RU2598074C1 - Method for catalytic conversion of hydrocarbon raw material - Google Patents
Method for catalytic conversion of hydrocarbon raw material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598074C1 RU2598074C1 RU2015128128/04A RU2015128128A RU2598074C1 RU 2598074 C1 RU2598074 C1 RU 2598074C1 RU 2015128128/04 A RU2015128128/04 A RU 2015128128/04A RU 2015128128 A RU2015128128 A RU 2015128128A RU 2598074 C1 RU2598074 C1 RU 2598074C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- catalyst
- containing gas
- products
- converter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности, в частности к способам переработки тяжелых нефтей и битумов.The invention relates to the refining, petrochemical and chemical industries, in particular to methods for processing heavy oils and bitumen.
Уровень техникиState of the art
Современные тенденции развития процесса каталитического крекинга связаны с переработкой утяжеленного нефтяного сырья и остатков, совмещением топливного и нефтехимического вариантов (производство бензина, дизельного топлива, пропилена) и сокращением контакта сырья и катализатора. Перспективными являются разработки российских ученых по развитию процесса гидрокрекинга, в том числе увеличение выхода жидких продуктов, что предполагает осуществление процесса в трехфазном и движущемся слое катализатора. Однако, предлагаемые в настоящее время на рынке процессы гидропереработки на традиционных гетерогенных катализаторах из-за высокого содержания в сырье металлов, высокомолекулярных смолистых веществ и асфальтенов характеризуются рядом существенных недостатков, а именно невысокой конверсией сырья, высоким используемым давлением водорода, быстрой дезактивацией катализатора и блокированием его поверхности из-за быстро протекающих реакций коксования и накопления металлов на его поверхности / Хаджиев С.Н., Герзелиев И.М., Капустин В.М. и др. Каталитический крекинг в составе современных комплексов глубокой переработки нефти // Нефтехимия. - 2011. - Т. 51, №1/.Current trends in the development of the catalytic cracking process are associated with the processing of heavier petroleum feedstocks and residues, combining fuel and petrochemical options (production of gasoline, diesel fuel, propylene) and reducing the contact of feedstock and catalyst. Promising are the development of Russian scientists to develop the hydrocracking process, including increasing the yield of liquid products, which implies the implementation of the process in a three-phase and moving catalyst bed. However, the hydroprocessing processes currently offered on the market on traditional heterogeneous catalysts, due to the high content of metals, high molecular weight resinous substances and asphaltenes in the feed, are characterized by a number of significant disadvantages, namely, the low conversion of the feed, the high hydrogen pressure used, the rapid deactivation of the catalyst and its blocking surface due to rapidly proceeding reactions of coking and accumulation of metals on its surface / Khadzhiev S.N., Gerzeliev I.M., Kapustin V.M. et al. Catalytic cracking as a part of modern deep oil refining complexes // Petrochemistry. - 2011. - T. 51, No. 1 /.
Из уровня техники известен способ подготовки и глубокой переработки углеводородного сырья, включающий нагрев сырья и водорода, получение конечных продуктов, отличающийся тем, что жидкое (нефть, мазут, остатки нефтепереработки и нефтехимии) исходное сырье нагревают до температуры выше 20-50°С и подвергают термическому и/или термомеханическому (некаталитическому) крекингу, молекулярный водород и/или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом (природный или попутный газ, газ и легкие фракции нефтепереработки и нефтехимии), при необходимости подогревают отдельно от сырья, направляют при большем давлении, чем давление на стадии нагрева и крекинга, на стадию получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов в реактор или пакет реакторов с нагретым до необходимой температуры катализатором, после которого полученные активный водород и/или легкие радикалы направляют в зону нагрева и крекинга сырья для проведения реакции, продукты реакции направляют на стадию разделения, часть газовых и легких фракций, а также непрореагировавшего водорода и/или легких водородосодержащих исходных сред после стадии разделения направляют в начало процесса и вводят в исходное сырье, легкие целевые фракции реакции после стадии разделения, преимущественно с температурой конца кипения до 350-360°С, частично или полностью направляют на стадию получения легких целевых товарных продуктов (сжиженный газ, бензин, керосин, дизельное топливо) и/или частично возвращают и вводят в исходное сырье, тяжелый остаток после стадии разделения, преимущественно с температурой начала кипения 360°С и выше, частично или полностью направляют для получения тяжелых товарных продуктов (битума, кокса) и, возможно, частично или полностью направляют на повторную обработку по данному способу в начало процесса вместе с исходным сырьем, при этом стадии нагрева и крекинга сырья и/или остатка разделения, нагрева водорода и/или водородсодержащих сред и катализатора, получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов и разделения на легкую часть и тяжелый остаток совмещены в одном аппарате, а отношение поверхности реактора или реакторов с катализатором к объему зоны нагрева и/или крекинга сырья должно быть увеличено так, чтобы максимально увеличить область взаимодействия (реакции) атомарного водорода и/или легких радикалов и нагретого или крекируемого углеводородного сырья для эффективного использования реагирующих продуктов (см. патент РФ №2387697 на изобретение, опубл. 27.04.2010).The prior art method for the preparation and deep processing of hydrocarbon raw materials, including heating the raw materials and hydrogen, obtaining final products, characterized in that the liquid (oil, fuel oil, residues of oil refining and petrochemicals), the feedstock is heated to a temperature above 20-50 ° C and subjected thermal and / or thermomechanical (non-catalytic) cracking, molecular hydrogen and / or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen (natural or associated gas, gas and light fractions of oil refining and petrochemicals), if not the necessities are heated separately from the feedstock, sent at a higher pressure than the pressure in the heating and cracking stages, to the stage for producing active atomic hydrogen and / or light radicals into a reactor or reactor pack with a catalyst heated to the required temperature, after which the obtained active hydrogen and / or light radicals are sent to the heating and cracking zone of the raw material for the reaction, the reaction products are sent to the separation stage, part of the gas and light fractions, as well as unreacted hydrogen and / or light to prenatal-containing starting media after the separation stage are sent to the beginning of the process and introduced into the feedstock, light target reaction fractions after the separation stage, mainly with a boiling point up to 350-360 ° C, are partially or completely sent to the stage of obtaining light target commercial products (liquefied gas , gasoline, kerosene, diesel fuel) and / or partially returned and introduced into the feedstock, the heavy residue after the separation stage, mainly with a boiling point of 360 ° C and above, partially or completely on They are used to produce heavy commercial products (bitumen, coke) and, possibly, partially or completely sent for reprocessing by this method at the beginning of the process together with the feedstock, while the stages of heating and cracking of the feedstock and / or the residue of separation, heating of hydrogen and / or hydrogen-containing media and catalyst, the production of active atomic hydrogen and / or light radicals and separation into the light part and heavy residue are combined in one apparatus, and the ratio of the surface of the reactor or reactors with the catalyst to the volume of the zone agreva and / or cracking the raw material must be increased so as to maximize the area of interaction (reaction) of hydrogen atoms and / or light and heated radicals or the cracked hydrocarbon feedstock to effective use of reactive products (see. RF patent No. 2387697 for the invention, publ. 04/27/2010).
