this installation is the use of a complex mechanical system (rotor, stator, bearings) in the operation of the installation, which sharply reduces its reliability. In addition, the use of mechanical components as emitters with an intensity of more than 100 kW / m 2 leads to intensive destruction of their surface due to the occurrence of cavitation processes.
Вследствие указанных недостатков способы прямого физического воздействия, например волнового различной природы, не нашли применения и в промышленности не используются. Кроме того, способы прямого физического воздействия неоправданно энергетически затратны, т.к. перевод тепловой энергии в волновую имеет очень низкий коэффициент полезного действия и для активации колебательных уровней молекул необходимо во много раз больше энергии, чем при достижении такого же эффекта при прямом нагреве.Due to these drawbacks, methods of direct physical impact, for example, of a wave of various nature, have not been applied and are not used in industry. In addition, the methods of direct physical impact are unreasonably energetically expensive, because the conversion of thermal energy into wave energy has a very low efficiency and to activate vibrational levels of molecules, many times more energy is needed than when the same effect is achieved with direct heating.
Известен способ термической переработки тяжелых нефтесодержащих фракций, включающий термический крекинг тяжелых нефтесодержащих фракций на фазы и получение из парообразной фазы конечных продуктов, отличающийся тем, что перед термическим крекингом исходное сырье предварительно в отдельной зоне обработки подвергают волновому воздействию путем формирования в обрабатываемой среде широкого спектра частот от акустического до светового диапазона, после чего продукты воздействия подают на термический крекинг, который осуществляют в режиме первичной переработки нефти при атмосферном давлении и максимальной температуре нагрева 360°С (патент Российской Федерации 2215775).A known method for the thermal processing of heavy oil-containing fractions, including thermal cracking of heavy oil-containing fractions into phases and obtaining final products from the vapor phase, characterized in that prior to thermal cracking, the feedstock is subjected to wave treatment in the processing medium by forming a wide range of frequencies from acoustic to the light range, after which the impact products are fed to thermal cracking, which is carried out in IU primary distillation at atmospheric pressure and a maximum heating temperature of 360 ° C (patent of the Russian Federation 2215775).
Недостатком данного способа является то, что для возбуждения колебательных уровней молекул и их активации для дальнейшего крекинга необходимо внести в обрабатываемую среду определенное количество энергии. При термическом или каталитическом способе необходимая энергия вносится за счет прямого нагрева сырья. Далее сырье, например, в каталитическом крекинге, подается на катализаторы, которые снижают энергию активации разрыва молекулярных связей и способствуют проведению процесса крекинга. В данном же способе энергия активации молекул вводится в среду за счет «формирования в обрабатываемой среде широкого спектра частот от акустического до светового диапазона». Учитывая то, что при активации сырья прямым нагревом тепло непосредственно используется для возбуждения колебательных уровней молекул, а для активации тех же молекул волновым воздействием необходимо сначала тепло (энергию) потратить на создание волнового воздействия, а этот процесс имеет очень низкий к.п.д., то энергетические затраты при реализации данного способа становятся неоправданно высокими. Т.е. для существенного возбуждения колебательных уровней молекул (а это эквивалентно нагреву сырья на сотни градусов) в данном способе необходимо использовать гораздо больше энергии, чем при прямом тепловом нагреве. При этом для предварительной обработки сырья требуется большое время, процесс периодический, что является большим препятствием при промышленном внедрении данного способа.The disadvantage of this method is that for the excitation of vibrational levels of molecules and their activation for further cracking, it is necessary to add a certain amount of energy to the processed medium. In the thermal or catalytic process, the necessary energy is introduced by direct heating of the feed. Further, raw materials, for example, in catalytic cracking, are fed to catalysts that reduce the activation energy of molecular bond cleavage and contribute to the cracking process. In this method, the activation energy of molecules is introduced into the medium due to the "formation of a wide spectrum of frequencies from the acoustic to the light range in the medium being processed." Taking into account the fact that when raw materials are activated by direct heating, heat is directly used to excite vibrational levels of molecules, and to activate the same molecules by wave action, heat (energy) must first be spent on creating a wave effect, and this process has a very low efficiency , then the energy costs during the implementation of this method become unreasonably high. Those. To significantly excite vibrational levels of molecules (and this is equivalent to heating the raw materials hundreds of degrees) in this method, it is necessary to use much more energy than with direct thermal heating. Moreover, for the preliminary processing of raw materials it takes a long time, the process is periodic, which is a big obstacle to the industrial implementation of this method.
