RU2698833C1 - Method of processing fuel oil - Google Patents

Method of processing fuel oil Download PDF

Info

Publication number
RU2698833C1
RU2698833C1 RU2018121247A RU2018121247A RU2698833C1 RU 2698833 C1 RU2698833 C1 RU 2698833C1 RU 2018121247 A RU2018121247 A RU 2018121247A RU 2018121247 A RU2018121247 A RU 2018121247A RU 2698833 C1 RU2698833 C1 RU 2698833C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
reactor
light
pitch
oil products
Prior art date
Application number
RU2018121247A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Юрьевич Кочетков
Дарья Алексеевна Кочеткова
Раиса Прохоровна Кочеткова
Елена Юрьевна Кочеткова
Original Assignee
Алексей Юрьевич Кочетков
Дарья Алексеевна Кочеткова
Раиса Прохоровна Кочеткова
Елена Юрьевна Кочеткова
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 Алексей Юрьевич Кочетков, Дарья Алексеевна Кочеткова, Раиса Прохоровна Кочеткова, Елена Юрьевна Кочеткова filed Critical Алексей Юрьевич Кочетков
Priority to RU2018121247A priority Critical patent/RU2698833C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2698833C1 publication Critical patent/RU2698833C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10CWORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C3/00Working-up pitch, asphalt, bitumen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/06Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by pressure distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/34Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts
    • C10G9/36Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts with heated gases or vapours

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

FIELD: oil, gas and coke-chemical industries.
SUBSTANCE: invention relates to oil refining, in particular, to a method of processing fuel oil to obtain light oil products and petroleum pitches, which can be used in various fields of science and engineering. Proposed method comprises thermolysis of fuel oil in flow mode. First, in the coil of the furnace at pressure of 2.0 MPa, temperature of 450 °C in the presence of an additive - a mixture of phenol and urotropin, steam in a mode of recirculation of the obtained mixture through heating in a heat exchanger. Then, light and medium-temperature light oil products are distilled in the reactor, passing through the entire height of the reactor through three layers of catalysts for hydrocracking, hydrofining and reforming. Exiting the reactor, they enter the rectification column, where light oil products and medium-temperature light oil products are divided into light oil products, and heavy oil products - thermolysis resin from the reactor cube - are supplied to the oxidation reactor, where they are oxidised with air oxygen to obtain light hydrocarbon fractions and water vapour, which are cooled in a heat exchanger, enter the separator, and oil from the bottom of the oxidation reactor is fed for granulation.
EFFECT: technical result consists in increase of oil processing depth with production of qualitative light oil products and oil pitch with absence of content of benz(a)pyrene in it.
1 cl, 3 dwg, 2 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности, к способу переработки мазута М-100 (ГОСТ 10585-2013) с получением светлых нефтепродуктов и нефтяных пеков, которые могут быть использованы в различных областях науки и техники в качестве замены каменноугольного нефтяного пека и могут быть применены для производства анодной массы, угольной и графитированной продукции, конструкционных углеграфитовых материалов. Многие годы в алюминиевой и электродной промышленности делаются попытки внедрить пеки, полученные на основе нефтепродуктов (тяжелых нефтяных остатков крекинга - гудронов), смол пиролиза, полученных в производстве полиэтилена и др.The invention relates to the field of oil refining, in particular, to a method for the processing of fuel oil M-100 (GOST 10585-2013) to produce light oil products and oil pitch, which can be used in various fields of science and technology as a replacement for coal oil pitch and can be applied for the production of anode paste, coal and graphite products, structural carbon graphite materials. For many years, attempts have been made in the aluminum and electrode industries to introduce pitches obtained on the basis of petroleum products (heavy oil cracking residues - tars), pyrolysis resins obtained in the production of polyethylene, etc.

Важными показательными качествами получаемого нефтяного пека является его низкая зольность, особенно концентрация тяжелых металлов, а основным достоинством нефтяных пеков является то, что они не содержат вредных для здоровья человека канцерогенных веществ (3,4-бенз(а)пиренов и др.). Кроме того, для производства нефтяного пека существуют практически неограниченные сырьевые ресурсы, однако до настоящего времени нефтяные пеки не получили широкого распространения из-за низкой концентрации поликонденсированных ароматических углеводородов, α1 и α2 - фракции, содержание которых обуславливает низкое соотношение С/Н, при этом наблюдается меньший выход коксового остатка. При этом температура размягчения изотропных волокнообразующих пеков, получаемых практически из всех нефтяных остатков, указанных выше, находится в пределах 180-220°С с высоким содержанием α-фракции, при меньших температурах размягчения (180°С) в пеке увеличивается содержание летучих (γ-фракция) до 10%, при этом наблюдается низкое содержание наиболее структурированной части пека (α-фракции ≈ 20%), что ведет к уменьшению его прочности.Important indicative qualities of the resulting oil pitch is its low ash content, especially the concentration of heavy metals, and the main advantage of oil pitch is that it does not contain carcinogens harmful to human health (3,4-benz (a) pyrenes, etc.). In addition, there are practically unlimited raw materials for the production of oil pitch, however, to date, oil pitch has not been widely distributed due to the low concentration of polycondensed aromatic hydrocarbons, α 1 and α 2 fractions, the content of which causes a low C / H ratio, at this results in a lower yield of coke residue. In this case, the softening temperature of isotropic fiber-forming pitch obtained from almost all of the oil residues mentioned above is in the range of 180-220 ° C with a high content of α-fraction, at lower softening temperatures (180 ° C) the content of volatile (γ- fraction) up to 10%, while a low content of the most structured part of the pitch (α-fraction ≈ 20%) is observed, which leads to a decrease in its strength.