Недостатком данного способа является недостаточная эффективность нефтепереработки, так как одновременно в реакторе происходят как быстрые так и медленные процессы, а для получения активного атомарного водорода возникает непроизводительный расход энергии, т.е. большая энергозатратность.The disadvantage of this method is the lack of efficiency of oil refining, since both fast and slow processes occur in the reactor at the same time, and an unproductive energy consumption occurs to produce active atomic hydrogen, i.e. high energy consumption.
Из уровня техники известен способ каталитической конверсии в реакторе для каталитической конверсии, включающим одну или несколько реакционных зон для проведения реакции, где исходное сырье в виде углеводородного масла подвергают реакции каталитической конверсии в присутствии ингибитора, и отделяют пар реагента, произвольно содержащего ингибитор, от кокса, нанесенного на катализатор, а целевое изделие, содержащее этилен и пропилен, получают путем отделения пара реагента, катализатор отделяют от кокса и восстанавливают для повторного использования в реакторе, причем отношение ингибитора к исходному сырью составляет 0,001-15% по весу, ингибитор выбирают из вещества, обладающего способностью вырабатывать водород или имеющего восстановительную способность, или обладающего адсорбционной способностью на активном центре кислотных катализаторов и их смесей, причем вещество, обладающее способностью вырабатывать водород или содержащее водород, выбирают из водорода, тетрагидронафталена, декалина, каталитического сухого крекинг-газа, коксового сухого газа и их смесей, веществом, обладающим восстановительной способностью, является окись углерода, а вещество, обладающее адсорбционной способностью на активном центре кислотных катализаторов, выбирают из метанола, этилового спирта, аммиака, пиридина и их смесей (см. патент РФ №2417976 на изобретение, опубл. 10.05.2011).The prior art method of catalytic conversion in a catalytic conversion reactor, comprising one or more reaction zones for carrying out the reaction, where the feedstock in the form of a hydrocarbon oil is subjected to a catalytic conversion reaction in the presence of an inhibitor, and the vapor of the reagent optionally containing the inhibitor is separated from coke, deposited on the catalyst, and the target product containing ethylene and propylene is obtained by separating the reagent vapor, the catalyst is separated from coke and reduced for re use in the reactor, and the ratio of the inhibitor to the feedstock is 0.001-15% by weight, the inhibitor is selected from a substance having the ability to produce hydrogen or having a reducing ability, or having adsorption ability on the active center of acid catalysts and mixtures thereof, and the substance having the ability to produce hydrogen or containing hydrogen, selected from hydrogen, tetrahydronaphthalene, decalin, catalytic dry cracked gas, coke oven dry gas and mixtures thereof, substances m having reducing ability is carbon monoxide, and a substance having an adsorptivity to the active site of acidic catalysts selected from methanol, ethanol, ammonia, pyridine, and mixtures thereof (see. RF patent No. 2417976 for the invention, publ. 05/10/2011).
Техническое решение ограничено получением олефинов. Кроме того, слишком велики затраты энергии на получение водорода и разложение ингибиторов, что снижает эффективность процесса.The technical solution is limited to the production of olefins. In addition, the energy costs for producing hydrogen and the decomposition of inhibitors are too high, which reduces the efficiency of the process.