Как уже говорилось, наиболее известными и широко применяемыми процессами глубокой переработки являются каталитические - каталитический крекинг, гидрокрекинг и др. (Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. М., «Химия», 1973. Прокопюк С.Г., Масагутов P.M. Промышленные установки каталитического крекинга. М., «Химия», 1974.) К серьезным недостаткам таких процессов можно отнести следующие: высокие давления (до 15 МПа) и температуры нагрева сырья (450-550°С и выше) приводят к серьезному увеличению капитальных затрат, отравление катализаторов и необходимость их регенерации к очень большим текущим эксплуатационным затратам. Достаточно сказать, что из-за высокой стоимости таких процессов большинство Российских НПЗ не имеют возможности их реализовать.As already mentioned, the most famous and widely used processes of deep processing are catalytic - catalytic cracking, hydrocracking, etc. (Sukhanov V.P. Catalytic processes in oil refining. M., "Chemistry", 1973. Prokopyuk S.G., Masagutov PM Industrial Catalytic Cracking Units. M., Chemistry, 1974.) The serious disadvantages of such processes include the following: high pressures (up to 15 MPa) and heating temperatures of raw materials (450-550 ° C and above) lead to a serious increase in capital costs catalyst poisoning and the need for their regeneration to a very large current operating costs. Suffice it to say that due to the high cost of such processes, most Russian refineries do not have the ability to implement them.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является термический крекинг, который известен очень давно (Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. 4.2. М.: «Химия», 1968. Пархоменко В.Е. Технология переработки нефти и газа. М., Гостоптехиздат, 1959). К недостаткам термического крекинга относятся следующие. При нагревании сырья с ростом температуры количество разрывов связей медленно и плавно увеличивается, но при достижении критической температуры (зависит от свойств и состава исходного сырья) это количество резко увеличивается, процесс разрыва связей проходит лавинообразно, неуправляемо. Это приводит к коксованию оборудования и снижению межремонтного пробега, процесс периодический. В продуктах термического крекинга много газов, непредельных углеводородов, что увеличивает требования к дальнейшему оборудованию при получении товарных продуктов - бензина, дизельного топлива и др., что, в конечном итоге, приводит к увеличению капитальных и текущих затрат. Поэтому в последнее время процессы термического крекинга, особенно по топливному варианту, применяются редко. Высокие температуры нагрева сырья (470-550°С и выше) и давления (до 7 МПа) также приводят к большим капитальным затратам, а коксование оборудования и небольшой межремонтный пробег оборудования - к увеличению эксплуатационных затрат.The closest analogue (prototype) is thermal cracking, which has been known for a long time (Smidovich E.V. Technology of oil and gas processing. 4.2. M.: “Chemistry”, 1968. Parkhomenko V.E. Technology of oil and gas processing. M. , Gostoptekhizdat, 1959). The disadvantages of thermal cracking include the following. When the raw material is heated with increasing temperature, the number of bond breaks slowly and smoothly increases, but when a critical temperature is reached (depending on the properties and composition of the feedstock), this number increases sharply, the process of bond breaking is avalanche-like, uncontrollable. This leads to coking of the equipment and a decrease in the overhaul mileage, the process is periodic. There are a lot of gases and unsaturated hydrocarbons in thermal cracking products, which increases the requirements for further equipment in obtaining marketable products - gasoline, diesel fuel, etc., which, ultimately, leads to an increase in capital and operating costs. Therefore, recently, thermal cracking processes, especially in the fuel version, are rarely used. High temperatures of heating of raw materials (470-550 ° C and above) and pressure (up to 7 MPa) also lead to high capital costs, and coking of equipment and low overhaul mileage of equipment - to increase operating costs.
Технический результат, на достижение которого направлен заявляемый способ, заключается в уменьшении капитальных и эксплуатационных, в том числе и энергетических затрат, в увеличении выхода светлых топливных композиций высокого качества, в управляемости процессом крекинга и простоте конструкции оборудования процесса термомеханического крекинга в изготовлении и в эксплуатации.The technical result, the claimed method is aimed at, is to reduce capital and operating costs, including energy costs, to increase the yield of high quality light fuel compositions, to control the cracking process and to simplify the design of the thermomechanical cracking equipment in manufacture and operation.
Целью изобретения является увеличение выхода легких светлых целевых продуктов (бензиновых, керосиновых и дизельных фракций, продуктов нефтехимии) выше их потенциального содержания в сырье и увеличение глубины переработки, снижение энергетических, эксплуатационных и капитальных затрат, простота и надежность конструкции оборудования, простота и надежность управления и регулировки процессом термомеханического крекинга, уменьшение коксования и увеличение межремонтного пробега оборудования, непрерывность процесса, улучшение качества продуктов термомеханического крекинга для дальнейшей переработки, а также оптимальное и рациональное использование сырьевых ресурсов при их дальнейшей переработке.The aim of the invention is to increase the yield of light light target products (gasoline, kerosene and diesel fractions, petrochemicals) above their potential content in raw materials and increase the depth of processing, reducing energy, operating and capital costs, simplicity and reliability of equipment design, simplicity and reliability of control and adjustments of thermomechanical cracking process, reduction of coking and increase of overhaul run of equipment, process continuity, quality improvement thermomechanical cracking products for further processing, as well as the optimal and rational use of raw materials in their further processing.
Технический результат достигается тем, что сырье нагревают термическим, т.е. самым экономичным в данном случае способом до определенной температуры, которая ниже температуры начала лавинообразного неуправляемого термического крекинга на несколько градусов или десятков градусов Цельсия, например на 1-200°С (в зависимости от состава и свойств сырья), т.е. нагревают так, чтобы неуправляемый термический крекинг еще не начался. Нагрев можно осуществлять в огневой или электрической печи, или печи другого типа, а также в теплообменниках различной конструкции, в том числе контактных, в которых сырье нагревается теплоносителем. В качестве теплоносителя могут быть использованы различные высокотемпературные теплоносители (газовые, паровые, жидкометаллические, расплавленные соли, органические, в частности остаток разделения).The technical result is achieved by the fact that the raw materials are heated thermally, i.e. the most economical method in this case, up to a certain temperature, which is lower than the temperature of the onset of an avalanche-like uncontrolled thermal cracking by several degrees or tens of degrees Celsius, for example by 1-200 ° C (depending on the composition and properties of the raw material), i.e. heated so that uncontrolled thermal cracking has not yet begun. Heating can be carried out in a fire or electric furnace, or another type of furnace, as well as in heat exchangers of various designs, including contact heat exchangers, in which the raw material is heated with a heat carrier. Various high-temperature coolants (gas, steam, liquid metal, molten salts, organic, in particular the separation residue) can be used as a heat carrier.
