RU2503709C1 - Processing method of oil and/or oil residues - Google Patents

Processing method of oil and/or oil residues Download PDF

Info

Publication number
RU2503709C1
RU2503709C1 RU2012151380/04A RU2012151380A RU2503709C1 RU 2503709 C1 RU2503709 C1 RU 2503709C1 RU 2012151380/04 A RU2012151380/04 A RU 2012151380/04A RU 2012151380 A RU2012151380 A RU 2012151380A RU 2503709 C1 RU2503709 C1 RU 2503709C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plasma
oil
pyrolysis
hydrogen
methane
Prior art date
Application number
RU2012151380/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Арсений Валерьевич Артемов
Юрий Андреевич Крутяков
Владимир Михайлович Кулыгин
Александр Васильевич Переславцев
Алексей Александрович Кудринский
Сергей Сергеевич ТРЕСВЯТСКИЙ
Сергей Александрович Вощинин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2012151380/04A priority Critical patent/RU2503709C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2503709C1 publication Critical patent/RU2503709C1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention refers to a processing method of oil and/or oil residues, which involves plasma chemical pyrolysis of homogenised mixture representing a three-phase system homogeneously dispersed in hydrocarbon raw material, obtained in a plasma disperser, consisting of high-disperse particles of catalyst, methane-hydrogen fraction extracted at the separation stage of hydrocarbon pyrolysis products, and gasoline fraction extracted at the separation stage of hydrocarbon pyrolysis products, tempering, extraction of technical carbon and solid particles of waste catalyst by filtration and a separation stage of hydrocarbon pyrolysis products so that methane-hydrogen fraction and gasoline fraction are obtained and recycling of some part of methane-hydrogen fraction and gasoline fraction to a plasma disperser, and then, to a stage of plasma chemical pyrolysis. As a catalyst, high-disperse particles of concentrate of metal compounds are used, which is obtained at plasma chemical pyrolysis of oil or oil residues in mixed methane-hydrogen plasma.
EFFECT: simpler method owing to using more active high-disperse catalyst.
2 cl, 3 ex

Description

Настоящее изобретение применимо в нефтехимической и химической промышленности, конкретно в технологии переработки нефти, тяжелых нефтяных остатков, а также газовых конденсатов и природного газа.The present invention is applicable in the petrochemical and chemical industries, specifically in the technology of oil refining, heavy oil residues, as well as gas condensates and natural gas.

Известны классические методы термокаталитической переработки нефти и нефтяных фракций [Справочник нефтехимика. т.1. / Ред. Огородников С.К. - Л.: Химия, ], в которых осуществляют:Classical methods of thermocatalytic refining of oil and oil fractions are known [Handbook of petrochemistry. t. 1. / Ed. Ogorodnikov S.K. - L .: Chemistry,] in which they carry out:

- атмосферную перегонку нефти с получением бензиновой, керосиновой, дизельной фракций и мазута;- atmospheric distillation of oil to produce gasoline, kerosene, diesel fractions and fuel oil;

- вакуумную перегонку мазута с получением вакуумного газойля или масляных дистиллятов;- vacuum distillation of fuel oil to obtain vacuum gas oil or oil distillates;

- каталитический крекинг вакуумного газойля с получением бензина;- catalytic cracking of vacuum gas oil to produce gasoline;

- гидрокрекинг дизельной фракции с очисткой от сероводорода;- hydrocracking of a diesel fraction with purification from hydrogen sulfide;

- каталитический риформинг бензиновых фракций с получением высокооктанового бензина;- catalytic reforming of gasoline fractions to produce high octane gasoline;

- термический пиролиз сжиженных газов (этановой, пропановой и бутановой фракций) и низкооктанового бензина с получением этилена, пропилена и ацетилена.- thermal pyrolysis of liquefied gases (ethane, propane and butane fractions) and low-octane gasoline to produce ethylene, propylene and acetylene.

К недостаткам упомянутых классических схем можно отнести низкую глубину переработки нефти и нефтяных фракций в моторное топливо (не более 65%) и непредельные углеводороды (не более 45% от массы сырья). В частности, термический пиролиз имеет следующие недостатки:The disadvantages of the mentioned classical schemes include the low depth of oil refining and oil fractions into motor fuel (not more than 65%) and unsaturated hydrocarbons (not more than 45% of the mass of raw materials). In particular, thermal pyrolysis has the following disadvantages:

- большую зависимость от качественного состава сырья;- great dependence on the quality composition of raw materials;

- многостадийность и разветвленность процессов приводит к снижению управляемости и качества, а также увеличению потерь;- multi-stage and branching processes leads to a decrease in manageability and quality, as well as an increase in losses;

- образуется большое количество смол, причем с утяжелением сырья, например, при переходе от этановой к дизельной фракциям, выход смол увеличивается в два раза;- a large number of resins is formed, and with a heavier feedstock, for example, when switching from ethane to diesel fractions, the resin yield doubles;

- переход на высококипящие фракции (керосиновые и дизельные) связан со снижением выхода этилена и усилением закоксованности змеевиков печи.- the transition to high-boiling fractions (kerosene and diesel) is associated with a decrease in ethylene yield and increased coking of the furnace coils.

В настоящее время в мире сложилось критическое положение с утилизацией нефтесодержащих отходов, ликвидацией накопителей нефтешламов и кислых гудронов, очисткой земли, загрязненной нефтепродуктами.At present, a critical situation has arisen in the world with the utilization of oily waste, the elimination of sludge and sludge storage tanks, and the cleaning of land contaminated with oil products.

Жидкие отходы, содержащие более 14% нефтепродуктов, преимущественно сжигают. Наиболее перспективно применение в качестве топлива водомазутной эмульсии. При содержании нефтепродуктов в отходах менее 14% используются микробиологические методы очистки. До сих пор, однако, не найдено приемлемое решение самой сложной задачи - очистки земли, многократно загрязненной нефтепродуктами (например, грунт территорий автосервисных предприятий, морских портов, железнодорожных депо, нефтебаз и т.д.), а также утилизации донных отложений нефтяных резервуаров, прудов-отстойников, земляных шламовых амбаров, представляющих собой твердую фазу, содержащую парафины, асфальто-смолистые вещества, серу, песок, глину и другие механические примеси, а также тяжелые металлы -свинец, кадмий, цинк и др.Liquid wastes containing more than 14% of petroleum products are mainly burnt. The most promising use of a fuel-oil emulsion as a fuel. When the oil content in the waste is less than 14%, microbiological treatment methods are used. However, until now, an acceptable solution to the most difficult problem has not been found - cleaning the land, repeatedly contaminated with oil products (for example, the soil of the territories of service stations, seaports, railway depots, oil depots, etc.), as well as the disposal of bottom sediments of oil tanks, settling ponds, earthen slurry barns, which are a solid phase containing paraffins, asphalt-resinous substances, sulfur, sand, clay and other mechanical impurities, as well as heavy metals - lead, cadmium, zinc, etc.

В существующей практике такие отходы предлагается перерабатывать на установках термического обезвреживания, где в результате пиролиза получают сухой обезвреженный углеродсодержащий материал - сырье для производства стройматериалов и асфальтобетонных смесей, а также конденсат и газ, использующиеся в качестве топлива на самой установке. Такое решение проблемы не является удовлетворительным, поскольку твердые остатки пиролиза содержат тяжелые металлы и, следовательно, не пригодны для промышленного использования и требуют захоронения.In existing practice, it is proposed to process such waste in thermal decontamination plants, where pyrolysis produces dry neutralized carbon-containing material - raw materials for the production of building materials and asphalt mixtures, as well as condensate and gas used as fuel in the installation itself. This solution to the problem is not satisfactory, since the solid pyrolysis residues contain heavy metals and, therefore, are not suitable for industrial use and require disposal.

Извлечение нефти из донных осадков нецелесообразно в связи с высокими затратами и незначительным количеством нефтяной фазы: в среднем 5-8%.Extraction of oil from bottom sediments is impractical due to high costs and a small amount of the oil phase: an average of 5-8%.

Утилизация кислых гудронов - отходов сернокислотной очистки некоторых нефтепродуктов, например, смазочных масел - проблема правительств многих государств. Гудроны опасны, поскольку содержат смолистые вещества, органику, тяжелые металлы, серу, продукты полимеризации ненасыщенных углеводородов, а присутствие серной кислоты, растворенной в воде, доходит до 70%. Не менее опасным для окружающей среды является способ хранения гудрона в открытых для этого котлованах, которые превращаются затем в гудроновые озера, слой воды в которых на самом деле составляет всего 0,3-0,4 м, а дальше на 7-8 м вглубь - мазутоподобная масса. Большинство способов утилизации сводятся к регенерации из кислых гудронов серной кислоты и сжиганию нейтрализованных остатков или к нейтрализации известняком с последующим сжиганием на тепловых электростанциях. В результате в атмосферу выбрасываются высоко токсичные вещества, что совершенно не приемлемо в современных условиях.Utilization of acid tars - waste of sulfuric acid purification of some petroleum products, for example, lubricating oils - is a problem for many governments. Tars are dangerous because they contain resinous substances, organics, heavy metals, sulfur, products of polymerization of unsaturated hydrocarbons, and the presence of sulfuric acid dissolved in water reaches 70%. No less dangerous for the environment is the method of storing tar in open pits for this purpose, which then turn into tar lakes, the water layer in which is actually only 0.3-0.4 m, and then 7-8 m deeper - fuel oil-like mass. Most of the disposal methods come down to regeneration of sulfuric acid from acid tars and burning of neutralized residues or to neutralization with limestone, followed by burning at thermal power plants. As a result, highly toxic substances are released into the atmosphere, which is completely unacceptable in modern conditions.