Из уровня техники известен способ переработки углеводородного сырья, заключающийся в том, что нагревают перерабатываемое сырье до температуры в интервале от на 30°С меньше до на 15°С больше температуры начала термического разложения углеводородного сырья, параллельно готовят перегретый водяной пар с температурой от 500°С до 800°С, нагретое перерабатываемое сырье и перегретый водяной пар подают в полый реактор, имеющий две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, при этом объем первой реакционной камеры меньше объема второй реакционной камеры, в котором происходит реакция термического крекинга сырья, при этом обеспечивают среднее время пребывания реакционной смеси в первой реакционной камере менее 0,1 секунды и среднее время пребывания реакционной смеси во второй реакционной камере не менее 10 секунд, выводят продукты реакции из реактора. Перерабатывают тяжелое углеводородное сырье, такое как тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти, природные битумы, и нефтяные остатки, таких как остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе (см. патент РФ №2518080 на изобретение, опубл. 10.06.2014).The prior art method for the processing of hydrocarbon raw materials, which consists in the fact that the processed raw materials are heated to a temperature in the range from 30 ° C to 15 ° C higher than the temperature at which thermal decomposition of the hydrocarbon feed begins, and superheated water vapor is prepared at a temperature of 500 ° C or more. From up to 800 ° C, heated processed raw materials and superheated water vapor are fed into a hollow reactor having two reaction chambers in series and interconnected, the volume of the first reaction chamber less than the volume of the second reaction chamber in which the reaction of thermal cracking of the feed occurs, while providing an average residence time of the reaction mixture in the first reaction chamber of less than 0.1 seconds and an average residence time of the reaction mixture in the second reaction chamber of at least 10 seconds, the reaction products are removed from the reactor. Heavy hydrocarbons, such as heavy and superheavy oils, ultra-viscous oils, natural bitumen, and oil residues, such as atmospheric distillation residues and products based on them, are processed (see RF patent No. 2518080 for an invention, published June 10, 2014).
Недостатком способа является необходимость расхода жидкого топлива для подготовки перегретого водяного пара с температурой от 500°С до 800°С и ограниченная возможность получения ценных легких фракций в связи с отсутствием каталитического воздействия на процесс, что увеличивает затраты на реализацию способа и снижает его эффективность.The disadvantage of this method is the need for the consumption of liquid fuel for the preparation of superheated water vapor with a temperature from 500 ° C to 800 ° C and the limited ability to obtain valuable light fractions due to the absence of catalytic effects on the process, which increases the cost of implementing the method and reduces its effectiveness.
Частично эти недостатки решены в способе конверсии углеводородных фракций нефтяного происхождения в высококачественные смеси углеводородов в качестве топлива, который включает следующие стадии:Partially, these disadvantages are solved in the method of converting hydrocarbon fractions of petroleum origin into high-quality mixture of hydrocarbons as fuel, which includes the following stages:
- каталитический крекинг углеводородной фракции в псевдоожиженном слое катализатора (ККП) при температуре от 400 до 650°С и при давлении от 100 до 500 кПа (от 1 до 5 бар) в присутствии содержащего цеолит ЕК8-10 катализатора, где указанный катализатор содержит по меньшей мере два компонента, где указанные компоненты представляют катализаторов каталитического крекинга (а) компонент, содержащий один или более катализаторов каталитического крекинга в псевдоожиженном слое, и (б) компонент, содержащий цеолит ЕК8-10, для получения легкого рециклового газойля (ЛРГ),- catalytic cracking of a hydrocarbon fraction in a fluidized bed of catalyst (CCF) at a temperature of from 400 to 650 ° C and at a pressure of from 100 to 500 kPa (from 1 to 5 bar) in the presence of a catalyst containing EK8-10 zeolite, wherein said catalyst contains at least at least two components, where these components are catalytic cracking catalysts (a) a component containing one or more catalytic cracking catalysts in a fluidized bed, and (b) a component containing EC8-10 zeolite to produce a light recycle gas la (LRH),
- гидроочистка легкого рециклового газойля,- hydrotreatment of light recycle gas oil,
- взаимодействие гидроочищенного легкого рециклового газойля, полученного на предыдущей стадии гидроочистки, с водородом в присутствии каталитической системы (см. патент РФ №2518119 на изобретение, опубл. 10.06.2014).- the interaction of hydrotreated light recycle gas oil obtained in the previous stage of hydrotreating, with hydrogen in the presence of a catalytic system (see RF patent No. 2518119 for the invention, publ. 06/10/2014).
Техническое решение ограничено воздействием водорода только на один из продуктов каталитического крекинга углеводородной фракции в псевдоожиженном слое катализатора, что ограничивает использование тяжелой нефти, приводит к повышенному расходу катализаторов каталитического крекинга, снижает возможности подготовки сырья нагретым теплоносителем, что ухудшает применимость способа.The technical solution is limited by the effect of hydrogen on only one of the products of the catalytic cracking of the hydrocarbon fraction in the fluidized bed of the catalyst, which limits the use of heavy oil, leads to increased consumption of catalytic cracking catalysts, reduces the possibility of preparing raw materials with a heated coolant, which impairs the applicability of the method.
Более эффективен способ каталитической конверсии углеводородного сырья, включающий контактирование углеводородного сырья с регенерированным катализатором с получением продуктов крекинга и закоксованного катализатора; выжигание кокса из закоксованного катализатора с получением регенерированного катализатора и отходящих газов; и осуществление теплообмена указанного углеводородного сырья и указанных отходящих газов для нагревания указанного углеводородного сырья перед контактированием указанного углеводородного сырья с регенерированным катализатором. Кроме того, способ дополнительно включает осуществление перегрева водяного пара за счет теплообмена указанного водяного пара с указанными отходящими газами (см. патент РФ №2491321 на изобретение, опубл. 27.08.2013 - прототип).A more effective method for the catalytic conversion of hydrocarbon feedstock, comprising contacting the hydrocarbon feedstock with a regenerated catalyst to produce cracking products and a coked catalyst; burning coke from a coked catalyst to produce a regenerated catalyst and off-gas; and heat exchanging said hydrocarbon feed and said off-gas to heat said hydrocarbon feed before contacting said hydrocarbon feed with a regenerated catalyst. In addition, the method further includes the implementation of overheating of water vapor through heat transfer of the specified water vapor with the specified exhaust gases (see RF patent No. 2491321 for the invention, publ. 08/27/2013 - prototype).
