RU2786214C1 - Method for deep processing of raw hydrocarbons - Google Patents

Method for deep processing of raw hydrocarbons Download PDF

Info

Publication number
RU2786214C1
RU2786214C1 RU2022122751A RU2022122751A RU2786214C1 RU 2786214 C1 RU2786214 C1 RU 2786214C1 RU 2022122751 A RU2022122751 A RU 2022122751A RU 2022122751 A RU2022122751 A RU 2022122751A RU 2786214 C1 RU2786214 C1 RU 2786214C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrocarbon feedstock
cracking
reactor
cavitation
gas
Prior art date
Application number
RU2022122751A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Петрович Трофимов
Original Assignee
Петр Петрович Трофимов
Filing date
Publication date
Application filed by Петр Петрович Трофимов filed Critical Петр Петрович Трофимов
Application granted granted Critical
Publication of RU2786214C1 publication Critical patent/RU2786214C1/en
Priority to PCT/RU2023/000234 priority Critical patent/WO2024043803A1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: petrochemistry.
SUBSTANCE: invention relates to petrochemistry, in particular to the processing of hydrocarbon raw materials to obtain lower-boiling organic compounds. The invention relates to a method for thermal cavitation oxidative cracking of hydrocarbons, including the circulation of liquid hydrocarbon feedstock along the circuit through a pump, a cavitation apparatus and a reactor fed with hydrocarbon feedstock, with an upper outlet of the gas-vapor mixture and with a lower outlet of the non-distilled residue of cracking hydrocarbon feedstock, in which into the cavitation apparatus, with circulating liquid hydrocarbon feedstock, oxygen-containing gas is supplied.
EFFECT: simplification of cracking technology, increase in the depth of processing of hydrocarbon raw materials, reduction of coke formation and the release of gaseous products.
4 cl, 4 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к способу получения из высококипящего углеводородного сырья более низкокипящих углеводородов путем термокавитационного окислительного крекинга.The invention relates to the field of oil refining, and in particular to a method for obtaining lower-boiling hydrocarbons from high-boiling hydrocarbon feedstock by thermal cavitation oxidative cracking.

Обычный термический крекинг протекает с разрывом связей С-С и образованием свободных радикалов или карбанионов (т.е. разложение и превращения химических соединений при нагревании). Расщепление соединений сопровождается значительным поглощением тепла и традиционно проводится в обогреваемом реакторе либо змеевике, с теплопередачей через стенку. На внутренних стенках оборудования образуются коксовые отложения вследствие более высокой температуры стенки в силу более низкой скорости потока вдоль нее, чем в основном объеме, что способствует протеканию в перегретом пристенном слое вторичных процессов (полимеризации и/или поликонденсации). Кроме того, перегрев приводит не только к разрыву связей С-С в середине молекулы как наиболее ослабленной, но и окраинах молекулы, т.е. образование неселективной газовой фазы.Conventional thermal cracking proceeds with the breaking of C-C bonds and the formation of free radicals or carbanions (i.e. decomposition and transformation of chemical compounds when heated). The splitting of compounds is accompanied by significant heat absorption and is traditionally carried out in a heated reactor or coil, with heat transfer through the wall. Coke deposits form on the inner walls of the equipment due to the higher wall temperature due to the lower flow velocity along it than in the main volume, which contributes to secondary processes (polymerization and/or polycondensation) in the superheated near-wall layer. In addition, overheating leads not only to the breaking of C–C bonds in the middle of the molecule as the most weakened, but also to the outskirts of the molecule, i.e. formation of a non-selective gas phase.