Наиболее рациональный путь решения проблемы утилизации нефтесодержащих отходов и/или тяжелых нефтяных фракций - совместный процесс пиролиза с твердыми бытовыми отходами. Правильность экономической целесообразности такой технологии подтверждена внедрением нескольких установок, предусматривающих совместную утилизацию нефтесодержащих, резинотканевых, текстильных отходов, промасленной ветоши, опилок, отходов лакокрасочных материалов, полимерной пленки и т.п.При этом, однако, также не решены вопросы, связанные с защитой окружающей среды от загрязнений тяжелыми металлами, диоксинами, фуранами.The most rational way to solve the problem of the disposal of oily waste and / or heavy oil fractions is a joint pyrolysis process with municipal solid waste. The correctness of the economic feasibility of such a technology is confirmed by the introduction of several plants that provide for the joint utilization of oil-containing, rubber-fabric, textile wastes, oiled rags, sawdust, wastes of paints and varnishes, polymer films, etc. However, however, issues related to environmental protection have not been resolved either. environment from pollution by heavy metals, dioxins, furans.

В настоящее время в мировой практике действуют несколько технологий совместной термической переработки твердых бытовых отходов и иловых осадков сточных вод, образующихся на городских очистных сооружениях. При этом предусматривается их совместное сжигание в печах различных конструкций с предварительной сушкой осадков и обязательным возвратом дымовых газов после сушки на дезодорацию в печь. В связи с повышенным содержанием тяжелых металлов в иловых осадках сточных вод все эти технологии приводят к получению чрезвычайно опасных шлака и золы, которые требуют захоронения. Кроме того, хлорорганические соединения, содержащиеся в твердых отходах, приводят к загрязнению окружающей среды диоксинами, фуранами и бифенилами, крайне опасными для здоровья человека и окружающей среды в целом.Currently in the world practice there are several technologies for the joint thermal processing of municipal solid waste and silt sludge from wastewater generated in urban wastewater treatment plants. At the same time, they are planned to be co-incinerated in furnaces of various designs with preliminary drying of precipitation and mandatory return of flue gases after drying for deodorization in the furnace. Due to the high content of heavy metals in the sludge of sewage, all these technologies lead to the production of extremely dangerous slag and ash, which require disposal. In addition, organochlorine compounds contained in solid waste lead to environmental pollution by dioxins, furans and biphenyls, which are extremely dangerous for human health and the environment as a whole.

Наиболее перспективной в настоящее время является технология совместной переработки нефтесодержащих отходов и/или тяжелых нефтяных фракций с твердыми бытовыми отходами с использованием плазменных технологий переработки, использующих низкотемпературную плазму (2000-10000°C).The most promising at present is the technology of co-processing of oily waste and / or heavy oil fractions with municipal solid waste using plasma processing technologies using low-temperature plasma (2000-10000 ° C).

Плазмохимические способы обеспечивают более высокую степень переработки (конверсия сырья составляет 96-98% масс), увеличивают глубину переработки в непредельные углеводороды (более 75%), позволяют использовать в качестве сырья тяжелые нефтяные фракции (керосиновую и дизельную), а также сокращают количество стадий и уменьшают разветвленность химических процессов.Plasma-chemical methods provide a higher degree of processing (conversion of raw materials is 96-98% of the mass), increase the processing depth to unsaturated hydrocarbons (more than 75%), allow the use of heavy oil fractions (kerosene and diesel) as raw materials, and also reduce the number of stages and reduce branching of chemical processes.

Процессы плазмохимической переработки углеводородного сырья, в том числе и нефтесодержащих отходов и/или тяжелых нефтяных фракций, можно классифицировать по следующим основным признакам:The processes of plasma-chemical processing of hydrocarbon feedstocks, including oily waste and / or heavy oil fractions, can be classified according to the following main features:

1) фазовое состояние сырья, подвергаемого плазмохимической переработке:1) the phase state of the raw materials subjected to plasma-chemical processing:

а) газообразные углеводороды или их смеси;a) gaseous hydrocarbons or mixtures thereof;

б) жидкие углеводороды или их смеси;b) liquid hydrocarbons or mixtures thereof;

в) твердое углеводородное сырье;c) solid hydrocarbon feedstocks;

г) смесь жидких и твердых углеводородов;d) a mixture of liquid and solid hydrocarbons;

д) смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов;e) a mixture of gaseous, liquid and solid hydrocarbons;

2) плазмообразующий газ («рабочее тело» плазмотрона):2) plasma-forming gas ("working medium" of the plasma torch):

а) кислородсодержащий газ, в том числе и воздух;a) oxygen-containing gas, including air;

б) водяные пары;b) water vapor;

в) газообразные углеводороды;c) gaseous hydrocarbons;

г) водород или водородсодержащие газы;d) hydrogen or hydrogen-containing gases;

д) инертные газы;e) inert gases;

е) другие газы, в том числе и смеси указанных выше газов;f) other gases, including mixtures of the above gases;

3) наличие или отсутствие катализатора:3) the presence or absence of a catalyst:

а) без катализатора;a) without catalyst;

б) с использованием катализатора.b) using a catalyst.

В соответствии с этой классификацией, ниже приведено описание основных способов плазменной переработки углеводородного сырья различного фазового состава. Акцент сделан на переработку нефтесодержащих отходов, тяжелых нефтяных фракций и плазменно-каталитические процессы переработки углеводородного сырья.In accordance with this classification, the following is a description of the main methods for plasma processing of hydrocarbon feedstocks of various phase composition. The emphasis is on the processing of oily waste, heavy oil fractions and plasma-catalytic processes for the processing of hydrocarbon feedstocks.

Плазмохимическая переработка газообразных углеводородовPlasma-chemical processing of gaseous hydrocarbons

1а-2г-3а. Плазменным пиролизом природного газа под действием водородной плазмы получают ацетиленсодержащий пирогаз [Патент РФ 2169755 С1 МПК C10G 15/12 от 12.11.1999]. Ацетилен без выделения из пирогаза гидрируют до этилена в присутствии катализатора в среде жидкого растворителя (трехфазная каталитическая система). Этилен выделяют из продуктов гидрирования низкотемпературной ректификацией. Образующийся в процессе пиролиза водородсодержащий газ возвращают на стадию пиролиза, а избыточное количество используют на газотурбинной установке. Образующиеся в незначительном количестве жидкие продукты гидрирования ацетилена также возвращают на стадию пиролиза в качестве вторичного сырья.1a-2g-3a. Acetylene-containing pyrogas is obtained by plasma pyrolysis of natural gas under the influence of hydrogen plasma [RF Patent 2169755 C1 IPC C10G 15/12 of 12/12/1999]. Acetylene without hydrogen evolution from pyrogas is hydrogenated to ethylene in the presence of a catalyst in a liquid solvent medium (three-phase catalyst system). Ethylene is isolated from hydrogenation products by low-temperature distillation. The hydrogen-containing gas formed during the pyrolysis is returned to the pyrolysis stage, and an excess amount is used in the gas turbine unit. A small amount of liquid hydrogenation products of acetylene is also returned to the pyrolysis stage as secondary raw materials.

1а-2е-3а. В другом способе плазмохимического пиролиза газообразных углеводородов плазмообразующим газом является смесь газообразных углеводородов и пирогаза (после выделения из последнего водорода и ацетилена) [Патент РФ 2202593 С2 МПК C10G 15/12, 22.05.2001].1a-2e-3a. In another method of plasmachemical pyrolysis of gaseous hydrocarbons, the plasma-forming gas is a mixture of gaseous hydrocarbons and pyrogas (after hydrogen and acetylene are separated from the latter) [RF Patent 2202593 C2 IPC C10G 15/12, 05.22.2001].