Недостатком способа-прототипа является ограничение возможностей гидрогенизационного и крекирующего воздействия на нефть, что существенно снижает возможность переработки тяжелой нефти и эффективность получения легких продуктов, а также повышенный расход катализатора.The disadvantage of the prototype method is the limitation of the hydrogenation and cracking effects on oil, which significantly reduces the possibility of processing heavy oil and the efficiency of obtaining light products, as well as increased catalyst consumption.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническим результатом заявленного изобретения является снижение расхода энергоресурсов, расширение возможности переработки тяжелой нефти, повышение эффективности получения легких продуктов, снижение расхода катализатора, улучшение экономических показателей переработки тяжелой нефти, повышение выхода целевых продуктов.The technical result of the claimed invention is to reduce energy consumption, expand the ability to process heavy oil, increase the efficiency of producing light products, reduce catalyst consumption, improve the economic performance of heavy oil processing, increase the yield of target products.
Технический результат достигается тем, что способ каталитической конверсии углеводородного сырья включает контактирование в конверторе углеводородного сырья с регенерированным катализатором с получением продуктов крекинга и закоксованного катализатора, выжигание кокса из закоксованного катализатора с получением регенерированного катализатора и отходящих газов, и осуществление перегрева водяного пара за счет теплообмена водяного пара с отходящими газами, при этом получение продуктов крекинга ведут в присутствии водородсодержащего газа, нагретого отходящими газами.The technical result is achieved by the fact that the method of catalytic conversion of hydrocarbon feedstock involves contacting a hydrocarbon feed converter with a regenerated catalyst to produce cracked products and a coked catalyst, burning coke from a coked catalyst to produce a regenerated catalyst and exhaust gases, and superheating the water vapor by exchanging water steam with exhaust gases, while the production of cracking products is carried out in the presence of hydrogen-containing of gas heated by the exhaust gases.
В предпочтительном варианте, получение водородсодержащего газа осуществляют путем парового каталитического риформинга, который проводят при подводе перегретого водяного пара и метансодержащих газов, нагретых тепловой энергией от стороннего энергоисточника, в котором сжигают ядерное и/или органическое топливо. В качестве сырья для получения водородсодержащего газа используют попутный нефтяной газ или нефтезаводские газы. Питательную воду для получения перегретого водяного пара подают из резервуара, пополняемого конденсатом, выделяемым из продуктов конверсии. Температурный режим каталитической конверсии в конвертере поддерживают изменением расхода и состава водородсодержащего газа. Подвод водородсодержащего газа ведут периодически, подавая в промежутках в конвертор регенерированный катализатор. Каталитическую конверсию углеводородного сырья в конвертере ведут в псевдоожиженном слое регенерированного катализатора при температуре от 400 до 650°С и при давлении от 100 до 5000 кПа в присутствии содержащего цеолит катализатора. В качестве углеводородного сырья используют тяжелые, сверхтяжелые или сверхвязкие нефти, природные битумы или нефтяные остатки, например: остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием; остатки вакуумной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, или остатки процесса висбрекинга.In a preferred embodiment, the production of hydrogen-containing gas is carried out by steam catalytic reforming, which is carried out by supplying superheated water vapor and methane-containing gases heated by thermal energy from an external energy source in which nuclear and / or organic fuel is burned. Associated petroleum gas or refinery gases are used as raw materials for producing hydrogen-containing gas. Feed water to produce superheated water vapor is supplied from a reservoir replenished with condensate released from the conversion products. The temperature regime of the catalytic conversion in the converter is maintained by changing the flow rate and composition of the hydrogen-containing gas. The hydrogen-containing gas is supplied periodically, feeding the regenerated catalyst at intervals in the converter. The catalytic conversion of hydrocarbon feed in the converter is carried out in the fluidized bed of the regenerated catalyst at a temperature of from 400 to 650 ° C and at a pressure of from 100 to 5000 kPa in the presence of a zeolite-containing catalyst. As hydrocarbon feedstocks, heavy, superheavy or extra-viscous oils, natural bitumen or oil residues are used, for example: atmospheric distillation residues and products based on them or with their content; vacuum distillation residues and products based on them or with their contents, or residues of the visbreaking process.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежом, где показано следующее:The features and essence of the claimed invention are explained in the following detailed description, illustrated by the drawing, which shows the following:
На чертеже дана схема реализации способа, гдеThe drawing shows a diagram of the implementation of the method, where
1 - углеводородное сырье;1 - hydrocarbon feed;
2 - конвертор;2 - converter;
3 - нагретый водород содержащий газ;3 - heated hydrogen containing gas;
4 - регенерированный катализатор;4 - regenerated catalyst;
5 - продукты крекинга;5 - cracking products;
6 - газы крекинга;6 - cracking gases;
7 - регенератор;7 - regenerator;
8 - подвод воздуха;8 - air supply;
9 - отходящие газы;9 - exhaust gases;
10 - нагреватель;10 - heater;
11 - питательная вода;11 - feed water;
12 - перегретый водяной пар;12 - superheated water vapor;
13 - смеситель;13 - mixer;
14 - метансодержащие газы;14 - methane-containing gases;
15 - парогазовая смесь;15 - steam-gas mixture;
16 - реформер;16 - reformer;
17 - теплоноситель;17 - coolant;
18 - энергоисточник.18 - energy source.
