RU2408656C1 - Procedure for combined processing oil containing raw material and installation for implementation of this procedure - Google Patents
Procedure for combined processing oil containing raw material and installation for implementation of this procedure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2408656C1 RU2408656C1 RU2009127789/04A RU2009127789A RU2408656C1 RU 2408656 C1 RU2408656 C1 RU 2408656C1 RU 2009127789/04 A RU2009127789/04 A RU 2009127789/04A RU 2009127789 A RU2009127789 A RU 2009127789A RU 2408656 C1 RU2408656 C1 RU 2408656C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- processing
- oil
- cracking
- residue
- fractions
- Prior art date
Links
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки нефти, в частности нефтяного сырья, а также нефтепродуктов с целью улучшения их характеристик преимущественно за счет повышения доли светлых фракций.The invention relates to the field of oil processing, in particular oil raw materials, as well as oil products in order to improve their characteristics mainly by increasing the proportion of light fractions.
Обработка (переработка) нефтяного сырья включает в себя множество процессов (операций), наиболее важными из которых являются подготовка сырья, перегонка и фракционирование, термический и каталитический крекинг, гидрокрекинг (М.Е.Рудин, В.Е.Сомов, А.С.Фомин. Карманный справочник нефтепереработчика. М.: ОАО «ЦНИИТЭнефтехим», 2004). Большинство установок отечественных и зарубежных нефтеперерабатывающих заводов ориентировано на выполнение ограниченного количества таких процессов (не более 2-3), узко специализированных по исходному сырью, характеру физических воздействий, режимам обработки. Для осуществления полного цикла глубокой переработки нефти приходится использовать множество таких специализированных установок, что приводит к увеличению непроизводительных эксплуатационных затрат, вызванных повторным нагревом и охлаждением сырья, дублированием вспомогательных устройств, резервуаров, магистралей.Processing (processing) of petroleum feedstock includes many processes (operations), the most important of which are the preparation of feedstock, distillation and fractionation, thermal and catalytic cracking, hydrocracking (M.E. Rudin, V.E.Somov, A.S. Fomin, Oil Refinery Pocket Book, Moscow: TsNIITEneftekhim OJSC, 2004). Most of the installations of domestic and foreign oil refineries are focused on the implementation of a limited number of such processes (no more than 2-3), which are narrowly specialized in raw materials, the nature of physical influences, and processing conditions. To implement the full cycle of deep oil refining, it is necessary to use many such specialized units, which leads to an increase in unproductive operating costs caused by reheating and cooling of raw materials, duplication of auxiliary devices, tanks, highways.
Для снижения этих затрат и экономии капитальных вложений разработаны комбинированные установки, примером которых могут служить комплексы для переработки мазута типа КТ-1, КТ-2 (Каминский Е.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М., 2001). В цикл переработки этих комплексов входят процессы перегонки мазута, гидрокрекинг и каталитический крекинг, газофракционирование. Недостаток комплексов состоит в жесткой функциональной связи между процессами обработки, исключающей переход к другому сырью, а также высоких требованиях по максимальным уровням температуры (~500°С) и давления (~70 атм) процессов крекинга. За последние годы появилось множество предложений по использованию при переработке нефти различных физических воздействий, приводящих к снижению требуемых значений температуры и давления.To reduce these costs and save capital investments, combined plants have been developed, an example of which are complexes for the processing of fuel oil of the type KT-1, KT-2 (Kaminsky E.F., Khavkin V.A. Deep oil refining: technological and environmental aspects. M ., 2001). The processing cycle of these complexes includes fuel oil distillation processes, hydrocracking and catalytic cracking, gas fractionation. The disadvantage of the complexes is a rigid functional connection between the processing processes, which excludes the transfer to another raw material, as well as high requirements for the maximum temperature (~ 500 ° С) and pressure (~ 70 atm) cracking processes. In recent years, there have been many proposals for the use of various physical effects in oil refining, leading to a decrease in the required temperature and pressure.
Известен способ термомеханического крекинга и гидрогенизации углеводородов (патент США №5914027, МПК B01J 19/00, C10G 1/00, 1999), основанный на совместном действии механических сил и кавитации, реализуемых в гидродинамическом реакторе. Способ позволяет осуществлять указанные процессы при меньших температурах и давлении по сравнению с традиционными технологиями. Недостаток способа - ограничения по количеству используемых процессов и трудности регулирования их параметров.A known method of thermomechanical cracking and hydrogenation of hydrocarbons (US patent No. 5914027, IPC B01J 19/00, C10G 1/00, 1999), based on the combined action of mechanical forces and cavitation, implemented in a hydrodynamic reactor. The method allows to carry out these processes at lower temperatures and pressures compared to traditional technologies. The disadvantage of this method is the restrictions on the number of processes used and the difficulty of regulating their parameters.
Известны способ крекинга органических соединений в жидкой и газообразной фазах и установка для его осуществления (патент РФ №2151165, МПК C10G 15/08, B01J 9/10, 2000). Способ заключается в обработке сырья акустическим воздействием путем формирования по меньшей мере двух встречных фронтов воздействий одновременно по меньшей мере на двух частотах со сдвигом фаз в диапазоне частот от 1-104 кГц и интенсивностью в зоне обработки 1-104 МВт/м2. Установка по указанному способу содержит сырьевую емкость и блок подачи добавок в сырье, емкость для обработки сырья, например сферическую с акустическими излучателями на поверхности, ультразвуковой генератор, товарную емкость. Способ и установка не содержат прилагаемых извне высоких давлений и температур, что упрощает технологию и конструкцию и обеспечивает снижение энергозатрат на единицу объема готовой продукции. Недостаток способа состоит в сложности формирования встречных акустических волн высокой интенсивности в двухфазной многокомпонентной среде с изменяющимся химическим составом. Установка не позволяет независимо изменять температуру обрабатываемой среды, интенсивность излучения и расход среды, что снижает ее функциональные возможности.A known method of cracking organic compounds in liquid and gaseous phases and installation for its implementation (RF patent No. 2151165, IPC C10G 15/08, B01J 9/10, 2000). The method consists in processing raw materials by acoustic exposure by forming at least two opposing fronts of impacts simultaneously at least at two frequencies with a phase shift in the frequency range from 1-10 4 kHz and intensity in the processing zone of 1-10 4 MW / m 2 . The installation according to the specified method contains a raw material container and a unit for supplying additives to raw materials, a container for processing raw materials, for example spherical with acoustic emitters on the surface, an ultrasonic generator, a commodity container. The method and installation do not contain externally applied high pressures and temperatures, which simplifies the technology and design and provides a reduction in energy consumption per unit volume of finished products. The disadvantage of this method is the complexity of the formation of oncoming acoustic waves of high intensity in a two-phase multicomponent medium with a changing chemical composition. The installation does not allow to independently change the temperature of the medium being processed, the radiation intensity and the flow rate of the medium, which reduces its functionality.