1а-2д-3а. Известен способ плазменной переработки газового углеводородного сырья (попутных нефтяных газов, газового конденсата и других углеводородов) [Патент РФ 2190659 МПК C10G 15/12 19.05.2000] в твердофазные продукты. Углеводородное сырье подвергают плазмохимическому пиролизу и полимеризации в плазме, выводят твердофазные продукты полимеризации из газоплазменного потока, очищают газовый поток от не прореагировавших газов углеводородного сырья, компрессируют оставшийся инетный газ и возвращают газ в виде плазменной струи на садию плазмохимического пиролиза углеводородного сырья, при этом твердофазные углеводородные полимеры выводят из двухфазного потока. В качестве плазмообразующего газа используют инертный газ ил смесь газов, расход и состав которых выбирают на основе измерений химического состава и расхода углеводородного сырья, проведенных до пиролиза, по спектрам излучения и энергиям электронно-возбужденных частиц. Плазму и перерабатываемое углеводородное сырье вдувают в реакционную камеру в виде сверзвуковых струй с контролируемой скоростью газоплазменного потока. Способ обеспечивает высокую степень переработки газового углеводородного сырья в твердофазные углеводородные полимеры, в том числе сетчатые.1a-2d-3a. A known method of plasma processing of gas hydrocarbon feedstocks (associated petroleum gases, gas condensate and other hydrocarbons) [RF Patent 2190659 IPC C10G 15/12 05/19/2000] in solid-phase products. Hydrocarbon feeds are subjected to plasma-chemical pyrolysis and plasma polymerization, solid-state polymerization products are removed from the gas-plasma stream, the unreacted hydrocarbon gas stream is purified from the gas stream, the remaining hydrogen gas is compressed, and the gas is returned as a plasma jet to the plasma-chemical hydrocarbon pyrolysis hydrocarbon feed, while solid-phase gas polymers are removed from a two-phase stream. As a plasma-forming gas, an inert gas or a mixture of gases is used, the flow rate and composition of which is selected based on measurements of the chemical composition and flow rate of hydrocarbon materials carried out before pyrolysis, according to radiation spectra and energies of electronically excited particles. The plasma and the processed hydrocarbon feed are blown into the reaction chamber in the form of subsonic jets with a controlled gas-plasma flow rate. The method provides a high degree of processing of gas hydrocarbon feedstocks into solid-phase hydrocarbon polymers, including cross-linked ones.

1а-2г-3а. В способе получения этилена, ацетилена и других низших олефинов из метана [Патент РФ 2158747 МПК C10G 15/12 21.03.2000] природный газ предварительно нагревают до 900-1000 К, а конверсию метана осуществляют в два этапа, на первом из которых газ нагревают до 1800-2100 К за время 1-2 мс, на втором этапе нагретую смесь продуктов первичного превращения выдерживают при давлении 2 5 МПа в адиабатическом режиме в течение 5-10 мс. Далее производят закалку продуктов реакции. При этом указанный выше интервал температур на первом этапе конверсии метана поддерживают за счет подвода энергии извне. Нагрев пиролизуемой смеси на первом этапе осуществляют в плазменной струе водорода. Способ позволяет реализовать прямую конверсию метана и получить в продуктах пиролиза этилена 67,4%, ацетилена 9,1% при степени конверсии метана 88,4%.1a-2g-3a. In the method of producing ethylene, acetylene and other lower olefins from methane [RF Patent 2158747 IPC C10G 15/12 03/21/2000] natural gas is preheated to 900-1000 K, and methane conversion is carried out in two stages, in the first of which the gas is heated to 1800-2100 K in a time of 1-2 ms, at the second stage, the heated mixture of the products of the primary transformation is maintained at a pressure of 2 5 MPa in adiabatic mode for 5-10 ms. Next, the reaction products are quenched. Moreover, the above temperature range at the first stage of methane conversion is maintained by supplying energy from the outside. The pyrolyzable mixture is heated in the first stage in a plasma stream of hydrogen. The method allows for the direct conversion of methane and to obtain 67.4% of ethylene and 9.1% of acetylene in the pyrolysis products with a methane conversion of 88.4%.

1а-2б-3а. В способе получения ацетилена плазмохимическим пиролизом углеводородов [Патент РФ 2078117 МПК C10G 15/12 29.12.1993] в плазмообразующий газ плазмохимического пиролиза углеводородов вводят водяной пар. Мольное соотношение углерода и кислорода в смеси 1:(1-1,5), предпочтительно 1:1,1. В качестве плазмообразующего газа используют хвостовые углеродсодержащие газы. Для образования водяного пара и/или охлаждения продуктов реакции используют воду, насыщенную углеводородами.1a-2b-3a. In the method for producing acetylene by plasma-chemical pyrolysis of hydrocarbons [RF Patent 2078117 IPC C10G 15/12 12/29/1993] water vapor is introduced into the plasma-forming gas of the plasma-chemical pyrolysis of hydrocarbons. The molar ratio of carbon to oxygen in the mixture is 1: (1-1.5), preferably 1: 1.1. Carbon tail gases are used as the plasma forming gas. For the formation of water vapor and / or cooling the reaction products, water saturated with hydrocarbons is used.

Плазмохимическая переработка жидких углеводородовPlasma-chemical processing of liquid hydrocarbons

1б-2в-3а. В способе [Патент РФ 2026334 МПК C10G 15/12 09.01.1995] газовый конденсат перерабатывают в плазменной струе газоконденсата. Полученные продукты закаливают сжиженным углеводородом с одновременным дросселированием и повторно закаливают сжиженным углеводородом.1b-2v-3a. In the method [RF Patent 2026334 IPC C10G 15/12 01/09/1995] gas condensate is processed in a plasma jet of gas condensate. The resulting products are quenched with liquefied hydrocarbon with simultaneous throttling and re-quenched with liquefied hydrocarbon.

1б-2г-3а. Известен способ получения ацетилена и этилена из углеводородного сырья с использованием плазмохимических реакций [Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы. - Л.: Химия, 1981. - c.182]. По этому способу жидкие углеводороды последовательно подвергают плазмохимическому пиролизу в плазмообразующем газе (техническом водороде или смеси водорода с метаном, очищают пирогаз от сажи и смол, проводят компремирование и осушение пирогаза и, наконец, отделяют последний от углеводородов вида С3, С4 и выше (гомологов ацетилена).1b-2g-3a. A known method of producing acetylene and ethylene from hydrocarbons using plasma-chemical reactions [Krapivina S.A. Plasma-chemical technological processes. - L .: Chemistry, 1981. - c. 182]. According to this method, liquid hydrocarbons are sequentially subjected to plasma-chemical pyrolysis in a plasma-forming gas (industrial hydrogen or a mixture of hydrogen with methane, the soot and tar are purified from the pyrogas, pyrogas are compressed and dried, and finally the latter is separated from hydrocarbons of the form C 3 , C 4 and higher ( acetylene homologues).

Плазмохимическая переработка тяжелых нефтяных остатковPlasma-chemical processing of heavy oil residues

1в-2г-3а. В способе [Патент РФ 2131906 МПК C10G 15/12 27.01.1997] переработки тяжелых смол, содержащих эмульсионную воду и кокс, используют прием плазмохимического пиролиза с последующей закалкой продуктов и их разделением. Сырье предварительно гомогенизируют, продукты пиролиза после их закалки очищают от ацетилена путем каталитического гидрирования, конденсируют и направляют в основное производство, конденсат возвращают на гидрирование ацетилена, его избыток смешивают с сырьем, а метановодородную фракцию после разделения используют в качестве плазмообразующего газа и/или котельного топлива. Способ позволяет организовать переход к малоотходной замкнутой системе комплексной переработки сырья за счет утилизации экологически опасных отходов нефтехимической и химической промышленности, а также увеличить степень использования сырья и выход конечного продукта.1v-2g-3a. In the method [RF Patent 2131906 IPC C10G 15/12 01/27/1997] processing heavy resins containing emulsion water and coke, use is made of plasma-chemical pyrolysis with subsequent quenching of the products and their separation. The raw materials are pre-homogenized, the pyrolysis products after quenching are purified from acetylene by catalytic hydrogenation, condensed and sent to the main production, the condensate is returned to the hydrogenation of acetylene, its excess is mixed with the raw material, and the methane-hydrogen fraction after separation is used as a plasma-forming gas and / or boiler fuel . The method allows to organize the transition to a low-waste closed-loop system of complex processing of raw materials through the disposal of environmentally hazardous waste from the petrochemical and chemical industries, as well as to increase the degree of use of raw materials and the yield of the final product.

1в-2г-3а. В способе [Патент РФ 2129584 МПК C10G 15/12 19.07.1996] тяжелые нефтяные остатки подвергают плазмохимическому пиролизу в струе водородсодержащего газа с получением пирогаза, технического углерода и переводом сернистых соединений в сероводород. Продукты пиролиза очищают от технического углерода с последующим осаждением редких металлов известными способами, сероводород подвергают диссоциации в СВЧ-плазме с получением полимерной серы и водорода, возвращая последний на стадию пиролиза. Из очищенных газов синтезируют моторное топливо. Способ позволяет расширить сырьевую базу, повысить эффективность процесса переработки и увеличить степень использования сырья.1v-2g-3a. In the method of [RF Patent 2129584 IPC C10G 15/12 07/19/1996], heavy oil residues are subjected to plasma-chemical pyrolysis in a stream of hydrogen-containing gas to produce pyrogas, carbon black and transfer sulfur compounds to hydrogen sulfide. The pyrolysis products are purified from carbon black, followed by the precipitation of rare metals by known methods, hydrogen sulfide is subjected to dissociation in a microwave plasma to obtain polymer sulfur and hydrogen, returning the latter to the pyrolysis stage. Motor fuel is synthesized from purified gases. The method allows to expand the raw material base, increase the efficiency of the processing process and increase the degree of use of raw materials.