Осуществление и примеры реализации изобретенияThe implementation and examples of implementation of the invention
Примером реализации изобретения служит способ разработки залежи тяжелой нефти, описанный ниже.An example implementation of the invention is the method of developing a heavy oil reservoir, described below.
В излагаемом примере осуществления изобретения в качестве углеводородного сырья используют тяжелые нефти, в качестве метансодержащих газов используют нефтезаводские газы.In the described example embodiment of the invention, heavy oils are used as hydrocarbon raw materials, and refinery gases are used as methane-containing gases.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Углеводородное сырье 1 подают в конвертор 2, в который снизу подводят также нагретый водородсодержащий газ 3 и регенерированный катализатор 4. В конверторе 2 осуществляют контактирование углеводородного сырья 1 с регенерированным катализатором 4 с получением продуктов крекинга 5, газов крекинга 6 и закоксованного катализатора, который выводят из конвертора 2 и подают в регенератор 7, в который одновременно подводят воздух 8. В регенераторе 7 ведут выжигание кокса из закоксованного катализатора с получением регенерированного катализатора 4 и отходящих газов 9, которые направляют в нагреватель 10, где тепловая энергия отходящих газов 9 передается питательной воде 11 с получением перегретого водяного пара 12, направляемого в смеситель 13, в который подают также метансодержащие газы 14 с образованием парогазовой смеси 15, направляемой в реформер 16, в котором проводят паровой каталитический риформинг за счет подвода тепла с помощью теплоносителя 17 от энергоисточника 18, в котором сжигают ядерное и/или органическое топливо. В результате парового каталитического риформинга в реформере 16 получают нагретый водородсодержащий газ 3, который направляют на дополнительный нагрев в нагреватель 10, а затем подают в конвертор 2. Питательную воду 11 для получения перегретого водяного пара 12 смешивают с конденсатом, выделяемым из продуктов крекинга 5.The
Температурный режим конверсии в конверторе 2 поддерживают изменением расхода и состава нагретого водородсодержащего газа 3, подвод которого могут вести периодически, подавая в промежутках в конвертор 2 регенерированный катализатор 4. Каталитическую конверсию углеводородного сырья ведут в конверторе 2 в псевдоожиженном слое регенерированного катализатора 4 при температуре от 400 до 650°С и при давлении от 100 до 5000 кПа (от 1 до 50 бар) в присутствии содержащего цеолит катализатора.The temperature regime of conversion in
Ниже приведены результаты расчета технологии получения нагретого водородсодержащего газа 3 в соответствии с изложенным способом.Below are the results of the calculation of the technology for producing heated hydrogen-containing
В качестве метансодержащих газов 14 используют нефтезаводские газы, паровой каталитический риформинг которых проводят в смеси с перегретым водяным паром 12 и тепловой энергии от теплоносителя 17, нагретого от стороннего энергоисточника 18, в котором сжигают ядерное и/или органическое топливо.Refinery gases are used as methane-containing
В качестве продуктов каталитической конверсии углеводородного сырья 1 в конверторе 2 образуются продукты крекинга 5 и газы крекинга 6, общий состав которых приведен в таблице 1 в масс. %.As products of the catalytic conversion of
Помимо газов крекинга 6 нефтезаводские газы образуются также и в других процессах нефтепереработки, входящих обычно в состав комплекса, что отражено в данных таблицы 2, где представлен состав углеводородных газов процессов переработки нефти, % мол. [см. Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. С.Н. Хаджиева. М.: Химия, 1982].In addition to cracking gases 6, refinery gases are also formed in other oil refining processes, which are usually part of the complex, which is reflected in the data in Table 2, which shows the composition of hydrocarbon gases in oil refining processes, mol%. [cm. Cracking of oil fractions on zeolite-containing catalysts. Under. ed. S.N. Khadzhieva. M .: Chemistry, 1982].
Смесь нефтезаводских газов [http://monomers-book.ru/book/3-1], образующаяся на современном нефтеперерабатывающем заводе, как правило, имеет состав, приведенный в таблице 3 (в мол. %):A mixture of refinery gases [http://monomers-book.ru/book/3-1] formed at a modern refinery, as a rule, has the composition shown in table 3 (in mol.%):
Сероводород перед риформингом подлежит удалению, поскольку он служит ядом для катализатора. Желательно выделить так же как подлежащие дальнейшей нефтехимической переработке пропилен и этилен.Hydrogen sulfide must be removed before reforming, since it serves as a poison for the catalyst. It is desirable to distinguish propylene and ethylene as well as those subject to further petrochemical processing.
В табл. 4 приведены выход и состав газов в различных процессах переработки нефти [http://monomers-book.ru/book/3-1].In the table. 4 shows the yield and composition of gases in various oil refining processes [http://monomers-book.ru/book/3-1].
