RU2768668C2

RU2768668C2 - Thermal cracking unit for heavy oil residues

Info

Publication number: RU2768668C2
Application number: RU2020118455A
Authority: RU
Inventors: Василий Дмитриевич Мушенко; Анатолий Валерьевич ЖУКОВ; Владимир Александрович Петренко; Сергей Николаевич Ивлиев
Original assignee: Василий Дмитриевич Мушенко; Анатолий Валерьевич ЖУКОВ; Владимир Александрович Петренко; Сергей Николаевич Ивлиев
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2022-03-24
Also published as: RU2020118455A3; RU2020118455A

Abstract

FIELD: processing of heavy oil stock.

SUBSTANCE: invention relates to a heavy oil residue thermal cracking unit, comprising a furnace for heating the feedstock to the required temperature, a remote reactor, a cracking product separation unit, connected to the liquid and gaseous products supply line remote reactor, the initial raw material preheating unit, connected to the compressed air injector-mixer, the whole heated raw material supply line or its part, output of which is connected to the output line of the remaining heated raw material from the heating unit and to the gas-liquid separator for separating waste air from the activated heavy oil residue, output from the bottom of the separator and supplied to the inlet of the furnace for heating to the required temperature. Plant additionally includes two sources of the air-oxygen mixture using two injectors-mixers, one of which is located between the gas-liquid separator and the tubular furnace, and the second one is located between the tubular furnace and the remote reactor, the installation also includes a catalytic cracking section with iron-containing catalysts, as well as the plant includes a return supply system for further processing of heavy products of the primary processing process obtained at the plant, namely fractions 350–450 °C, fuel oil and bitumen, which are again supplied to the inlet of the plant and enter the common line of the initial processed raw material through the preheating unit and the injector-mixer.

EFFECT: intensification of thermal cracking of heavy oil residues, as well as further processing of the obtained heavy products of the primary processing process, namely fractions 350–450 °C, fuel oil and bitumen.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки тяжелого нефтяного сырья, а именно к утилизации и направленной переработке вторичных нефтепродуктов и отходов, которые образуются в процессе эксплуатации технических средств различного уровня и назначения. Переработку осуществляют в процессе термического крекинга.The invention relates to the field of processing of heavy oil raw materials, and in particular to the recycling and directed processing of secondary petroleum products and waste, which are formed during the operation of technical equipment of various levels and purposes. Processing is carried out in the process of thermal cracking.

Переработка тяжелых нефтяных остатков (ТНО), представляет собой сложную комплексную проблему, включающую необходимость решения как экологических, так и технических вопросов. Проблема усложняется значительной шириной диапазона сырья для переработки, от относительно низкокипящих фракций до прямогонного мазута и гудрона включительно. Успешное разрешение проблемы позволит превращать вторичные нефтепродукты и отходы в наиболее востребованные легкие нефтепродукты, в том числе бензины, дизельное топливо, легкие и средние масла.The processing of heavy oil residues (HOR) is a complex complex problem, including the need to address both environmental and technical issues. The problem is complicated by the wide range of raw materials for processing, from relatively low-boiling fractions to straight-run fuel oil and tar, inclusive. Successful resolution of the problem will make it possible to turn secondary oil products and waste into the most popular light oil products, including gasoline, diesel fuel, light and medium oils.

Известны различные подходы к процессам переработки и различные установки термического крекинга исходных нефтепродуктов, в том числе ТНО, а также пути и способы для осуществления термического крекинга с получением целевых легких нефтепродуктов.There are various approaches to processing processes and various installations for thermal cracking of initial petroleum products, including HOR, as well as ways and methods for thermal cracking to obtain target light petroleum products.

Известны установки термического крекинга ТНО, содержащие печи для нагрева исходного сырья, выносные реакторы, где проводят реакции термического крекинга, а также блоки разделения продуктов крекинга, соединенные с выносными реакторами линиями подачи жидких и газообразных продуктов (патент США №4836909 и патент США №3562146). Недостатками таких установок и их аналогов являются относительно невысокие выходы получаемых продуктов, незначительная их производительность, а также заметное коксообразование в аппаратуре.Known installations of thermal cracking TNO, containing furnaces for heating the feedstock, remote reactors, where thermal cracking reactions are carried out, as well as separation units for cracking products connected to remote reactors by lines for supplying liquid and gaseous products (US patent No. 4836909 and US patent No. 3562146) . The disadvantages of such installations and their analogs are the relatively low yields of the products obtained, their low productivity, as well as noticeable coke formation in the equipment.