1в-2г-3а. Известен способ гидрокрекинга тяжелых углеводородных фракций [Патент РФ 2319730 МПК C10G 15/12 09.11.2006]. Предварительно подогретую до 60-370°C тяжелую углеводородную фракцию подвергают «бомбардировке» ионами водорода и ионами гидроксильной группы в реакторе без доступа кислорода, при этом ионы водорода и ионы гидроксильной группы подают в камеру в виде плазмы. Способ реализуется в устройстве для гидрокрекинга тяжелых углеводородных фракций, содержащем реактор, имеющий датчик уровня, датчик температуры, патрубок выхода не прореагировавшей части углеводородных фракций в парообразном состоянии. В верхней части реактора установлен плазмотрон соплом, а в нижней его части патрубок подачи тяжелых углеводородных фракций с форсункой, установленной с возможностью регулирования расстояния от сопла плазмотрона до ее верхней части. Способ и устройство для его реализации направлены на упрощение технологии гидрокрекинга тяжелого углеводородного сырья, увеличение производительности за счет возможности регулирования степени дробления углеводородных молекул временем «бомбардировки» их ионами, кинетической энергии ионов, начальной температурой углеводородных молекул, а также возможности работать устройству в двух технологических режимах: получения газа или жидких легких фракций.1v-2g-3a. A known method of hydrocracking of heavy hydrocarbon fractions [RF Patent 2319730 IPC C10G 15/12 11/09/2006]. The heavy hydrocarbon fraction preheated to 60-370 ° C is subjected to “bombardment” with hydrogen ions and hydroxyl group ions in the reactor without oxygen, while hydrogen ions and hydroxyl group ions are supplied to the chamber as a plasma. The method is implemented in a device for hydrocracking of heavy hydrocarbon fractions, comprising a reactor having a level sensor, a temperature sensor, an outlet pipe for the unreacted part of the hydrocarbon fractions in the vapor state. A plasmatron is installed in the upper part of the reactor with a nozzle, and in its lower part a nozzle for supplying heavy hydrocarbon fractions with a nozzle installed with the possibility of controlling the distance from the plasma torch nozzle to its upper part. The method and device for its implementation are aimed at simplifying the technology of hydrocracking of heavy hydrocarbon feedstocks, increasing productivity due to the possibility of controlling the degree of fragmentation of hydrocarbon molecules by the time of "bombardment" of their ions, the kinetic energy of ions, the initial temperature of hydrocarbon molecules, as well as the ability to operate the device in two technological modes : receiving gas or liquid light fractions.

1в-2е-3а. Гидрокрекинг с использованием плазменных технологий описан в способе [Патент РФ 2343181 МПК C10G 15/12 17.10.2007]. Предварительно подогретую до 60-350°C тяжелую углеводородную фракцию подвергают воздействию плазмы для расщепления в зоне высокой температуры углеводородных молекул на атомы без доступа кислорода, последующей «бомбардировке» ими других углеводородных цепочек, дроблению их и гидрированию в зоне реакции, приводящему к образованию легких углеводородных фракций. Плазма представляет собой ионизированный высокотемпературный газ.1c-2e-3a. Hydrocracking using plasma technologies is described in the method [RF Patent 2343181 IPC C10G 15/12 10/17/2007]. The heavy hydrocarbon fraction preheated to 60-350 ° C is subjected to plasma to break down hydrocarbon molecules into atoms in the high-temperature zone without oxygen, followed by their “bombardment” of other hydrocarbon chains, their fragmentation and hydrogenation in the reaction zone, leading to the formation of light hydrocarbon fractions. Plasma is an ionized high temperature gas.

1в-2д-3а. В работе [Кашапов Н.Ф., Нефедев Е.С., Тимеркаев Б.А., Фахрутдинов И.М. Разложение тяжелых углеводородов электродуговой плазмой. 36-я Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 2009, с.1] речь идет о переработке высоковязких нефтяных остатков - мазута и гудрона. Подчеркивается, что в последние годы в качестве одного из вариантов углубления переработки тяжелых нефтей и мазута предлагается использование мощного деструктивного процесса пиролиза в плазменной струе инертного газа, водородсодержащего газа, азота, обладающего уникальными возможностями, как по избирательности химических реакций, так и по простоте реализации технологического процесса. Интенсивности протекания химических реакций зависят от многих факторов, главными их которых являются температуры газа и сырья, мольные соотношения между теплоносителем и сырьем, состояния возбужденностей молекул, скорости протекания реакций, процессы тепломассообмена газодинамики, электродинамики и др. Кинетическое описание плазмохимических технологических процессов позволяет проследить их развитие во времени с учетом температуры, давления, вида исходного сырья. Исследования проводили в плазменном генераторе с продольным обдувом дуги и с вихревой стабилизацией дуги. Нагретая до 80°C нефть подавалась в зону выхода плазмы из анода. Нагрев газа в электрической дуге происходил главным образом за счет энергии, выделяющейся в столбе дуги. Смешиваясь с плазмообразующим газом, реагирующая масса проходила через реакционную камеру и поступала в камеру закалки. После камеры закалки переработанный продукт попадал в камеру с большим объемом, где выравнивался по распределению состава и скорости и проходил через зону окончательного охлаждения. На выходе газообразный продукт переработки имел температуру 25-30°C. Конечный продукт имел в составе газовую и твердую фазы. Твердая фаза представляла собой мелкодисперсную сажу. Образование легких фракций углеводородов за счет теплового разбиения тяжелых фракций возможно при температурах ниже 1000 К. Поэтому в электродуговой плазме с температурой 3000-6000 К, в основном, образуются углеводороды с углеродной связью типа С2Н2, С2Н4, С4Н4, а также молекулярный водород и атомарный углерод.1v-2d-3a. In the work [Kashapov N.F., Nefedev E.S., Timerkaev B.A., Fakhrutdinov I.M. Decomposition of heavy hydrocarbons by electric arc plasma. The 36th International (Zvenigorod) Conference on Plasma Physics and TCB, 2009, p.1] we are talking about the processing of highly viscous oil residues - fuel oil and tar. It is emphasized that in recent years, as one of the options for deepening the processing of heavy oils and fuel oil, it is proposed to use a powerful destructive pyrolysis process in a plasma jet of inert gas, hydrogen-containing gas, nitrogen, which has unique capabilities both in terms of the selectivity of chemical reactions and the ease of implementation of technological process. The intensities of chemical reactions depend on many factors, the main ones of which are gas and raw material temperatures, molar ratios between the coolant and raw materials, state of molecular excitations, reaction rates, heat and mass transfer of gas dynamics, electrodynamics, etc. A kinetic description of plasma-chemical technological processes allows us to trace their development in time taking into account temperature, pressure, type of feedstock. The studies were carried out in a plasma generator with longitudinal blowing of the arc and with vortex stabilization of the arc. Oil heated to 80 ° C was fed into the zone of plasma exit from the anode. Gas heating in an electric arc occurred mainly due to the energy released in the arc column. Mixed with a plasma-forming gas, the reacting mass passed through the reaction chamber and entered the quenching chamber. After the quenching chamber, the processed product fell into the chamber with a large volume, where it was leveled by the distribution of composition and speed and passed through the zone of final cooling. At the outlet, the gaseous product of processing had a temperature of 25-30 ° C. The final product was composed of gas and solid phases. The solid phase was fine soot. The formation of light hydrocarbon fractions due to thermal decomposition of heavy fractions is possible at temperatures below 1000 K. Therefore, in an electric arc plasma with a temperature of 3000-6000 K, hydrocarbons with a carbon bond of the type C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 4 N are mainly formed 4 , as well as molecular hydrogen and atomic carbon.

Плазмохимическая переработка твердого или смеси твердого и жидкого сырьяPlasma-chemical processing of solid or a mixture of solid and liquid raw materials

1г-2е-3а. Известен способ получения ацетилена пиролизом измельченного твердого сырья, смешанного предварительно с водяным паром, в пульсирующей в течение 0,001-0,009 с струе плазмы [Патент РФ 2009112 МПК C10G 15/12 06/05/1992]. В качестве сырья используют органические отходы.1g-2e-3a. A known method of producing acetylene by pyrolysis of crushed solid raw materials, previously mixed with water vapor, in a pulsating jet of plasma pulsating for 0.001-0.009 [RF Patent 2009112 IPC C10G 15/12 06/05/1992]. Organic waste is used as raw material.

1г-2г-3а. Известен способ переработки и утилизации донных отложений нефтешламовых амбаров [Патент РФ 2201407 МПК C10G 15/12 30.10.2001]. Способ включает плазмохимическую обработку донных отложений в присутствии водорода, предварительно нагретого до температуры 3000-4000°C, с получением непредельных углеводородов С24. Перед плазмохимической обработкой донные отложения нефтешламовых амбаров разбавляют сырой нефтью в массовом соотношении 1:0,25 и подогревают до температуры 90-95°C. Техническим результатом является создание малогабаритной, высокопроизводительной, безынерционной, экологически чистой технологии переработки отходов донных отложений нефтешламовых амбаров с получением целевых продуктов.1g-2g-3a. A known method of processing and disposal of bottom sediments of oil sludge pits [RF Patent 2201407 IPC C10G 15/12 10/30/2001]. The method includes plasma-chemical treatment of bottom sediments in the presence of hydrogen, preheated to a temperature of 3000-4000 ° C, to obtain unsaturated hydrocarbons C 2 -C 4 . Before plasma-chemical treatment, the bottom sediments of oil sludge pits are diluted with crude oil in a mass ratio of 1: 0.25 and heated to a temperature of 90-95 ° C. The technical result is the creation of a small-sized, high-performance, inertia-free, environmentally friendly technology for processing waste from bottom sediments of oil sludge pits to obtain target products.