Известен также способ крекинга нефти (RU 2078116, опубл. 27.04.1997), включающий ультразвуковую обработку жидкого сырья с интенсивностью излучения 1-10 МВт/м2 в замкнутом циркуляционном контуре при статическом давлении в диапазоне 0,2-5,0 МПа с последующим разделением обрабатываемого сырья на жидкую и парообразную фазы, при этом парообразную фазу конденсируют в конечный продукт. Однако известный способ энергоемок.Also known is a method of oil cracking (RU 2078116, publ. 27.04.1997), including ultrasonic treatment of liquid raw materials with a radiation intensity of 1-10 MW/m 2 in a closed circulation circuit at a static pressure in the range of 0.2-5.0 MPa, followed by separation of the processed raw materials into liquid and vapor phases, while the vapor phase is condensed into the final product. However, the known method is energy intensive.

Известен способ термической обработки углеводородных и иных жидкостей (А.С. СССР №68328, опубл. 30.04.1947) процесс парофазно-окистительного крекинга с термической обработкой углеводородных паров в присутствии кислорода (воздуха). Окисление углеводородов сопровождается их интенсивным деструктивным расщеплением, дегидрогенизацией и ароматизацией исходного сырья, причем коксообразование совершенно отсутствует. Недостатком известного способа является сложность аппаратурного оформления процесса.A known method for the thermal treatment of hydrocarbon and other liquids (AS USSR No. 68328, publ. 04/30/1947) is the process of steam-oxidative cracking with thermal treatment of hydrocarbon vapors in the presence of oxygen (air). The oxidation of hydrocarbons is accompanied by their intense destructive splitting, dehydrogenation and aromatization of the feedstock, and coke formation is completely absent. The disadvantage of this method is the complexity of the hardware design of the process.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ глубокой переработки углеводородного сырья (RU 2387697, опубл. 27.04.2010), в котором сырье нагревают и подвергают термомеханическому крекингу, отличающийся тем, что водород подогревают отдельно от сырья, активируют и подают в устройство кавитационного воздействия, непосредственно в зону крекинга сырья, далее продукты реакции направляют на стадию разделения. Таким образом применение водорода в способе требует больших капитальных и эксплуатационных затрат.The closest analogue to the claimed method is a method of deep processing of hydrocarbon raw materials (RU 2387697, publ. 04/27/2010), in which the raw material is heated and subjected to thermomechanical cracking, characterized in that hydrogen is heated separately from the raw material, activated and fed into the cavitation impact device, directly to the feedstock cracking zone, then the reaction products are sent to the separation stage. Thus, the use of hydrogen in the process requires large capital and operating costs.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, увеличение глубины переработки любого углеводородного сырья, без интенсивного коксообразования и с пониженным выходом газообразных продуктов.The objective of the invention is to simplify the process of thermal cavitation oxidative cracking of hydrocarbon feedstock, increase the depth of processing of any hydrocarbon feedstock, without intensive coke formation and with a reduced yield of gaseous products.

Поставленная задача решается благодаря тому, что предлагаемый способ термокавитационного окислительного крекинга позволяет отказаться от теплопередачи через стенку, тем самым исключить перегрев углеводородного сырья и протекание вторичных процессов и, как следствие, образование коксовых отложений за счет компенсации энергетических затрат на реакции крекинга теплом, выделяющимся при окислении углеводородного сырья кислородсодержащим газом.The problem is solved due to the fact that the proposed method of thermal cavitation oxidative cracking makes it possible to refuse heat transfer through the wall, thereby eliminating the overheating of hydrocarbon feedstock and the occurrence of secondary processes and, as a result, the formation of coke deposits by compensating energy costs for cracking reactions with heat released during oxidation hydrocarbon raw materials with oxygen-containing gas.