Известна установка по утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов (патент РФ №2566766), которая может быть использована для получения набора нефтепродуктов: битума, бензина, дизельного топлива и индустриального масла. Установка содержит трубопроводы, оснащенные насосами и запорно-регулирующей аппаратурой, а также 4 колонны, воздушные холодильники и накопительные резервуары для получаемых продуктов. Применение установки обеспечивает решение основной технической задачи, направленной на расширение функциональных возможностей. Однако установка отличается сложным устройством, перегружена техническими средствами, требует больших площадей для размещения составляющих узлов. Ее только весьма условно можно считать транспортабельной, легко монтируемой и демонтируемой. Расширение технических возможностей установки связано с получением широкой гаммы продуктов, которые не всегда требуются в производимых пропорциях. Это, в свою очередь, снижает удельную долю более востребованных нефтепродуктов.Known installation for the disposal of waste oil production and oil sludge (RF patent No. 2566766), which can be used to obtain a set of petroleum products: bitumen, gasoline, diesel fuel and industrial oil. The installation contains pipelines equipped with pumps and shut-off and control equipment, as well as 4 columns, air coolers and storage tanks for the resulting products. The use of the installation provides a solution to the main technical problem aimed at expanding the functionality. However, the installation is characterized by a complex device, overloaded with technical means, and requires large areas to accommodate the constituent units. It can only be considered very conditionally transportable, easily mounted and dismantled. The expansion of the technical capabilities of the installation is associated with obtaining a wide range of products that are not always required in the proportions produced. This, in turn, reduces the share of more demanded petroleum products.

Известна система утилизации нефтешламов и отходов продуктов переработки нефти и газа в том числе мазутных фракций (патент РФ №98413), которая содержит блоки управления технологическим процессом, водоснабжения, теплоснабжения, электроснабжения, а также блоки приема и предварительной подготовки сырья. Из-за своей значительной технической сложности подобная система требует чрезвычайно высоких материальных и организационных затрат.A known system for the disposal of oil sludge and waste products of oil and gas processing, including fuel oil fractions (RF patent No. 98413), which contains blocks for controlling the process, water supply, heat supply, power supply, as well as blocks for receiving and preliminary preparation of raw materials. Due to its significant technical complexity, such a system requires extremely high material and organizational costs.

Известна установка для переработки нефтешламов (патент РФ №81494), включающая приемную сборную емкость для исходных нефтешламов, оборудование для приготовления и применения растворов поверхностно-активных веществ, трубопроводы с насосами, технологические узлы для переработки отдельных фракций, накопительные емкости для получаемых компонентов. Недостатком установки являются относительно узкие функциональные возможности. Это препятствует получению в необходимых количествах особо востребованных продуктов бензиновой и дизельной фракций, а также нефтяных технических масел.Known installation for the processing of oil sludge (RF patent No. 81494), including a receiving collection tank for the original oil sludge, equipment for the preparation and use of solutions of surfactants, pipelines with pumps, process units for processing individual fractions, storage tanks for the resulting components. The disadvantage of the installation is the relatively narrow functionality. This hinders the production of highly demanded products of gasoline and diesel fractions, as well as petroleum technical oils, in the required quantities.

Известен универсальный комплекс по переработке и обезвреживанию нефтесодержащих отходов (патент РФ №100074), включающий приемную емкость с перемешивающим устройством, обогреваемую, теплоизолируемую промежуточную емкость с перемешивающим устройством, расположенные последовательно и связанные между собой трубопроводами с запорно-регулирующей арматурой и насосами. Недостатком этого комплекса являются узкие функциональные возможности.A universal complex for the processing and disposal of oily waste is known (RF patent No. 100074), including a receiving tank with a mixing device, a heated, heat-insulated intermediate tank with a mixing device, located in series and interconnected by pipelines with valves and pumps. The disadvantage of this complex is the narrow functionality.

Известны способ и установка для переработки ТНО с целью получения светлых нефтепродуктов (патент РФ №2335525). Способ для переработки ТНО (мазута, нефтяного гудрона, отработанных масел, нефтешламов) включает нагревание исходного сырья до 430-450°С и последующую обработку. Установке присущи основные недостатки систем и устройств, рассмотренных выше.Known method and installation for the processing of heavy oil in order to obtain light oil (RF patent No. 2335525). The method for processing HOR (fuel oil, oil tar, used oils, oil sludge) includes heating the feedstock to 430-450°C and subsequent processing. The installation has the main disadvantages of the systems and devices discussed above.