Нагретое до подкритичной температуры сырье (колебательные уровни молекул уже возбуждены, но еще не происходит лавинообразного разрыва связей молекул вследствие этого возбуждения) направляют в аппарат обработки, в котором сырье подвергается механическому (например, кавитационному) и волновому воздействию различной природы (звуковой, ультразвуковой, кавитационной, электромагнитной, световой, радиационной и т.д.) и широкого спектра резонансных частот. Таких устройств много (Шестаков С.Д. Основы технологии кавитационной дезинтеграции. - М.: ЕВА-пресс, 2001. - 173 с.; Основы физики и техники ультразвука. Б.А.Агранат, М.Н.Дубровин, Н.Н.Хавский и др. - М.: Высшая школа, 1987. - 352 с.; Физика и техника мощного ультразвука. Мощные ультразвуковые поля. / Под ред. Л.Д.Розенберга. - М.: Наука, 1968. - 265 с. и др.). Частично они описаны в вышеприведенных аналогах. Широкий спектр частот нужен потому, что количество комбинаций соединений атомов углерода, водорода и других элементов, особенно в многоатомных молекулах сырья очень велико, и до сих пор подробно не изучено, поэтому количество различных возбужденных предварительным нагревом колебательных уровней также очень велико. Наложение механического и волнового воздействия на нагретое термическим способом до подкритичной температуры сырье позволяет инициировать и активизировать процесс крекинга, т.е. процесс разрыва связей уже возбужденных молекул, при этом в отличие от обычного термического крекинга, инициированный процесс разрыва связей с помощью наложения резонансного воздействия управляется интенсивностью и характером наложенного воздействия. Процесс термомеханического крекинга становится управляемым, а не лавинообразным, что ведет к уменьшению коксования оборудования, увеличению его межремонтного пробега, процесс непрерывный. Т.к. сырье уже нагрето практически до критического состояния, обработка его каким-либо типом воздействия не требует больших энергетических затрат, т.е. инициирующее резонансное воздействие позволяет управлять процессом. Продукты термомеханического инициированного крекинга более качественные, в них меньше газов и непредельных соединений, а выход светлых продуктов выше их потенциального содержания в сырье в 1,5÷15 раз в зависимости от состава сырья (тяжелая нефть, мазут и т.д.). Т.к. волновое воздействие накладывается для активирования разрыва связей уже в возбужденных молекулах, его энергия тратится только на активацию и управление процессом термомеханического крекинга, то энергетические затраты невелики. Химические реактивы и катализаторы в процессе не используются.Raw materials heated to subcritical temperature (vibrational levels of molecules are already excited, but there is no avalanche-like breaking of molecules due to this excitation) are sent to a processing apparatus in which the raw material is subjected to mechanical (e.g., cavitation) and wave action of various nature (sound, ultrasound, cavitation electromagnetic, light, radiation, etc.) and a wide range of resonant frequencies. There are many such devices (Shestakov S.D. Fundamentals of cavitation disintegration technology. - M .: EVA-press, 2001. - 173 p .; Fundamentals of physics and ultrasound technology. B.A. Agranat, M.N.Dubrovin, N.N. .Khavsky et al. - Moscow: Vysshaya Shkola, 1987. - 352 p .; Physics and Technology of Powerful Ultrasound. Powerful Ultrasonic Fields. / Edited by L. D. Rosenberg. - M.: Nauka, 1968. - 265 p. . and etc.). Partially they are described in the above counterparts. A wide range of frequencies is needed because the number of combinations of compounds of carbon atoms, hydrogen and other elements, especially in polyatomic molecules of raw materials is very large, and has not yet been studied in detail, so the number of different vibrational levels excited by preheating is also very large. The application of mechanical and wave action on the raw material heated to a subcritical temperature by thermal means allows initiating and activating the cracking process, i.e. the process of breaking bonds of already excited molecules, while in contrast to conventional thermal cracking, the initiated process of breaking bonds by applying a resonant effect is controlled by the intensity and nature of the applied effect. The thermomechanical cracking process becomes controllable rather than avalanche-like, which leads to a decrease in coking of equipment, an increase in its overhaul mileage, the process is continuous. Because the raw materials are already heated almost to a critical state, processing it with any type of exposure does not require large energy costs, i.e. initiating resonant action allows you to control the process. The products of thermomechanical initiated cracking are better, they have fewer gases and unsaturated compounds, and the yield of light products is 1.5-15 times higher than their potential content in raw materials depending on the composition of the raw materials (heavy oil, fuel oil, etc.). Because the wave action is applied to activate the breaking of bonds already in the excited molecules, its energy is spent only on the activation and control of the thermomechanical cracking process, then the energy costs are small. Chemical reagents and catalysts are not used in the process.
Для кавитационной обработки нагретой до подкритичной температуры нефти (или другого жидкого углеводородного сырья) и наложения на нее волнового воздействия в реализации предлагаемого способа на стендовой установке используют такие специальные устройства, действие которых основано на гидродинамических эффектах движения среды с большой скоростью по каналам с препятствиями и поворотами различной формы, что приводит к возникновению локальных зон сниженного давления, в которых процесс испарения и отделения легкой фазы крекинга идет более интенсивно. При таком подходе процесс кавитации и акустической обработки возникает во всем объеме зоны обработки, а не только в приповерхностных зонах при использовании, например, роторно-пульсационных аппаратов. Однако могут быть использованы и другие устройства, т.к. воздействие их на сырье по предлагаемому способу тоже дает какой-то эффект, а конкретизация устройств кавитационной и волновой обработки является вторичной.For cavitation processing of oil (or other liquid hydrocarbon feedstock) heated to subcritical temperature and applying a wave action to it in the implementation of the proposed method, special devices are used on the bench installation, the action of which is based on the hydrodynamic effects of medium moving at high speed through channels with obstacles and turns various forms, which leads to the appearance of local zones of reduced pressure, in which the process of evaporation and separation of the light cracking phase is more her intense. With this approach, the process of cavitation and acoustic treatment occurs in the entire volume of the treatment zone, and not only in the near-surface zones when using, for example, rotary-pulsating devices. However, other devices may be used as well. their effect on raw materials by the proposed method also gives some effect, and the specification of cavitation and wave processing devices is secondary.