Известен гидродинамический кавитационный и ультразвуковой преобразователь топлива (патент РФ №2131087, МПК F23K 5/12, F23D 11/34, 1999). Комбинированная обработка нефти, мазута, солярки роторным кавитационным и ультразвуковым излучателем приводит к повышению теплотворной способности топлива, улучшению его распыливания в форсунках горелочных устройств, снижению вредных выбросов в продуктах сгорания. Недостаток устройства состоит в трудности оптимизации режимов обработки при использовании различных видов сырья - мазута, солярки.Known hydrodynamic cavitation and ultrasonic fuel transducer (RF patent No. 2131087, IPC F23K 5/12, F23D 11/34, 1999). Combined processing of oil, fuel oil, diesel fuel with a rotary cavitation and ultrasonic emitter leads to an increase in the calorific value of the fuel, an improvement in its atomization in the nozzles of the burner devices, and reduction of harmful emissions in the combustion products. The disadvantage of this device is the difficulty in optimizing processing modes when using various types of raw materials - fuel oil, diesel fuel.
Известен способ плазмохимической переработки нефти и нефтяных остатков в присутствии мелкодисперсного катализатора (патент РФ №2149885, МПК C10G 15/12, 2000). Способ включает операции подготовки сырья и катализатора, пиролиза (крекинга) сырья, разделение продуктов пиролиза. Способ обеспечивает высокую глубину переработки нефти при уменьшенных затратах электроэнергии. Недостаток способа состоит в сложности его сочетания с другими процессами общего технологического цикла переработки.A known method of plasma-chemical processing of oil and oil residues in the presence of a finely divided catalyst (RF patent No. 2149885, IPC C10G 15/12, 2000). The method includes the preparation of raw materials and catalyst, pyrolysis (cracking) of the raw material, the separation of the products of pyrolysis. The method provides a high depth of oil refining with reduced energy costs. The disadvantage of this method is the complexity of its combination with other processes of the overall technological cycle of processing.
Наиболее близкими аналогами являются способ переработки тяжелых нефтесодержащих фракций и установка для его осуществления (патент РФ №2215775, МПК C10G 15/00, B01J 19/08, B01J 19/10, B01J 19/12, 2003). Способ, который можно отнести к комбинированным, включает подачу сырья в зону обработки, обработку сырья волновым воздействием путем формирования широкого спектра частот от акустического до светового, последующий термический крекинг продуктов воздействия, выделение конечных продуктов из парообразной фазы. Крекинг ведут при атмосферном давлении и максимальной температуре нагрева 360°С.The closest analogs are a method for processing heavy oil-containing fractions and an installation for its implementation (RF patent No. 2215775, IPC C10G 15/00, B01J 19/08, B01J 19/10, B01J 19/12, 2003). The method, which can be classified as combined, includes feeding the raw materials to the treatment zone, treating the raw materials with a wave action by forming a wide range of frequencies from acoustic to light, subsequent thermal cracking of the impact products, and the isolation of the final products from the vapor phase. Cracking is carried out at atmospheric pressure and a maximum heating temperature of 360 ° C.
Установка для реализации способа содержит буферную (сырьевую) емкость, рабочую емкость для обработки сырья волновым воздействием (волновой реактор), акустический и электромагнитный генератор с излучателями волн, крекинговый котел (реактор термического крекинга), устройство для отгонки легких фракций (дефлегматор-дистиллятор с холодильником), накопительные емкости для легких фракций и остатка. Изобретение позволяет упростить технологический процесс (отсутствуют устройства для создания высокого давления и высоких температур, характерных для традиционных технологий) и снизить энергозатраты.The installation for implementing the method contains a buffer (raw) capacity, a working capacity for processing raw materials by wave action (wave reactor), an acoustic and electromagnetic generator with wave emitters, a cracking boiler (thermal cracking reactor), a device for distillation of light fractions (reflux condenser-distiller with a refrigerator) ), storage tanks for light fractions and residue. The invention allows to simplify the process (there are no devices for creating high pressure and high temperatures characteristic of traditional technologies) and reduce energy consumption.
К недостаткам способа и установки следует отнести ограниченность их функциональных возможностей (малый набор используемых воздействий и процессов, ориентированных на обработку сырья определенного типа, однозначные функциональные связи между ними), затрудняющую регулирование и оптимизацию фракционного и группового состава продуктов переработки исходного сырья.The disadvantages of the method and installation include the limited nature of their functionality (a small set of influences and processes oriented to processing certain types of raw materials, unambiguous functional relationships between them), which makes it difficult to regulate and optimize the fractional and group composition of the processed raw materials.
Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей обработки нефти и нефтепродуктов путем введения дополнительных физико-химических воздействий, активаторов и циркулирующих потоков обрабатываемой среды с целью регулирования и оптимизации выходных характеристик продуктов переработки сырья различного типа.The objective of the present invention is to expand the functionality of the processing of oil and oil products by introducing additional physico-chemical effects, activators and circulating flows of the processed medium in order to regulate and optimize the output characteristics of various types of processed products.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе комбинированной переработки нефтесодержащего сырья, включающем подачу сырья в зону обработки, обработку сырья волновым воздействием, крекинг продуктов обработки и выделение конечных продуктов обработки, отличительным является то, что перед подачей сырья в зону обработки волновым воздействием его подвергают гидродинамической обработке с вакуумной отгонкой легких фракций и остатка отгонки с возвращением остатка отгонки на гидродинамическую обработку, обработку волновым воздействием (осуществляемую магнитострикционным излучателем стержневого типа) совмещают с крекингом, который является гидрокаталитическим крекингом, с последующим отделением газовой фазы и фракционированием оставшейся жидкой фазы с выделением дистиллятных фракций, смешением части остатка фракционирования с потоком исходного сырья и/или с потоком на входе в зону волнового воздействия, другую часть остатка фракционирования направляют в зону вакуумно-плазменной обработки (непрерывного или импульсного действия) с последующим отделением газовых и конденсируемых фракций, а также остатка и смешением части конденсируемых фракций с потоком нефтепродуктов на входе в зону волнового воздействия, для интенсификации деструктивных процессов используют активирующие вещества.The problem is solved in that in the known method for the combined processing of oil-containing raw materials, including the supply of raw materials to the processing zone, the processing of raw materials by a wave action, the cracking of processing products and the isolation of the final processing products, it is distinctive that they are subjected to wave exposure to the processing zone hydrodynamic treatment with vacuum distillation of light fractions and the distillation residue with the return of the distillation residue to the hydrodynamic treatment, wave-air treatment The action (carried out by a rod-type magnetostrictive emitter) is combined with cracking, which is hydrocatalytic cracking, followed by separation of the gas phase and fractionation of the remaining liquid phase with separation of distillate fractions, mixing of a fraction of the fractionation residue with the feed stream and / or with the flow at the entrance to the wave zone exposure, another part of the fractionation residue is sent to the zone of vacuum-plasma treatment (continuous or pulsed action), followed by separation g gas and condensable fractions, as well as the remainder and by mixing part of the condensed fractions with the oil product stream at the entrance to the wave action zone, activating substances are used to intensify destructive processes.
Роль гидродинамической обработки состоит в предварительном нагреве и активации потока сырья. Это позволяет увеличить выход легких фракций при отгонке, чему способствует также рециркуляция потока отгонки, и подготовить остаток отгонки к последующему крекингу. Отгонка легких фракций на этой стадии снижает вероятность образования газообразных углеводородов в условиях последующего крекинга.The role of hydrodynamic treatment is to preheat and activate the feed stream. This allows you to increase the yield of light fractions during distillation, which also contributes to the recycling of the distillation stream, and prepare the remainder of the distillation for subsequent cracking. Distillation of light fractions at this stage reduces the likelihood of the formation of gaseous hydrocarbons under conditions of subsequent cracking.
Волновое воздействие осуществляется в диапазоне ультразвуковых частот с интенсивностью от 0,1 до 1,5 МВт/м2. Такое воздействие обеспечивает частичный крекинг сырья непосредственно в зоне кавитационного поля при относительно низких температурах (50-250°С) и интенсифицирует процесс гидрокаталитического крекинга за счет создания двухфазной среды с развитой межфазной поверхностью, находящейся в поле действия акустических волн. В этих условиях крекинг может происходить при температурах в пределах 350°С.The wave action is carried out in the range of ultrasonic frequencies with an intensity of from 0.1 to 1.5 MW / m 2 . This effect provides partial cracking of the raw material directly in the zone of the cavitation field at relatively low temperatures (50-250 ° C) and intensifies the process of hydrocatalytic cracking by creating a two-phase medium with a developed interfacial surface located in the field of acoustic waves. Under these conditions, cracking can occur at temperatures within 350 ° C.
Катализатор в виде частиц размерами от 2 до 10 мм, содержащих, например, цеолит, сохраняют заданное время в зоне крекинга. Катализатор в виде водомаслорастворимых соединений, содержащих, например, металлы IV-VIII групп, может вводиться в реактор и перемещаться вместе с потоком обрабатываемой среды.The catalyst in the form of particles from 2 to 10 mm in size, containing, for example, zeolite, retains a predetermined time in the cracking zone. The catalyst in the form of water-oil-soluble compounds containing, for example, metals of groups IV-VIII, can be introduced into the reactor and moved together with the flow of the treated medium.
Подобные соединения, а также другие каталитически активные вещества могут содержаться в остатке фракционирования, часть которого целесообразно использовать для рециркулируемых потоков.Such compounds, as well as other catalytically active substances, may be contained in the fractionation residue, part of which is expediently used for recycled flows.
Другая (основная) часть остатка фракционирования в парообразном состоянии подвергается непрерывному или импульсному воздействию неизотермичной плазмы при давлении от 0,5 до 5 кПа. В этих условиях в присутствии водорода, азота, паров воды или других газов происходит разложение обрабатываемых углеводородов с образованием отгоняемых более легких конденсируемых фракций, некоторая часть которых рециркулируется в зону волнового воздействия и гидрокаталитического крекинга в качестве активирующего вещества.Another (main) part of the fractionation residue in the vapor state is subjected to continuous or pulsed action of non-isothermal plasma at a pressure of from 0.5 to 5 kPa. Under these conditions, in the presence of hydrogen, nitrogen, water vapor or other gases, the processed hydrocarbons decompose to form lighter condensable fractions, some of which are recycled to the wave action zone and hydrocatalytic cracking as an activating substance.
Варьируя расходы потоков, режимы обработки, вид катализатора и активирующего газа (активирующих веществ), можно оптимизировать переработку исходного сырья различного типа (тяжелая нефть, мазут) с обеспечением высоких характеристик выходных продуктов.By varying flow rates, processing conditions, the type of catalyst and activating gas (activating substances), it is possible to optimize the processing of various types of feedstock (heavy oil, fuel oil) to ensure high characteristics of the output products.