Известен способ переработки ТНО (GB 1023528, 23.03.66), включающий стадию их предварительного окисления в интервале температур 20-200°С в присутствии кислорода воздуха. Предварительное окисление проводят вплоть до достижения содержания образующихся органических кислот от 0,01 вес. % до 2,0 вес. % или достижения образующихся асфальтенов 0,01-4 вес. %. Процесс протекает в течение времени от 2 до 200 ч. Затем полученные нефтепродукты перерабатывают при 370-540°С и давлении 7-20 атм. К недостаткам способа следует отнести длительность и сложность его проведения, громоздкость необходимого оборудования, а также значительное коксообразование в работающих системах.A known method of processing HNO (GB 1023528, 23.03.66), including the stage of their pre-oxidation in the temperature range of 20-200°C in the presence of atmospheric oxygen. Pre-oxidation is carried out until the content of the resulting organic acids is reached from 0.01 wt. % up to 2.0 wt. % or achieve the resulting asphaltenes 0.01-4 wt. %. The process takes place over a period of time from 2 to 200 hours. Then the resulting oil products are processed at 370-540°C and a pressure of 7-20 atm. The disadvantages of the method include the duration and complexity of its implementation, the bulkiness of the necessary equipment, as well as significant coke formation in operating systems.

Известен способ получения жидкой и парообразной фракций продуктов с их последующим разделением, которое осуществляют в реакторе - испарителе (патент РФ №2194737). Эти фракции образуются при получении битума из ТНО при следующих условиях: температура 380-490°С, давление 0,05-1,5 МПа, время отгонки 10-120 минут. Однако применение способа не обеспечивает необходимой глубины переработки нефтяных остатков.A known method of obtaining liquid and vapor fractions of the products with their subsequent separation, which is carried out in the reactor - evaporator (RF patent No. 2194737). These fractions are formed during the production of bitumen from HOR under the following conditions: temperature 380-490°C, pressure 0.05-1.5 MPa, distillation time 10-120 minutes. However, the application of the method does not provide the required depth of processing of oil residues.

Известен способ крекинга нефти (патент РФ №2078116), который осуществляют в замкнутом циркуляционном контуре при статическом давлении 0,2-5,0 МПа с последующим разделением на жидкую и парообразную фазы, причем парообразную фазу конденсируют в конечный продукт. В замкнутом контуре осуществляют предварительную ультразвуковую обработку исходных жидких продуктов. Способ сложен в аппаратурном оформлении и энергоемок.A known method of oil cracking (RF patent No. 2078116), which is carried out in a closed circulation circuit at a static pressure of 0.2-5.0 MPa, followed by separation into liquid and vapor phases, and the vapor phase is condensed into the final product. Preliminary ultrasonic treatment of initial liquid products is carried out in a closed circuit. The method is complex in hardware design and energy intensive.

Известен способ переработки тяжелых нефтесодержащих фракций (патент РФ №2215775), включающий подачу сырья в зону обработки, обработку сырья волновым воздействием с последующим термическим крекингом продуктов. Термический крекинг продуктов воздействия ведут при атмосферном давлении и максимальной температуре нагрева 360°С. Основным недостатком способа является необходимость в волновых воздействиях путем формирования широкого спектра частот от акустического до светового диапазона.A known method for processing heavy oil-containing fractions (RF patent No. 2215775), including the supply of raw materials to the processing zone, the processing of raw materials by wave action, followed by thermal cracking of the products. Thermal cracking of exposure products is carried out at atmospheric pressure and a maximum heating temperature of 360°C. The main disadvantage of this method is the need for wave effects by forming a wide frequency spectrum from acoustic to light range.

Известно устройство для переработки органических отходов и нефтешламов (патент РФ 2406031), содержащее узел загрузки отходов, камеру газификации, теплообменник, лазер импульсного типа, ресивер и кислородный генератор. Ресивер соединен с узлом фильтрации и теплообменником, а в одном из его отверстий установлена оптическая линза. Значительная сложность устройства для переработки является его основным недостатком.A device for processing organic waste and oil sludge is known (RF patent 2406031), containing a waste loading unit, a gasification chamber, a heat exchanger, a pulsed laser, a receiver and an oxygen generator. The receiver is connected to the filtration unit and the heat exchanger, and an optical lens is installed in one of its holes. The significant complexity of the device for processing is its main disadvantage.