В расчетах далее определен состав метансодержащих газов 14, приведенный в таблице 5.In the calculations, the composition of methane-containing
Расчет проведен для производительности технологии в 1000 м3/час водородсодержащего газа 3.The calculation was carried out for a technology productivity of 1000 m3 / h of hydrogen-containing
Таким образом, как показали расчеты, из 603 м3/час метансодержащих газов 14 в указанном способе производят 1017 м3/час водородсодержащего газа 3, направляемого в конвертор 2 для каталитической конверсии тяжелой нефти. При этом в составе водородсодержащего газа 3 в конвертор 2 подается 2128 м3/час водяного пара, 472 м3/час метана, 429 м3/час водорода, 102 м3/час диоксида углерода.Thus, as shown by calculations, out of 603 m3 / h of methane-containing
За счет высокой концентрации водорода в водородсодержащем газе 3 и высокой температуры поток углеводородного сырья 1 подвергают мягкому некаталитическому (например, термическому и/или термомеханическому) крекингу или висбрекингу.Due to the high concentration of hydrogen in the hydrogen-containing
Меркаптаны, сульфиды и дисульфиды могут быть удалены водородом в предварительной гидроочистке. Эти соединения легко гидрируются в сравнительно мягких условиях. В циклических сероорганических соединениях под воздействием водорода происходит насыщение с последующим разрывом кольца и образованием соответствующего парафинового или алкилароматического углеводорода.Mercaptans, sulfides and disulfides can be removed with hydrogen in a preliminary hydrotreatment. These compounds are easily hydrogenated under relatively mild conditions. In cyclic organosulfur compounds, under the influence of hydrogen, saturation occurs, followed by ring breaking and the formation of the corresponding paraffinic or alkyl aromatic hydrocarbon.
Кислородсодержащие органические соединения обычно легко вступают в реакции гидрирования с образованием соответствующих углеводородов и воды. В сложных смолистых и асфальтеновых веществах нефти и нефтяных остатков содержится много кислорода и поэтому превращение их в углеводородные продукты протекает значительно труднее. Из кислородсодержащих соединений наибольшее значение имеют смолы и асфальтены, которые при гидрогенизации превращаются в более низкомолекулярные углеводороды и воду. Кроме этих соединений в разном сырье могут присутствовать фенолы и нафтеновые кислоты, при гидрогенизации которых образуются соответствующие углеводороды и вода.Oxygen-containing organic compounds usually easily enter into hydrogenation reactions with the formation of the corresponding hydrocarbons and water. Complex resinous and asphaltene substances of oil and oil residues contain a lot of oxygen and therefore their conversion into hydrocarbon products is much more difficult. Of the oxygen-containing compounds, the most important are resins and asphaltenes, which, when hydrogenated, turn into lower molecular weight hydrocarbons and water. In addition to these compounds, phenols and naphthenic acids may be present in different raw materials, during the hydrogenation of which the corresponding hydrocarbons and water are formed.
Деструктивная гидрогенизация - одно- или многоступенчатый каталитический процесс присоединения водорода под давлением, сопровождающийся расщеплением высокомолекулярных компонентов сырья и образованием низкомолекулярных углеводородов. Недеструктивная гидрогенизация - одноступенчатый каталитический процесс, которому могут подвергаться все виды дистиллятного сырья. В результате они, не подвергаясь расщеплению, улучшают свои свойства: в основном освобождаются от непредельных углеводородов.Destructive hydrogenation is a one- or multi-stage catalytic process of hydrogen addition under pressure, accompanied by the splitting of high molecular weight components of the feed and the formation of low molecular weight hydrocarbons. Non-destructive hydrogenation is a one-stage catalytic process to which all types of distillate feedstock can undergo. As a result, they, without being subjected to cleavage, improve their properties: they are mainly freed from unsaturated hydrocarbons.
Это позволяет сократить потребность в водороде при переработке углеводородного сырья 1 предложенным способом и в целом снизить себестоимость переработке нефти, так как доля расходов на получение водорода в сумме общих затрат на переработку нефти достигает 30-40%.This allows you to reduce the need for hydrogen in the processing of
Также, согласно данному способу, в составе водородсодержащего газа 3 в конвертор 2 подается 2128 м3/час водяного пара с температурой от 500°С до 800°С. Такая температура перегретого водяного пара снижает образование короткоцепочных углеводородов и увеличение энергетических затрат процесса, а также приводит к снижению коксообразования, что, с одной стороны, увеличивает выход целевых продуктов крекинга 5, но, с другой стороны, уменьшает выход энергии при сжигании кокса в процессе регенерации катализатора, подаваемого в регенератор 7. Это, в свою очередь, приводит к снижению объема отходящих газов 9. Таким образом, энергетические потребности процесса в меньшей степени покрываются за счет углеводородного сырья 1, что потребовало привлечения стороннего энергоисточника 18.Also, according to this method, in the composition of the hydrogen-containing
Конвертор 2 для обработки углеводородного сырья 1 каталитическим способом представляет собой емкостной аппарат с организованным внутри него либо плотным, либо движущимся слоем крупносферического катализатора крекинга, либо с псевдоожиженным слоем микросферического катализатора крекинга, в котором осуществляется контакт обрабатываемого сырья в парообразной фазе с катализатором и происходит реакция расщепления молекул углеводородов при использовании катализаторов (металлы платиновой группы, оксиды переходных или тяжелых металлов, алюмосиликатные, цеолитсодержащие и другие виды катализаторов), чем достигается максимальная эффективность способа, то есть высокая степень переработки сырья, а именно, высокая степень снижения средней молекулярной массы сырья.The
При этом благодаря подводу водородсодержащего газа 3, направляемого в конвертор 2 для каталитической конверсии тяжелой нефти путем смешения потоков углеводородного сырья 1 и нагретого водородсодержащего газа 3, исключается неравномерный перегрев углеводородного сырья 1, как это имеет место, например, в процессе висбрекинга или других известных способов крекинга, основанных на подводе тепловой энергии через поверхность теплообмена, например, стенки трубок.Moreover, due to the supply of hydrogen-containing
