RU2801814C2

RU2801814C2 - Способ конверсии тяжелого углеводородного сырья с рециркуляцией деасфальтированного масла

Info

Publication number: RU2801814C2
Application number: RU2020123948A
Authority: RU
Inventors: Жуан МАРКЕШ; Ян ВЕРСТРАТЕ
Original assignee: Ифп Энержи Нувелль
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2023-08-16

Abstract

Изобретение относится к способу конверсии тяжелого углеводородного сырья, содержащего фракцию, по меньшей мере 50% которой имеет температуру кипения по меньшей мере 300°C, и содержащего серу, коксовый остаток по Конрадсону, металлы и азот, включающему по меньшей мере две последовательные стадии гидроконверсии, на по меньшей мере одном трехфазном реакторе, работающем с кипящим слоем при восходящем потоке жидкости или работающем с гибридным слоем, содержащим по меньшей мере один катализатор гидроконверсии в виде экструдатов или шариков, стадии гидроконверсии могут быть отделены стадией промежуточного разделения, и по меньшей мере одну стадию деасфальтизации тяжелой фракции потока, выходящего с гидроконверсии, с возвратом всей фракции деасфальтированного масла (DAO) на последнюю стадию дополнительной гидроконверсии и/или на стадию промежуточного разделения. Технические результат - одновременное повышение уровня конверсии и стабильности жидких потоков. 18 з.п. ф-лы, 5 ил., 46 табл., 7 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к переработке и конверсии тяжелого углеводородного сырья, полученного или из сырой нефти, или при перегонке сырой нефти, причем указанное сырье содержит фракцию, по меньшей мере 50% которой имеет температуру кипения по меньшей мере 300°C, и кроме того, содержит асфальтены, сернистые, азотистые примеси и металлы. Требуется преобразовать это сырье в более легкие продукты, которые можно использовать в качестве топлива, например, для производства бензина или газойля, или в качестве сырья для нефтехимии.

В частности, изобретение относится к способу конверсии такого тяжелого сырья, включающему стадии гидроконверсии в трехфазном реакторе, функционирующем с кипящим слоем, и деасфальтизацию фракции продукта, полученного при гидроконверсии, причем деасфальтированное масло, называемое DAO (от английского Deasphalted Oil), полученное при деасфальтизации, возвращают на гидроконверсию.

Общий контекст

Сырье, которое желательно обрабатывать в рамках настоящего изобретения, представляет собой или сырую нефть, или тяжелые углеводородные фракции, полученные при перегонке сырой нефти, называемые также нефтяными остатками, и содержит фракцию, по меньшей мере 50% которой имеет температуру кипения по меньшей мере 300°C, предпочтительно по меньшей мере 350°C и предпочтительно по меньшей мере 375°C. Сырье предпочтительно представляет собой вакуумные остатки, содержащие фракцию, по меньшей мере 50% которой имеет температуру кипения по меньшей мере 450°C, предпочтительно по меньшей мере 500°C.

Это сырье обычно имеет содержание серы по меньшей мере 0,1%, иногда по меньшей мере 1% и даже по меньшей мере 2 вес. %, содержание коксового остатка по Конрадсону по меньшей мере 0,5 вес. %, предпочтительно по меньшей мере 5 вес .%, содержание асфальтенов C₇ по меньшей мере 1 вес. %, предпочтительно по меньшей мере 3 вес. % и содержание металлов по меньшей мере 20 в.ч./млн, предпочтительно по меньшей мере 100 в.ч./млн.

Облагораживание этого тяжелого сырья довольно затруднительно, как с технологической, так и экономической точек зрения.

Действительно, на рынке все больше возрастает спрос на топливо, которое можно перегонять при атмосферном давлении при температуре ниже 380°C или даже ниже 320°C. Если говорить о сырой нефти, ее атмосферная дистилляция приводит к переменному содержанию атмосферных остатков, которое зависит от происхождения обрабатываемой сырой нефти. Это содержание обычно варьируется от 20% до 50% для обычной сырой нефти, но может достигать 50-80% в случае тяжелой и экстратяжелой сырой нефти, какая добывается, например, в Венесуэле или в районе Атабаска на севере Канады. Поэтому необходимо преобразовать эти остатки, превращая тяжелые молекулы остатков, чтобы получить очищенные продукты, состоящие из более легких молекул. Эти очищенные продукты обычно имеют гораздо более высокое отношение водорода к углероду, чем исходные тяжелые фракции. Поэтому ряд способов, используемых для получения очищенных легких фракций, таких как способы гидрокрекинга, гидроочистки и гидроконверсии, основаны на добавлении водорода в молекулы, предпочтительно одновременно с крекингом этих тяжелых молекул.

Конверсия тяжелого сырья зависит от большого числа параметров, таких, как состав сырья, технология, используемая в реакторе, жесткость рабочих условий (температура, давление, парциальное давление водорода, время пребывания и т.д.), тип используемого катализатора и его активность. При усилении жесткости условий процесса конверсия тяжелого сырья в легкие продукты повышается, но в результате побочных реакций начинают в значительной степени образовываться побочные продукты, такие как предшественники кокса и осадки. Поэтому глубокая конверсия тяжелого сырья очень часто приводит к образованию твердых частиц, очень вязких и/или липких, состоящих из асфальтенов, кокса и/или мелких частиц катализатора. Чрезмерное присутствие этих продуктов приводит к закоксовыванию и дезактивации катализатора, к загрязнению технологического оборудования и, в частности, оборудования для разделения и дистилляции. Поэтому нефтепереработчики обязаны снижать конверсию тяжелого сырья, чтобы избежать остановок установки гидроконверсии.

Образование этих осадков в процессах гидроочистки и гидроконверсии очень сильно зависит от качества сырья и жесткости условий. Более точно, асфальтены, присутствующие в сырье, в основном преобразуются в результате деалкилирования в жестких условиях гидроконверсии и поэтому образуют молекулы, содержащие высококонденсированные ароматические ядра, которые седиментируют в виде осадка.