Для осуществления предлагаемого способа используют установку комбинированной переработки нефтесодержащего сырья, включающую емкость для хранения исходного сырья, устройство волнового воздействия, включающее генератор колебаний и их излучатель, реактор крекинга, устройство для охлаждения и конденсации конечного продукта, накопительные емкости для конечного продукта и остатка, в которой отличительным является то, что установка дополнительно содержит гидродинамическое устройство, например, роторно-кавитационного типа, сообщенное с сырьевой емкостью и реактором крекинга, подсоединенную к устройству вакуумную отгонную колонну для отделения легких фракций, последовательно подсоединенные к реактору крекинга сепаратор для отделения газообразных углеводородов от жидких, вакуумную фракционную колонну и вакуумно-плазменный реактор (непрерывного или импульсного действия), конденсатор-холодильник, вакуумную магистраль, магистрали для рециркуляции остатков отгонки легких фракций, части остатков фракционирования, части отгонки конденсируемых фракций, устройства для подачи водорода, водородосодержащих газов, активирующих веществ, катализаторов, причем реактор крекинга выполнен в виде гидрокаталитического реактора с контейнером внутри для размещения катализаторов в виде крупных частиц, а излучатель колебаний, например магнитострикционный стержневого типа, подсоединен к реактору крекинга.To implement the proposed method, an installation for the combined processing of oil-containing raw materials is used, including a tank for storing the feedstock, a wave action device including an oscillator and their emitter, a cracking reactor, a device for cooling and condensing the final product, storage tanks for the final product and the residue, in which distinctive is that the installation additionally contains a hydrodynamic device, for example, rotary-cavitation type, communicated with a raw material tank and a cracking reactor, a vacuum distillation column connected to the device for separating light fractions, a separator for separating gaseous hydrocarbons from liquid, a vacuum fractionation column and a vacuum-plasma reactor (continuous or pulsed), a condenser-cooler, a vacuum line, lines for recirculation of distillation residues of light fractions, parts of fractionation residues, parts of distillation of condensed fractions, devices for giving hydrogen, hydrogen-containing gases, activating substances, catalysts, moreover, the cracking reactor is made in the form of a hydrocatalytic reactor with a container inside to place the catalysts in the form of large particles, and an oscillation emitter, for example, a rod-type magnetostrictive one, is connected to the cracking reactor.
По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение обладает существенно более широкими функциональными возможностями. Кроме волнового воздействия, нефтяное сырье подвергают гидродинамической и вакуумно-плазменной обработке, выполняемой в определенной последовательности. Обработку проводят в несколько стадий (предварительной, основной, окончательной) с последовательным отбором продуктов обработки по мере возрастания их температуры кипения. Основное устройство на первой стадии обработки (гидродинамическое) выполняет несколько функций - обеспечивает прокачку жидкой среды, ее нагрев и активацию. Температура нефтепродуктов при прокачивании через закольцованную магистраль может достигать 200-250°С со значительным снижением вязкости сырья, что особенно важно при работе с вязкими средами - мазутом, нефтяными отходами. Совместное влияние механических, гидродинамических и кавитационных воздействий, характерных для рабочей зоны роторно-кавитационного генератора, приводит к ослаблению межмолекулярных связей в обрабатываемых жидких средах, что облегчает дальнейшую отгонку легких фракций и крекинг нефтепродуктов на второй стадии обработки (в реакторе крекинга). При отгонке легких фракций осуществляется также обезвоживание сырья. Введение активирующих добавок в сырье, например водомаслорастворимых соединений металлов (железа, кобальта, молибдена), может интенсифицировать указанные выше процессы и привести также к изменениям элементного состава сырья, в частности, за счет уменьшения серосодержащих соединений.Compared with the prototype of the present invention has significantly wider functionality. In addition to the wave action, the crude oil is subjected to hydrodynamic and vacuum-plasma processing, performed in a certain sequence. Processing is carried out in several stages (preliminary, main, final) with sequential selection of processing products as their boiling points increase. The main device at the first stage of processing (hydrodynamic) performs several functions - it provides pumping of the liquid medium, its heating and activation. The temperature of oil products when pumping through a looped line can reach 200-250 ° C with a significant decrease in the viscosity of the raw material, which is especially important when working with viscous media - fuel oil, oil waste. The combined influence of mechanical, hydrodynamic, and cavitation influences characteristic of the working zone of the rotary cavitation generator leads to weakening of intermolecular bonds in the processed liquid media, which facilitates the further distillation of light fractions and cracking of oil products at the second stage of processing (in the cracking reactor). When distillation of light fractions is also carried out dehydration of raw materials. The introduction of activating additives in raw materials, for example, water-oil-soluble metal compounds (iron, cobalt, molybdenum), can intensify the above processes and also lead to changes in the elemental composition of the raw materials, in particular, due to a decrease in sulfur-containing compounds.
Ультразвуковой излучатель, встроенный в реактор крекинга, играет роль как самостоятельного устройства для осуществления крекинга в нижней части реактора, так и вспомогательного устройства гидрокаталитического крекинга в средней и верхней части реактора. В последнем случае его роль заключается в активизации нефтяной смеси, создании двухфазной среды, интенсификации химических процессов на контактной поверхности с катализатором. Как показали эксперименты авторов изобретения, путем введения в реактор различных активирующих веществ в условиях обработки ультразвуком, например кислотных добавок, можно влиять на изменение не только фракционного состава в продуктах обработки, но и структурно-группового состава.An ultrasonic transducer integrated in the cracking reactor plays the role of both an independent device for cracking in the lower part of the reactor and an auxiliary hydrocatalytic cracking device in the middle and upper part of the reactor. In the latter case, its role is to activate the oil mixture, create a two-phase medium, and intensify chemical processes on the contact surface with the catalyst. As the experiments of the inventors showed, by introducing various activating substances into the reactor under ultrasonic treatment, for example, acid additives, it is possible to influence the change not only in the fractional composition in the processed products, but also in the structural group composition.