Таким образом, несмотря на лучшие экологические характеристики нефтяного пека, вследствие значительно меньшего содержания канцерогенных полициклических ароматических углеводородов, все вышеуказанные недостатки не позволяют получить анодную массу требуемого качества в производстве электродных изделий. В промышленной практике основными потребителями электродного пека являются алюминиевые заводы, которые применяют практику смешения каменноугольных и нефтяных пеков. Так, в патенте US №5746906 предложен способ получения гибридного нефтекаменноугольного пека с температурой размягчения в интервале температур 107-114°С и пониженным содержанием поверхностно активных углеводородов, путем смешения каменноугольного пека с повышенной температурой размягчения и нефтяного пека с пониженной температурой размягчения в соотношении 60:40.Thus, despite the best environmental characteristics of oil pitch, due to the significantly lower content of carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons, all the above disadvantages do not allow to obtain the anode mass of the required quality in the production of electrode products. In industrial practice, the main consumers of electrode pitch are aluminum plants, which use the practice of mixing coal and oil pitch. So, in US patent No. 5746906 a method for producing a hybrid oil-tar pitch with a softening temperature in the temperature range 107-114 ° C and a low content of surface active hydrocarbons by mixing coal tar pitch with a high softening temperature and oil pitch with a reduced softening temperature in the ratio of 60: 40.

В патенте RU №2080418 предложено в производстве анодной массы в качестве углеродсодержащего связующего использовать гомогенную смесь, полученную путем смешения каменноугольного пека с нефтяным пеком при соотношении 19:1 - 2:1.In the patent RU No. 2080418 in the production of the anode mass, a homogeneous mixture obtained by mixing coal tar pitch with oil pitch at a ratio of 19: 1 - 2: 1 is used as a carbon-containing binder.

Следует отметить, что правильный подход к подбору исходных материалов является сложной задачей подготовки производства для получения анодной массы. Основные свойства пеков в значительной степени зависят от того, из каких продуктов нефтепереработки они получены, многие структурно-химические особенности исходных продуктов принципиально сохраняются по всей цепи превращений от первичного слоя тяжелых остатков нефтепродуктов и т.д. Исходным материалом для производства каменноугольных пеков является каменноугольная смола, полученная как побочный продукт при коксовании углей. Для получения нефтяных пеков, волокнообразующих пеков в основном используют смолы пиролиза процессов получения этилена или пропилена (патенты RU №№2478685, 2415972, 2586135 и др.).It should be noted that the correct approach to the selection of starting materials is a complex task of preparing the production to obtain the anode mass. The basic properties of pitch are largely dependent on what oil products they are derived from, many structural and chemical features of the starting products are fundamentally preserved along the entire transformation chain from the primary layer of heavy residues of oil products, etc. The starting material for the production of coal tar pitch is coal tar obtained as a by-product of coal coking. To obtain oil pitch, fiber-forming pitch, pyrolysis resins for the production of ethylene or propylene are mainly used (patents RU No. 2478685, 2415972, 2586135, etc.).

Таким образом, выпуск электродной продукции зависит, в основном, от качества исходных сырьевых материалов. В настоящее время практически отсутствует научное обоснование требований к качеству связующих материалов на основе продуктов нефтепереработки. Причина в том, что они в значительной степени могут отличаться по составу и свойствам, как от каменноугольного пека, так и между собой, в зависимости от сырья и технологии изготовления. В совокупности эти факторы выдвигают проблему разработки получения нефтяного пека с применением альтернативного сырья по отношению используемых нефтяных остатков от процессов пиролиза, крекинга и висбрекинга.Thus, the output of electrode products depends mainly on the quality of the raw materials. At present, there is practically no scientific substantiation of the requirements for the quality of binders based on refined products. The reason is that they can significantly vary in composition and properties, both from coal tar pitch and among themselves, depending on the raw materials and manufacturing technology. Together, these factors raise the problem of developing the production of oil pitch using alternative raw materials in relation to the used oil residues from the processes of pyrolysis, cracking and visbreaking.

Разработку технологии получения нефтяных электродных пеков в России начали еще в 60-ых годах прошлого столетия. Эти исследования выполнял Уральский политехнический и Уфимский нефтяной институты совместно с научно-исследовательскими институтами (БашНИИ НП, ВАМИ, ГосНИИЭП, НИИграфит, ВНИИЭИ) и промышленными предприятиями (Омский, Новоуфимский, Волгоградским нефтеперерабатывающим и Уральским алюминиевым заводами).The development of technology for the production of oil electrode pitch in Russia began in the 60s of the last century. These studies were carried out by the Ural Polytechnic and Ufa Petroleum Institutes together with research institutes (BashNII NP, VAMI, GosNIIEP, NIIgrafit, VNIIEI) and industrial enterprises (Omsk, Novoufimsky, Volgograd oil refineries and Ural aluminum plants).