Способы гидроконверсии тяжелого углеводородного сырья хорошо известны специалисту. В частности, классические схемы конверсии тяжелого сырья включают стадию деасфальтизации растворителем (SDA от английского Solvent DeAsphalting) и стадию гидроконверсии, реализуемую в неподвижном слое, движущемся слое, кипящем слое и/или в гибридном слое. Проводятся ли стадии гидроконверсии в неподвижном слое, движущемся слое, кипящем слое и/или в гибридном слое в зависимости от обрабатываемого сырья, эти стадии всегда содержат по меньшей мере один катализатор, который удерживается в реакторе во время процесса. В настоящей заявке термин "гибридный слой" относится к смешанному слою катализаторов с очень разными гранулометрическими свойствами, содержащему одновременно по меньшей мере один катализатор, который удерживается в реакторе, и по меньшей мере один увлекаемый катализатор (называемый "slurry" по-английски), который входит в реактор вместе с сырьем и который увлекается из реактора вместе с выходящими потоками. Деасфальтизация и гидроконверсия традиционно проводятся последовательно. В частности, различают два типа способов конверсии тяжелого сырья, сочетающие деасфальтизацию и гидроконверсию:

- первый тип способа, известный под названием "непрямого способа", использует установку деасфальтизации, размещенную выше по потоку от установки гидроконверсии. Согласно этому способу, сырье обрабатывают, по меньшей мере частично, в установке деасфальтизации, перед тем как направить его, по меньшей мере частично, на установку гидроконверсии в присутствии водорода, содержащую один или несколько реакторов гидроконверсии. Так, патент US 7214308 описывает способ конверсии атмосферного или вакуумного остатка, полученного при перегонке тяжелой сырой нефти, согласно которому остаток сначала направляют на установку деасфальтизации растворителем с получением потока DAO и потока асфальта, затем эти два потока обрабатывают по отдельности в реакторах, работающих с кипящим слоем. При этом способ обеспечивает более высокий уровень конверсии остатка, так как отдельная гидроконверсия потока DAO использует особый катализатор обработки DAO и позволяет работать так, чтобы достичь более глубокой конверсии. Основным недостатком непрямого способа является большой размер, требуемый для установки деасфальтизации, что приводит к значительным инвестициям и эксплуатационным расходам;

- второй тип способа, известный под названием "прямого способа", использует установку деасфальтизации, находящуюся за установкой гидроконверсии. Обычно в способе этого типа стадию атмосферной дистилляции и, возможно, стадию вакуумной дистилляции, следующую за стадией атмосферной дистилляции, осуществляют между двумя единичными стадиями, состоящими из гидроконверсии и деасфальтизации. Это имеет место, например, в способе, описанном в патенте FR 2753984, в котором тяжелое сырье сначала направляют в секцию гидроконверсии, содержащую по меньшей мере один трехфазный реактор, содержащий катализатор гидроконверсии в кипящем слое и водород, и работающий с восходящим потоком жидкости и газа. Условия, применяемые в реакционной секции гидроконверсии, позволяют получить жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов, азота и серы. Этот поток затем разделяется на несколько фракций, в том числе одну или несколько остаточных фракций: гидроконвертированный жидкий поток направляют в зону атмосферной дистилляции с образованием дистиллята и атмосферного остатка, и по меньшей мере часть атмосферного остатка направляют в зону вакуумной дистилляции, где извлекают вакуумный дистиллят и вакуумный остаток. Вакуумный остаток направляют затем, по меньшей мере частично, в секцию деасфальтизации, в которой используется жидкостно-жидкостный экстрактор, с помощью растворителя в условиях деасфальтизации, известных специалисту и позволяющих получить DAO и остаточный асфальт. Полученную в результате фракцию DAO затем подвергают гидроочистке в неподвижном слое, движущемся слое, кипящем слое и/или в гибридном слое, в условиях, позволяющих, в частности, снизить в ней содержание металлов, серы, азота и коксового остатка по Конрадсону и получить, после нового разделения путем дистилляции, газовую фракцию, атмосферный дистиллят, который можно разделить на фракцию бензина и газойля, направляемую затем в топливный пул, и более тяжелую гидроочищенную фракцию. Эту более тяжелую фракцию можно затем направить, например, в секцию каталитического крекинга или каталитического гидрокрекинга.

Документы US 2010/320122A, US 6017441, US 3905892, US 4176048, US 2012/061293A и US 8287720 описывают различные возможные конфигурации для прямого способа, в которых проводят первую стадию гидроконверсии с последующей стадией деасфальтизации тяжелой фракции, полученной при промежуточном разделение гидроконвертированного потока, затем проводят вторую стадию гидроконверсии, гидроочистки или гидрокрекинга DAO. В этих конфигурациях на второй стадии гидроконверсии в случае, когда DAO обрабатывается совместно с сырьем, содержащим асфальтены, всегда может происходить образование кокса и осадков. Кроме того, большое количество асфальта образуется на стадии деасфальтизации после первой стадии гидроконверсии при низкой конверсии асфальтенов, как в случае схемы, предложенной в патенте US 4176048. Этот асфальт является малоценным продуктом, который труднее превратить в топливо.

Другая конфигурация в соответствии с прямым способом состоит в осуществлении стадии деасфальтизации тяжелых фракций после стадии гидроконверсии, что позволяет минимизировать количество произведенного асфальта, а затем в возвращении DAO на вход первой зоны гидроконверсии или в зоны фракционирования выше по потоку от первой зоны гидроконверсии, как описано в патентных заявках FR 2964388 и FR 2999599. Эта конфигурация требует значительного увеличения объема реакционных зон, а также зон разделения, что увеличивает необходимые инвестиции и эксплуатационные расходы по сравнению со способом конверсии без возврата DAO. Кроме того, в этой конфигурации всегда могут возникать проблемы с образованием кокса и осадков на стадии гидроконверсии, когда DAO рециркулирует и обрабатывается совместно с тяжелым сырьем, содержащим асфальтены.

Цели и сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на устранение, по меньшей мере частичное, проблем, упомянутых выше в отношении предлагаемых в уровне техники способов конверсии тяжелого сырья, сочетающих стадии гидроконверсии и деасфальтизации.

В частности, одной из целей изобретения является разработать способ конверсии тяжелого углеводородного сырья, объединяющий стадии гидроконверсии и деасфальтизации, в котором улучшается стабильность выходящих потоков при заданном уровне конверсии тяжелого сырья, таким образом, позволяя еще больше повысить конверсию в процессе, то есть управлять гидроконверсией так, чтобы получить более высокую степень конверсии.

Другой целью изобретения является разработать такой способ, в котором во время гидроконверсии ограничивается образование кокса и осадков, таким образом, уменьшая проблемы дезактивации катализаторов, используемых в реакционных зонах, и загрязнения оборудования, используемого в процессе.

Еще одной целью изобретения является получить фракцию DAO хорошего качества, то есть имеющую сниженное содержание азота, серы, металлов и коксового остатка по Конрадсону.