На третьей стадии обработки с использованием вакуумно-плазменного реактора осуществляется деструкция наиболее тяжелых нефтяных фракций. Так как воздействие плазменным непрерывным или импульсным разрядом осуществляется на пары углеводородов при пониженном давлении, то для испарения обрабатываемых фракций не требуется нагрев до высоких температур, при которых может происходить закоксовывание устройства. Подача в реактор газов (водорода) или паров воды также способствует затормаживанию процесса коксообразования.In the third stage of processing using a vacuum-plasma reactor, the destruction of the heaviest oil fractions is carried out. Since the action of a continuous or pulsed plasma discharge is carried out on hydrocarbon vapors at reduced pressure, heating of the fractions does not require heating to high temperatures at which coking of the device can occur. The supply of gas (hydrogen) or water vapor to the reactor also helps to inhibit the coke formation process.
На чертеже приведена блок-схема комбинированной установки по обработке нефтесодержащего сырья.The drawing shows a block diagram of a combined installation for the processing of oil-containing raw materials.
Установка содержит емкость 1 для хранения исходного сырья, гидродинамическое устройство 2, преимущественно роторно-кавитацинного типа, вакуумную отгонную колонну 3 для отгонки легких фракций, магистраль 4 рециркуляции остатка отгонки легких фракций, вакуумную магистраль 5, подсоединяемую к вакуумному насосу (на схеме не показан), накопительную емкость 6 для готового продукта, реактор крекинга 7, контейнер для катализатора 8 в реакторе крекинга 7, излучатель 9, преимущественно ультразвуковой магнитострикционный стержневого типа, генератор 10, сепаратор 11, вакуумную фракционную колонну 12, магистраль рециркуляции остатка фракционирования 13 из колонны 12 в устройство 2, вакуумно-плазменный реактор 14, емкость для его остатка 15, магистраль для рециркуляции конденсируемых фракций 16 из емкости 34 в реактор крекинга 7, устройство 17 для подачи водорода или водородосодержащих газов или паров воды в вакуумно-плазменный реактор 14, устройство 18 для подачи водомаслорастворимых катализаторов в реактор крекинга 7, устройство 19 для подачи водорода в реактор крекинга 7, устройства 20 и 21 для подачи активирующих веществ соответственно в гидродинамическое устройство 2 и реактор крекинга 7 соответственно, магистраль 22 для подачи нефтепродуктов из гидродинамического устройства 2 в реактор крекинга 7, магистраль 23 для подачи нефтепродуктов из гидродинамического устройства 2 в вакуумную колонну 3, магистраль 24 для подачи нефтепродуктов из реактора крекинга 7 в сепаратор 11, магистраль 25 для подачи нефтепродуктов из сепаратора 11 во фракционную колонну 12, магистраль 26 для подачи нефтепродуктов из колонны 12 в вакуумно-плазменный реактор 14, магистраль 27 для отвода паров из вакуумно-плазменного реактора 14 в конденсатор-холодильник 28, магистрали 29, 30, 31, 32, соединяющие соответственно вакуумную отгонную колонну 3, конденсатор-холодильник 28, сепаратор 11 и вакуумную фракционную колонну 12 с вакуумной магистралью 5, емкости 33 и 34 для сбора конденсата соответственно из вакуумной отгонной колонны 3 и конденсатора-холодильника 28, магистраль 35 отвода конденсата из конденсатора-холодильника 28 в емкость 34, магистраль 36 для подачи сырья из емкости 1 в гидродинамическое устройство 2.The installation contains a container 1 for storing the feedstock, a hydrodynamic device 2, mainly of the rotor-cavitacin type, a vacuum distillation column 3 for distillation of light fractions, a highway 4 for recycling the remainder of the distillation of light fractions, a vacuum highway 5 connected to a vacuum pump (not shown in the diagram) , storage tank 6 for the finished product, cracking reactor 7, catalyst container 8 in cracking reactor 7, emitter 9, mainly rod-type ultrasonic magnetostrictive, generator 10 , a separator 11, a vacuum fractional column 12, a recycling line for the fractionation residue 13 from the column 12 to the device 2, a vacuum-plasma reactor 14, a container for its residue 15, a line for recycling the condensed fractions 16 from the tank 34 to the cracking reactor 7, the device 17 for supplying hydrogen or hydrogen-containing gases or water vapor to the vacuum plasma reactor 14, a device 18 for supplying water-oil-soluble catalysts to the cracking reactor 7, a device 19 for supplying hydrogen to the cracking reactor 7, devices 20 and 21 for feeding activating substances, respectively, to the hydrodynamic device 2 and the cracking reactor 7, respectively, line 22 for supplying oil products from the hydrodynamic device 2 to the cracking reactor 7, line 23 for supplying oil products from the hydrodynamic device 2 to the vacuum column 3, line 24 for supplying oil products from the cracking reactor 7 to the separator 11, line 25 for supplying oil from the separator 11 to the fractional column 12, line 26 for supplying oil from the column 12 to the vacuum-plasma reactor 14, m a line 27 for venting vapors from the vacuum-plasma reactor 14 to the condenser-cooler 28, lines 29, 30, 31, 32, respectively connecting the vacuum distillation column 3, the condenser-cooler 28, the separator 11 and the vacuum fraction column 12 with a vacuum line 5, tanks 33 and 34 for collecting condensate, respectively, from the vacuum distillation column 3 and the condenser-cooler 28, the line 35 of condensate drain from the condenser-cooler 28 to the tank 34, line 36 for supplying raw materials from the tank 1 to the hydrodynamic device 2.