Известен способ переработки тяжелых нефтяных фракций (патент РФ 2123026), включающий смешение исходного сырья с добавкой, полученной обработкой нефтепродуктов озонсодержащим газом с последующим нагреванием смеси и разделением на фракции образующихся продуктов. Одним из ограничительных условий успешного выполнения способа является то, что нефтепродукты для получения добавки должны содержать не менее 0,5 вес. % серосодержащих соединений в пересчете на серу и не менее 3,55 вес. % полиареновых соединений. Смешение такой добавки с исходным перерабатываемым сырьем производят из расчета: 0,5-13 г поглощенного добавкой озона на 1 кг получаемой смеси. Следующее за внесением добавки нагревание сырья можно осуществлять при температурах до 500°С и при атмосферном давлении. Заключительной стадией является разделение полученных продуктов путем разгонки их на фракции. Недостатком данного способа переработки является значительное коксообразование, сопровождающее термическую переработку исходного тяжелого сырья. Существенным преимуществом способа является активация цепных радикальных процессов с расщеплением углеводородных цепей тяжелых нефтепродуктов. Благодаря этому, удается значительно активировать протекающие процессы и добиться существенного ускорения крекинга при более мягких температурных условиях.A method of processing heavy oil fractions is known (RF patent 2123026), including mixing the feedstock with an additive obtained by processing oil products with ozone-containing gas, followed by heating the mixture and separating the resulting products into fractions. One of the restrictive conditions for the successful implementation of the method is that the oil to obtain additives must contain at least 0.5 wt. % sulfur-containing compounds in terms of sulfur and not less than 3.55 wt. % polyarene compounds. Mixing of such an additive with the initial processed raw material is carried out on the basis of: 0.5-13 g of ozone absorbed by the additive per 1 kg of the resulting mixture. Following the addition of the additive, the heating of the raw material can be carried out at temperatures up to 500°C and at atmospheric pressure. The final stage is the separation of the resulting products by distilling them into fractions. The disadvantage of this method of processing is a significant coke formation that accompanies the thermal processing of the original heavy raw materials. A significant advantage of the method is the activation of chain radical processes with the splitting of hydrocarbon chains of heavy oil products. Due to this, it is possible to significantly activate the ongoing processes and achieve a significant acceleration of cracking under milder temperature conditions.

Известны каталитические системы на основе соединений трехвалентного железа, которые обеспечивают более полную конверсию перерабатываемого сырья в присутствии кислорода воздуха (патент ЕР 1373438 А1). Недостатком подобных каталитических систем является невысокая степень удаления меркаптанов и сероводорода. Кроме того, использование редокси-систем такого рода не может не привести к интенсивной коррозии технологического оборудования.Known catalytic systems based on compounds of ferric iron, which provide a more complete conversion of the processed raw materials in the presence of atmospheric oxygen (patent EP 1373438 A1). The disadvantage of such catalytic systems is the low degree of removal of mercaptans and hydrogen sulfide. In addition, the use of redox systems of this kind cannot but lead to intense corrosion of process equipment.

Известны катализаторы на основе водорастворимых неорганических солей меди, железа, никеля или кобальта, нанесенных на углеродный волокнистый материал, содержащий окислы кальция, магния, меди, марганца, железа, цинка и алюминия (патент РФ №2076892) для конверсионной переработки нефтяных продуктов. Их основными недостатками являются как низкая стабильность каталитической активности, так и большая энергоемкость процесса переработки. Хотя применение катализаторов на основе соединений металлов переменной валентности является эффективным средством ускорения процессов получения с надлежащим качеством целевой переработки ТНО и продуктов их конверсии, ведущим процессом рассматриваемой технологии остается термический крекинг ТНО.Catalysts based on water-soluble inorganic salts of copper, iron, nickel or cobalt deposited on a carbon fiber material containing oxides of calcium, magnesium, copper, manganese, iron, zinc and aluminum (RF patent No. 2076892) for conversion processing of petroleum products are known. Their main disadvantages are both the low stability of the catalytic activity and the high energy intensity of the processing process. Although the use of catalysts based on compounds of metals of variable valence is an effective means of accelerating the processes of obtaining target processing of HOR and their conversion products with the appropriate quality, thermal cracking of HOR remains the leading process of the technology under consideration.