Итак, для достижения по меньшей мере одной из вышеупомянутых целей, среди прочего, настоящее изобретение предлагает способ конверсии тяжелого углеводородного сырья, содержащего фракцию, по меньшей мере 50% которого имеет температуру кипения по меньшей мере 300°C, и содержащего серу, коксовый остаток по Конрадсону, металлы и азот, включающий следующие последовательные стадии:

- начальную стадию гидроконверсии (a₁) по меньшей мере части указанного тяжелого углеводородного сырья в присутствии водорода в секции начальной гидроконверсии, реализуемой в условиях, позволяющих получить жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота;

- (n-1) стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) в (n-1) секциях дополнительной гидроконверсии, в присутствии водорода, по меньшей мере части или всего жидкого потока с предыдущей стадии гидроконверсии (a_i-1) или, возможно, тяжелой фракции, полученной на факультативной стадии промежуточного разделения (b_j) в секции промежуточного разделения между двумя последовательными стадиями гидроконверсии, разделяющей часть или весь жидкий поток с предыдущей стадии гидроконверсии (a_i-1) с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции, кипящей в основном при температуре больше или равной 350°C, причем (n-1) стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) реализуют так, чтобы получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота,

где n означает полное число стадий гидроконверсии, причем n больше или равно 2, i является целым числом от 2 до n, и j является целым числом от 1 до (n-1), и каждая секция начальной и дополнительной гидроконверсии включает в себя по меньшей мере один трехфазный реактор, содержащий по меньшей мере один катализатор гидроконверсии;

- первую стадию фракционирования (c) в первой секции фракционирования части или всего гидроконвертированного жидкого потока с последней стадии дополнительной гидроконверсии (a_n), с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции, кипящей в основном при температуре больше или равной 350°C, причем указанная тяжелая фракция содержит остаточную фракцию, кипящую при температуре больше или равной 540°C;

- стадию деасфальтизации (d) в установке деасфальтизации части или всей указанной тяжелой фракции, полученной на стадии фракционирования (c), с по меньшей мере одним углеводородным растворителем, чтобы получить деасфальтированное масло DAO и остаточный асфальт;

- возможно, вторую стадию фракционирования (e), во второй секции фракционирования, части или всей фракции DAO, полученной на стадии деасфальтизации (d), с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции DAO и одной легкой фракции DAO;

- стадию возврата (f) по меньшей мере части DAO со стадии (d) и/или по меньшей мере части тяжелой фракции DAO со стадии (e) на стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) и/или на стадию промежуточного разделения (b_j).

Тяжелое углеводородное сырье предпочтительно имеет содержание серы по меньшей мере 0,1 вес. %, содержание коксового остатка по Конрадсону по меньшей мере 0,5 вес. %, содержание асфальтенов C₇ по меньшей мере 1 вес. % и содержание металлов по меньшей мере 20 в.ч./млн.

Тяжелое углеводородное сырье может представлять собой сырую нефть или состоять из атмосферных остатков и/или вакуумных остатков, полученных при атмосферной и/или вакуумной дистилляции сырой нефти, предпочтительно оно состоит из вакуумных остатков с вакуумной дистилляции сырой нефти.

В одном варианте осуществления изобретения указанный трехфазный реактор, содержащий по меньшей мере один катализатор гидроконверсии, является трехфазных реактором, работающим с кипящим слоем при восходящем потоке жидкости и газа.

В одном варианте осуществления изобретения трехфазный реактор, содержащий по меньшей мере один катализатор гидроконверсии, является трехфазным реактором, работающим с гибридным слоем, причем указанный гибридный слой содержит по меньшей мере один катализатор, удерживаемый в указанном трехфазном реакторе, и по меньшей мере один катализатор, увлекаемый из указанного трехфазного реактора.

В одном варианте осуществления изобретения начальная стадия гидроконверсии действует при абсолютном давлении от 2 до 38 МПа, температуре от 300°C до 550°C, объемной часовой скорости VVH, рассчитанной на объем каждого трехфазного реактора, от 0,05 ч^-1 до 10 ч^-1, и при количестве водорода, смешиваемого с тяжелым углеводородным сырьем, от 50 до 5000 нормальных кубических метров (Нм³) на метр кубический (м³) тяжелого углеводородного сырья.

В одном варианте осуществления изобретения стадия или стадии дополнительной гидроконверсии (a_n) работают при температуре от 300°C до 550°C и выше рабочей температуры на начальной стадии гидроконверсии (a₁), при количестве водорода, смешиваемого с тяжелым углеводородным сырьем, от 50 до 5000 нормальных кубических метров (Нм³) на метр кубический (м³) тяжелого углеводородного сырья, и ниже количества водорода, используемого на начальной стадии гидроконверсии (a₁), при абсолютном давлении от 2 до 38 МПа и при объемной часовой скорости VVH, отнесенной к объему каждого трехфазного реактора, от 0,05 ч^-1 до 10 ч^-1.

В одном варианте осуществления изобретения секция промежуточного разделения содержит одну или несколько испарительных колонн, размещенных последовательно, и/или одну или несколько отпарных колонн для отпарки паром и/или водородом, и/или колонну атмосферной дистилляции, и/или колонну вакуумной дистилляции, и предпочтительно состоит из единственной испарительной колонны.

В одном варианте осуществления изобретения первая секция фракционирования содержит одну или несколько испарительных колонн, соединенных последовательно, и/или одну или несколько колонн для отпарки паром и/или водородом, и/или колонну атмосферной дистилляции, и/или колонну вакуумной дистилляции, и предпочтительно состоит из совокупности нескольких соединенных последовательно испарительных колонн и колонн атмосферной и вакуумной дистилляции.

В одном варианте осуществления изобретения стадия деасфальтизации (d) проводится в экстракционной колонне при температуре от 60°C до 250°C с по меньшей мере одним углеводородным растворителем, имеющим от 3 до 7 атомов углерода, и при объемном отношении растворитель/сырье в интервале от 3/1 до 16/1, предпочтительно от 4/1 до 8/1.

В одном варианте осуществления изобретения часть тяжелого углеводородного сырья направляют в по меньшей мере одну секцию дополнительной гидроконверсии, и/или в по меньшей мере одну секцию промежуточного разделения, и/или в первую секцию фракционирования, и/или на установку деасфальтизации.