Предлагаемый способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, включающий подпитку исходным потоком углеводородного сырья реактора, с верхним отводом парогазовой смеси на конденсацию или ректификацию, с нижним выводом неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья и истоком циркулирующей жидкой части углеводородного сырья, подается насосом в кавитационный аппарат, кроме того, в него подается кислородсодержащий газ, в результате циркулирующее жидкое углеводородное сырье смешивается с кислородосодержащим газом, окисляясь, нагревается и подается в реактор. Таким образом, жидкое углеводородное сырье циркулирует по контуру через насос, реактор и кавитационный аппарат.The proposed method of thermal cavitation oxidative cracking of hydrocarbon feedstock, including feeding the reactor with the initial flow of hydrocarbon feedstock, with the upper outlet of the vapor-gas mixture for condensation or rectification, with the lower outlet of the non-distilled residue of hydrocarbon feedstock cracking and the source of the circulating liquid part of the hydrocarbon feedstock, is pumped into the cavitation apparatus, in addition , oxygen-containing gas is fed into it, as a result, the circulating liquid hydrocarbon feedstock is mixed with oxygen-containing gas, being oxidized, heated and fed into the reactor. Thus, liquid hydrocarbon feedstock circulates through the circuit through the pump, reactor and cavitation apparatus.

Предлагаемое изобретение позволяет существенно упростить процесс без теплопередачи через стенку по сравнению с аналогом и обеспечить высокий выход низкокипящих углеводородов без интенсивного коксообразования на поверхностях оборудования.The present invention makes it possible to significantly simplify the process without heat transfer through the wall in comparison with analogues and to ensure a high yield of low-boiling hydrocarbons without intense coking on equipment surfaces.

В предлагаемом способе, выбирая условия процесса (температура и продолжительность) термоокислительного крекинга, возможно регулирование состава неперегоняемого остатка термокрекинга, от жидкого битумоподобного продукта до твердофазных высокоуглеродистых продуктов, выводимого из реактора через шлюзовый питатель, экструдер, отстойник или иную запорною арматуру.In the proposed method, by choosing the process conditions (temperature and duration) of thermal-oxidative cracking, it is possible to control the composition of the non-distilled residue of thermal cracking, from a liquid bitumen-like product to solid high-carbon products removed from the reactor through a sluice feeder, extruder, settler or other valves.

Кроме того, предлагаемый способ при конструктивном варианте с орошением флегмой позволяет регулировать состав парогазовой углеводородной смеси, отводимой на конденсацию или ректификацию.In addition, the proposed method with a constructive variant with reflux irrigation allows you to control the composition of the gas-vapor hydrocarbon mixture discharged for condensation or rectification.

Предлагаемый способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья позволяет следующие конструктивные варианты:The proposed method of thermal cavitation oxidative cracking of hydrocarbon raw materials allows the following design options:

Упомянутый способ, отличающийся тем, что в верхней части реактора осуществляется орошение флегмой или встраивается дефлегматор.The mentioned method, characterized in that reflux is carried out in the upper part of the reactor or a dephlegmator is built in.

Упомянутый способ, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой насадки.The mentioned method, characterized in that a layer of packing is placed in the upper part of the reactor.

Упомянутый способ, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой катализатора.The mentioned method, characterized in that a layer of catalyst is placed in the upper part of the reactor.

Для иллюстрации способа в качестве реактора были использованы полый вертикальный аппарат колонного типа. Однако не противопоказано использование других типов реакторов с иными принципами работы.To illustrate the method, a hollow vertical column apparatus was used as a reactor. However, the use of other types of reactors with different operating principles is not contraindicated.

На рис. 1 представленная принципиальная схема установки термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, содержащая реактор 1, насос 3 и аппарат 2.On fig. 1 is a schematic diagram of a thermal cavitation oxidative cracking of hydrocarbon feedstock, containing a reactor 1, a pump 3 and an apparatus 2.

На рис. 1 изображены следующие потоки:On fig. 1 shows the following streams:

I - поток исходного углеводородного сырья;I - the flow of the original hydrocarbon feedstock;

II - поток газожидкостной смеси, из углеводородного сырья с кислородсодержащим газом;II - flow of gas-liquid mixture, from hydrocarbon feedstock with oxygen-containing gas;

III - поток циркулирующего углеводородного сырья;III - the flow of circulating hydrocarbon raw materials;

IV - поток парогазовой смеси;IV - steam-gas mixture flow;

V - поток кислородсодержащего газа;V is the flow of oxygen-containing gas;

VI - поток вывода неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья.VI - the output stream of the non-distilled residue of the cracking of hydrocarbon feedstock.

Способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, представленный на рис. 1, осуществляется следующим образом: насос 3 подает поток III циркулирующего углеводородного сырья в кавитационный аппарат 2, кроме того, в него подается поток кислородсодержащего газа V. На выходе насоса 2 формируется поток II газожидкостной смеси, из углеводородного сырья с кислородсодержащим газом, вводимого в реактор 1.The method of thermal cavitation oxidative cracking of hydrocarbon feedstock, shown in fig. 1 is carried out as follows: the pump 3 supplies the flow III of the circulating hydrocarbon feedstock to the cavitation apparatus 2, in addition, the flow of oxygen-containing gas V is supplied to it. one.

Газожидкостная смесь углеводородного сырья окисляется кислородсодержащим газом с выделением тепла для реакций крекинга.The gas-liquid mixture of hydrocarbon feedstock is oxidized by an oxygen-containing gas with the release of heat for cracking reactions.

В реакторе 1 прореагировавшая парогазожидкостная смесь разделяется на поток IV парогазовой смеси, отводимую из верхней части на конденсацию или ректификацию, и поток III циркулирующего углеводородного сырья.In the reactor 1, the reacted vapor-gas-liquid mixture is divided into stream IV of the vapor-gas mixture discharged from the upper part for condensation or rectification, and stream III of the circulating hydrocarbon feedstock.

Кроме того, из реактора 1 потоком VI, через запорное устройство, выводится неперегоняемый остаток крекинга углеводородного сырья. In addition, from the reactor 1 stream VI, through the shut-off device, the non-distilled residue of the cracking of the hydrocarbon feedstock is removed.

Следующие примеры иллюстрируют способ.The following examples illustrate the method.

Пример 1.Example 1

В установке (см. рис. 1) жидкое углеводородное сырье циркулирует по контуру через насос, кавитационный аппарат и реактор. Переработали 140 кг исходного сырье - ашальчинскую нефть. Сырье с расходом 2,3 кг/час подпитывало реактор, а кислород с расходом 2,0 литра /час подавалось в насос. Температура в электрообогреваемом реакторе поддерживалась на уровне 450°С, кроме того, за счет тепла реакции окисления и кислорода. Давление - атмосферное или незначительно избыточное. Термоокислительный крекинг при этих условиях привел к образованию 105,4 кг (75,3%) дистиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 30,7 кг (21,9%), остальное - газ 3,9 кг (2,8%), коксообразование на электрообогреваемых поверхностях реактора совершенно отсутствует.In the installation (see Fig. 1), liquid hydrocarbon feedstock circulates along the circuit through a pump, a cavitation apparatus and a reactor. Processed 140 kg of feedstock - Ashalchinsk oil. Raw materials with a flow rate of 2.3 kg/h fed the reactor, and oxygen at a flow rate of 2.0 liters/h was supplied to the pump. The temperature in the electrically heated reactor was maintained at 450°C, in addition, due to the heat of the oxidation reaction and oxygen. Pressure - atmospheric or slightly overpressure. Thermal-oxidative cracking under these conditions led to the formation of 105.4 kg (75.3%) of distillate oil products, heavy residue 30.7 kg (21.9%), the rest - gas 3.9 kg (2.8%), coke formation on electrically heated surfaces of the reactor is completely absent.

Пример 2.Example 2

В условиях Примера 1 без подачи кислорода. Термокрекинг при этих условиях привел к образованию 87,1 кг (62,2%) дистиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 46,2 кг (33,0%), газ 6,7 кг (4,8%), на электрообогреваемых поверхностях реактора присутствует кокс 0,07 кг 0,05%. Under the conditions of Example 1 without oxygen supply. Thermal cracking under these conditions led to the formation of 87.1 kg (62.2%) of distillate oil products, heavy residue 46.2 kg (33.0%), gas 6.7 kg (4.8%), on the electrically heated surfaces of the reactor there is coke 0.07 kg 0.05%.