Значительного снижения коксообразования удается достигнуть переработкой ТНО путем их обработки озонсодержащим газом вплоть до поглощения озона в количествах 0,05-0,5 мас. % и последующего термического крекинга образующихся продуктов при температурах 400-430°С, под давлением 0,5-3,0 МПа и объемной скорости подачи сырья в термический реактор 1-2 ч^-1 (патент РФ №184761). К основным недостаткам способа переработки следует отнести технические проблемы озонирования поступающего на обработку газа, которое необходимо проводить в отдельно действующей системе. Это связано с проведением высокоразрядных процессов в кислородсодержащей воздушной массе, а также взрывоопасность и токсичность самого озона. В этом отношении, вероятно целесообразным представляется разбавление озона дополнительными количествами воздуха и молекулярного кислорода, а также применение в качестве источника атомарного кислорода пероксида водорода. Это позволяет интенсифицировать и более четко регулировать развитие цепных радикальных процессов, сопровождающих термический крекинг углеводородов. Следует подчеркнуть, что принцип активации радикальных реакций крекинга за счет образующегося атомарного кислорода, а также ряд технологических аспектов выполнения процессов позволяет считать этот способ наиболее близким к осуществляемому в заявляемой установке. Ускорению термических процессов крекинга может способствовать также каталитическое ускорение превращений части сырья.A significant reduction in coke formation can be achieved by processing HOR by treating them with an ozone-containing gas up to the absorption of ozone in amounts of 0.05-0.5 wt. % and subsequent thermal cracking of the resulting products at temperatures of 400-430°C, under a pressure of 0.5-3.0 MPa and space velocity of the feedstock into the thermal reactor 1-2 h ^-1 (RF patent No. 184761). The main disadvantages of the processing method include the technical problems of ozonation of the gas supplied for processing, which must be carried out in a separately operating system. This is due to the high-discharge processes in the oxygen-containing air mass, as well as the explosiveness and toxicity of ozone itself. In this regard, it is probably expedient to dilute ozone with additional amounts of air and molecular oxygen, as well as to use hydrogen peroxide as a source of atomic oxygen. This makes it possible to intensify and more clearly regulate the development of chain radical processes accompanying the thermal cracking of hydrocarbons. It should be emphasized that the principle of activation of radical cracking reactions due to the resulting atomic oxygen, as well as a number of technological aspects of the processes, allows us to consider this method as the closest to that carried out in the proposed installation. The acceleration of thermal processes of cracking can also be facilitated by the catalytic acceleration of the transformations of a part of the raw material.

Известна установка для термического крекинга тяжелого нефтяного сырья (нефтяных остатков) по патенту РФ 2 232 789, которая содержит печь для нагрева исходного сырья до требуемой температуры, выносной реактор, блок разделения продуктов крекинга, соединенный с выносным реактором линиями подачи жидких и газообразных продуктов. Установка снабжена блоком предварительного нагрева исходного сырья, соединенным с инжектором-смесителем со сжатым воздухом линией подачи всего нагретого сырья или его части. Выход блока соединен с линией вывода оставшегося нагретого сырья с блока его нагрева с газожидкостным сепаратором для отделения отработанного воздуха от активированного ТНО, выводимого с низа сепаратора и подаваемого на вход печи для нагрева до требуемой температуры. При этом удается повысить производительность и снизить коксообразование в аппаратуре.Known installation for thermal cracking of heavy oil feedstock (oil residues) according to the patent of the Russian Federation 2 232 789, which contains a furnace for heating the feedstock to the required temperature, a remote reactor, a cracking product separation unit connected to a remote reactor by lines for supplying liquid and gaseous products. The plant is equipped with a feedstock preheating unit connected to an injector-mixer with compressed air by a supply line for all or part of the heated feedstock. The output of the unit is connected to the output line of the remaining heated raw material from its heating unit with a gas-liquid separator for separating the exhaust air from the activated HOR, output from the bottom of the separator and supplied to the furnace inlet for heating to the required temperature. At the same time, it is possible to increase productivity and reduce coke formation in the equipment.

На фиг. 1 представлена схема установки термического крекинга тяжелых нефтяных остатков (патент РФ 2 232 789). В состав установки входят: 1 - ТНО; 2 - блок предварительного нагрева ТНО; 2а - линия подачи всего сырья или его части в инжектор-смеситель; 2б - линия подачи оставшейся части сырья в газожидкостной сепаратор; 3 - инжектор-смеситель; 4 - сжатый воздух; 5 - воздушный компрессор; 6 - гомогенная смесь ТНО - воздух; 7 - газожидкостной сепаратор; 8 - линия вывода отработанного воздуха; 9 - активированный ТНО; 10 - трубчатая печь; 11 - выносной реактор; 12, 13 - линии вывода жидких и парообразных продуктов крекинга; 14 - блок разделения продуктов крекинга; 15-19 линии вывода соответственно продуктов: углеводородного газа, фракции низкокипящей (НК) - 180°С, фракции 180-350°С, фракции 350-450°С, тяжелого остатка крекинга.In FIG. 1 shows a diagram of a thermal cracking unit for heavy oil residues (RF patent 2 232 789). The installation includes: 1 - HNO; 2 - HNO preheating block; 2a - line for supplying all or part of the raw material to the injector-mixer; 2b - line for supplying the remaining part of the raw material to the gas-liquid separator; 3 - injector-mixer; 4 - compressed air; 5 - air compressor; 6 - homogeneous mixture of HNO - air; 7 - gas-liquid separator; 8 - exhaust air outlet line; 9 - activated TNO; 10 - tubular furnace; 11 - remote reactor; 12, 13 - lines for the output of liquid and vaporous cracking products; 14 - block for separating cracking products; 15-19 output lines, respectively, of products: hydrocarbon gas, low-boiling fraction (LC) - 180°C, fraction 180-350°C, fraction 350-450°C, heavy cracking residue.