В одном варианте осуществления изобретения углеводородное сырье, являющееся внешним для процесса, направляют в начальную секцию гидроконверсии, и/или в по меньшей мере одну секцию дополнительной гидроконверсии, и/или в по меньшей мере одну секцию промежуточного разделения, и/или в первую секцию фракционирования, и/или на установку деасфальтизации.

В одном варианте осуществления изобретения способ дополнительно включает по меньшей мере одну следующую стадию возвращения:

- возврат (r₁) части или всей легкой фракции DAO, полученной на стадии (e), в начальную секцию гидроконверсии и/или в по меньшей мере одну секцию дополнительной гидроконверсии, и/или в по меньшей мере одну секцию промежуточного разделения, и/или в первую секцию фракционирования;

- возврат (r₂) части тяжелой фракции DAO со стадии (f) в первую секцию фракционирования;

- возврат (r₃) части DAO со стадии (d) в первую секцию фракционирования;

- возврат (r₄) части или всего остаточного асфальта со стадии (d) в начальную секцию гидроконверсии и/или в по меньшей мере одну секцию дополнительной гидроконверсии;

- возврат (r₅) части гидроконвертированного жидкого потока из заданной секции дополнительной гидроконверсии:

- в начальную секцию гидроконверсии, и/или

- в другую секцию дополнительной гидроконверсии, находящуюся выше по потоку от указанной заданной секции, и/или

- в секцию промежуточного разделения, находящуюся выше по потоку от указанной заданной секции;

- возврат (r₆) части тяжелой фракции и/или части или всех, одной или нескольких, промежуточных фракций, полученных в заданной промежуточной секции:

- в начальную секцию гидроконверсии, и/или

-в секцию дополнительной гидроконверсии, находящуюся выше по потоку от указанной заданной промежуточной секции, и/или

- в другую секцию промежуточного разделения, находящуюся выше по потоку от указанной заданной секции;

- возврат (r₇) части тяжелой фракции и/или части или всех, одной или нескольких, промежуточных фракций, выходящих из первой секции фракционирования:

- в начальную секцию гидроконверсии, и/или

- в секцию дополнительной гидроконверсии, и/или

- в секцию промежуточного разделения.

В одном варианте осуществления изобретения n равно 2.

В одном варианте осуществления изобретения способ включает возврат (f) всей фракции DAO, полученной на стадии (d), или всей тяжелой фракции, полученной на второй стадии фракционирования (e), на последнюю стадию дополнительной гидроконверсии (a_i), предпочтительно на стадию дополнительной гидроконверсии (a₂), когда n равно 2, и когда, кроме того, весь жидкий поток со стадии (a₁) направляют на стадию (b₁), всю тяжелую фракцию, выходящую со стадии (b₁), направляют на стадию (a₂), весь гидроконвертированный жидкий поток со стадии (a₂) направляют на стадию (c), и всю тяжелую фракцию со стадии (c) направляют на стадию (d).

В одном варианте осуществления изобретения способ включает возврат (f) всей фракции DAO со стадии (d) или всей тяжелой фракции, полученной на второй стадии фракционирования (e), на стадию промежуточного разделения (b_j), предпочтительно на стадию промежуточного разделения (b₁) между начальной стадии гидроконверсии (a₁) и стадией дополнительной гидроконверсии (a₂), когда n равно 2, и когда, кроме того, весь жидкий поток со стадии (a₁) направляют на стадию (b₁), всю тяжелую фракцию со стадии (b₁) направляют на стадию (a₂), весь гидроконвертированный жидкий поток со стадии (a₂) направляют на стадию (c), и всю тяжелую фракцию со стадии (c) направляют на стадию (d).

В одном варианте осуществления изобретения способ не включает стадии промежуточного разделения (b_j), но включает возврат (f) всей фракции DAO, полученной на стадии (d), на последнюю стадию дополнительной гидроконверсии (a_i), и предпочтительно на стадию дополнительной гидроконверсии (a₂), когда n равно 2, и когда, кроме того, весь жидкий поток, выходящий со стадии (a₁), направляют на стадию (a₂), весь гидроконвертирванный жидкий поток со стадии (a₂) направляют на стадию (c), а всю тяжелую фракцию со стадии (c) направляют на стадию (d).

В одном варианте осуществления изобретения катализатор гидроконверсии в указанном, по меньшей мере одном, трехфазном реакторе секции начальной гидроконверсии (A₁) и одной или нескольких секций дополнительной гидроконверсии (A_i) содержит по меньшей мере один неблагородный металл группы VIII, выбранный из никеля и кобальта, и по меньшей мере один металл группы VIB, выбранный из молибдена и вольфрама, и предпочтительно содержит аморфную подложку.

Другие объекты и преимущества изобретения выявятся при ознакомлении с нижеследующим подробным описанием способа, а также с конкретными примерами осуществления изобретения, приведенными в качестве неограничивающих примеров, причем описание частично проводится с обращением к прилагаемым фигурам, описанным ниже.

Краткое описание фигур

Фигура 1 показывает принципиальную схему осуществления способа конверсии согласно изобретению.

Фигура 2 показывает технологическую схему в первом варианте осуществления, в котором по меньшей мере часть тяжелой фракции DAO возвращают во вторую секцию гидроконверсии.

Фигура 3 показывает технологическую схему в третьем варианте осуществления, в котором по меньшей мере часть DAO возвращают в секцию промежуточного разделения между двумя секциями гидроконверсии.

Фигура 4 показывает технологическую схему во втором варианте осуществления, в котором по меньшей мере часть DAO возвращают во вторую секцию гидроконверсии.

Фигура 5 показывает технологическую схему в четвертом варианте осуществления, в котором по меньшей мере часть DAO возвращают во вторую секцию гидроконверсии, следующую за первой секцией гидроконверсии, без промежуточного разделения.

На чертежах одинаковыми позициями обозначены идентичные или аналогичные элементы.

Описание изобретения

Способ конверсии тяжелого углеводородного сырья в соответствии с изобретением включает гидроконверсию указанного сырья и деасфальтизацию по меньшей мере части гидроконвертированного потока в виде последовательности особых стадий.

В последующем описании обратимся к фигуре 1, которая иллюстрирует общий вариант осуществления способа конверсии согласно изобретению.