1г-2б-3а. Способ газификации твердых углеродсодержащих материалов [Патент РФ 2213766 МПК C10G 15/12 17/06/2002] предусматривает получение синтез-газа из отходов пластмасс и включает подачу дисперсного сырья, плазмы водяного пара, их смешение, последующую плазмотермическую газификацию сырья и отвод получающихся продуктов. В способе двухфазный поток дисперсного сырья и водяной плазмы направляют на ванну расплава, образуемого за счет плавления не прореагировавшей части дисперсного сырья. Полученные продукты газификации отводят в противотоке к исходной двухфазной струе и перемешивают с последующим образованием закрученного потока. Способ реализуется в устройстве, содержащем плазмотермический реактор, двухструйный плазмотрон, узлы регулируемого ввода дисперсного сырья и водяного пара, узлы вывода синтез-газа и твердых частиц. Плазмотермический реактор состоит из связанных газоходом плазменно и циклонного ракторов. Способ позволяет повысить экономическую эффективность плазмотермического процесса получения синтез-газа высокого качества в компактном плазмотермическом реакторе за одну технологическую стадию.1g-2b-3a. The method of gasification of solid carbonaceous materials [RF Patent 2213766 IPC C10G 15/12 17/06/2002] provides for the production of synthesis gas from plastic waste and includes the supply of dispersed raw materials, water vapor plasma, their mixing, subsequent plasma-thermal gasification of the raw materials and removal of the resulting products. In the method, a two-phase flow of dispersed feed and water plasma is directed to a bath of melt formed by melting the unreacted portion of the particulate feed. The obtained gasification products are diverted in countercurrent to the initial two-phase stream and mixed with the subsequent formation of a swirling stream. The method is implemented in a device containing a plasma thermal reactor, two-jet plasmatron, nodes for the controlled input of dispersed raw materials and water vapor, nodes for the output of synthesis gas and solid particles. Plasma-thermal reactor consists of plasma and cyclone reactors connected by a gas duct. The method allows to increase the economic efficiency of the plasma-thermal process for producing high-quality synthesis gas in a compact plasma-thermal reactor in one technological stage.

Плазменно-каталитическая переработка углеводородного сырьяPlasma-catalytic processing of hydrocarbons

1б-2г-3б. В способе очистки нефтяных фракций от сероорганических соединений [Патент РФ 2144558 МПК C10G 15/12 13.05.1997], включающем высокотемпературный пиролиз в присутствии водорода и катализатора, процесс осуществляют в плазмохимическом реакторе, причем часть катализатора диспергируют в сырье механохимическим методом, а другую часть катализатора подают в закалочное устройство реактора в виде суспензии. Способ позволяет обеспечить глубокую очистку нефтяных фракций и уменьшить количество вредных отходов.1b-2g-3b. In the method of purification of oil fractions from organosulfur compounds [RF Patent 2144558 IPC C10G 15/12 05/13/1997], including high-temperature pyrolysis in the presence of hydrogen and a catalyst, the process is carried out in a plasma-chemical reactor, with a part of the catalyst dispersed in the feed by the mechanochemical method, and the other part of the catalyst served in the hardening device of the reactor in the form of a suspension. The method allows for deep purification of oil fractions and reduce the amount of harmful waste.

1в-2е-3б. Известен способ утилизации нефтяных шламов [Патент РФ 2218378 МПК C10G 15/12 09.12.2002] путем плазменной обработки нефтяных шламов в присутствии катализаторов. Плазменную обработку нефтяных шламов осуществляют в виде диспергированных горючих водотопливных композиций в условиях каталитически активной воздушной плазмы электрических разрядов при среднемассовой емпературе 1500-6000 К за 10-5-10-3 с при содержании ультрадисперсных каталитически активных материалов 0,01 - 1,0 масс.%, полученных в процессе плазмокаталитической утилизации нефтяных шламов Плазмокаталитический реактор содержит плазменный генератор, реакционную камеру, форсунку и патрубки ввода сырья и вывода продуктов, причем плазменный генератор, реакционная камера и дисковая форсунка расположены горизонтально на одной осевой линии, плазменный генератор и дисковая форсунка присоединены к реакционной камере с противоположных сторон, дисковая форсунка содержит приводной вал, на котором установлены внешняя камера с дисками-эмульгаторами и внутренняя камера, содержащая втулку с отверстиями и диск-диспергатор, соединенные между собой корпусом с расположенным на нем уплотнительным кольцом, а реакционная камера содержит кварцевую трубу и водоохлаждаемый корпус с расположенным на нем патрубком вывода продуктов утилизации. К достоинствам установки и способа относятся: малые габариты, компактность и мобильность установки, высокая удельная производительность установки, низкие удельные затраты электроэнергии на утилизацию, получение дополнительной тепловой энергии от утилизации для технологических и бытовых потребностей, низкое содержание загрязняющих веществ в очищенных отходящих газах установки, отсутствие загрязняющих органических веществ в твердых продуктах утилизации, отсутствие сброса загрязненной воды.1v-2e-3b. A known method of disposal of oil sludge [RF Patent 2218378 IPC C10G 15/12 12/12/2002] by plasma treatment of oil sludge in the presence of catalysts. Plasma treatment of oil sludge is carried out in the form of dispersed combustible water-fuel compositions under the conditions of a catalytically active air plasma of electric discharges at a mass average temperature of 1500-6000 K for 10 -5 -10 -3 s with a content of ultrafine catalytically active materials of 0.01 - 1.0 mass. % obtained in the process of plasma-catalytic disposal of oil sludge Plasma-catalytic reactor contains a plasma generator, a reaction chamber, a nozzle and nozzles for the input of raw materials and output of products, and plasma the herator, the reaction chamber and the disk nozzle are located horizontally on the same axial line, the plasma generator and the disk nozzle are connected to the reaction chamber from opposite sides, the disk nozzle contains a drive shaft on which an external chamber with emulsifier disks and an inner chamber containing a sleeve with holes are mounted and a dispersant disk, interconnected by a housing with a sealing ring located on it, and the reaction chamber contains a quartz tube and a water-cooled housing located the outlet pipe for disposal products displayed on it. The advantages of the installation and method include: small dimensions, compactness and mobility of the installation, high specific productivity of the installation, low specific costs of electricity for utilization, obtaining additional thermal energy from utilization for technological and domestic needs, low content of pollutants in the purified exhaust gases of the installation, lack of polluting organic substances in solid waste products, lack of discharge of contaminated water.

1а-2д-3б. Получение этилена в способе [Патент РФ 2315802 МПК C10G 15/12 28.01.2004] предусматривает конверсию метана плазменно-каталитическим окислением. Способ включает активацию катализатора СВЧ излучением и формирование неравновесной «холодной» СВЧ плазмы. Одновременно осуществляют активацию катализатора СВЧ излучением и СВЧ плазмой и создают неравновесную «холодную» СВЧ плазму.1a-2d-3b. Obtaining ethylene in the method [RF Patent 2315802 IPC C10G 15/12 01/28/2004] provides for the conversion of methane by plasma-catalytic oxidation. The method includes activation of the catalyst by microwave radiation and the formation of a nonequilibrium "cold" microwave plasma. At the same time, the catalyst is activated by microwave radiation and microwave plasma and creates a nonequilibrium "cold" microwave plasma.

1а-2г-3б. Совмещение плазмохимического и каталитического процессов пиролиза реализовано в способе получения ацетилена из природного газа [Худяков Г.Н. и др. Влияние активирующих добавок на плазмохимический процесс образования ацетилена из природного газа. / II Всесоюзный симпозиум по плазмохимии. - Тезисы докладов. - Рига: Зинатне, 1975. - с.243-246]. В этом способе подают из питателя в плазменный поток водорода активирующую добавку (порошок карбоната калия), перемешивают поток со струями природного газа и осуществляют реакцию пиролиза, а затем охлаждают продукты реакции. Данный способ позволяет несколько увеличить выход конечного продукта, но не дает возможность полно использовать активирующие добавки, т.к. после введения добавки смесь плазменного потока с природным газом недостаточно однородна. Таким образом снижется интенсивность процессов плазмохимического пиролиза, увеличиваются удельные затраты электроэнергии и увеличивается расход добавок.1a-2g-3b. The combination of the plasma chemical and catalytic pyrolysis processes is implemented in the method of producing acetylene from natural gas [Khudyakov G.N. et al. Effect of activating additives on the plasma-chemical process of the formation of acetylene from natural gas. / II All-Union Symposium on Plasma Chemistry. - Abstracts. - Riga: Zinatne, 1975. - p.243-246]. In this method, an activating additive (potassium carbonate powder) is fed from the feeder into the plasma stream of hydrogen, the stream is mixed with jets of natural gas and the pyrolysis reaction is carried out, and then the reaction products are cooled. This method allows you to slightly increase the yield of the final product, but does not allow the full use of activating additives, because after the introduction of the additive, the mixture of the plasma stream with natural gas is not homogeneous enough. Thus, the intensity of the processes of plasmachemical pyrolysis is reduced, the specific energy consumption is increased, and the consumption of additives is increased.