Основной задачей превращения нефтяного сырья в пек является направленное регулируемое изменение группового состава тяжелого нефтяного сырья, который должен обеспечить пеку необходимые физико-химические, эксплуатационные свойства, с учетом оптимальной технологии его переработки с углеродными наполнителями.The main task of turning petroleum feedstocks into pitch is a directed controlled change in the group composition of heavy petroleum feedstocks, which should provide the pitch with the necessary physico-chemical, operational properties, taking into account the optimal technology for its processing with carbon fillers.

В настоящее время нефтеперерабатывающая промышленность располагает относительно широким ассортиментом остаточного тяжелого нефтяного сырья: смола пиролиза, крекинг-остаток, остаток тяжелого висбрекинга гудрона, тяжелые газойлевые фракции.Currently, the oil refining industry has a relatively wide range of residual heavy crude oil: pyrolysis resin, cracking residue, heavy visbreaking tar residue, heavy gas oil fractions.

Известно, что процесс термолиза тяжелых нефтяных остатков - это сложная физико-химическая система, имеющая двойственную детерминированно-стохастическую природу. Участвующие потоки вещества в процессе его термолиза, как правило, многофазные и многокомпонентные. Получаемая система чрезвычайно характеризуется сложным воздействием составляющих их фаз и компонентов, однако тяжелые нефтяные остатки являются перспективным сырьем для получения нефтяного пека, так как содержат конденсированные ароматические соединения, а также нафтеновые и нафтеноароматические структуры.It is known that the process of thermolysis of heavy oil residues is a complex physicochemical system having a dual deterministic stochastic nature. The participating substance flows in the process of its thermolysis are, as a rule, multiphase and multicomponent. The resulting system is extremely characterized by the complex effects of their phases and components, however, heavy oil residues are a promising raw material for the production of oil pitch, as they contain condensed aromatic compounds, as well as naphthenic and naphthenoaromatic structures.

Согласно блок-схеме (фиг. 1), на возможные варианты получения нефтяных пеков были разработаны способы получения нефтяных пеков, которые представлены в патентах RU №№2062285, 2186824, 2085571, 2075496.According to the flowchart (Fig. 1), methods for producing oil pitch were developed for possible options for producing oil pitch, which are presented in RU patents Nos. 2062285, 2186824, 2085571, 2075496.

Во всех способах, описанных в вышеуказанных патентах, термолиз тяжелого нефтяного сырья связан с реакциями разложения и уплотнения, с соответствующими фазовыми переходами: газ дистиллят и пек (кубовый остаток). В связи с этим практически все способы по получению пека в вышеуказанных патентах имеют один и тот же недостаток: излишнюю затрату энергии, много тепла расходуется на испарение образующихся в реакторе дистиллятов, что усложняет аппаратурное оформление процесса. Поскольку во всех способах для получения пека наблюдается совмещение термического крекинга с вакуумной перегонкой, термического крекинга с термолизом.In all the methods described in the above patents, the thermolysis of heavy petroleum feedstocks is associated with decomposition and compaction reactions, with the corresponding phase transitions: gas distillate and pitch (bottoms). In this regard, almost all the methods for obtaining pitch in the above patents have the same drawback: excessive energy consumption, a lot of heat is spent on evaporation of the distillates formed in the reactor, which complicates the hardware design of the process. Since in all methods for the production of pitch there is a combination of thermal cracking with vacuum distillation, thermal cracking with thermolysis.

Основным недостатком нефтяных пеков, получаемых способами, описанными в вышеуказанных патентах, является отсутствие требуемого соотношения α и α1-фракций. Значение α-фракции должно быть не менее 27, a α1-фракции не менее 7. При этих значениях α и α2-фракций, полученные пеки обладают требуемой спекающей способностью, механической прочностью и пониженной пористостью.The main disadvantage of oil pitch obtained by the methods described in the above patents is the lack of the required ratio of α and α 1 fractions. The value of the α-fraction should be at least 27, and the α 1 fraction should be at least 7. At these values of the α and α 2 fractions, the resulting peaks have the required sintering ability, mechanical strength, and reduced porosity.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения нефтяного пека с использованием в качестве нетрадиционного сырья усредненного мазута марки М-40 (ГОСТ 10585-2013), представленный в статье авторов М.О. Андропов, В.В. Жук, А.Н. Третьяков, Р.А. Чуркин, В.А. Яновский «ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОЛИЗА СИБИРСКОГО УСРЕДНЕННОГО МАЗУТА МАРКИ М-40» (Вестник Томского государственного университета. 2014. №382. С. 225-229).The closest in technical essence is the method of producing oil pitch using averaged fuel oil grade M-40 (GOST 10585-2013), presented in an article by M.O. Andropov, V.V. Beetle, A.N. Tretyakov, R.A. Churkin, V.A. Yanovsky “RESEARCH OF THERMOLYSIS OF THE SIBERIAN AVERAGE FUEL OIL OF BRAND M-40” (Bulletin of Tomsk State University. 2014. No. 382. S. 225-229).

В данном способе представлен термолиз мазута М-40 с получением газообразных и дистиллятных продуктов и нефтяного пека. Основным недостатком указанного способа является то, что в представленной информации нет основных показателей, по которым можно было бы определить пригодность получаемого нефтяного пека в качестве связующего в производстве графитовых электродов. Для производства графитовых электродов необходимы связующие строго регламентированного качества, с высоким выходом коксового остатка, отличающиеся определенным соотношением α и α1-фракций.This method presents the thermolysis of fuel oil M-40 to produce gaseous and distillate products and oil pitch. The main disadvantage of this method is that in the information presented there are no basic indicators by which it would be possible to determine the suitability of the resulting oil pitch as a binder in the production of graphite electrodes. For the production of graphite electrodes, binders of strictly regulated quality are required, with a high yield of coke residue, characterized by a certain ratio of α and α 1 fractions.