Из газообразной и/или легкой части газов крекинга 6 могут выделять непрореагировавшие водород и/или легкие водородсодержащие среды, которые возвращают в смеситель 13 для вторичного использования.Unreacted hydrogen and / or light hydrogen-containing media can be separated from the gaseous and / or light portion of the cracking gases 6, which are returned to the
Применение согласно предложенной технологии подачи в конвертор 2 водородсодержащего газа 3 с высоким содержанием пара и водорода, как показали результаты исследований, создает данной композиции высокую растворяющую способностью по отношению к тяжелым нефтям, способность снижать межфазное натяжение на границе раздела "тяжелая нефть - водородсодержащий газ 3", низкую коррозионную активность по отношению к нефтяному оборудованию, отсутствие осаждаемости асфальто-смолистых веществ тяжелых нефтей, способность снижать устойчивость реагирующей смеси в конверторе 2.The use according to the proposed technology of supplying a hydrogen-containing
Более того, в зоне гидрировании «тяжелой нефти» гидрирование органических соединений может сопровождаться нежелательными побочными реакциями Фишера-Тропша:Moreover, in the “heavy oil” hydrogenation zone, the hydrogenation of organic compounds may be accompanied by undesirable Fischer-Tropsch side reactions:
Наличие СО - оксида углерода при реакции гидрирования может привести к перерасходу водорода и выделению избыточного тепла, а также к синтезу сажи, и это является существенным недостатком способа. В результате парового каталитического риформинга в реформере 16 получают водородсодержащий газ 3, который содержит менее 1% СО.The presence of CO - carbon monoxide during the hydrogenation reaction can lead to an excessive consumption of hydrogen and the generation of excess heat, as well as to the synthesis of soot, and this is a significant disadvantage of the method. As a result of steam catalytic reforming in the
В регенератор 7 катализатора вводят поток кислородсодержащего газа, например, воздуха 8 для контактирования с закоксованным катализатором и выжигания осажденного на нем кокса, в результате получают регенерированный катализатор и отходящие газы 9, которые подают при температуре 600-900°С в нагреватель 10.A stream of oxygen-containing gas, for example,
Поскольку с увеличением давления коксообразование значительно возрастает, выход кокса уменьшают разбавлением водородсодержащего газа 3, направляемого в конвертор 2, водяным паром, что особенно важно при переработке тяжелого нефтяного сырья.Since coke formation increases significantly with increasing pressure, the coke yield is reduced by diluting the hydrogen-containing
Принятый в примере состав водородсодержащего газа 3, приведенный в таблице 5, позволяет уменьшить износ керамического катализатора, за счет снижения кратность циркуляции катализатора. Дело в том, что состав водородсодержащего газа 3 позволяет поддерживать тепловой баланс процесса, стабилизировать работу конвертора 2 и обеспечить необходимые технико-экономические показатели. Количество циркулирующего катализатора на установках большой единичной мощности очень велико, напр., на установке мощностью 2 млн. т/год перерабатываемого сырья - от 1000 до 1500 т/ч. Процесс каталитической конверсии углеводородного сырья может осуществляться как с поглощением теплоты (разрыв связей С-С), так и с ее выделением (напр., гидрирование, изомеризация, алкилирование, циклизация). Суммарный тепловой эффект определяется как характеристиками катализатора и сырья, так и парциальным давлением водорода в составе водородсодержащего газа 3 и степенью его превращения. В традиционном процессе вся необходимая для проведения процесса теплота выделяется при выжиге кокса с поверхности катализатора [Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. С.Н. Хаджиева. М, Химия, 1982]. В предлагаемом способе за счет водорода в составе водородсодержащего газа 3 тепловой баланс регулируется и может быть сведен к желательному минимуму.Adopted in the example, the composition of the hydrogen-containing
В качестве углеводородного сырья используют тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти, природные битумы, и нефтяные остатки, такие как остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки вакуумной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки процесса висбрекинга. Остатки атмосферной и вакуумной перегонки нефти - мазуты и гудроны, экстракты масляных производств, асфальт деасфальтизации схожи по своим свойствам с тем, что в описании обозначено как «тяжелая нефть». Таким образом, способ позволяет подвергать каталитической конверсии атмосферные остатки (которые кипят при температуре выше 343°С), а также тяжелые вакуумные остатки (например, с температурой кипения выше 566°С) и вакуумный газойль (с номинальной температурой кипения от 343 до 566°С), чем достигается максимальная эффективность способа, то есть высокая степень переработки сырья, а именно, высокая степень снижения средней молекулярной массы сырья. Легкий вакуумный газойль и средний вакуумный газойль, то есть смесь жидких углеводородов, преимущественно с количеством атомов углерода от 10 до 40 (додекана, декана и других) с пределами выкипания 200-500°С и молекулярной массой 50-500 г/моль, полученные в качестве продукта, могут быть подвергнуты дальнейшей обработке для удаления нежелательных примесей или переработке в другие полезные углеводородные продукты.As hydrocarbon feedstocks, heavy and superheavy oils, super-viscous oils, natural bitumen, and oil residues, such as atmospheric distillation residues and products based on them or containing them, vacuum distillation residues and products based on them or containing them, process residues, are used as hydrocarbon residues. visbreaking. Residues of atmospheric and vacuum distillation of oil - fuel oil and tars, extracts of oil production, asphalt deasphalting are similar in their properties to what is described in the description as “heavy oil”. Thus, the method allows catalytic conversion of atmospheric residues (which boil at a temperature above 343 ° C), as well as heavy vacuum residues (for example, with a boiling point above 566 ° C) and vacuum gas oil (with a nominal boiling point from 343 to 566 ° C), what achieves the maximum efficiency of the method, that is, a high degree of processing of raw materials, namely, a high degree of decrease in the average molecular weight of the raw material. Light vacuum gas oil and medium vacuum gas oil, that is, a mixture of liquid hydrocarbons, mainly with the number of carbon atoms from 10 to 40 (dodecane, decane and others) with a boiling range of 200-500 ° C and a molecular weight of 50-500 g / mol, obtained quality of the product, can be further processed to remove unwanted impurities or processing into other useful hydrocarbon products.