1в-2г-3б. Известен способ переработки нефти и нефтяных остатков [Патент РФ 2149885 МПК C10G 15/12 22.04.1997]. В соответствии с этим способом осуществляют плазмохимический пиролиз нефти и нефтяных остатков в присутствии катализатора, закалку продуктов пиролиза и разделение продуктов пиролиза. Используют мелкодисперсный катализатор, который независимо от фазового состояния (твердого, жидкого или газообразного) предварительно гомогенно диспергируют с сырьем, а затем полученную смесь подвергают плазмохимическому пиролизу. Масса катализатора составляет, предпочтительно, 1-5% массы сырья. Использованный катализатор после разделения продуктов пиролиза регенерируют и возвращают на стадию пиролиза. Процесс состоит из стадии подготовки сырья и катализатора, при котором сырье смешивают с мелкодисперсным катализатором, гомогенизируют смесь и направляют на следующую стадию, где гомогенизированную смесь подвергают плазмохимическому пиролизу с получением продуктов пиролиза, которые направляют на стадию разделения. При разделении продуктов пиролиза катализатор регенерируют и возвращают на стадию подготовки сырья, а технический углерод собирают для дальнейшего использования. Пироконденсат разделяют на непредельные углеводороды С24, бензиновую и метановодородную фракции, возвращая последнюю на стадию плазмохимического пиролиза.1v-2g-3b. A known method of processing oil and oil residues [RF Patent 2149885 IPC C10G 15/12 04/22/1997]. In accordance with this method, plasmachemical pyrolysis of oil and oil residues is carried out in the presence of a catalyst, quenching of the pyrolysis products and separation of the pyrolysis products. A finely dispersed catalyst is used, which, regardless of the phase state (solid, liquid or gaseous), is preliminarily dispersed homogeneously with the feed, and then the resulting mixture is subjected to plasma-chemical pyrolysis. The weight of the catalyst is preferably 1-5% by weight of the feed. The used catalyst after separation of the pyrolysis products is regenerated and returned to the pyrolysis step. The process consists of the stage of preparing the feedstock and catalyst, in which the feedstock is mixed with a finely divided catalyst, the mixture is homogenized and sent to the next stage, where the homogenized mixture is subjected to plasma-chemical pyrolysis to obtain pyrolysis products that are sent to the separation stage. When separating the products of pyrolysis, the catalyst is regenerated and returned to the stage of preparation of raw materials, and carbon black is collected for further use. The pyrocondensate is separated into unsaturated C 2 -C 4 hydrocarbons, gasoline and hydrogen methane fractions, returning the latter to the stage of plasma chemical pyrolysis.

Недостатком этого способа является сложность технологического процесса по катализаторному контуру, связанная с необходимостью обязательного выделения катализатора и повторного использования его в процессе.The disadvantage of this method is the complexity of the process along the catalyst circuit, associated with the need for mandatory allocation of the catalyst and its reuse in the process.

Целью настоящего изобретения является упрощение технологии процесса в части использования катализатора и интенсификация процесса за счет использования более активного катализатора.The aim of the present invention is to simplify the process technology in terms of the use of the catalyst and the intensification of the process through the use of a more active catalyst.

В соответствии с настоящим изобретением поставленная цель достигается способом переработки нефти и/или нефтяных остатков, включающим плазмохимический пиролиз гомогенизированной смеси, представляющей собой гомогенно диспергированную в углеводородном сырье трехфазную систему, полученную в плазменном диспергаторе, состоящую из высокодисперсных частиц катализатора, метановодородной фракции, выделенной на стадии разделения углеводородных продуктов пиролиза, и бензиновой фракции, выделенной на стадии разделения углеводородных продуктов пиролиза, закалку, выделение технического углерода и твердых частиц отработанного катализатора фильтрованием и стадию разделения углеводородных продуктов пиролиза с получением метановодородной фракции и бензиновой фракции и рециклом части метановодородной фракции и части бензиновой фракции в плазменный диспергатор и, затем, на стадию плазмохимического пиролиза, при этом в качестве катализатора используют высокодисперсные частицы концентрата соединений металлов, полученного при плазмохимическом пиролизе нефти или нефтяных остатков в смешанной метановодородной плазме.In accordance with the present invention, the goal is achieved by a method of processing oil and / or oil residues, including plasma-chemical pyrolysis of a homogenized mixture, which is a three-phase system homogeneously dispersed in a hydrocarbon feed obtained in a plasma dispersant, consisting of highly dispersed catalyst particles, a methane-hydrogen fraction separated in the stage for the separation of hydrocarbon products of pyrolysis, and the gasoline fraction isolated at the stage of separation of hydrocarbon products pyrolysis, quenching, separation of carbon black and solid particles of spent catalyst by filtration, and the stage of separation of hydrocarbon pyrolysis products to obtain a methane-hydrogen fraction and a gasoline fraction and recycle part of the methane-hydrogen fraction and part of the gasoline fraction into a plasma dispersant and, then, to the plasma chemical pyrolysis stage, as a catalyst, fine particles of a concentrate of metal compounds obtained by plasma-chemical pyrolysis of oil or oil wastes are used Tatka in mixed methane-hydrogen plasma.

Предпочтительно, используют высокодисперсные частицы катализатора, прошедшие обработку в среде низкотемпературной плазмы, образованной в межэлектродном пространстве при напряжении между электродами 1,5-5,5 кВ и частоте 0,25-0,8 МГц, в присутствии пузырьков метановодородной смеси, имеющих размер 0,1-0,5 мм и в присутствии твердых части исходного катализатора, имеющих размер 10-100 микрон.Preferably, finely dispersed catalyst particles are used that have been processed in a medium of low-temperature plasma formed in the interelectrode space at a voltage between electrodes of 1.5-5.5 kV and a frequency of 0.25-0.8 MHz, in the presence of bubbles of methane-hydrogen mixture having a size of 0 , 1-0.5 mm and in the presence of solid parts of the starting catalyst having a size of 10-100 microns.

Процесс проводят следующим образом. В емкость подают сырье (нефть и/или нефтяные остатки). Туда же подают трехфазную систему, представляющую собой высокодисперсный катализатор, водородсодержащий газ, например, метановодородную фракцию, выделенную на стадии разделения углеводородных продуктов пиролиза, и углеводородную фракцию, например, бензиновую фракцию, выделенную на стадии разделения углеводородных продуктов пиролиза.The process is carried out as follows. Raw materials (oil and / or oil residues) are fed to the tank. A three-phase system is presented there, which is a highly dispersed catalyst, a hydrogen-containing gas, for example, a methane-hydrogen fraction isolated at the stage of separation of hydrocarbon pyrolysis products, and a hydrocarbon fraction, for example, a gasoline fraction isolated at the stage of separation of hydrocarbon pyrolysis products.

Трехфазную систему получают в плазменном диспергаторе, представляющем собой замкнутый объем, в котором расположены горизонтальные электроды, к которым подводится электрический ток с напряжением 1,5-5,5 кВ и частотой 0,25-0,8 МГц. В плазменный диспергатор подают крупные частицы металла (0,1-0,5 мм), метановодородную смесь в виде пузырьков размером 10-100 микрон и жидкую углеводородную фазу (например, бензиновую фракцию). Образование частиц высокодисперсного катализатора происходит в результате возникновения электрического разряда между горизонтальными электродами и крупными частицами металла. Перемешивание в плазменном диспергаторе происходит за счет циркуляции трехфазного потока в циркуляционном контуре плазменного диспергатора.The three-phase system is obtained in a plasma disperser, which is a closed volume in which horizontal electrodes are located, to which an electric current with a voltage of 1.5-5.5 kV and a frequency of 0.25-0.8 MHz is supplied. Large metal particles (0.1-0.5 mm), a methane-hydrogen mixture in the form of bubbles of 10-100 microns in size and a liquid hydrocarbon phase (for example, gasoline fraction) are fed into the plasma dispersant. The formation of particles of a highly dispersed catalyst occurs as a result of the occurrence of an electric discharge between horizontal electrodes and large metal particles. Mixing in the plasma dispersant occurs due to the circulation of a three-phase flow in the circulation circuit of the plasma dispersant.

Из емкости сырье вместе с трехфазной системой направляют в гомогенизатор (высокооборотное перемешивающее устройство) с дополнительным перемешиванием с помощью циркуляционного насоса в циркуляционном контуре «емкость-гомогенизатор-емкость».From the tank, the raw materials together with the three-phase system are sent to the homogenizer (high-speed mixing device) with additional mixing using a circulation pump in the tank-homogenizer-tank circulation loop.

Из гомогенизатора с помощью дозатора гомогенизированная смесь поступает в плазменный реактор, имеющим по крайней мере один плазмотрон, рабочим газом которого является метановодородная смесь, полученная в ходе самого процесса плазмохимического пиролиза.From the homogenizer, with the help of a dispenser, the homogenized mixture enters a plasma reactor having at least one plasmatron, the working gas of which is a methane-hydrogen mixture obtained during the process of plasma chemical pyrolysis.

Твердые продукты пиролиза из плазменного реактора направляют на захоронение или на переработку для дальнейшего использования в качестве катализатора или в качестве компонента строительных материалов.The solid pyrolysis products from the plasma reactor are sent for disposal or for processing for further use as a catalyst or as a component of building materials.