Определение содержания α-фракций (карбены), а также β-фракции (смолисто-асфальтеновая часть) и γ-фракции (масляно-смолистая часть), обеспечивает нефтяному пеку текучесть, пластичность и придает ему связующие спекающие способность. Содержание α1 - фракции (карбоиды) играет роль центра коксообразования и влияет на образование материала с изотропными свойствами в определенных технологических условиях.Determination of the content of α-fractions (carbenes), as well as β-fractions (resinous-asphaltene part) and γ-fraction (oil-resinous part), provides oil pitch fluidity, plasticity and gives it a binder sintering ability. The content of α 1 fraction (carboids) plays the role of a coke formation center and affects the formation of a material with isotropic properties under certain technological conditions.

В указанной работе представлено два параметра качества получаемого пека: температура размягчения, которая находится в пределах от 68 до 135°С и коксуемость в диапазоне 54,2-69,6%.In this work, two quality parameters of the resulting pitch are presented: the softening temperature, which is in the range from 68 to 135 ° C and the coking ability in the range of 54.2-69.6%.

По вышеуказанным показателям нельзя судить о пеке как о связующем компоненте в графитовом производстве, поскольку вышеуказанные показатели качества получаемого пека не характеризуют его связующие и спекающие способности. Главная составная часть связующего компонента - это растворимая часть пека (α, β, γ-фракции), содержащая мальтены и асфальтены, которые определяют спекающие свойства связующего компонента.According to the above indicators, it is impossible to judge pitch as a binding component in graphite production, since the above quality indicators of the resulting pitch do not characterize its binding and sintering capabilities. The main component of the binder component is the soluble part of the pitch (α, β, γ-fraction) containing maltens and asphaltenes, which determine the sintering properties of the binder component.

Задачей настоящей работы является разработка технологии переработки мазута М-100 (ГОСТ 10585-2013) с целью увеличения глубины переработки нефти для получением качественных светлых нефтепродуктов и нефтяного пека с отсутствием содержания в нем бенз(а)пирена.The objective of this work is to develop a technology for the processing of M-100 fuel oil (GOST 10585-2013) with the aim of increasing the depth of oil refining to obtain high-quality light oil products and oil pitch with no benz (a) pyrene content in it.

Одним из основных способов глубокой переработки мазута являются процессы термического и термокаталитического крекинга. Новые подходы к роли и назначению термических процессов позволяют эффективно использовать каждый из них. Рационально комбинируя эти процессы с подбором технологических условий и селективных добавок, наиболее предпочтительных для конкретной задачи, можно обеспечить получение конкретных нефтепродуктов, например, нефтяного пека и светлых нефтепродуктов.One of the main methods for the deep processing of fuel oil is the processes of thermal and thermocatalytic cracking. New approaches to the role and purpose of thermal processes make it possible to effectively use each of them. By rationally combining these processes with the selection of technological conditions and selective additives that are most preferable for a particular task, it is possible to obtain specific petroleum products, for example, oil pitch and light petroleum products.

В мазуте преобладают высокомолекулярные органические соединения, следовательно, в первую очередь термическому распаду будет подвергаться высокомолекулярные углеводороды и их производные. При термическом крекинге реакции распада более вероятны, чем реакции дегидрирования. При этом коксообразование не имеет места в первичной реакции крекинга.High molecular weight organic compounds predominate in fuel oil, therefore, first of all, high molecular weight hydrocarbons and their derivatives will undergo thermal decomposition. In thermal cracking, decomposition reactions are more likely than dehydrogenation reactions. In this case, coke formation does not take place in the primary cracking reaction.

Особое значение для непредельных углеводородов имеют условия крекинга при умеренных температурах и повышенных давлениях протекают реакции их полимеризации; при повышенных температурах низкое давление способствует реакциям распада непредельных на более простые молекулы. При жестких режимах процесса из олефинов могут образовываться ароматические углеводороды.Of particular importance for unsaturated hydrocarbons are cracking conditions at moderate temperatures and elevated pressures; reactions of their polymerization occur; at elevated temperatures, low pressure contributes to the decomposition of unsaturated into simpler molecules. Under severe process conditions, aromatic hydrocarbons may form from olefins.

Образование продуктов при крекинге мазута происходит по радикально-цепному механизму через алкильные и бензольные радикалы по следующей схеме (фиг. 2).The formation of products during the cracking of fuel oil occurs according to a radical chain mechanism through alkyl and benzene radicals according to the following scheme (Fig. 2).