Предлагаемый способ комбинированной обработки нефтесодержащего сырья осуществляется на указанной установке следующим образом. Сырье из емкости 1 поступает по магистрали 36 в гидродинамическое устройство 2. Затем поток сырья пропускают по магистралям 23 и 4 через вакуумную колонну 3. После прогрева сырья до заданной температуры в него вводят с помощью устройства 20 активирующее вещество. После начала отгонки легких (бензиново-керосиновых) фракций, поступающих в емкость 33, часть нефтепродуктов направляют по магистрали 22 во входную часть реактора крекинга 7, при этом расход по магистрали 22 поддерживают ниже расхода по магистралям 23 и 4. Нефтепродукты из входной части реактора перемещаются в выходную часть, проходя последовательно зоны преимущественной обработки ультразвуком и гидрокаталитической обработки. В нижнюю часть реактора устройством 19 вводят водород (водородосодержащие вещества), а устройства 18 и 21 могут быть использованы для подачи водомаслорастворимых катализаторов и/или активирующих веществ. Продукты обработки из выходной части реактора через магистраль 24 поступают в сепаратор 11, где осуществляется отделение газовой фазы от жидкой. Газообразные вещества (водород, метан) отводятся по вакуумной магистрали 5, жидкие продукты обработки поступают по магистрали 25 в ректификационную колонну 12.The proposed method for the combined processing of oily raw materials is carried out on the specified installation as follows. The raw material from the tank 1 enters through the line 36 into the hydrodynamic device 2. Then the raw material stream is passed through the lines 23 and 4 through the vacuum column 3. After heating the raw material to a predetermined temperature, an activating substance is introduced into it using the device 20. After the start of distillation of light (gasoline-kerosene) fractions entering tank 33, part of the petroleum products is sent via line 22 to the inlet part of the cracking reactor 7, while the flow rate through line 22 is maintained below the flow rate through lines 23 and 4. Oil products from the inlet part of the reactor move to the output part, passing successively zones of preferential sonication and hydrocatalytic treatment. Hydrogen (hydrogen-containing substances) is introduced into the bottom of the reactor by device 19, and devices 18 and 21 can be used to supply water-oil-soluble catalysts and / or activating substances. Processing products from the outlet of the reactor through the line 24 enter the separator 11, where the separation of the gas phase from the liquid. Gaseous substances (hydrogen, methane) are discharged through the vacuum line 5, the liquid processing products enter through the line 25 to the distillation column 12.
В вакуумной ректификационной колонне осуществляется отгонка и разделение преимущественно керосиново-дизельных фракций, попадающих в емкость 6, остаток перегонки поступает по магистрали 26 в вакуумно-плазменный реактор 14 непрерывного или импульсного действия и частично рециркулируется по магистрали 13 в реактор крекинга 7 и/или в магистраль сырьевого потока 36.In a vacuum distillation column, mainly kerosene-diesel fractions falling into the vessel 6 are distilled off and separated, the distillation residue enters through a line 26 into a continuous-pulse or vacuum plasma reactor 14 and is partially recycled through a line 13 to a cracking reactor 7 and / or to the main feed stream 36.
С помощью устройства 17 в вакуумно-плазменный реактор могут вводиться водород, водородосодержащие газы, активирующие газы, пары воды. Продукты обработки в парообразном состоянии вместе с сопутствующими газами по магистрали 27 попадают в конденсатор-холодильник 28, где происходит конденсация фракций, поступающих в емкость 34, и отделение газов, отводимых по магистрали 30 в вакуумную магистраль. Часть конденсируемых фракций поступает из емкости 34 по магистрали 16 в реактор 7. Остаток вакуумно-плазменной обработки накапливается в емкости 15.Using the device 17, hydrogen, hydrogen-containing gases, activating gases, and water vapor can be introduced into the vacuum-plasma reactor. The products of processing in a vaporous state, together with the associated gases, pass through a line 27 to a condenser-cooler 28, where the fractions entering the tank 34 are condensed and the gases discharged along the line 30 to the vacuum line are separated. A part of the condensed fractions enters from the tank 34 through the line 16 to the reactor 7. The remainder of the vacuum-plasma treatment is accumulated in the tank 15.
Как следует из описания работы установки, она обладает широкими функциональными возможностями, определяемыми сочетанием различных физико-химических факторов воздействия при обработке нефтепродуктов, проведением обработки в несколько стадий, введением функциональных (обратных) регулируемых связей между стадиями и процессами. Эти возможности позволяют регулировать и оптимизировать процессы комбинированной обработки на одной установке нефтесодержащего сырья различного типа, например тяжелая нефть, газойли, мазут с обеспечением высокой глубины переработки (от 85 до 95 мас.%) и повышением выхода светлых фракций.As follows from the description of the operation of the installation, it has wide functional capabilities, determined by a combination of various physicochemical factors of influence during the processing of petroleum products, processing in several stages, the introduction of functional (reverse) controlled relationships between stages and processes. These capabilities make it possible to regulate and optimize the processes of combined processing at one installation of oily raw materials of various types, for example, heavy oil, gas oils, fuel oil with a high processing depth (from 85 to 95 wt.%) And an increase in the yield of light fractions.
Для практической проверки заявляемого способа комбинированной переработки нефтесодержащего сырья была создана установка в соответствии с представленным выше описанием с объемным расходом сырья 10 л/ч. Некоторые результаты экспериментов приведены ниже в качестве примеров, раскрывающих функциональные возможности отдельных узлов установки.For practical verification of the proposed method for the combined processing of oily raw materials, an installation was created in accordance with the above description with a volumetric flow rate of 10 l / h. Some experimental results are given below as examples, revealing the functionality of individual units of the installation.
Эксперименты проводились с западно-сибирской нефтью (плотность 0,860 г/см3, температура начала кипения 60°С), тяжелой нефтью (плотность 0,905 г/см3, температура начала кипения 105°С) и мазутом марки M100 с плотностью 0,930 г/см3. Для выявления изменений в нефтепродуктах после их обработки осуществлялись анализы проб с использованием аппаратов атмосферной разгонки «АРНП-2» и атмосферно-вакуумной разгонки, хроматографа «Кристаллюкс 4000 М». Кроме того, проводился выборочный анализ элементного состава проб.The experiments were carried out with West Siberian oil (density 0.860 g / cm 3 , boiling point 60 ° C), heavy oil (density 0.905 g / cm 3 , boiling point 105 ° C) and M100 fuel oil with a density of 0.930 g / cm 3 . To identify changes in oil products after their processing, samples were analyzed using atmospheric distillation apparatuses "ARNP-2" and atmospheric vacuum distillation, a chromatograph "Crystallux 4000 M". In addition, a selective analysis of the elemental composition of the samples was carried out.