Работа установки по прототипу осуществляется следующим образом: ТНО - 1, в качестве которых могут быть использованы ТНО различного происхождения, отработанные масла, нефтяные шламы или их смеси, нагревают в блоке предварительного нагрева 2 за счет рекуперации тепла продуктов крекинга до температуры 100-200°С и направляют в инжектор 3, где происходит его активация инжектируемым воздухом 4, сжатым в компрессоре 5, за счет образования органических пероксидов. Обработку сжатым воздухом следует производить при температуре 50-250°С, давлении 0,5-1 МПа при скорости подачи воздуха 0,1-10 ч^-1. Гомогенную смесь 6 ТНО - воздух разделяют в сепараторе 7, отработанный воздух 8 (в основном азот) сбрасывают в атмосферу. Активированный ТНО 9 нагревают до 380-410°С в трубчатой печи 10 и направляют в выносной реактор 11, где происходит реакция термического крекинга ТНО. Жидкие 12 и парообразные 13 продукты реакции разделяют на фракции в блоке разделения 14 с выделением соответственно углеводородного газа, фракции НК - 180°С, фракции 180-350°С, фракции 350-450°С, тяжелого остатка крекинга.The operation of the installation according to the prototype is carried out as follows: HNO - 1, which can be used as HOR of various origins, waste oils, oil sludge or mixtures thereof, is heated in the preheating unit 2 due to heat recovery of cracking products to a temperature of 100-200°C and sent to the injector 3, where it is activated by the injected air 4, compressed in the compressor 5, due to the formation of organic peroxides. Processing with compressed air should be carried out at a temperature of 50-250°C, a pressure of 0.5-1 MPa at an air supply rate of 0.1-10 h ^-1 . Homogeneous mixture 6 HNO - air is separated in the separator 7, exhaust air 8 (mainly nitrogen) is discharged into the atmosphere. Activated HNO 9 is heated to 380-410°C in a tubular furnace 10 and sent to a remote reactor 11, where the thermal cracking reaction of HNO takes place. Liquid 12 and vaporous 13 reaction products are separated into fractions in the separation unit 14 with the release of hydrocarbon gas, NK fraction - 180 ° C, fraction 180-350 ° C, fraction 350-450 ° C, heavy cracking residue, respectively.

В случае подачи части нагретого сырья в инжектор-смеситель оставшееся нагретое сырье подают по линии 2б совместно с гомогенной смесью 6 ТНО в сепаратор 7.In the case of supplying part of the heated raw material to the injector-mixer, the remaining heated raw material is fed through line 2b together with a homogeneous mixture 6 HOR into the separator 7.

В зависимости от сорта и качества ТНО получают углеводородный газ, бензиновую и дизельную фракции обязательно, а также вакуумный газойль (фракция 350-450°С), мазут 450°С (в случае использования в качестве исходного сырья прямогонного мазута), битум - (в случае использования в качестве исходного сырья гудрона).Depending on the grade and quality of HOR, hydrocarbon gas is obtained, gasoline and diesel fractions are obligatory, as well as vacuum gas oil (fraction 350-450 ° C), fuel oil 450 ° C (in the case of using straight-run fuel oil as a feedstock), bitumen - (in case of using tar as a feedstock).

При работе на данной установке коксообразование в ее аппаратах сведено до минимума, в частности максимальное его количество составляет 0,1 мас. %.When working on this unit, coke formation in its apparatus is reduced to a minimum, in particular, its maximum amount is 0.1 wt. %.

Основным недостатком данной установки термического крекинга является значительное удельное количественное содержание высококипящих продуктов переработки ТНО. Речь идет о получении вакуумного газойля (фракция 350-450°С), мазута и даже битума. Причиной является как широкий спектр перерабатываемых ТНО, так и недостаточная степень конверсии и дополнительной переработки исходного сырья. В рассматриваемой установке решена проблема минимизации коксообразования в аппаратуре. В то же время в описании установки термического крекинга по патенту РФ 2 232 789 авторы обходят вопрос о дальнейших превращениях мало востребованных тяжелых продуктов крекинга исходных нефтяных остатков. Речь идет о возможностях дальнейшего применения фракции 350-450°С, тяжелых остатков крекинга и частично продуктов фракции 180-350°С. Вместе с тем рассмотренная установка наиболее близка к заявляемой по данному изобретению и принята в качестве прототипа.The main disadvantage of this thermal cracking unit is a significant specific quantitative content of high-boiling HOR processing products. We are talking about obtaining vacuum gas oil (fraction 350-450°C), fuel oil and even bitumen. The reason is both a wide range of recyclable HNOs and an insufficient degree of conversion and additional processing of the feedstock. In the installation under consideration, the problem of minimizing coke formation in the equipment is solved. At the same time, in the description of the thermal cracking unit according to RF patent 2,232,789, the authors avoid the issue of further transformations of little-demanded heavy cracking products of the initial oil residues. We are talking about the possibility of further use of the 350-450°C fraction, heavy cracking residues and partly the products of the 180-350°C fraction. However, the considered installation is closest to the one claimed according to this invention and is taken as a prototype.