Поставленная задача решается путем предложенного способа переработки мазута М-100 с получением светлых нефтепродуктов и нефтяного пека (фиг. 3), включающий термолиз мазута в проточном режиме, при этом, сначала в змеевике печи при давлении 2,0 МПа, температуре 450°С в присутствии присадки - смеси фенола и уротропина в соотношении 1:1, в количестве 0,1-0,25% масс., взятой от исходного сырья, водяного пара в количестве 1,5% масс. в режиме рециркуляции полученной смеси в течение 30 минут через подогрев в теплообменнике, затем в реакторе Р-1 при давлении 0,6 МПа и температуре 430°С в течение 20 минут осуществляют отгонку легких и среднетемпературных светлых нефтепродуктов, проходящих по всей высоте реактора через три слоя катализаторов гидрокрекинга, гидроочистки и риформинга, выходя из реактора Р-1 поступают в колонну ректификации, где делятся на легкие светлые нефтепродукты «Нафта-I» (ТУ 19.20.23-001-15666578-2017) и среднетемпературные светлые нефтепродукты «Нафта-II» (ТУ 19.20.23-002-15666578-2017), а тяжелые нефтепродукты - смола термолиза из куба реактора Р-1 поступают в реактор окисления Р-2, где происходит их окисление кислородом воздуха в количестве 2,5% об. при температуре 385°С, атмосферном давлении в течение 30-40 минут, с получением легких углеводородных фракций и паров воды, которые, охлаждаясь в теплообменнике, поступают в сепаратор, а нефтяной пек с низа реактора Р-2, поступает на грануляцию.The problem is solved by the proposed method of processing fuel oil M-100 to obtain light petroleum products and oil pitch (Fig. 3), including thermolysis of fuel oil in flow mode, while first in the furnace coil at a pressure of 2.0 MPa, temperature 450 ° C the presence of additives - a mixture of phenol and urotropine in a ratio of 1: 1, in an amount of 0.1-0.25% by weight, taken from the feedstock, water vapor in an amount of 1.5% by weight. in the recirculation mode of the mixture for 30 minutes through heating in a heat exchanger, then in the R-1 reactor at a pressure of 0.6 MPa and a temperature of 430 ° C for 20 minutes, light and medium-temperature light oil products are distilled through the entire height of the reactor through three layer catalysts for hydrocracking, hydrotreating and reforming, leaving the reactor R-1 enter the distillation column, where they are divided into light Nafta-I light oil products (TU 19.20.23-001-15666578-2017) and Nafta-II light-temperature light oil products "(TU 19.20.23-002-156 66578-2017), and heavy petroleum products - thermolysis resin from the cube of the R-1 reactor, enter the P-2 oxidation reactor, where they are oxidized with atmospheric oxygen in an amount of 2.5% vol. at a temperature of 385 ° C, atmospheric pressure for 30-40 minutes, to obtain light hydrocarbon fractions and water vapor, which, when cooled in a heat exchanger, enter the separator, and the oil pitch from the bottom of the R-2 reactor is fed to granulation.

В качестве металлокомплексных катализаторов используется три слоя гетерогенных катализаторов: гидрокрекинга (сероникелевый катализатор NiS/Al2O3), гидроочистки (кобальтмолибденовый катализатор СоМо3/Al2O3), риформинга (биметаллический никелькобальтмедный NiCoCu/ Al2O3).Three layers of heterogeneous catalysts are used as metal complex catalysts: hydrocracking (sulfur-nickel catalyst NiS / Al 2 O 3 ), hydrotreating (cobalt-molybdenum catalyst CoMo 3 / Al 2 O 3 ), reforming (bimetal nickel-cobalt-copper NiCoCu / Al 2 O 3 ).

Техническим результатом является получение светлых нефтепродуктов и нефтяного пека с характеристиками, близкими для каменноугольного электродного пека, но с отсутствием бенз(а)пирена и низким содержанием золы с помощью термолиза мазута М-100.The technical result is to obtain light petroleum products and oil pitch with characteristics similar to a coal-tar electrode pitch, but with no benz (a) pyrene and low ash content by thermolysis of M-100 fuel oil.

Таким образом, организация производства нефтяных пеков на базе термодеструктивных процессов новых нефтяных остатков в виде мазута М-100 расширит возможности увеличения сырьевой базы для получения электродного пека и одновременно даст дополнительный импульс решению проблемы углубления переработки нефти, так как наряду со спекающей добавкой образуются значительны объемы вторичных дистиллятных фракций, каталитическое облагораживание которых позволит увеличить выработку моторных топлив.Thus, the organization of the production of oil pitch based on thermo-destructive processes of new oil residues in the form of M-100 fuel oil will expand the possibilities of increasing the raw material base for producing electrode pitch and at the same time give an additional impetus to solving the problem of deepening oil refining, since along with the sintering additive significant volumes of secondary distillate fractions, the catalytic refinement of which will increase the production of motor fuels.

Предлагаемое техническое решение, как новая совокупность существующих признаков, проявляющих новое техническое свойство, соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень»The proposed technical solution, as a new set of existing features exhibiting a new technical property, meets the criteria of the invention "inventive step"

В предлагаемом способе термоконденсацию, дегидрогенизацию, циклизацию и окисление реакционной смеси проводят в реакторах проточного типа в нисходящем потоке, который равномерно омывает стенки реакторов, предотвращая их закоксованность.In the proposed method, thermal condensation, dehydrogenation, cyclization and oxidation of the reaction mixture are carried out in flow-type reactors in a downward flow, which uniformly washes the walls of the reactors, preventing their coking.