Пример 3.Example 3

В установке (см. рис. 1) жидкое углеводородное сырье циркулирует по контуру через насос, реактор и аппарат для вывода неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья. Переработали 140 кг исходного сырье - мазут топочный M100 производства «ТАИФ-НК». Сырье с расходом 2,3 кг/час подпитывало реактор, а кислород с расходом 2,0 литра /час подавалось в насос. Температура в электрообогреваемом реакторе поддерживалась на уровне 440°С, кроме того, за счет тепла реакции окисления и кислорода. Давление - атмосферное или незначительно избыточное. Термоокислительный крекинг при этих условиях привел к образованию 101,1 кг (72,0%) дистиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 35,4 кг (23,3%), остальное газ 3,5 кг (2,5%), коксообразование на электрообогреваемых поверхностях реактора совершенно отсутствует.In the unit (see Fig. 1), liquid hydrocarbon feedstock circulates through the circuit through a pump, reactor, and apparatus to remove the non-distilled residue of hydrocarbon feedstock cracking. We processed 140 kg of feedstock - fuel oil M100 produced by TAIF-NK. Raw materials with a flow rate of 2.3 kg/h fed the reactor, and oxygen at a flow rate of 2.0 liters/h was supplied to the pump. The temperature in the electrically heated reactor was maintained at 440°C, in addition, due to the heat of the oxidation reaction and oxygen. Pressure - atmospheric or slightly overpressure. Thermal-oxidative cracking under these conditions led to the formation of 101.1 kg (72.0%) of distillate oil products, heavy residue 35.4 kg (23.3%), the rest gas 3.5 kg (2.5%), coking on electrically heated surfaces of the reactor is completely absent.

Пример 4.Example 4

В условиях Примера 3 без подачи кислорода. Термокрекинг при этих условиях привел к образованию 93,4 кг (66,7%) дистиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 38,9 кг (27,8%), газ 7,7 кг (5,5%), кроме того, на электрообогреваемых поверхностях реактора присутствует кокс 0,03 кг 0,02%.Under the conditions of Example 3 without oxygen supply. Thermal cracking under these conditions led to the formation of 93.4 kg (66.7%) of distillate oil products, heavy residue 38.9 kg (27.8%), gas 7.7 kg (5.5%), in addition, on electrically heated surfaces of the reactor present coke 0.03 kg 0.02%.

Таким образом, реализация изобретения позволит существенно упростить технологию крекинга, увеличить выход дистиллятных фракций, а также снизить выход газообразных продуктов, без коксообразования.Thus, the implementation of the invention will significantly simplify the cracking technology, increase the yield of distillate fractions, and also reduce the yield of gaseous products, without coke formation.

Claims (4)

1. Способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородов, включающий циркуляцию жидкого углеводородного сырья по контуру через насос, кавитационный аппарат и подпитываемый углеводородным сырьем реактор, с верхним отводом парогазовой смеси и с нижним выводом неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья, отличающийся тем, что в кавитационный аппарат, с циркулирующим жидким углеводородным сырьем, подается кислородсодержащий газ.1. The method of thermal cavitation oxidative cracking of hydrocarbons, including the circulation of liquid hydrocarbon feedstock along the circuit through a pump, a cavitation apparatus and a reactor fed with hydrocarbon feedstock, with an upper outlet of the gas-vapor mixture and with a lower outlet of the non-distilled residue of the cracking of hydrocarbon feedstock, characterized in that in the cavitation apparatus, with circulating liquid hydrocarbon feedstock, oxygen-containing gas is supplied. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в верхней части реактора осуществляется орошение флегмой или встраивается дефлегматор.2. The method according to p. 1, characterized in that reflux is carried out in the upper part of the reactor or a dephlegmator is built in. 3. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой насадки.3. The method according to paragraphs. 1, 2, characterized in that a packing layer is placed in the upper part of the reactor. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой катализатора.4. The method according to paragraphs. 1-3, characterized in that a layer of catalyst is placed in the upper part of the reactor.
RU2022122751A 2022-08-23 2022-08-23 Method for deep processing of raw hydrocarbons RU2786214C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2023/000234 WO2024043803A1 (en) 2022-08-23 2023-08-01 Method for the advanced refining of hydrocarbon feedstock