Газообразные продукты пиролиза из плазменного реактора направляют в закалочное устройство, где происходит резкое снижение температуры и прекращение большинства реакций, в основном, радикально-цепных. Из закалочного устройства продукты пиролиза направляют в фильтр (например, в рукавный фильтр), где отделяют технический углерод и другие твердые частицы, в том числе и частицы отработанного катализатора. В случае, когда процесс плазмохимического пиролиза совмещен с переработкой твердых отходов, выделенные на стадии фильтрования твердые продукты направляют в плазменный реактор, подмешивая их к твердым отходам.The gaseous pyrolysis products from the plasma reactor are sent to a quenching device, where a sharp decrease in temperature occurs and most of the reactions, mainly radical chain reactions, cease. From the quenching device, the pyrolysis products are sent to a filter (for example, a bag filter), where carbon black and other solid particles, including spent catalyst particles, are separated. In the case when the process of plasma-chemical pyrolysis is combined with the processing of solid waste, the solid products isolated at the filtering stage are sent to the plasma reactor, mixing them with the solid waste.

После стадии фильтрования пироконденсат направляют на стадию разделения, где из него выделяют непредельные углеводороды С24, бензиновую фракцию, часть которой направляют в плазменный диспергатор для получения трехфазной системы, и метановодородную фракцию, часть которой направляют в плазменный диспергатор для получения трехфазной системы. Полученную трехфазную систему смешивают с сырьем (нефтью и/или нефтяными остатками), полученную смесь после гомогенизации подвергают плазмохимическому пиролизу.After the filtration stage, the pyrocondensate is sent to the separation stage, where C 2 -C 4 unsaturated hydrocarbons, a gasoline fraction, part of which is sent to the plasma dispersant to obtain a three-phase system, and a methane-hydrogen fraction, part of which are sent to the plasma dispersant to obtain a three-phase system, are separated from it. The resulting three-phase system is mixed with raw materials (oil and / or oil residues), the resulting mixture after homogenization is subjected to plasmachemical pyrolysis.

Преимуществом предлагаемого способа является использование более активного высокодисперсного катализатора и значительное упрощение технологии процесса, исключающее стадию выделения катализатора и повторное использование его в процессе. Высокая активность катализатора связана с получением его в токе низкотемпературной плазмы (электрический разряд между электродами), в результате которого происходит активация катализатора.The advantage of the proposed method is the use of a more active highly dispersed catalyst and a significant simplification of the process technology, eliminating the stage of separation of the catalyst and its reuse in the process. The high activity of the catalyst is associated with its production in a stream of low-temperature plasma (electrical discharge between the electrodes), as a result of which the catalyst is activated.

Изобретение иллюстрируется примерами альтернативных вариантов его выполнения.The invention is illustrated by examples of alternative embodiments.

Пример 1Example 1

Процесс проводили следующим образом. В емкость из щламонакопителя подавали нефтяные шламы со средним расходом 200 кг/ч. Туда же подавали трехфазную систему, представляющую собой гомогенизированную смесь высокодисперсного катализатора, метановодородной фракции, выделенной на стадии разделения углеводородных продуктов пиролиза, и бензиновой фракции, выделенной на стадии разделения углеводородных продуктов пиролиза. Средний расход трехфазной системы составил 40 кг/ч, при этом трехфазная система содержала, в среднем, 6 масс.% высокодисперсного катализатора, 31 масс.% метановодородной фракции и 63 масс.% бензиновой фракции.The process was carried out as follows. Oil sludge with an average flow rate of 200 kg / h was fed into the tank from the slime accumulator. A three-phase system was introduced there, which was a homogenized mixture of a finely dispersed catalyst, a methane-hydrogen fraction isolated at the stage of separation of hydrocarbon pyrolysis products, and a gasoline fraction isolated at the stage of separation of hydrocarbon pyrolysis products. The average consumption of the three-phase system was 40 kg / h, while the three-phase system contained, on average, 6 wt.% Highly dispersed catalyst, 31 wt.% Methane-hydrogen fraction and 63 wt.% Gasoline fraction.

Трехфазную систему получали в плазменном диспергаторе, представляющем собой замкнутый объем, в котором расположены горизонтальные электроды, к которым подводится электрический ток с напряжением 3,5 кВ и частотой 0,8 МГц. В плазменный диспергатор подавали крупные - 0,1-0,5 мм - частицы концентрата соединений металлов, полученного при плазмохимическом пиролизе нефтяных шламов в смешанной метановодородной плазме, метановодородную фракцию в виде пузырьков размером 10-100 микрон и бензиновую фракцию. Средний расход концентрата соединений металлов составил 2,4 кг/ч, метановодородной фракции - 12,4 кг/ч, бензиновой фракции - 25,2 кг/ч. Перемешивание в плазменном диспергаторе обеспечивали за счет циркуляции трехфазного потока в циркуляционном контуре плазменного диспергатора. Концентрат соединений металлов, полученный при плазмохимическом пиролизе нефтяных шламов в смешанной метановодородной плазме, по данным рентгенофлуоресцентного анализа содержал железо, никель, кобальт, хром, марганец, молибден, ванадий, а также оксиды и карбиды этих металлов, при этом содержание соединений железа в концентрате превышало содержание соединений других металлов.The three-phase system was obtained in a plasma disperser, which is a closed volume in which there are horizontal electrodes to which an electric current with a voltage of 3.5 kV and a frequency of 0.8 MHz is supplied. Large — 0.1–0.5 mm — particles of the concentrate of metal compounds obtained by plasma-chemical pyrolysis of oil sludge in mixed methane-hydrogen plasma, a methane-hydrogen fraction in the form of bubbles of 10-100 microns in size and a gasoline fraction were fed into the plasma dispersant. The average consumption of the concentrate of metal compounds amounted to 2.4 kg / h, methane-hydrogen fraction - 12.4 kg / h, gasoline fraction - 25.2 kg / h. Mixing in the plasma dispersant was ensured by the circulation of a three-phase flow in the circulation circuit of the plasma dispersant. The concentrate of metal compounds obtained by plasma-chemical pyrolysis of oil sludge in a mixed methane-hydrogen plasma, according to X-ray fluorescence analysis, contained iron, nickel, cobalt, chromium, manganese, molybdenum, vanadium, and also the oxides and carbides of these metals, while the content of iron compounds in the concentrate exceeded the content of compounds of other metals.

Из емкости нефтяные шламы вместе с трехфазной системой направляли в гомогенизатор. Гомогенизированную смесь подавали в плазменный реактор. В реакторе смесь в течение 10-3 с обрабатывали метановодородной плазмой, полученной с использованием плазмотрона ЭДП-200 (НИЦ «Курчатовский институт») мощностью 200 кВт.From the tank, oil sludge together with a three-phase system was sent to a homogenizer. The homogenized mixture was fed to a plasma reactor. In the reactor, the mixture was treated for 10 -3 s with methane-hydrogen plasma obtained using an EDP-200 plasmatron (Research Center Kurchatov Institute) with a power of 200 kW.

Газообразные продукты пиролиза из плазменного реактора охлаждали в закалочном устройстве, из закалочного устройства продукты пиролиза направляли в рукавный фильтр, где отделяли технический углерод и другие твердые частицы, в том числе и частицы отработанного катализатора. После пиролиза выделяли, в среднем, 9 кг/твердых продуктов пиролиза.The gaseous pyrolysis products from the plasma reactor were cooled in a quenching device, from the quenching device, the pyrolysis products were sent to a bag filter where carbon black and other solid particles, including spent catalyst particles, were separated. After pyrolysis, an average of 9 kg / solid pyrolysis products were isolated.

После стадии фильтрования пироконденсат направляли на стадию разделения, где из него выделяли непредельные углеводороды С2-С4, бензиновую фракцию и метановодородную фракцию. После пиролиза выделяли, в среднем, 152 кг/ч непредельных углеводородов С2-С4, 38 кг/ч бензиновой фракции, 41 кг/ч метановодородной фракции, затем 30% полученной метановодородной фракции направляли в плазменный диспергатор для получения трехфазной системы, в плазменный диспергатор для получения трехфазной системы направляли также 66% полученной бензиновой фракции.After the filtration stage, the pyro-condensate was sent to the separation stage, where unsaturated C2-C4 hydrocarbons, gasoline fraction and methane-hydrogen fraction were separated from it. After pyrolysis, an average of 152 kg / h of unsaturated hydrocarbons C2-C4, 38 kg / h of gasoline fraction, 41 kg / h of methane-hydrogen fraction was isolated, then 30% of the obtained methane-hydrogen fraction was sent to a plasma dispersant to obtain a three-phase system, to a plasma dispersant for Obtaining a three-phase system was also directed to 66% of the obtained gasoline fraction.