После обработки и проведения процесса термомеханического крекинга, сырье направляют в аппарат разделения, в котором отделяют парогазовую часть (низкокипящие фракции НКФ, преимущественно с температурой конца кипения ниже 360°С) от жидкой (высококипящие фракции ВКФ, преимущественно с температурой начала кипения выше 360°С). Теплообменные устройства нагрева сырья теплоносителем, устройства обработки и разделения сырья на парогазовую и жидкую фазы целесообразно совместить в одном аппарате, или, в случае нагрева сырья с помощью огневых или электрических печей, теплообменные устройства обработки и разделения сырья целесообразно совместить в одном аппарате, что приводит к уменьшению количества оборудования, снижению капитальных и эксплуатационных затрат.After processing and carrying out the thermomechanical cracking process, the raw materials are sent to a separation apparatus, in which the vapor-gas part (low boiling fractions of NKF, mainly with a boiling point below 360 ° С) is separated from the liquid (high boiling fractions of VKF, mainly with a boiling point above 360 ° С ) It is advisable to combine heat exchangers for heating raw materials with a coolant, devices for processing and separating raw materials into gas-vapor and liquid phases in one device, or, in the case of heating raw materials using firing or electric furnaces, it is advisable to combine heat exchangers for processing and separation of raw materials in one device, which leads to reducing the amount of equipment, reducing capital and operating costs.
Парообразную фазу направляют для дальнейшего использования, т.к. она содержит, в основном, бензиновые, керосиновые и дизельные фракции, а также продукты нефтехимии. В этом случае парообразную фазу целесообразно направить, например, на ректификацию и дальнейшее получение легких товарных топливных продуктов или продуктов нефтехимии на месте, или, после охлаждения, реализовывать для дальнейшей переработки как высокопотенциальную нефть, по составу близкую к газовому конденсату (содержание светлых продуктов в парогазовой фазе НКФ примерно 90% и более). Жидкую фазу в этом случае подают, например, на битумный реактор для получения товарного битума или других тяжелых продуктов типа битумных эмульсий, покрытий, кокса и т.д. на месте, или, после охлаждения, реализуют как полупродукты для дальнейшей переработки. Целесообразно жидкую фазу ВКФ (т.к. она является углеводородным сырьем, перечисленным в перечне используемого сырья в начале заявки) или часть ее подать вместе с исходным сырьем на повторную обработку по данному способу для дальнейшего увеличения выхода светлых продуктов (процесс может быть повторен многократно в зависимости от состава сырья, получаемых результатов и поставленной задачи). Можно также смешать НКФ и ВКФ и эту «синтетическую» нефть, обогащенную светлыми целевыми фракциями, направить для получения товарных продуктов.The vapor phase is sent for further use, as it contains mainly gasoline, kerosene and diesel fractions, as well as petrochemicals. In this case, it is advisable to direct the vapor phase, for example, for rectification and further production of light commercial fuel products or petrochemicals in place, or, after cooling, to realize for further processing as high-potential oil, similar in composition to gas condensate (the content of light products in combined-cycle gas phase NKF approximately 90% or more). In this case, the liquid phase is fed, for example, to a bitumen reactor to obtain marketable bitumen or other heavy products such as bitumen emulsions, coatings, coke, etc. on the spot, or, after cooling, they are sold as intermediates for further processing. It is advisable that the liquid phase of the VKF (since it is a hydrocarbon feedstock listed in the list of raw materials used at the beginning of the application) or part of it, together with the feedstock, be re-processed by this method to further increase the yield of light products (the process can be repeated many times in depending on the composition of the raw materials, the results obtained and the task). You can also mix NKF and VKF and this “synthetic” oil, enriched with light target fractions, sent to obtain marketable products.
Отличительные признаки данного решения позволяют провести несколько процессов: теплообмен, испарение, кавитационную и акустическую обработку, разделение, инициированный термомеханический крекинг интенсивно и одновременно в одном аппарате при минимальных энергетических затратах с увеличением глубины дальнейшей переработки и получением качественных полупродуктов для дальнейшего использования.The distinguishing features of this solution allow several processes to be carried out: heat transfer, evaporation, cavitation and acoustic treatment, separation, initiated thermomechanical cracking intensively and simultaneously in the same apparatus with minimal energy costs with an increase in the depth of further processing and obtaining high-quality intermediate products for further use.
Предлагаемый способ реализован на пилотной установке производительностью до 0,2 т/ч (1500 т/год), в которой реализованы все стадии для осуществления способа. Кроме того, установка оснащена различным емкостным оборудованием для хранения сырья и сбора получаемых продуктов, теплообменным оборудованием для нагрева теплоносителя и охлаждения продуктов, насосным оборудованием и контрольно-измерительными приборами.The proposed method is implemented in a pilot plant with a capacity of up to 0.2 t / h (1500 t / year), in which all stages for the implementation of the method are implemented. In addition, the installation is equipped with various capacitive equipment for storing raw materials and collecting the resulting products, heat exchange equipment for heating the coolant and cooling products, pumping equipment and instrumentation.
На чертеже представлена принципиальная схема пилотной установки.The drawing shows a schematic diagram of a pilot installation.