Термолиз мазута М-100 приводит к расщеплению структуры парафиновых цепей, дегидрогенизация и циклизация и образование плоских структур полициклических конденсированных ароматических соединений. Термолиз при повышенном давлении приводит к вовлечению большинства компонентов реакционной смеси, а также уменьшению коксообразования вследствие стадии отгонки водяным паром, что позволяет довести нефтяной пек до заданного группового состава и температуры размягчения.Thermolysis of M-100 fuel oil leads to splitting of the structure of paraffin chains, dehydrogenation and cyclization and the formation of flat structures of polycyclic condensed aromatic compounds. Thermolysis at elevated pressure leads to the involvement of most components of the reaction mixture, as well as to a decrease in coke formation due to the steam distillation stage, which allows to bring the oil pitch to a predetermined group composition and softening temperature.

Пример 1.Example 1

Мазут М-100 (ГОСТ 10585-2013) согласно технологической схеме (фиг. 3), помещали в Е-1, откуда подавали насосом Н-1 в эжектор Э-1, а комплексообра-зующую присадку - уротропин и фенол в количестве 0,1% масс, подавали отдельно в эжектор Э-1 насосом Н-2, где осуществляли смешивание мазута и комплексообразующей присадки, затем водяной пар в количестве 1,5% масс, подавали через эжектор Э-2, далее всю реакционную смесь предварительно подогревали в теплообменнике Т-1 и направляли в печь П-1, где температура 450°С и давление 2 МПа поддерживались в течение 30 минут. После чего реакционная смесь поступала в реактор Р-1, где температурный режим поддерживался в пределах 430°С и давлении 0,6 МПа при подаче водяного пара в количестве 5% об. Время нахождения реакционной смеси в кубе Р-1 составляло 20 минут, в течение которого проходило деление реакционной среды на парогазовую, которая проходила по всей высоте реактора через три слоя катализаторов гидрокрекинга, гидроочистки и риформинга. Затем парогазовая смесь углеводородов направлялась в ректификационную колонну РК-1, где делилась на легкую углеводородную фракцию «Нафта-I» и среднюю углеводородную фракцию «Нафта-II» (табл. 1).Fuel oil M-100 (GOST 10585-2013) according to the technological scheme (Fig. 3), was placed in E-1, from where it was pumped with an N-1 pump into an E-1 ejector, and the complexing additive was urotropine and phenol in an amount of 0, 1% of the mass was fed separately to the E-1 ejector with an N-2 pump, where fuel oil and complexing additive were mixed, then water vapor in the amount of 1.5% of the mass was fed through the E-2 ejector, then the whole reaction mixture was preheated in a heat exchanger T-1 and sent to the furnace P-1, where a temperature of 450 ° C and a pressure of 2 MPa were maintained for 30 minutes. After that, the reaction mixture entered the reactor R-1, where the temperature was maintained at 430 ° C and a pressure of 0.6 MPa when water vapor was supplied in an amount of 5% vol. The residence time of the reaction mixture in the P-1 cube was 20 minutes, during which the reaction medium was divided into gas-vapor, which passed through the entire height of the reactor through three layers of hydrocracking, hydrotreating and reforming catalysts. Then the gas-vapor mixture of hydrocarbons was sent to the distillation column RK-1, where it was divided into the light hydrocarbon fraction "Nafta-I" and the average hydrocarbon fraction "Nafta-II" (Table 1).

Смола термолиза мазута М-100 из куба Р-1 поступала в Р-2, охлаждалась в теплообменнике Т-1 до температуры 385°С, где при атмосферном давлении окислялась кислородом воздуха в количестве 2,5% об. в течение 30 минут. Легкая углеводородная фракция и получаемые пары воды охлаждались в теплообменнике Т-2 и поступали в сепаратор С-1. Полученный пек из реактора Р-2 сливали и анализировали, согласно ГОСТ 10200-83 «Пек каменноугольный электродный».The thermolysis resin of M-100 fuel oil from the P-1 cube was supplied to P-2, cooled in a T-1 heat exchanger to a temperature of 385 ° C, where it was oxidized with atmospheric pressure in the amount of 2.5% vol. within 30 minutes. The light hydrocarbon fraction and the resulting water vapor were cooled in a T-2 heat exchanger and entered the C-1 separator. The resulting pitch from the R-2 reactor was poured and analyzed, according to GOST 10200-83 "Coal electrode pitch."

Пример 2.Example 2

Способ переработки мазута проводился согласно примеру 1, за исключением количества комплексообразующей присадки, которая составляет 0,1% масс. при времени окисления в Р-2 в течение 40 минут.The method of processing fuel oil was carried out according to example 1, with the exception of the amount of complexing additives, which is 0.1% of the mass. at the time of oxidation in P-2 for 40 minutes.

Пример 3.Example 3

Способ переработки мазута проводился проводилась согласно примеру 1, за исключением количества комплексообразующей присадки, которая составляет 0,175% масс. и времени окисления в Р-2 30 минут.The method of processing fuel oil was carried out according to example 1, with the exception of the amount of complexing additives, which is 0.175% of the mass. and oxidation time in P-2 30 minutes.

Пример 4.Example 4

Способ переработки мазута проводился согласно примеру 1, за исключением количества присадки, составляющей 0,175% масс. и времени окисления в Р-2 40 минут.The method of processing fuel oil was carried out according to example 1, except for the amount of additive component 0.175% of the mass. and oxidation time in P-2 40 minutes.

Пример 5.Example 5

Способ переработки мазута проводился согласно примеру 1, за исключением количества присадки, составляющей 0,25% масс. и времени окисления в Р-2 30 минут.The method of processing fuel oil was carried out according to example 1, with the exception of the amount of additive component 0.25% of the mass. and oxidation time in P-2 30 minutes.