Пример 2Example 2

Процесс проводили аналогично примеру 1, при этом в качестве сырья использовали сырую нефть, а в качестве катализатора - концентрат соединений металлов, полученный при плазмохимическом пиролизе нефти в смешанной метановодородной плазме, концентрат соединений металлов содержал железо, никель, кобальт, хром, марганец, молибден, ванадий, а также оксиды и карбиды этих металлов.The process was carried out analogously to example 1, while crude oil was used as a raw material, and a metal compound concentrate obtained by plasma-chemical oil pyrolysis in mixed methane-hydrogen plasma was used as a catalyst, the metal compound concentrate contained iron, nickel, cobalt, chromium, manganese, molybdenum, vanadium, as well as the oxides and carbides of these metals.

Пример 3Example 3

Процесс проводили аналогично примеру 1, при этом в качестве сырья использовали смесь нефти и нефтяных шламов, содержащую 50 масс.% нефти и 50 масс.% нефтяных шламов, а в качестве катализатора - концентрат соединений металлов, полученный при плазмохимическом пиролизе смеси нефти и нефтяных шламов в смешанной метановодородной плазме, концентрат соединений металлов содержал железо, никель, кобальт, хром, марганец, молибден, ванадий, а также оксиды и карбиды этих металлов.The process was carried out analogously to example 1, with a mixture of oil and oil sludge containing 50 wt.% Oil and 50 wt.% Oil sludge being used as raw material, and a metal compound concentrate obtained by plasma-chemical pyrolysis of a mixture of oil and oil sludge was used as a catalyst in mixed methane-hydrogen plasma, the concentrate of metal compounds contained iron, nickel, cobalt, chromium, manganese, molybdenum, vanadium, as well as oxides and carbides of these metals.

Claims (2)

1. Способ переработки нефти и/или нефтяных остатков, включающий плазмохимический пиролиз гомогенизированной смеси, представляющей собой гомогенно диспергированную в углеводородном сырье трехфазную систему, полученную в плазменном диспергаторе, состоящую из высокодисперсных частиц катализатора, метановодородной фракции, выделенной на стадии разделения углеводородных продуктов пиролиза, и бензиновой фракции, выделенной на стадии разделения углеводородных продуктов пиролиза, закалку, выделение технического углерода и твердых частиц отработанного катализатора фильтрованием и стадию разделения углеводородных продуктов пиролиза с получением метановодородной фракции и бензиновой фракции и рециклом части метановодородной фракции и части бензиновой фракции в плазменный диспергатор и, затем, на стадию плазмохимического пиролиза, при этом в качестве катализатора используют высокодисперсные частицы концентрата соединений металлов, полученного при плазмохимическом пиролизе нефти или нефтяных остатков в смешанной метановодородной плазме.1. A method of processing oil and / or oil residues, including plasma-chemical pyrolysis of a homogenized mixture, which is a three-phase system homogeneously dispersed in a hydrocarbon feed, obtained in a plasma dispersant, consisting of highly dispersed catalyst particles, a methane-hydrogen fraction isolated at the stage of separation of the hydrocarbon pyrolysis products, and gasoline fraction isolated at the stage of separation of hydrocarbon products of pyrolysis, quenching, carbon black and solid particles spent catalyst by filtration and the stage of separation of hydrocarbon pyrolysis products to obtain a methane-hydrogen fraction and a gasoline fraction and recycle a part of the methane-hydrogen fraction and a part of the gasoline fraction into a plasma dispersant and, then, to the plasma-chemical pyrolysis stage, using finely dispersed metal compound concentrate particles obtained as a catalyst with plasma-chemical pyrolysis of oil or oil residues in a mixed methane-hydrogen plasma. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют высокодисперсные частицы катализатора, прошедшие обработку в среде низкотемпературной плазмы, образованной в межэлектродном пространстве при напряжении между электродами 1,5-5,5 кВ и частоте 0,25-0,8 МГц, в присутствии пузырьков метановодородной смеси, имеющих размер 0,1-0,5 мм и в присутствии твердых частиц исходного катализатора, имеющих размер 10-100 мкм. 2. The method according to claim 1, characterized in that they use highly dispersed catalyst particles that have been processed in a medium of low-temperature plasma formed in the interelectrode space at a voltage between the electrodes of 1.5-5.5 kV and a frequency of 0.25-0.8 MHz in the presence of bubbles of methane-hydrogen mixture having a size of 0.1-0.5 mm and in the presence of solid particles of the starting catalyst having a size of 10-100 microns.
RU2012151380/04A 2012-11-30 2012-11-30 Processing method of oil and/or oil residues RU2503709C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012151380/04A RU2503709C1 (en) 2012-11-30 2012-11-30 Processing method of oil and/or oil residues

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012151380/04A RU2503709C1 (en) 2012-11-30 2012-11-30 Processing method of oil and/or oil residues

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2503709C1 true RU2503709C1 (en) 2014-01-10

Family

ID=49884697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012151380/04A RU2503709C1 (en) 2012-11-30 2012-11-30 Processing method of oil and/or oil residues

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2503709C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2544649C1 (en) * 2014-03-03 2015-03-20 Андрей Владиславович Курочкин Method of oily wastes processing
RU2739027C1 (en) * 2020-03-19 2020-12-21 Казанское публичное акционерное общество "Органический синтез" Pyrogas cleaning method with quenching oil

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD270315A1 (en) * 1988-03-28 1989-07-26 Leipzig Chemieanlagen METHOD FOR CONTINUOUS OPERATION OF PLASMAPYROLYSIS ACTUATORS WITH HEAVY CARBON FUELS AND COAL
RU2149885C1 (en) * 1997-04-22 2000-05-27 Фирма "Плазмохим" Method of processing petroleum and petroleum derivatives
RU2424468C2 (en) * 2005-06-29 2011-07-20 Эдванст Плазма Пауэр Лимитед Procedure and device for treatment of waste
RU2437741C1 (en) * 2010-07-13 2011-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing nanodispersed metals in liquid phase
US20120029252A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 General Electric Company Methods for preparing fuel compositions from renewable sources, and related systems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD270315A1 (en) * 1988-03-28 1989-07-26 Leipzig Chemieanlagen METHOD FOR CONTINUOUS OPERATION OF PLASMAPYROLYSIS ACTUATORS WITH HEAVY CARBON FUELS AND COAL
RU2149885C1 (en) * 1997-04-22 2000-05-27 Фирма "Плазмохим" Method of processing petroleum and petroleum derivatives
RU2424468C2 (en) * 2005-06-29 2011-07-20 Эдванст Плазма Пауэр Лимитед Procedure and device for treatment of waste
RU2437741C1 (en) * 2010-07-13 2011-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing nanodispersed metals in liquid phase
US20120029252A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 General Electric Company Methods for preparing fuel compositions from renewable sources, and related systems

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2544649C1 (en) * 2014-03-03 2015-03-20 Андрей Владиславович Курочкин Method of oily wastes processing
RU2739027C1 (en) * 2020-03-19 2020-12-21 Казанское публичное акционерное общество "Органический синтез" Pyrogas cleaning method with quenching oil

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Song et al. Characterization of the products obtained by pyrolysis of oil sludge with steel slag in a continuous pyrolysis-magnetic separation reactor
CN108328898B (en) Resourceful treatment method and device for oily sludge
US6184427B1 (en) Process and reactor for microwave cracking of plastic materials
US8378161B1 (en) Method and apparatus for microwave depolymerization of hydrocarbon feedstocks
US20140239232A1 (en) Apparatus and method for hydrocarbon pyrolysis
US9908094B2 (en) System and method for converting gaseous hydrocarbon mixtures into highly-branched hydrocarbons using electron beam combined with electron beam-sustained non-thermal plasma discharge
AU2012370424A1 (en) Heavy fossil hydrocarbon conversion and upgrading using radio-frequency or microwave energy
EA008269B1 (en) A method of converting coal into fuels
Chu et al. Experimental study on gasification of oil sludge with steam and its char characteristic
Wang et al. Spent fluid catalytic cracking (FCC) catalyst enhances pyrolysis of refinery waste activated sludge
CN112724993A (en) System and method for oil-containing sludge cracking
CN103058481B (en) Method for treatment of oil sludge by microwave catalytic pyrolysis
RU2503709C1 (en) Processing method of oil and/or oil residues
Duong-Viet et al. Magnetic induction assisted pyrolysis of plastic waste to liquid hydrocarbons on carbon catalyst
RU2333238C2 (en) Method of organic waste processing (versions)
WO2010085168A1 (en) Method and plant for the preparation and deep conversion of hydrocarbon raw materials
RU2504443C1 (en) Method of plasma-catalytic processing of solid domestic wastes
RU2422493C1 (en) Procedure for hydrocarbon cracking and plasma reactor for its implementation
CN213895731U (en) System for hydrotreating halogen-containing waste oil
WO2010008314A1 (en) Method for processing crude hydrocarbons for subsequent advanced treatment
Wang et al. High-Performance Catalysis of Cold-Rolling Sludge for the Recovery of Combustible Gas and Tar from Waste Demulsification Oil Scum
CN116997639A (en) Fine minerals for upgrading products of thermal or catalytic cracking or in situ heavy oil catalytic cracking
RU78793U1 (en) SCHEME FOR PREPARATION AND IN-DEPTH PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS
CN103145305A (en) Process for preparing synthesis gas or synthetic natural gas or synthetic gasoline by utilizing oil-containing sludge and incinerator thereof
RU2218378C1 (en) Method of utilizing oil slimes and plasma-catalytic reactor for implementation of the method