Установка состоит из следующих аппаратов. Генератор водяного пара 1 предназначен для получения насыщенного пара с параметрами: давление - 1,18 МПа, температура - 187°С. Комприматор 2 предназначен для откачки неконденсирующихся газов из технологических аппаратов. Электрический нагреватель 3 с регулируемым источником питания имеет максимальную мощность 50 кВт, температура нагрева рабочей среды (пара) до 650°С (пар не является самым лучшим высокотемпературным теплоносителем в данном случае, т.к. требуются большие давления при данных температурах, но для стендовой реализации способа это не имеет большого значения). При таких температурах происходит, как правило, интенсивный термический крекинг сырья. Аппарат обработки и разделения 4 со встроенным теплообменным оборудованием и теплоизоляцией, в котором происходит кавитационная и акустическая обработка сырья в широком спектре частот, а также разделение сырья на парогазовую и жидкую часть. Рекуперативные теплообменники 5, 6 и 7 конструктивно выполнены по типу «труба в трубе». Кожухотрубчатые теплообменники 8, 11 и 13, охлаждаемые проточной водой. Сепараторы 9, 10 вертикального типа для разделения газожидкостных смесей на фазы: жидкую и газовую. Насадочная ректификационная колонна 12, диаметром 150 мм, высотой 4 м заполнена керамическими элементами в виде колец Рашига с характерным размером 10 мм. Колонна имеет выносной кипятильник, обогреваемый перегретым водяным паром, и дефлегматор с возможностью регулирования потока флегмы на орошение колонны. Установка оборудована герметичными емкостями 14-19 для сбора и хранения исходной нефти и продуктов ее разделения, а также контрольно-измерительными приборами и аппаратурой для поддержания параметров процесса в заданном диапазоне значений и безопасной эксплуатации.The installation consists of the following devices. The steam generator 1 is designed to produce saturated steam with the following parameters: pressure - 1.18 MPa, temperature - 187 ° C. Comparator 2 is designed for pumping non-condensable gases from technological devices. Electric heater 3 with an adjustable power source has a maximum power of 50 kW, the temperature of the working fluid (steam) is up to 650 ° C (steam is not the best high-temperature coolant in this case, because it requires high pressures at these temperatures, but for bench the implementation of the method it does not matter much). At these temperatures, as a rule, intense thermal cracking of the feed occurs. The processing and separation apparatus 4 with built-in heat exchange equipment and heat insulation, in which cavitation and acoustic processing of raw materials occurs in a wide range of frequencies, as well as the separation of raw materials into combined cycle and liquid parts. Recuperative heat exchangers 5, 6 and 7 are structurally designed as a pipe-in-pipe type. Shell-and-tube heat exchangers 8, 11 and 13, cooled by running water. Separators 9, 10 of the vertical type for the separation of gas-liquid mixtures into phases: liquid and gas. Packed distillation column 12, 150 mm in diameter, 4 m high, is filled with ceramic elements in the form of Rashig rings with a characteristic size of 10 mm. The column has a remote boiler, heated by superheated water vapor, and a reflux condenser with the ability to control the flow of reflux for column irrigation. The unit is equipped with sealed containers 14-19 for collecting and storing the original oil and its separation products, as well as instrumentation and equipment for maintaining process parameters in a given range of values and safe operation.
Процесс осуществляли следующим образом. Нефть (или другое жидкое углеводородное сырье) из расходной емкости 14, предварительно нагретая до температуры 100-200°С в рекуперативных теплообменниках 6, 5, подавали в аппарат разделения и обработки 4. В данном конкретном случае для кавитационной обработки нагретого до подкритичной температуры сырья и наложения на него акустического воздействия используют такие специальные устройства, действие которых основано на гидродинамических эффектах движения среды с большой скоростью по каналам с препятствиями и поворотами различной формы, например по тангенциальным каналам, спиралевидным каналам или каналам другой формы. В качестве конкретного устройства при проведении исследований использовано устройство, аналогичное патенту SU 546389. Но могут использоваться и другие устройства кавитационной и волновой обработки, они описаны в литературе достаточно широко. Давление сырья было до 3 МПа и более, температура до 450°С, скорости сырья выше 5 м/с. В теплообменник, встроенный в аппарат 4, также подавали теплоноситель с температурой 350-450°С. В качестве теплоносителя использовали перегретый водяной пар или инертный газ, которые нагревали до требуемой температуры в нагревателе 3. Использование пара или газообразного теплоносителя оправдано в лабораторных условиях, так как упрощает конструкцию используемого нагревателя. В промышленном варианте можно использовать другие высокотемпературные теплоносители как неорганические (например, жидкие металлы, расплавленные соли), так и органические (например, тяжелый остаток разделения, получаемый непосредственно в процессе реализации предлагаемого способа подготовки). Регулируя расход теплоносителя, давление и температуру, обеспечивали проведение процесса термомеханического крекинга исходного сырья. Контроль ведения процесса производился по количеству и качеству получаемых НКФ и ВКФ.The process was carried out as follows. Oil (or other liquid hydrocarbon feedstocks) from a supply tank 14, preheated to a temperature of 100-200 ° C in recuperative heat exchangers 6, 5, was supplied to a separation and processing apparatus 4. In this particular case, for cavitation treatment of a feedstock heated to subcritical temperature and acoustic effects are applied to it using such special devices, the action of which is based on the hydrodynamic effects of the medium moving at high speed through channels with obstacles and turns of various shapes, for example measures along tangential channels, spiral channels or channels of another shape. As a specific device during research, a device similar to the patent SU 546389 was used. But other cavitation and wave processing devices can be used, they are described quite widely in the literature. The pressure of the feed was up to 3 MPa and more, the temperature was up to 450 ° C, and the feed speed was above 5 m / s. A heat carrier with a temperature of 350-450 ° C was also supplied to a heat exchanger built into apparatus 4. The heat carrier used was superheated water vapor or an inert gas, which was heated to the required temperature in heater 3. The use of steam or a gaseous heat carrier is justified in laboratory conditions, as it simplifies the design of the heater used. In the industrial embodiment, you can use other high-temperature coolants, both inorganic (for example, liquid metals, molten salts), and organic (for example, a heavy separation residue obtained directly during the implementation of the proposed preparation method). By adjusting the coolant flow rate, pressure, and temperature, the thermomechanical cracking process of the feedstock was carried out. The control of the process was carried out by the quantity and quality of the obtained NKF and VKF.