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2786214C1 true RU2786214C1 (en) 2022-12-19

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU68328A1 (en) * 1945-07-26 1946-11-30 Б.С. Гриненко The method of heat treatment of hydrocarbon and other liquids
US20030019791A1 (en) * 2001-06-18 2003-01-30 Petronetics, Llc. Method to upgrade hydrocarbon mixtures
RU2387697C1 (en) * 2009-01-21 2010-04-27 Владимир Андреевич Золотухин Method and unit for preparation and fine processing of hydrocarbon stock
WO2015199797A1 (en) * 2014-05-01 2015-12-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Methods and systems for improving liquid yields and coke morphology from a coker
RU2574033C1 (en) * 2015-03-11 2016-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И.Менделеева) Thermal-oxidative cracking method of heavy oil residues

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU68328A1 (en) * 1945-07-26 1946-11-30 Б.С. Гриненко The method of heat treatment of hydrocarbon and other liquids
US20030019791A1 (en) * 2001-06-18 2003-01-30 Petronetics, Llc. Method to upgrade hydrocarbon mixtures
RU2387697C1 (en) * 2009-01-21 2010-04-27 Владимир Андреевич Золотухин Method and unit for preparation and fine processing of hydrocarbon stock
WO2015199797A1 (en) * 2014-05-01 2015-12-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Methods and systems for improving liquid yields and coke morphology from a coker
RU2574033C1 (en) * 2015-03-11 2016-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И.Менделеева) Thermal-oxidative cracking method of heavy oil residues

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8691079B2 (en) Compression reactor and process for hydroprocessing
EP3143103B1 (en) Process to produce aromatics from crude oil
JP6465874B2 (en) Method and apparatus for improved propylene yield for converting crude oil to petrochemical products
CN106062149B (en) Integrated hydrogenation cracking method
JP6185552B2 (en) Integrated, crude slurry hydroprocessing and steam pyrolysis to produce petrochemical products
US9005432B2 (en) Removal of sulfur compounds from petroleum stream
US6365792B1 (en) Preparation of acetylene and synthesis gas
JPH0578263A (en) Method for vapor-phase thermal cracking of dicyclopentadiene and production of high-purity dicyclopentadiene
KR20140033306A (en) Sulphur removal from hydrocarbon by means of super critical water and hydrogen donor
JPH0139475B2 (en)
RU2786214C1 (en) Method for deep processing of raw hydrocarbons
WO2011087877A2 (en) Compression reactor and process for hydroprocessing
WO2024043803A1 (en) Method for the advanced refining of hydrocarbon feedstock
KR20200139244A (en) Supercritical water process integrated with Visbreaker
US3953323A (en) Process for reduction of olefinic unsaturation of pyrolysis naphtha (dripolene)
US20150315488A1 (en) Methods and systems for improving liquid yields and coke morphology from a coker
RU2170755C1 (en) Method of processing of secondary heavy hydrocarbon materials
RU2811276C1 (en) Catalytic cracker
RU2645338C1 (en) Method of thermal cracking of organic polymer waste
JP4438921B2 (en) Dicyclopentadiene vaporization method, vaporizer and thermal decomposition method
RU2780649C2 (en) Method and apparatus for processing heavy oil products with water vapor
US1914727A (en) Production of lubricating oils
RU2140965C1 (en) Method of processing of oil atmospheric distillation residues
RU2618221C1 (en) Oil cracking installation and method of oil cracking by means of this installation
US2336056A (en) Method of converting oil