Таким образом, основными задачами данного изобретения являются интенсификация термического крекинга ТНО, а также дальнейшей переработки получаемых на установке прототипа тяжелых продуктов первичного процесса переработки, а именно о фракции 350-450°С, мазуте и битуме.Thus, the main objectives of this invention are the intensification of HOR thermal cracking, as well as further processing of the heavy products of the primary processing process obtained at the prototype plant, namely, the 350-450 ° C fraction, fuel oil and bitumen.

Решение задачи по интенсификации термического крекинга обеспечивается введением в систему подачи установки дополнительных количеств воздушно-кислородной смеси, содержащей также озон и пероксид водорода, а кроме того введением в установку дополнительной секции каталитического крекинга с железосодержащими катализаторами.The solution to the problem of intensifying thermal cracking is provided by introducing additional amounts of an air-oxygen mixture into the plant supply system, which also contains ozone and hydrogen peroxide, and in addition, by introducing an additional catalytic cracking section with iron-containing catalysts into the plant.

Решение задачи достигается введением в состав установки дополнительно двух источников поступления воздушно-кислородной смеси с применением двух инжекторов один из которых (20) расположен между газожидкостным сепаратором 7 и трубчатой печью 10, а второй (21) между трубчатой печью 10 и выносным реактором 11, а также введением в установку дополнительной секции каталитического крекинга (22).The solution of the problem is achieved by introducing two additional sources of air-oxygen mixture into the plant using two injectors, one of which (20) is located between the gas-liquid separator 7 and the tube furnace 10, and the second (21) between the tube furnace 10 and the remote reactor 11, and also by introducing an additional catalytic cracking section (22) into the unit.

Решение задачи по дальнейшей переработке получаемых на установке тяжелых продуктов первичного процесса переработки, а именно фракции 350-450°С, мазута и битума достигается возвратной подачей указанных тяжелых фракций по линии 23 на вход установки, в линию 1 с блоком предварительного нагрева 2 и инжектором-смесителем 3 и последующим повторным прохождением смеси вместе с ТНО через систему всех последующих узлов установки. Это позволяет достигнуть значительного увеличения доли бензина и дизельного топлива на выходе установки термического крекинга ТНО.The solution of the problem of further processing of the heavy products of the primary processing process obtained at the plant, namely the fraction of 350-450 ° C, fuel oil and bitumen, is achieved by returning the indicated heavy fractions through line 23 to the inlet of the installation, into line 1 with a preheating unit 2 and an injector - mixer 3 and subsequent repeated passage of the mixture together with HOR through the system of all subsequent units of the installation. This makes it possible to achieve a significant increase in the share of gasoline and diesel fuel at the outlet of the TNO thermal cracking unit.

Схема установки термического крекинга тяжелых нефтяных остатков по данному изобретению представлена на фиг. 2.The scheme of the installation of thermal cracking of heavy oil residues according to this invention is shown in Fig. 2.