Пример 1.Example 1
Изменение фракционного состава западно-сибирской нефти под влиянием волнового воздействия после прохождения через ультразвуковую кавитационную зону реактора крекинга без использования катализаторов, водородосодержащих и активирующих веществ. Условия эксперимента: средняя температура среды в реакторе - не выше 100°С, мощность ультразвуковой установки - 3,5 кВт, частота колебаний - 18 кГц, давление среды до 0,5 МПа.The change in the fractional composition of West Siberian oil under the influence of wave action after passing through the ultrasonic cavitation zone of the cracking reactor without the use of catalysts, hydrogen-containing and activating substances. Experimental conditions: the average temperature of the medium in the reactor is not higher than 100 ° С, the power of the ultrasonic installation is 3.5 kW, the oscillation frequency is 18 kHz, and the pressure of the medium is up to 0.5 MPa.
Результаты экспериментов: на основе анализа проб до и после обработки методом атмосферно-вакуумной разгонки (ГОСТ 11011-85 Нефть и нефтепродукты. Метод определения фракционного состава в аппарате АРН-2) установлен прирост дизельных фракций с температурами кипения до 360°С на 8 об.% (от обьема сырья).Experimental results: based on the analysis of samples before and after processing by atmospheric vacuum distillation (GOST 11011-85 Oil and oil products. Method for determining the fractional composition in the apparatus ARN-2), an increase in diesel fractions with boiling points up to 360 ° C by 8 vol. % (of the volume of raw materials).
Пример 2.Example 2
Изменение группового состава нефти с кислотными добавками при ультразвуковой обработке при параметрах примера 1.The change in the group composition of oil with acid additives during ultrasonic treatment with the parameters of example 1.
1. Групповой состав исходной нефти, мас.%: парафины - 12,39; изопарафины - 12,02; олефины - 4,91; нафтены - 5,19; ароматика - 18,40.1. The group composition of the original oil, wt.%: Paraffins - 12.39; isoparaffins - 12.02; olefins - 4.91; naphthenes - 5.19; aromatics - 18.40.
2. Групповой состав продуктов обработки тяжелой нефти с добавкой уксусной кислоты: парафины - 4,01; изопарафины - 16,34; олефины - 18,40; нафтены - 14,03; ароматика - 10,03.2. The group composition of the products of processing heavy oil with the addition of acetic acid: paraffins - 4.01; isoparaffins - 16.34; olefins - 18.40; naphthenes - 14.03; aromatics - 10.03.
3. Групповой состав продуктов обработки нефти с добавкой ортофосфорной кислоты: парафины - 16,47; изопарафины - 21,95; олефины - 22,80; нафтены - 10,56; ароматика - 4,25.3. The group composition of oil processing products with the addition of phosphoric acid: paraffins - 16.47; isoparaffins - 21.95; olefins - 22.80; naphthenes - 10.56; aromatics - 4.25.
Пример 3.Example 3
Изменение углеводородного состава газовых проб после воздействия на тяжелую нефть неизотермичным плазменным разрядом.Change in the hydrocarbon composition of gas samples after exposure to heavy oil with non-isothermal plasma discharge.
1. Напряжение разряда - 19 кВ.1. The discharge voltage is 19 kV.
Концентрация углеводородов с различным числом атомов углерода, мас.%: С1 - 91,54; С2 - 7,86; С3 - 0,11; С4 - 0,48.The concentration of hydrocarbons with a different number of carbon atoms, wt.%: C1 - 91.54; C2 - 7.86; C3 - 0.11; C4 0.48.
2. Напряжение разряда - 31 кВ.2. The discharge voltage is 31 kV.
Концентрация углеводородов: С1 - 33,67; С2 - 0,42; С3 - 0,59.The concentration of hydrocarbons: C1 - 33.67; C2 - 0.42; C3 - 0.59.
Пример 4.Example 4
Изменение элементного состава мазута после обработки на роторно-кавитационном гидродинамическом устройстве.Changes in the elemental composition of fuel oil after treatment on a rotary-cavitation hydrodynamic device.
Условия обработки: температура среды - 210°С, давление - 0,7 МПа.Processing conditions: medium temperature - 210 ° C, pressure - 0.7 MPa.
Элементный состав мазута до обработки, мас.%: углерод - 86,4; водород - 11,4; сера - 1,75; азот - 0,42; кислород - 0,02.The elemental composition of fuel oil before processing, wt.%: Carbon - 86.4; hydrogen - 11.4; sulfur - 1.75; nitrogen - 0.42; oxygen is 0.02.
Элементный состав после обработки, мас.%: углерод - 85,5; водород - 11,0; сера - 1,65; азот - 0,40; кислород - 1,43.The elemental composition after processing, wt.%: Carbon - 85.5; hydrogen - 11.0; sulfur - 1.65; nitrogen - 0.40; oxygen is 1.43.
Как следует из приведенных примеров, используемые в установке устройства позволяют, регулируя режимы обработки нефтесодержащего сырья, целенаправленно изменять фракционный, групповой и элементный состав продуктов обработки. Функциональные возможности установки позволяют приспосабливать ее к переработке сырья самого различного типа - тяжелой и легкой нефти, мазута, газойля, отработанных масел, смесей нефти с пылевидными твердыми углеводородами. Преимущества способа и установки могут наиболее заметно проявиться при создании на их основе минизаводов или мобильных комплексов по переработке нефтесодержащего сырья.As follows from the above examples, the devices used in the installation allow, by regulating the processing modes of oil-containing raw materials, to purposefully change the fractional, group and elemental composition of the processed products. The functionality of the installation allows it to be adapted to the processing of various types of raw materials - heavy and light oil, fuel oil, gas oil, used oils, oil mixtures with dusty solid hydrocarbons. The advantages of the method and installation can be most pronounced when creating mini-plants or mobile complexes for the processing of oil-containing raw materials on their basis.