Низкокипящие фракции после отделения ВКФ направляли через теплообменник 5 и холодильник 8 в сепаратор 9. Если использовали для проведения процесса переработки неподготовленную нефть, то есть нефть, содержащую воду, то совместно с НКФ из испарителя выводили в паровом виде и воду. В сепараторе 9 производили разделение смеси на воду, жидкие углеводороды и «рефлюкс» - газ. Воду направляли в генератор пара 1, «рефлюкс» - газ через комприматор 2 в сборник газа 19, жидкую часть НКФ - в сборник 18. Если использовали подготовленную нефть, то вода в совместном потоке с НКФ отсутствует. В этом случае НКФ в паровом виде подавали непосредственно на ректификационную колонну 12. На схеме эта линия подачи НКФ отображена пунктирной линией. После контроля качества среды в сборнике 18 НКФ подогревали в теплообменнике 7 и подавали на насадочную ректификационную колонну 12, где происходило четкое разделение с отбором двух узких целевых фракций. С верха колонны отбирали часть сконденсированного и охлажденного в холодильнике 11 ректификата, из нижней части колонны проводили отбор тяжелой части ректификата, который охлаждали в холодильнике 13. Это позволяло в полном объеме проводить анализ получаемых продуктов: бензиновой (с температурой кипения до 200°С) и дизельной (в интервале температур кипения 200-360°С) фракций, которые накапливали в сборниках 17 (бензиновые фракции БФ) и 15 (дизельные фракции ДФ).The low boiling fractions after separation of the HCF were sent through a heat exchanger 5 and a refrigerator 8 to a separator 9. If unprepared oil, that is, oil containing water, was used for the refining process, then water and steam were removed from the evaporator together with the NFC. In the separator 9, the mixture was separated into water, liquid hydrocarbons, and “reflux” gas. Water was sent to steam generator 1, “reflux” - gas through a compressor 2 to the gas collector 19, the liquid part of the NKF to the collector 18. If prepared oil was used, then there is no water in the joint stream with the NKF. In this case, the NKF in steam form was fed directly to the distillation column 12. In the diagram, this NKF supply line is shown by a dashed line. After monitoring the quality of the medium in the collection 18, the NCP was heated in the heat exchanger 7 and fed to the packed distillation column 12, where there was a clear separation with the selection of two narrow target fractions. From the top of the column, part of the rectified product condensed and cooled in the refrigerator 11 was taken; from the bottom of the column, the heavy part of the rectified product was selected, which was cooled in the refrigerator 13. This made it possible to fully analyze the products obtained: gasoline (with a boiling point up to 200 ° C) and diesel (in the range of boiling points 200-360 ° С) fractions that accumulated in the collectors 17 (gasoline fractions of BP) and 15 (diesel fractions of DP).
В качестве исходного сырья использовалась тяжелая нефть месторождения Вишенское Ульяновской области (Ратов А.Н., Немировская Г.Б. и др. Проблемы освоения нефтей Ульяновской области. "Химия и технология топлив и масел", 1995 г., №4). Нефть содержит много смолистых соединений и примесей. Использовалась нефть и других месторождений, например НГДУ "Нурлатнефть", с другим составом, а также различные кубовые остатки, отработанные масла и др.As the initial raw material was used heavy oil from the Vishenskoye deposit in the Ulyanovsk region (Ratov AN, Nemirovskaya GB and other problems of oil development in the Ulyanovsk region. "Chemistry and technology of fuels and oils", 1995, No. 4). Oil contains many tarry compounds and impurities. Used oil and other fields, such as NGDU "Nurlatneft", with a different composition, as well as various bottoms, waste oils, etc.
Далее представлены некоторые результаты процесса разделения.The following are some of the results of the separation process.
Пример 1Example 1
Были проанализированы пробы тяжелой нефти и НКФ после обработки нефти по предлагаемому способу. Исходная проба нефти характеризуется меньшим потенциальным содержанием светлых фракций, большим содержанием серы и асфальто-смолистых веществ (таблица 1). Легкая часть (НКФ) разделения нефти после термомеханического крекинга по данному способу содержит большой выход светлых (бензиновых, керосиновых и дизельных) фракций (таблица 2). НКФ по своим физико-химическим характеристикам (плотность, вязкость, температура застывания, содержание смол силикагелевых и асфальтенов, а также выход легких фракций) близка к газовым конденсатам. Снижение содержания серы в широкой фракции в 2,5 раза является весьма актуальной задачей для нефтяников и нефтепереработчиков (таблица 3). Доля получаемых НКФ в экспериментах по обработке и разделению исходной нефти составляла 75-80 мас.% от исходной нефти, остальное - ВКФ.Samples of heavy oil and NKF after oil processing by the proposed method were analyzed. The initial oil sample is characterized by a lower potential content of light fractions, a higher content of sulfur and asphalt-resinous substances (table 1). The light part (NCF) of oil separation after thermomechanical cracking by this method contains a large yield of light (gasoline, kerosene and diesel) fractions (table 2). According to its physicochemical characteristics (density, viscosity, pour point, content of resins of silica gel and asphaltenes, as well as the yield of light fractions), NKF is close to gas condensates. Reducing the sulfur content in a wide fraction by 2.5 times is a very urgent task for oil workers and oil refiners (table 3). The fraction of obtained NKF in experiments on the processing and separation of the original oil was 75-80 wt.% Of the original oil, the rest is VKF.
Пример 2Example 2
Проведен термомеханический крекинг мазута. Результаты анализа исходного показали отсутствие в нем бензиновой и керосиновой фракций, содержание дизельной фракции (температура кипения до 360°С) составило 8,1 мас.%. Термомеханический крекинг исследуемого мазута по предлагаемому способу показал следующие результаты: количество низкокипящих фракций НКФ составило 68-72 мас.% в зависимости от режима процесса. Содержание в НКФ целевых топливных композиций составило 85-86 мас.%, из них бензиновой (н.к. - 180°С) фракции - 19,9 мас.%, керосиновой (180-240°С) - 14,7 мас.%, дизельной (240-360°С) - 65,4 мас.%. Общее содержание целевых продуктов с температурой кипения до 360°С в процессе термомеханического крекинга увеличилось с 8,1 мас.% до 58-62 мас.% в пересчете на исходный продукт.Thermomechanical cracking of fuel oil was carried out. The results of the analysis of the source showed the absence of gasoline and kerosene fractions in it, the content of the diesel fraction (boiling point up to 360 ° C) was 8.1 wt.%. Thermomechanical cracking of the studied fuel oil by the proposed method showed the following results: the number of low-boiling fractions of NKF was 68-72 wt.% Depending on the process mode. The NKF content of the target fuel compositions was 85-86 wt.%, Of which the gasoline (NK - 180 ° C) fraction - 19.9 wt.%, Kerosene (180-240 ° C) - 14.7 wt. %, diesel (240-360 ° C) - 65.4 wt.%. The total content of the target products with a boiling point up to 360 ° C during the thermomechanical cracking increased from 8.1 wt.% To 58-62 wt.% In terms of the initial product.