Таким образом, создан способ каталитической конверсии углеводородного сырья, в частности тяжелой нефти, в котором снижен расход энергоресурсов, расширены возможности переработки тяжелой нефти и эффективность получения легких продуктов, снижен расход катализатора, улучшены экономические показатели переработки тяжелой нефти, повышен выход целевых продуктов.Thus, a method has been created for the catalytic conversion of hydrocarbon feedstocks, in particular heavy oil, in which energy consumption is reduced, the possibilities of processing heavy oil and the efficiency of producing light products are expanded, the consumption of catalyst is reduced, the economic indicators of heavy oil processing are improved, and the yield of target products is increased.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128128/04A RU2598074C1 (en) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Method for catalytic conversion of hydrocarbon raw material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128128/04A RU2598074C1 (en) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Method for catalytic conversion of hydrocarbon raw material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2598074C1 true RU2598074C1 (en) | 2016-09-20 |
Family
ID=56938053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015128128/04A RU2598074C1 (en) | 2015-07-13 | 2015-07-13 | Method for catalytic conversion of hydrocarbon raw material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2598074C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2417976C2 (en) * | 2005-12-23 | 2011-05-10 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Method for catalytic conversion of light olefins |
RU2491321C2 (en) * | 2009-03-20 | 2013-08-27 | Юоп Ллк | Method and device for preliminary heating of raw materials by means of cooler of waste gases |
US8618011B2 (en) * | 2010-04-09 | 2013-12-31 | Kellogg Brown & Root Llc | Systems and methods for regenerating a spent catalyst |
RU2518119C2 (en) * | 2009-02-02 | 2014-06-10 | Эни С.П.А. | Combined method of catalytic cracking in catalyst fluidised bed for producing high-quality hydrocarbon mixtures as fuel |
RU2518080C2 (en) * | 2011-07-08 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Премиум Инжиниринг" | Heavy oil stock processing method and device |
-
2015
- 2015-07-13 RU RU2015128128/04A patent/RU2598074C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2417976C2 (en) * | 2005-12-23 | 2011-05-10 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Method for catalytic conversion of light olefins |
RU2518119C2 (en) * | 2009-02-02 | 2014-06-10 | Эни С.П.А. | Combined method of catalytic cracking in catalyst fluidised bed for producing high-quality hydrocarbon mixtures as fuel |
RU2491321C2 (en) * | 2009-03-20 | 2013-08-27 | Юоп Ллк | Method and device for preliminary heating of raw materials by means of cooler of waste gases |
US8618011B2 (en) * | 2010-04-09 | 2013-12-31 | Kellogg Brown & Root Llc | Systems and methods for regenerating a spent catalyst |
RU2518080C2 (en) * | 2011-07-08 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Премиум Инжиниринг" | Heavy oil stock processing method and device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7281473B2 (en) | High severity fluidized catalytic cracking system and process for producing olefins from petroleum feeds | |
KR102675222B1 (en) | Systems and methods including hydroprocessing and high-severity fluidized catalytic cracking for processing petroleum-based materials | |
Corma et al. | Processing biomass-derived oxygenates in the oil refinery: Catalytic cracking (FCC) reaction pathways and role of catalyst | |
JP6158807B2 (en) | Fluid catalytic cracking of paraffinic naphtha in a downflow reactor | |
KR102347805B1 (en) | Integrated supercritical water and steam cracking process | |
Kaufmann et al. | Catalysis science and technology for cleaner transportation fuels | |
ES2913654T3 (en) | FCC procedure with two reaction zones | |
KR101821451B1 (en) | A process for catalytic conversion of low value hydrocarbon streams to light olefins | |
JP2019528358A (en) | System and method for converting feedstock hydrocarbons to petrochemical products | |
JP2018087355A (en) | High-rate reactor system | |
RU2700710C1 (en) | Method of processing crude oil into light olefins, aromatic compounds and synthetic gas | |
KR101787210B1 (en) | Direct catalytic cracking of crude oil by a temperature gradient process | |
US20220064546A1 (en) | Processes for producing petrochemical products that utilize fluid catalytic cracking of lesser and greater boiling point fractions with steam | |
JP2017502110A (en) | Integrated process of solvent degassing and fluid catalytic cracking for the production of light olefins | |
JP2020527632A (en) | Systems and methods for processing heavy oils | |
WO2022050986A1 (en) | Integrated process for conversion of whole crude to light olefins | |
US11230673B1 (en) | Processes for producing petrochemical products that utilize fluid catalytic cracking of a lesser boiling point fraction with steam | |
Zhang et al. | Coupling process of heavy oil millisecond pyrolysis and coke gasification: a fundamental study | |
CN105722953B (en) | The method for converting coal into chemicals | |
US11242493B1 (en) | Methods for processing crude oils to form light olefins | |
WO2006067104A1 (en) | Gasoline cracking | |
RU2598074C1 (en) | Method for catalytic conversion of hydrocarbon raw material | |
CN106609151B (en) | A kind of method for producing low-carbon alkene | |
RU2376340C1 (en) | Method of crude hydrocarbon preparation for further advanced cracking | |
CN112745914B (en) | Integrated method and integrated device for converting crude oil into petrochemical products |