Работа установки по данному изобретению осуществляется следующим образом: ТНО - 1, в качестве которых могут быть использованы ТНО различного происхождения, отработанные масла, нефтяные шламы или их смеси, нагревают в блоке предварительного нагрева 2 за счет рекуперации тепла продуктов крекинга до температуры 100-200°С и направляют в инжектор 3, где происходит его активация инжектируемым воздухом 4, сжатым в компрессоре 5, за счет образования органических пероксидов. Обработку сжатым воздухом следует производить при температуре 50-250°С, давлении 0,5-1 МПа при скорости подачи воздуха 0,1-10 ч^-1. Гомогенную смесь 6 ТНО - воздух разделяют в сепараторе 7, отработанный воздух 8 (в основном азот) сбрасывают в атмосферу. В систему установки вводят через инжектор 20 дополнительные количества обогащенной воздушно-кислородной смеси. Активированный ТНО 9 нагревают до 380-410°С в трубчатой печи 10 и направляют в выносной реактор 11, где происходит реакция термического крекинга ТНО. При этом предварительно в систему установки вводят через инжектор 21 дополнительные количества обогащенной воздушно-кислородной смеси. Часть активированного ТНО может быть проведена по линии 24 в дополнительное устройство 22 каталитического крекинга на железосодержащих катализаторах, выход которого соединен линией 25 с блоком разделения 14. Жидкие 12 и парообразные 13 продукты реакции разделяют на фракции в блоке разделения 14 с выделением соответственно углеводородного газа 15, фракции НК - 180°С (16), фракции 180-350°С (17), фракции 350-450°С (18) и тяжелого остатка крекинга 19. Фракции 180-350°С (17) может быть дополнительно разделена на фракции 180-300°С, фракции 300-350°С в блоке разделения 14.The operation of the installation according to this invention is carried out as follows: HOR - 1, which can be used as HOR of various origins, waste oils, oil sludge or mixtures thereof, is heated in the preheating unit 2 due to the heat recovery of cracking products to a temperature of 100-200 ° C and sent to the injector 3, where it is activated by the injected air 4, compressed in the compressor 5, due to the formation of organic peroxides. Processing with compressed air should be carried out at a temperature of 50-250°C, a pressure of 0.5-1 MPa at an air supply rate of 0.1-10 h ^-1 . Homogeneous mixture 6 HNO - air is separated in the separator 7, exhaust air 8 (mainly nitrogen) is discharged into the atmosphere. Additional amounts of an enriched air-oxygen mixture are introduced into the installation system through the injector 20. Activated HNO 9 is heated to 380-410°C in a tubular furnace 10 and sent to a remote reactor 11, where the thermal cracking reaction of HNO takes place. At the same time, additional amounts of enriched air-oxygen mixture are introduced into the installation system through the injector 21. Part of the activated HNO can be carried through line 24 to an additional catalytic cracking device 22 on iron-containing catalysts, the outlet of which is connected by line 25 to separation unit 14. Liquid 12 and vaporous 13 reaction products are separated into fractions in separation unit 14 with the release of hydrocarbon gas 15, respectively, fractions NK - 180°C (16), fractions 180-350°C (17), fractions 350-450°C (18) and heavy cracking residue 19. Fractions 180-350°C (17) can be further divided into fractions 180-300°С, fractions 300-350°С in separation unit 14.

На выходе установки собирают фракцию углеводородного газа 15, фракции НК - 180°С (16), фракции 180-350°С (17) и используют их по назначению в качестве товарных продуктов. Тяжелые продукты крекинга, а именно фракции 350-450°С, фракции 300-350°С, а также мазут, битум, тяжелые остатки крекинга (17-19) направляют на вторичную переработку по линии подачи 23 на вход системы 1. Через блок предварительного нагрева 2 и инжектор 3 тяжелые продукты, возвращенные с выхода установки, вместе с первичными нефтяными остатками проходят все описанные выше функциональные этапы термического крекинга в заявляемой установке.At the outlet of the installation, a hydrocarbon gas fraction 15, NK fractions - 180°C (16), fractions 180-350°C (17) are collected and used for their intended purpose as commercial products. Heavy cracking products, namely fractions 350-450°C, fractions 300-350°C, as well as fuel oil, bitumen, heavy cracking residues (17-19) are sent for recycling through the supply line 23 to the system inlet 1. Through the pre-treatment heating 2 and injector 3 heavy products returned from the outlet of the installation, together with the primary oil residues, go through all the above-described functional stages of thermal cracking in the proposed installation.

Claims

Installation for thermal cracking of heavy oil residues, containing a furnace for heating the feedstock to the required temperature, a remote reactor, a cracking products separation unit connected to a remote reactor for supplying liquid and gaseous products, a feedstock preheating unit connected to a compressed air mixing injector , a line for supplying all heated raw materials or a part of it, the output of which is connected to the line for outputting the remaining heated raw materials from its heating unit and with a gas-liquid separator for separating exhaust air from activated heavy oil residue, which is removed from the bottom of the separator and fed to the furnace inlet for heating to the required temperature, characterized in that the plant additionally includes two sources of air-oxygen mixture with the use of two mixing injectors, one of which is located between the gas-liquid separator and the tube furnace, and the second is located between the tube furnace and the remote reactor, as well as the fact that the unit includes an additional catalytic cracking section with iron-containing catalysts, as well as the fact that the unit contains a return feed system for further processing of the heavy products of the primary processing process obtained at the plant, namely, fractions of 350-450 ° C, fuel oil and bitumen, which are again fed to the inlet of the plant and enter the common line of the initial processed raw material through the preheating unit and the injector-mixer.