Целенаправленное изменение характеристик нефтепродуктов в результате их обработки по заявляемому способу может быть использовано, в частности, для подготовки котельного топлива с пониженной вязкостью и высокой теплотворной способностью. Кроме того, даже кратковременная обработка готового топлива различными комбинациями предлагаемых воздействий (например, гидродинамическим в совокупности с акустическим) непосредственно перед его сжиганием позволит повысить качество топливной смеси и эффективность сжигания.A deliberate change in the characteristics of petroleum products as a result of their processing by the present method can be used, in particular, for the preparation of boiler fuel with low viscosity and high calorific value. In addition, even short-term processing of the finished fuel with various combinations of the proposed effects (for example, hydrodynamic in combination with acoustic) immediately before its burning will improve the quality of the fuel mixture and the efficiency of combustion.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127789/04A RU2408656C1 (en) | 2009-07-21 | 2009-07-21 | Procedure for combined processing oil containing raw material and installation for implementation of this procedure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127789/04A RU2408656C1 (en) | 2009-07-21 | 2009-07-21 | Procedure for combined processing oil containing raw material and installation for implementation of this procedure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2408656C1 true RU2408656C1 (en) | 2011-01-10 |
Family
ID=44054554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009127789/04A RU2408656C1 (en) | 2009-07-21 | 2009-07-21 | Procedure for combined processing oil containing raw material and installation for implementation of this procedure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2408656C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2465303C1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-10-27 | Юрий Павлович Скакунов | Hydrocarbon-bearing fluid processing plant and plasma reactor incorporated therewith |
| CN103484147A (en) * | 2013-09-25 | 2014-01-01 | 西南石油大学 | Method for reducing viscocity of thick oil by synergy of plasma and catalyst |
| WO2020210210A1 (en) * | 2019-04-09 | 2020-10-15 | New Vacuum Technologies LLC | System and method for cold cracking under a condition of modified density of physical vacuum |
| RU2749262C1 (en) * | 2020-07-21 | 2021-06-07 | Константин Витальевич Фёдоров | Installation for deep processing of fuel oil |
| RU2762549C1 (en) * | 2021-05-31 | 2021-12-21 | Акционерное общество «ПлазмаТЭК технолоджи» | Method for processing liquid hydrocarbonic paraffinic raw materials |
| RU2779848C1 (en) * | 2021-09-14 | 2022-09-14 | Общество с ограниченной ответственностью "ДЕЙЗИНСК" | Installation of primary oil refining with its purification from sulfur and reservoir water |
-
2009
- 2009-07-21 RU RU2009127789/04A patent/RU2408656C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2465303C1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-10-27 | Юрий Павлович Скакунов | Hydrocarbon-bearing fluid processing plant and plasma reactor incorporated therewith |
| CN103484147A (en) * | 2013-09-25 | 2014-01-01 | 西南石油大学 | Method for reducing viscocity of thick oil by synergy of plasma and catalyst |
| CN103484147B (en) * | 2013-09-25 | 2015-08-05 | 西南石油大学 | A kind of plasma-catalytic is worked in coordination with viscous crude and is fallen sticking method |
| WO2020210210A1 (en) * | 2019-04-09 | 2020-10-15 | New Vacuum Technologies LLC | System and method for cold cracking under a condition of modified density of physical vacuum |
| RU2749262C1 (en) * | 2020-07-21 | 2021-06-07 | Константин Витальевич Фёдоров | Installation for deep processing of fuel oil |
| RU2762549C1 (en) * | 2021-05-31 | 2021-12-21 | Акционерное общество «ПлазмаТЭК технолоджи» | Method for processing liquid hydrocarbonic paraffinic raw materials |
| RU2779848C1 (en) * | 2021-09-14 | 2022-09-14 | Общество с ограниченной ответственностью "ДЕЙЗИНСК" | Installation of primary oil refining with its purification from sulfur and reservoir water |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4080162B2 (en) | Method for converting a feed consisting of high-density, high-viscosity crude oil, atmospheric residue (Rat), vacuum residue (RsV) or heavy distillate into liquid, and apparatus therefor | |
| US9005432B2 (en) | Removal of sulfur compounds from petroleum stream | |
| US10933397B2 (en) | System and method for cleaning hyrocarbon contaminated water | |
| RU2408656C1 (en) | Procedure for combined processing oil containing raw material and installation for implementation of this procedure | |
| SU473363A3 (en) | The method of processing hydrocarbon mixtures | |
| KR20100107455A (en) | Process to upgrade heavy oil by hot pressurized water and ultrasonic wave generating pre-mixer | |
| RU2626955C2 (en) | Additives introducing into the coke drum | |
| WO2010085168A1 (en) | Method and plant for the preparation and deep conversion of hydrocarbon raw materials | |
| RU114955U1 (en) | INSTALLATION AND DEVICES OF DEPTHE PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
| WO2008124912A1 (en) | Method of upgrading heavy crude oil | |
| RU2376340C1 (en) | Method of crude hydrocarbon preparation for further advanced cracking | |
| CN107880930B (en) | Energy-saving dirty oil dehydration device and treatment method thereof | |
| RU78793U1 (en) | SCHEME FOR PREPARATION AND IN-DEPTH PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
| CN112513226A (en) | Partial upgrading process for heavy oil | |
| RU2359992C2 (en) | Preparation method of liquid hydrocarbon raw materials | |
| RU2170755C1 (en) | Method of processing of secondary heavy hydrocarbon materials | |
| US1582131A (en) | Method of recovering alpha metallic halide from hydrocarbon sludges | |
| RU2550843C1 (en) | Oil sludge processing facility | |
| EP2694621B1 (en) | Methods for the production of fuel | |
| RU2778516C1 (en) | Method for primary processing of hydrocarbon raw materials using ultrasonic vibrations and chemical reagents | |
| RU2083639C1 (en) | Method of distilling liquid product | |
| RU2479621C1 (en) | Oil product electrothermolysis method, and plant for its implementation | |
| RU2768668C2 (en) | Thermal cracking unit for heavy oil residues | |
| RU2382067C1 (en) | Method of processing hydrocarbon material in multistage two-phase stream to produce engine fuel | |
| RU2795466C1 (en) | Unit for the production of needle or anode coke by delayed coking |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190722 |