В настоящем изобретении предлагается одновременное улучшение степени конверсии и стабильности жидких потоков благодаря последовательности операций, включающей по меньшей мере две последовательные стадии гидроконверсии, которые могут быть отделены стадией промежуточного разделения, и по меньшей мере одну стадию деасфальтизации тяжелой фракции потока, выходящего с гидроконверсии, с возвращением по меньшей мере части DAO ниже по потоку от первой стадии гидроконверсии. Затем DAO либо возвращают на его выход из установки деасфальтизации, либо подвергают стадии фракционирования с получением тяжелой фракции DAO, которая в таком случае образует часть возвращаемой фракции DAO. Эта конфигурация позволяет достичь конверсии тяжелого углеводородного сырья выше 70%, предпочтительно выше 80%, этот уровень конверсии не всегда достижим при применении обычных способов, которые ограничены стабильностью жидких потоков.

Чистая конверсия определяется как отношение (расход остатка в сырье - расход остатка в продукте)/(расход остатка в сырье) для одной и той же точки отсечения сырье-продукт; обычно эта точка отсечения лежит между 450°C и 550°C, часто составляет примерно 540°C; в этом определении остаток представляет собой фракцию, кипящую, начиная с этой точки отсечения, например, фракцию 540°C+.

Итак, предлагается способ конверсии тяжелого углеводородного сырья, например, сырой нефти или тяжелой углеводородной фракции, полученной при атмосферной или вакуумной дистилляции сырой нефти, причем указанное сырье содержит фракцию, по меньшей мере 50% которой имеет температуру кипения по меньшей мере 300°C, включающий следующие последовательные стадии:

- начальную стадию гидроконверсии (a₁) по меньшей мере части указанного тяжелого углеводородного сырья в присутствии водорода в секции начальной гидроконверсии, реализуемую в условиях, позволяющих получить жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота;

- (n-1) стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) в (n-1) секциях дополнительной гидроконверсии, в присутствии водорода, по меньшей мере части или всего жидкого потока с предыдущей стадии гидроконверсии (a_i-1) или, возможно, тяжелой фракции, полученной на факультативной стадии промежуточного разделения (b_j) между двумя последовательными стадиями гидроконверсии, разделяющей часть или весь жидкий поток с предыдущей стадии гидроконверсии (a_i-1) с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции, кипящей в основном при температуре больше или равной 350°C, причем (n-1) стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) реализуют так, чтобы получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота,

где n означает полное число стадий гидроконверсии, причем n больше или равно 2, i является целым числом от 2 до n, и j является целым числом от 1 до (n-1), и каждая секция начальной A₁ и дополнительной A_i гидроконверсии включает по меньшей мере один трехфазный реактор, содержащий по меньшей мере один катализатор гидроконверсии;

- первую стадию фракционирования (c) в первой секции фракционирования C части или всего гидроконвертированного жидкого потока с последней стадии дополнительной гидроконверсии (a_n), с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции, кипящей в основном при температуре больше или равной 350°C, причем указанная тяжелая фракция содержит остаточную фракцию, кипящую при температуре больше или равной 540°C;

- стадию деасфальтизации (d) в установке деасфальтизации D части или всей указанной тяжелой фракции, полученной на стадии фракционирования (c), с по меньшей мере одним углеводородным растворителем, чтобы получить деасфальтированное масло DAO и остаточный асфальт;

- возможно, вторую стадию фракционирования (e) во второй секции фракционирования E части или всей фракции DAO, полученной на стадии деасфальтизации (d), на по меньшей мере одну тяжелую фракцию DAO и одну легкую фракцию DAO;

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, предлагаемый изобретением способ включает две стадии гидроконверсии и одну факультативную стадию промежуточного разделения между этими двумя стадиями гидроконверсии. В этом варианте осуществления n равно 2, и способ включает:

- начальную стадию гидроконверсии (a₁) по меньшей мере части указанного тяжелого углеводородного сырья в присутствии водорода в секции начальной гидроконверсии A₁, реализуемую в условиях, позволяющих получить жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота;

- стадию дополнительной гидроконверсии (a₂) в секции дополнительной гидроконверсии A₂, в присутствии водорода, по меньшей мере части или всего жидкого потока со стадии исходной гидроконверсии (a₁) или, возможно, тяжелой фракции, полученной на факультативной стадии промежуточного разделения (b₁) между стадиями начальной (a₁) и дополнительной (a₂) гидроконверсии, разделяющей часть или весь жидкий поток с начальной стадии гидроконверсии (a₁) на по меньшей мере одну легкую фракцию, кипящую в основном при температуре ниже 350°C, и по меньшей мере одну тяжелую фракцию, кипящую в основном при температуре больше или равной 350°C, причем стадию дополнительной гидроконверсии (a₂) проводят так, чтобы получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота,

причем каждая из секций начальной A₁ и дополнительной A₂ гидроконверсии включает в себя по меньшей мере один трехфазный реактор, содержащий по меньшей мере один катализатор гидроконверсии;

- первую стадию фракционирования (c) в первой секции фракционирования C части или всего гидроконвертированного жидкого потока со стадии дополнительной гидроконверсии (a₂), с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции, кипящей в основном при температуре больше или равной 350°C, причем указанная тяжелая фракция содержит остаточную фракцию, кипящую при температуре больше или равной 540°C;

- возможно, вторую стадию фракционирования (e), во второй секции фракционирования E, части или всей фракции DAO, полученной на стадии деасфальтизации (d), с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции DAO и одной легкой фракции DAO;

- стадию возврата (f) по меньшей мере части DAO со стадии (d) и/или по меньшей мере части тяжелой фракции DAO со стадии (e) на стадию дополнительной гидроконверсии (a₂) и/или на стадию промежуточного разделения (b₁).

Фракция DAO, полученная способом по изобретению, совсем не содержит или содержит очень мало асфальтенов C₇, которые, как известно, являются соединениями, ингибирующими конверсию остаточных фракций, как вследствие их способности образовывать тяжелые углеводородные остатки, обычно называемые коксом, так и вследствие их склонности образовывать осадки, которые сильно ограничивают работоспособность установок гидроочистки и гидроконверсии. Кроме того, фракция DAO, полученная способом согласно изобретению, содержит больше ароматических соединений, чем DAO, полученная из тяжелого нефтяного сырья, поступающего с первичного фракционирования нефти (называемого по-английски "straight run" (прямогонным), так как она происходит из потока, подвергшегося предварительно гидроконверсии высокой степени.