Пример 3Example 3
Исследование качества бензиновых и дизельных фракций в НКФ после применения термомеханического способа показали, что содержание ароматических углеводородов в бензиновых фракциях 10-12%, в дизельных - 19-22%, содержание олефиновых 25-28% и 5-7% соответственно.A study of the quality of gasoline and diesel fractions in NKF after applying the thermomechanical method showed that the content of aromatic hydrocarbons in gasoline fractions is 10-12%, in diesel fractions 19-22%, olefin contents 25-28% and 5-7%, respectively.
Содержание в бензинах каталитического крекинга ароматических углеводородов составляет 30-40%, олефиновых - 25-35%, в бензинах термического крекинга содержание непредельных гораздо выше.The content of aromatic hydrocarbons in catalytic cracking gasolines is 30–40%, olefin — 25–35%, in thermal cracking gasolines the content of unsaturated is much higher.
Из вышеизложенного следует, что качество продуктов термомеханического крекинга гораздо лучше, чем термического и аналогично качеству продуктов каталитического крекинга при значительно меньших (в 10-100 раз) капитальных и эксплуатационных затратах.From the foregoing, it follows that the quality of thermomechanical cracking products is much better than thermal and similar to the quality of catalytic cracking products at significantly lower (10-100 times) capital and operating costs.
Парогазовая фаза (НКФ) - это дистиллят, содержащий бензиновые и дизельные фракции. Видно, что эффект процесса по предлагаемой технологии разделения значителен: содержание топливных фракций с температурой кипения до 360°С в паровой фазе разделения (НКФ) примерно в два раза выше (в пересчете на исходную тяжелую нефть с учетом коэффициента разделения), чем в исходной нефти, а при переработке мазутов этот показатель составляет 10-15. Глубина отбора НКФ зависит от температуры, давления и расхода теплоносителя, то есть от технологического режима проведения процесса.The vapor-gas phase (NKF) is a distillate containing gasoline and diesel fractions. It can be seen that the effect of the process according to the proposed separation technology is significant: the content of fuel fractions with a boiling point of up to 360 ° C in the vapor separation phase (NCF) is approximately two times higher (in terms of the initial heavy oil taking into account the separation coefficient) than in the original oil , and when processing fuel oil, this figure is 10-15. The depth of selection of NKF depends on temperature, pressure and flow rate of the coolant, that is, on the technological mode of the process.
Пример 4Example 4
Перспективным является такой вариант, при котором полученные после аппарата разделения и обработки (фигура, поз.4) парогазовая часть и жидкая часть (полупродукты), при необходимости частично охлажденные, снова смешиваются. Смешивание производилось в лабораторных условиях. Добавление в стендовую и промышленную схему смесителя не является проблематичным. Полученная в результате «синтетическая» нефть содержит примерно в два и более раз больше топливных фракций, чем исходный продукт. Кроме того, если плотность исходной нефти 950 кг/м3 (API=17), то плотность "синтетической" нефти уменьшается доA promising option is that in which the vapor-gas part and the liquid part (intermediates) obtained after the separation and processing apparatus (figure, item 4), if necessary partially cooled, are mixed again. Mixing was carried out in laboratory conditions. Adding a mixer to the bench and industrial circuit is not problematic. The resulting “synthetic” oil contains about two or more times more fuel fractions than the original product. In addition, if the density of the original oil is 950 kg / m 3 (API = 17), then the density of the “synthetic” oil is reduced to
850 кг/м3 (API=35), а кинематическая вязкость соответственно с 83 сСт до 6 сСт. В результате такой операции стоимость "синтетической" нефти значительно возрастает, ее легче транспортировать и перерабатывать. Особенно перспективен такой подход для удаленных от НПЗ и добывающих тяжелую и вязкую нефть предприятий, как, например, в Южной Америке, Канаде и в некоторых регионах России. Таким же образом можно переработать сравнительно дешевый мазут и еще более дешевые кубовые остатки в значительно более дорогую высокопотенциальную нефть.850 kg / m 3 (API = 35), and the kinematic viscosity, respectively, from 83 cSt to 6 cSt. As a result of such an operation, the cost of “synthetic” oil increases significantly; it is easier to transport and process. This approach is especially promising for enterprises remote from refineries and producing heavy and viscous oil, such as, for example, in South America, Canada, and in some regions of Russia. In the same way, relatively cheap fuel oil and still cheaper bottoms can be processed into significantly more expensive high-potential oil.
С целью оптимизации парогазовых и жидкостных потоков в аппарате разделения и обработки, более четкого отделения жидкой фазы от парогазовой и ректификации последней, в аппарат встроены внутренние устройства типа ректификационных тарелок различной конструкции, колец Рашига, сеток и др.In order to optimize gas-vapor and liquid flows in the separation and processing apparatus, to more clearly separate the liquid phase from gas-vapor and rectification of the latter, internal devices such as rectification plates of various designs, Rashig rings, nets, etc. are built into the device.