Пример 6.Example 6

Способ переработки мазута проводился согласно примеру 1, за исключением количества присадки, составляющей 0,25% масс. и времени окисления в Р-2 40 минут.The method of processing fuel oil was carried out according to example 1, with the exception of the amount of additive component 0.25% of the mass. and oxidation time in P-2 40 minutes.

Пример 7.Example 7

Способ переработки мазута проводился согласно примеру 1, за исключением количества присадки, составляющей 0,35% масс. и времени окисления в Р-2 40 минут.The method of processing fuel oil was carried out according to example 1, except for the amount of additive component 0.35% of the mass. and oxidation time in P-2 40 minutes.

Проведение процесса при всех вышеуказанных технологических условиях в примере 1, но с добавлением присадки в количестве 0,35% масс., приводит к тому, что в продукте термолиза растет содержание нежелательной α1 - фракции, а глубина превращения сырья в ней приводит к необходимой степени превращения мазута. Количество светлых нефтепродуктов остается на прежнем уровне, при этом происходит перераспределение: количество легких светлых нефтепродуктов «Нафта-I» увеличивается, а количество среднетемпературных нефтепродуктов «Нафта-II» уменьшается, поскольку большая концентрация присадки в процессе поликонденсации ведет к росту коксообразования.The process under all the above technological conditions in example 1, but with the addition of an additive in an amount of 0.35 wt%, leads to the fact that the content of undesirable α 1 fraction increases in the thermolysis product, and the depth of conversion of the raw material in it leads to the necessary degree conversions of fuel oil. The number of light oil products remains at the same level, with a redistribution: the number of light light oil products "Nafta-I" increases, and the amount of medium-temperature oil products "Nafta-II" decreases, since a high concentration of the additive during the polycondensation leads to an increase in coke formation.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить из мазута нефтяной пек, который не содержит бенз(а)пирены (фиг. 1) и позволяет увеличить глубину переработки нефти до 80-90% масс. (табл. 2). С учетом полученных светлых нефтепродуктов на стадии первичной переработки нефти методом каталитического жидкофазного окислительного крекинга, выход которых составляет 59-62% масс.Thus, the proposed method allows to obtain from oil fuel oil pitch, which does not contain benz (a) pyrenes (Fig. 1) and allows you to increase the depth of oil refining up to 80-90% of the mass. (tab. 2). Taking into account the obtained light oil products at the stage of primary oil refining by the method of catalytic liquid-phase oxidative cracking, the yield of which is 59-62% of the mass.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (2)

1. Способ переработки мазута с получением светлых нефтепродуктов и нефтяного пека, включающий термолиз мазута в проточном режиме, отличающийся тем, что сначала в змеевике печи при давлении 2,0 МПа, температуре 450°С в присутствии присадки - смеси фенола и уротропина в массовом соотношении 1:1, в количестве 0,1-0,25 мас.%, взятой от исходного сырья, водяного пара в количестве 1,5 мас.% в режиме рециркуляции полученной смеси в течение 30 мин через подогрев в теплообменнике, затем в реакторе при давлении 0,6 МПа и температуре 430°С в течение 20 мин осуществляют отгонку легких и среднетемпературных светлых нефтепродуктов, проходящих по всей высоте реактора через три слоя катализаторов гидрокрекинга, гидроочистки и риформинга, выходя из реактора, поступают в колонну ректификации, где делятся на легкие светлые нефтепродукты и среднетемпературные светлые нефтепродукты, а тяжелые нефтепродукты - смола термолиза из куба реактора - поступают в реактор окисления, где происходит их окисление кислородом воздуха в количестве 2,5 об.% при температуре 385°С, атмосферном давлении в течение 30-40 мин, с получением легких углеводородных фракций и паров воды, которые, охлаждаясь в теплообменнике, поступают в сепаратор, а нефтяной пек с низа реактора окисления поступает на грануляцию.1. A method of processing fuel oil to obtain light petroleum products and oil pitch, including thermolysis of fuel oil in flowing mode, characterized in that it is first in the furnace coil at a pressure of 2.0 MPa, a temperature of 450 ° C in the presence of an additive - a mixture of phenol and urotropine in a mass ratio 1: 1, in an amount of 0.1-0.25 wt.%, Taken from the feedstock, water vapor in an amount of 1.5 wt.% In the recirculation mode of the mixture for 30 minutes through heating in a heat exchanger, then in the reactor at a pressure of 0.6 MPa and a temperature of 430 ° C for 20 min distillation of light and medium temperature light oil products passing through the entire height of the reactor through three layers of hydrocracking, hydrotreating and reforming catalysts, leaving the reactor, enter a distillation column, where they are divided into light light oil products and medium temperature light oil products, and heavy oil products - thermolysis resin from a cube reactor - enter the oxidation reactor, where they are oxidized with atmospheric oxygen in an amount of 2.5 vol.% at a temperature of 385 ° C, atmospheric pressure for 30-40 minutes, to obtain m light hydrocarbon fractions and water vapor, which are cooled in a heat exchanger, fed to the separator, and petroleum pitch from the bottom of the oxidation reactor is fed to granulation. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используется три слоя гетерогенных металлокомплексных катализаторов: гидрокрекинга (сероникелевый катализатор NiS/Al2O3), гидроочистки (кобальтмолибденовый катализатор Со-Мо3/А12О3), риформинга (биметаллический никелькобальтмедный NiCoCu/Al2O3).2. The method according to claim 1, characterized in that three layers of heterogeneous metal-complex catalysts are used: hydrocracking (nickel-sulfur catalyst NiS / Al 2 O 3 ), hydrotreating (co-molybdenum catalyst Co-Mo 3 / A1 2 O 3 ), reforming (bimetallic nickel-cobalt copper NiCoCu / Al 2 O 3 ).
RU2018121247A 2018-06-07 2018-06-07 Method of processing fuel oil RU2698833C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121247A RU2698833C1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Method of processing fuel oil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121247A RU2698833C1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Method of processing fuel oil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2698833C1 true RU2698833C1 (en) 2019-08-30