Смесь по меньшей мере части DAO и потока, выходящего с одной или нескольких первых секций гидроконверсии в способе согласно изобретению, позволяет обеспечить последующую стадию или стадии гидроконверсии сырьем, имеющим сниженное содержание асфальтенов C₇ и более высокое содержание ароматических соединений как по сравнению со способом, содержащим установку гидроконверсии без возврата DAO, так и по сравнению со способом, содержащим установку гидроконверсии с возвратом DAO выше первой стадии гидроконверсии или гидроочистки. В результате в способе согласно изобретению можно использовать более жесткие рабочие условия, в частности, на стадиях дополнительной гидроконверсии, и достичь, таким образом, повышенных степеней конверсии сырья при ограничении образования осадков.

Поток, выходящий с последней стадии дополнительной гидроконверсии, разделяют на несколько фракций. Затем проводится деасфальтизация одной или нескольких тяжелых фракций, полученных на этой стадии разделения. Использование этих фракций, полученных при самом высоком уровне конверсии, позволяет минимизировать необходимый размер установки деасфальтизации и минимизировать количество получаемого асфальта. Согласно изобретение, фракцию DAO, выделенную путем деасфальтизации, всегда возвращают после начальной стадии гидроконверсии либо на вход одной из секции промежуточного разделения, либо на вход одной из секций дополнительной гидроконверсии, предпочтительно на вход секции последней стадии дополнительной гидроконверсии. В соответствии с этими двумя вариантами осуществления, размер реакторов первых секций гидроконверсии не изменяется, а согласно второму варианту осуществления, не меняется ни размер оборудования промежуточного разделения, ни размер реакторов предварительных стадий гидроконверсии. Введение DAO ниже по потоку от секции начальной гидроконверсии позволяет избежать преждевременного гидрирования фракции DAO, сохраняя тем самым ее ароматический характер (характеризуемый содержанием ароматических атомов углерода, измеряемым методом ASTM D 5292), что обеспечивает повышение стабильности жидких потоков в зонах с наиболее высокими уровнями конверсии. Поэтому в способе согласно изобретению может быть предусмотрена операция для достижения более высоких степеней конверсии.

Сырье

Сырье, которое обрабатывается способом по настоящему изобретению, представляет собой тяжелое углеводородное сырье, содержащее фракцию, по меньшей мере 50% которой имеет температуру кипения по меньшей мере 300°C, предпочтительно по меньшей мере 350°C и еще более предпочтительно по меньшей мере 375°C.

Это тяжелое углеводородное сырье может представлять собой сырую нефть или поступать с рафинирования сырой нефти или с обработки другого углеводородного источника на нефтеперерабатывающем предприятии.

Предпочтительно, сырье представляет собой сырую нефть или состоит из атмосферных остатков и/или вакуумных остатков, полученных при атмосферной и/или вакуумной дистилляции сырой нефти.

Тяжелое углеводородное сырье может также состоять из атмосферных остатков и/или вакуумных остатков, образованных при атмосферной и/или вакуумной дистилляции потоков, поступающих с установок термической конверсии, гидроочистки, гидрокрекинга и/или гидроконверсии.

Предпочтительно, сырье состоит из вакуумных остатков. Эти вакуумные остатки обычно содержат фракцию, по меньшей мере 50% которой имеет температуру кипения по меньшей мере 450°C, чаще всего по меньшей мере 500°C и даже по меньшей мере 540°C. Вакуумные остатки могут поступать непосредственно из сырой нефти или с других нефтеперерабатывающих установок, таких, наряду с прочим, как гидроочистка остатков, гидрокрекинг остатков и висбрекинг остатков. Предпочтительно, вакуумные остатки представляют собой вакуумные остатки из колонны вакуумной дистилляции первичного фракционирования нефти (по-английски "straight run").

Сырье может также состоять из вакуумного дистиллята, полученного напрямую из сырой нефти, или из фракций, поступающих с других нефтеперерабатывающих установок, таких, наряду с прочим, как установки крекинга, такого как каталитический крекинг в псевдоожиженном слое (FCC, от английского "Fluid Catalytic Cracking"), и гидрокрекинга и установок термической конверсии, как установки коксования или установки висбрекинга.

Сырье может также состоять из ароматических фракций, экстрагированных на установке по производству смазочных масел, деасфальтированных масел с установки деасфальтизации (рафинаты установки деасфальтизации), асфальтов с установки деасфальтизации (остатки установки деасфальтизации).

Тяжелое углеводородное сырье может также представлять собой остаточную фракцию с прямого сжижения угля (атмосферный остаток и/или вакуумный остаток, полученный, например, в процессе H-Coal®), вакуумный дистиллят, полученный при прямом сжижении угля (например, в процессе H-Coal®), или же остаточную фракцию, полученную в результате прямого сжижения лигноцеллюлозной биомассы, одной или в смеси с углем и/или нефтяной фракцией.

Все эти виды сырья могут использоваться самостоятельно или в смеси, образуя тяжелое углеводородное сырье, обрабатываемое согласно изобретению.

Тяжелое углеводородное сырье, обрабатываемое согласно изобретению, содержит примеси, такие как металлы, сера, азот, коксовый остаток по Конрадсону. Оно может также содержать соединения, не растворимые в гептане, называемые также асфальтенами C₇. Содержание металлов может быть больше или равным 20 в.ч./млн, предпочтительно больше или равным 100 в.ч./млн. Содержание серы может быть больше или равным 0,1%, даже может быть больше или равным 1%, и может быть больше или равным 2 вес. %. Уровень асфальтенов C₇ (асфальтены, не растворяющиеся в гептане, согласно стандарту NFT60-115 или стандарту ASTM D 6560) составляет минимум 1 вес. % и часто больше или равно 3 вес. %. Асфальтены C₇ являются соединениями, которые, как известно, ингибируют конверсию остаточных фракций, как вследствие их способности образовывать тяжелые углеводородные остатки, обычно называемые коксом, так и вследствие их склонности образовывать осадки, которые сильно ограничивают работоспособность установок гидроочистки и гидроконверсии. Содержание коксового остатка по Конрадсону может быть больше или равным 0,5% и даже составлять по меньшей мере 5 вес. %. Содержание коксового остатка по Конрадсону определяется в соответствии со стандартом ASTM D-482 и является для специалиста хорошо известной оценкой количества коксового остатка, полученного после пиролиза в стандартных условиях по температуре и давлению.