Таким образом, реализация способа термомеханического крекинга позволяет организовать в непрерывном режиме процесс подготовки сырья для дальнейшей углубленной переработки нефти, в том числе тяжелой, остатков нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, нефтешламов и других жидких органических сред (сырья) при температуре проведения процесса в диапазоне до 400-450°С и выше (в зависимости от состава и качества исходного сырья и поставленной задачи), при этом происходит увеличение глубины дальнейшей переработки в 1,5÷15 раз (в зависимости от исходного сырья - тяжелая нефть, мазут и т.д.). Соответственно увеличивается и выход наиболее ценных топливных композиций - бензиновых, керосиновых и дизельных фракций, продуктов нефтехимии. Качество продуктов аналогично качеству продуктов каталитического крекинга при значительно меньших капитальных и эксплуатационных затратах, процесс управляем и технологичен.Thus, the implementation of the thermomechanical cracking method allows you to organize in a continuous mode the process of preparing raw materials for further in-depth oil refining, including heavy oil, residues of oil refining and petrochemical industries, oil sludge and other liquid organic media (raw materials) at a process temperature in the range up to 400- 450 ° С and higher (depending on the composition and quality of the feedstock and the task), while there is an increase in the depth of further processing by 1.5 ÷ 15 times (depending STI on the feedstock - heavy oil, fuel oil, etc.). Accordingly, the yield of the most valuable fuel compositions — gasoline, kerosene and diesel fractions, and petrochemical products — is also increasing. The quality of the products is similar to the quality of catalytic cracking products at significantly lower capital and operational costs, the process is manageable and technological.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007124100/04A RU2359992C2 (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Preparation method of liquid hydrocarbon raw materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007124100/04A RU2359992C2 (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Preparation method of liquid hydrocarbon raw materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007124100A RU2007124100A (en) | 2009-01-10 |
| RU2359992C2 true RU2359992C2 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=40373626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007124100/04A RU2359992C2 (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Preparation method of liquid hydrocarbon raw materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2359992C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010117300A1 (en) * | 2009-04-06 | 2010-10-14 | Zolotukhin Vladimir Andreevich | Plant and devices for the deep processing of raw hydrocarbons |
| RU2618221C1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-05-03 | Сергей Александрович Курмаев | Oil cracking installation and method of oil cracking by means of this installation |
| WO2019139558A1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Mykytiuk Oleksandr Yuriiovych | A method for purifying liquid hydrocarbon motor fuels from sulfur and for further reducing the sulfur dioxide content in exhaust gases up to zero during combustion of the fuels |
| RU2775016C1 (en) * | 2021-12-10 | 2022-06-27 | Михаил Владимирович Дьяков | Method for cleaning water area from oil and petroleum sludge and installation for its implementation |
-
2007
- 2007-06-26 RU RU2007124100/04A patent/RU2359992C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010117300A1 (en) * | 2009-04-06 | 2010-10-14 | Zolotukhin Vladimir Andreevich | Plant and devices for the deep processing of raw hydrocarbons |
| RU2618221C1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-05-03 | Сергей Александрович Курмаев | Oil cracking installation and method of oil cracking by means of this installation |
| WO2019139558A1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Mykytiuk Oleksandr Yuriiovych | A method for purifying liquid hydrocarbon motor fuels from sulfur and for further reducing the sulfur dioxide content in exhaust gases up to zero during combustion of the fuels |
| US11319497B2 (en) | 2018-01-15 | 2022-05-03 | Unique Equipment Solutions, LLC | Method for purifying liquid hydrocarbon motor fuels from sulfur and for further reducing the sulfur dioxide content in exhaust gases up to zero during combustion of the fuels |
| RU2778516C1 (en) * | 2021-10-29 | 2022-08-22 | Александр Владимирович Данилов | Method for primary processing of hydrocarbon raw materials using ultrasonic vibrations and chemical reagents |
| RU2775016C1 (en) * | 2021-12-10 | 2022-06-27 | Михаил Владимирович Дьяков | Method for cleaning water area from oil and petroleum sludge and installation for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007124100A (en) | 2009-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6080758B2 (en) | Removal of sulfur compounds from petroleum streams. | |
| KR102616992B1 (en) | Supercritical water hardening process for high-quality coke production | |
| JP6348230B2 (en) | Treatment for heavy oil reforming in a double wall reactor | |
| EP3143103A1 (en) | Process to produce aromatics from crude oil | |
| RU2009126580A (en) | DEVICE AND METHOD FOR CONTACTING WITH OVERHEATED STEAM AND EVAPORATION OF RAW MATERIALS CONTAINING PERFECT QUALITY SUBSTANCES HAVING A HIGH BOILING POINT AND NOT EVAPORABLE IN OLEFIN OVEN | |
| WO2009085461A1 (en) | Upgrading heavy hydrocarbon oils | |
| KR20080040766A (en) | Olefin production utilizing whole crude oil feedstock | |
| CN107916128A (en) | Integrated slurries hydrotreating and steam pyrolysis are carried out to crude oil to produce petroleum chemicals | |
| CN101583697A (en) | Process for cracking synthetic crude oil-containing feedstock | |
| KR20130033356A (en) | Process for upgrading hydrocarbons and device for use therein | |
| RU2359992C2 (en) | Preparation method of liquid hydrocarbon raw materials | |
| RU2387697C1 (en) | Method and unit for preparation and fine processing of hydrocarbon stock | |
| RU88670U1 (en) | INSTALLATION AND DEVICES OF DEPTHE PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
| CN108291151A (en) | Single-stage pitch technique and product | |
| RU2333932C1 (en) | Method of electrochemical cracking of heavy oil products | |
| RU2408656C1 (en) | Procedure for combined processing oil containing raw material and installation for implementation of this procedure | |
| RU114955U1 (en) | INSTALLATION AND DEVICES OF DEPTHE PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
| RU2413752C2 (en) | Procedure for processing heavy hydrocarbon stock | |
| EP3775105B1 (en) | Supercritical water process integrated with visbreaker | |
| RU2330058C1 (en) | Method of processing associated petroleum gases | |
| RU2375409C1 (en) | Method of hydrocarbons refinery and equipment for it | |
| RU2376340C1 (en) | Method of crude hydrocarbon preparation for further advanced cracking | |
| RU2626321C1 (en) | Oil residual delayed thermal conversioin plant | |
| RU78793U1 (en) | SCHEME FOR PREPARATION AND IN-DEPTH PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
| RU74916U1 (en) | SCHEME OF OIL REFINING PRODUCTION WITH A DEEP-TREATMENT UNIT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150627 |