Family

ID=67851732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121247A RU2698833C1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Method of processing fuel oil

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2698833C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750991C1 (en) * 2020-10-25 2021-07-07 Акционерное Общество "Восточный Научно-Исследовательский Углехимический Институт" Method for producing oil pitch

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5746906A (en) * 1995-08-10 1998-05-05 Koppers Industries, Inc. Coal tar pitch blend having low polycyclic aromatic hydrocarbon content and method of making thereof
US7341656B1 (en) * 2004-07-26 2008-03-11 Marathon Ashland Petroleum Co. Llc Continuous oxidation and distillation process of heavier hydrocarbon materials
RU2413752C2 (en) * 2009-02-16 2011-03-10 Андрей Владиславович Курочкин Procedure for processing heavy hydrocarbon stock
RU2479621C1 (en) * 2011-08-12 2013-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Группа инновационных проектов" Oil product electrothermolysis method, and plant for its implementation
RU2500789C1 (en) * 2012-12-19 2013-12-10 Андрей Владиславович Курочкин Procedure for thermal conversion of heavy hydrocarbon stock

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5746906A (en) * 1995-08-10 1998-05-05 Koppers Industries, Inc. Coal tar pitch blend having low polycyclic aromatic hydrocarbon content and method of making thereof
US7341656B1 (en) * 2004-07-26 2008-03-11 Marathon Ashland Petroleum Co. Llc Continuous oxidation and distillation process of heavier hydrocarbon materials
RU2413752C2 (en) * 2009-02-16 2011-03-10 Андрей Владиславович Курочкин Procedure for processing heavy hydrocarbon stock
RU2479621C1 (en) * 2011-08-12 2013-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Группа инновационных проектов" Oil product electrothermolysis method, and plant for its implementation
RU2500789C1 (en) * 2012-12-19 2013-12-10 Андрей Владиславович Курочкин Procedure for thermal conversion of heavy hydrocarbon stock

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
М.О. АНДРОПОВ и др., "Химия. Исследование термолиза сибирского усредненного мазута марки М-40", ж-л "Вестник Томского государственного универтитета", N 382, 2014, с. 225-229. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750991C1 (en) * 2020-10-25 2021-07-07 Акционерное Общество "Восточный Научно-Исследовательский Углехимический Институт" Method for producing oil pitch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Corma et al. Processing biomass-derived oxygenates in the oil refinery: Catalytic cracking (FCC) reaction pathways and role of catalyst
Wan et al. Direct catalytic upgrading of biomass pyrolysis vapors by a dual function Ru/TiO2 catalyst
KR20120101010A (en) Methods for producing hydrocarbon products from bio-oils and/or coal-oils
JP2020533453A (en) Low quality oil reforming method and reforming system
CN104611060B (en) A kind of method that waste plastics and Gao Fang component produce clean fuel oil
JP2016527343A (en) Process for converting high boiling hydrocarbon feeds to lower boiling hydrocarbon products
US9222037B2 (en) Apparatuses and methods for deoxygenating biomass-derived pyrolysis oil
Zhang et al. Coupling process of heavy oil millisecond pyrolysis and coke gasification: a fundamental study
RU2698833C1 (en) Method of processing fuel oil
Ebikade et al. Lignin monomer conversion into biolubricant base oils
RU2650925C2 (en) Delayed coking process with pre-cracking reactor
JP5196396B2 (en) Method for pyrolysis of heavy oil
US20150136648A1 (en) Method for treating coal tar using reactive distillation
CN113755211B (en) Method for producing needle coke by using raw material containing optimized ethylene tar
CN103154203A (en) Integrated process for steam cracking
CN105745310A (en) Process for hydrotreating a coal tar stream
US20110180456A1 (en) Integrated Process and System for Steam Cracking and Catalytic Hydrovisbreaking with Catalyst Recycle
JP5676344B2 (en) Kerosene manufacturing method
CN103789037B (en) Processing method for by-products of ethylene equipment
Pourjafar et al. Exploring large pore size alumina and silica-alumina based catalysts for decomposition of lignin
RU2759378C1 (en) Method for obtaining raw materials for the production of carbon black
CN105765037A (en) Process for hydrotreating a coal tar stream
RU2598074C1 (en) Method for catalytic conversion of hydrocarbon raw material
JPH1129718A (en) Modified stock oil for carbon black
CN104479739B (en) The method that high temperature coal-tar distillate hydrogenation produces fuel oil

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200818

Effective date: 20200818

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211011

Effective date: 20211011