Начальная стадия гидроконверсии (a₁)

Согласно изобретению, тяжелое углеводородное сырье обрабатывается в присутствии водорода на первой стадии гидроконверсии (a₁), в секции начальной гидроконверсии A₁. Секция начальной гидроконверсии содержит один или несколько трехфазных реакторов, содержащих по меньшей мере один катализатор гидроконверсии, причем реакторы могут быть размещены последовательно и/или параллельно. Эти реакторы могут быть, помимо прочего, реакторами с неподвижным слоем, движущимся слоем, кипящим слоем и/или гибридным слоем, в зависимости от обрабатываемого сырья.

Изобретение особенно хорошо подходит к трехфазным реакторам, работающим с кипящим слоем, при восходящем потоке жидкости и газа. Так, начальная стадия гидроконверсии (a₁) с успехом осуществляется в секции начальной гидроконверсии A₁, содержащей один или несколько трехфазных реакторов гидроконверсии, которые могут быть соединены последовательно и/или параллельно, и функционирующих с кипящим слоем, обычно по технологии и в условиях способа H-Oil™, какой описан, например, в патентах US 4521295, или US 4495060, или US 4457831, или US 4354852, или в статье AIChE, March 19-23, 1995, Houston, Texas, paper number 46d, "Second generation ebullated bed technology", или в главе 3.5 "Hydroprocessing and Hydroconversion of Residue Fractions" монографии "Catalysis by Transition Metal Sulphides", под редакцией Editions Technip, 2013. Согласно этому варианту осуществления, каждый трехфазный реактор работает с псевдоожиженным слоем, называемым кипящим слоем. Каждый реактор предпочтительно содержит рециркуляционный нанос, позволяющий удерживать катализатор в кипящем слое путем непрерывной рециркуляции по меньшей мере части жидкой фракции, предпочтительно отводимой сверху реактора и снова вводящейся снизу реактора.

Первая стадия гидроконверсии (a₁) реализуется в условиях, позволяющих получить жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота.

На стадии (a₁) сырье предпочтительно преобразуют в особых условиях гидроконверсии. Стадия (a₁) работает предпочтительно при абсолютном давлении от 2 МПа до 38 МПа, более предпочтительно от 5 МПа до 25 МПа и еще более предпочтительно от 6 МПа до 20 МПа, при температуре от 300°C до 550°C, более предпочтительно от 350°C до 500°C и предпочтительно от 370°C до 450°C. Объемная часовая скорость (VVH), рассчитанная на объем каждого трехфазного реактора, предпочтительно составляет от 0,05 ч^-1 до 10 ч^-1. В одном предпочтительном варианте осуществления VVH составляет от 0,1 ч^-1 до 10 ч^-1, более предпочтительно от 0,1 ч^-1 до 5 ч^-1 и еще более предпочтительно от 0,15 ч^-1 до 2 ч^-1. В другом варианте осуществления VVH составляет от 0,05 ч^-1 до 0,09 ч^-1. Количество водорода, смешиваемого с сырьем, предпочтительно составляет от 50 до 5000 нормальных кубических метров (Нм³) на метр кубический (м³) жидкого сырья, предпочтительно от 100 до 2000 Нм³/м³ и очень предпочтительно от 200 до 1000 Нм³/м³.

Начальная стадия гидроконверсии (a₁) осуществляется в в неподвижном слое, в движущемся слое, в кипящем слое и/или в гибридном слое, в зависимости от обрабатываемого сырья, таким образом, эта стадия содержит по меньшей мере один катализатор гидроконверсии, который удерживается в реакторе.

Катализатор гидроконверсии, использующийся на начальной стадии гидроконверсии (a₁) способа согласно изобретению, может содержать один или несколько элементов групп 4-12 периодической системы элементов, которые могут быть осаждены на подложке или нет. Можно с успехом использовать катализатор, содержащий подложку, предпочтительно аморфную, такую, как оксид кремния, оксид алюминия, алюмосиликат, диоксид титана или комбинации этих структур, и очень предпочтительно оксид алюминия.

Катализатор может содержать по меньшей мере один неблагородный металл группы VIII, выбранный из никеля и кобальта, предпочтительно никель, причем указанный элемент группы VIII предпочтительно используется в сочетании с по меньшей мере одним металлом группы VIB, выбранным из молибдена и вольфрама, предпочтительно, металл группы VIB является молибденом.

В настоящем описании группы химических элементов приводятся в соответствии с классификацией CAS (CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC press, D.R. Lide Ed., 81 edition, 2000-2001). Например, группа VIII по классификации CAS соответствует металлам в столбцах 8, 9 и 10 по новой классификации IUPAC.

Предпочтительно, катализатор гидроконверсии, использующийся на начальной стадии гидроконверсии (a₁), имеет алюмооксидную подложку и содержит по меньшей мере один металл группы VIII, выбранный из никеля и кобальта, предпочтительно никель, и по меньшей мере один металл группы VIB, выбранный из молибдена и вольфрама, предпочтительно молибден. Предпочтительно, катализатор гидроконверсии содержит никель в качестве элемента группы VIII и молибден в качестве элемента группы VIB.

Содержание неблагородного металла группы VIII, в частности, никеля, выраженное в весе оксида металла (в частности, NiO), предпочтительно составляет от 0,5 до 10 вес. %, предпочтительно от 1 до 6 вес. %, а содержание металла группы VIB, в частности, молибдена, выраженное в весе оксида металла (в частности, триоксида молибдена MoO₃), предпочтительно составляет от 1 до 30 вес. %, предпочтительно от 4 до 20 вес. %. Содержания металлов выражено в весовых процентах оксида металла от веса катализатора.

Указанный катализатор предпочтительно используется в виде экструдатов или шариков. Шарики имеют, например, диаметр в интервале 0,4 мм до 4,0 мм. Экструдаты имеют, например, цилиндрическую форму с диаметром от 0,5 мм до 4,0 мм и длину от 1 мм до 5 мм. Экструдаты могут также представлять собой объекты и другой формы, как, например, правильные или неправильные трилистники, четырехлистники или другие многодольчатые формы. Можно также использовать и другие формы катализаторов.

Размер этих разных форм катализаторов можно охарактеризовать эквивалентным диаметром. Эквивалентный диаметр определяется как 6-кратное отношение объема частицы к внешней поверхности частицы. Таким образм, катализатор, использующийся в форме экструдатов, шариков или в других формах, имеет эквивалентный диаметр от 0,4 мм до 4,4 мм. Эти катализаторы хорошо известны специалисту.

В одном варианте осуществления изобретения начальная стадия гидроконверсии (a₁) проводится в гибридном слое, содержащем одновременно по меньшей мере один катализатор, который удерживается в реакторе, и по меньшей мере один увлекаемый катализатор, который входит в реактор вместе с сырьем и который увлекается из реактора вместе с выходящими потоками. В этом случае увлекаемый катализатор, называемый также по-английски "slurry"-катализатором (суспендированным катализатором), используется в дополнение к катализатору гидроконверсии, удерживаемому в реакторе в кипящем слое. Увлекаемый катализатор отличается от катализатора, удерживаемого в реакторе, гранулометрическим составом и плотностью, подходящими для его увлечения. Под увлечением дисперсного катализатора понимается его циркуляция в одном или нескольких трехфазных реакторах, вызываемая жидкими потоками, причем указанный катализатор движется снизу вверх вместе с сырьем в указанных трехфазных реакторах и отводится из указанных трехфазных реакторов с продуктовым жидким потоком. Эти катализаторы хорошо известны специалистам.

Увлекаемый катализатор может быть с успехом получен путем введения по меньшей мере одного предшественника активной фазы непосредственно в один или несколько реакторов гидроконверсии и/или в сырье до введения указанного сырья на стадию или стадии гидроконверсии. Добавка предшественника может вводиться непрерывно или дискретно (в зависимости от операции, типа обрабатываемого сырья, спецификаций на искомые продукты и технологичности). Согласно одному или нескольким вариантам осуществления, предшественник или предшественники увлекаемого катализатора предварительно смешивают с углеводородным маслом, состоящим, например, из углеводородов, по меньшей мере 50 вес. % которых, от полного веса углеводородного масла, имеют температуру кипения в интервале от 180°C до 540°C, чтобы образовать предварительную смесь разбавленного предшественника. Согласно одному или нескольким вариантам осуществления, предшественник или предварительную смесь разбавленного предшественника диспергируют в тяжелом углеводородном сырье, например, путем динамического перемешивания (например, с помощью ротора, мешалки и т.д.), статического перемешивания (например, с помощью инжектора, через зонд, посредством статического смесителя и т.д.) или просто добавляют в сырье, чтобы получить смесь. Для диспергирования предшественника или разбавленной смеси предшественников в сырье для одной или нескольких стадий гидроконверсии можно использовать любые методы соединения и перемешивания, известные специалистам в данной области техники.

Указанный предшественник или предшественники активной фазы катализатора без подложки могут находиться в жидкой форме, как например, предшественники металлов, растворимые в органических средах, как, например, октоат молибдена и/или нафтенат молибдена, или водорастворимые соединения, как, например, фосфорномолибденовые кислоты и/или гептамолибдат аммония.

Указанный увлекаемый катализатор может быть образован и активирован ex situ, т.е. вне реактора в условиях, подходящих для активации, а затем вводиться вместе с сырьем. Указанный увлекаемый катализатор может быть также образован и активирован in situ в условиях реакции одной из стадий гидроконверсии.

Согласно одному варианту осуществления, указанный увлекаемый катализатор может быть нанесенным (т.е. содержать подложку). В этом случае нанесенный катализатор может быть с успехом получен:

- путем измельчения нанесенного катализатора гидроконверсии, свежего или отработанного, или путем измельчения смеси свежего и отработанного катализатора, или

- путем пропитки по меньшей мере одним предшественником активной фазы подложки, имеющей гранулометрический размер, подходящий для увлечения катализатора, предпочтительно от 0,001 до 100 мкм.

Активная фаза, равно как и подложка, могут быть такими, как описано выше для катализатора гидроконверсии, использующегося на начальной стадии гидроконверсии (a₁). Их описание здесь не повторяется.

В одном из вариантов осуществления способа по изобретению в каждом реакторе начальной стадии гидроконверсии (a₁) используется свой катализатор, подобранный к сырью, подаваемому в этот реактор.

В одном из вариантов осуществления способа по изобретению в каждом реакторе используется несколько типов катализаторов.

В одном из вариантов осуществления способа по изобретению каждый реактор содержит один или несколько катализаторов, подходящих для работы в кипящем слое, и, возможно, один или несколько дополнительных увлекаемых катализаторов.

Как известно и описано, например, в патенте FR 3033797, отработанный катализатор гидроконверсии может быть частично заменен свежим катализатором и/или отработанным катализатором, но с каталитической активностью выше, чем у заменяемого отработанного катализатора, и/или регенерированным катализатором, и/или омоложенным катализатором (катализатор, выходящий из зоны омоложения, в которой удаляется основная часть осажденных металлов, прежде чем направить отработанный и омоложенный катализатор в зону регенерации, в которой удаляются содержащиеся в нем углерод и сера, повышая тем самым активность катализатора), путем отвода отработанного катализатора, предпочтительно снизу реактора, и введения замены катализатора сверху или снизу реактора. Эта замена отработанного катализатор предпочтительно реализуется через равные промежутки времени, предпочтительно импульсами или почти непрерывно. Заменить отработанный катализатор можно полностью или частично отработанным, и/или регенерированным, и/или омоложенным катализатором из того же реактора и/или из другого реактора с любой стадии гидроконверсии. В катализатор можно добавить металлы в виде оксидов металлов, металлы в виде сульфидов металлов или после предварительной обработки. Для каждого реактора степень замены отработанного катализатора гидроконверсии свежим катализатором благоприятно составляет от 0,01 кг до 10 кг на метр кубический обрабатываемого сырья, предпочтительно от 0,1 кг до 3 кг на метр кубический обрабатываемого сырья. Это удаление и замена осуществляются с помощью устройств, предпочтительно позволяющих непрерывную работу указанной стадии гидроконверсии.

Что касается замены, по меньшей мере частичной, регенерированным катализатором, можно направить отработанный катализатор, извлеченный из реактора, в зону регенерации, в которой удаляются содержащиеся в нем углерод и сера, и затем вернуть этот регенерированный катализатор на стадию гидроконверсии. Что касается замены, по меньшей мере частичной, омоложенным катализатором, можно направить отработанный катализатор, извлеченный из реактора, в зону омоложения, в которой удаляется основная часть осажденных металлов, перед отправкой отработанного и омоложенного катализатора в зону регенерации, в которой удаляются содержащиеся в нем углерод и сера, и затем этот регенерированный катализатор возвращают на стадию гидроконверсии.

В начальную секцию гидроконверсии A₁, помимо тяжелого углеводородного сырья, может также подаваться по меньшей мере один из следующих потоков:

- один или несколько видов внешнего углеводородного сырья (внешнего по отношению к способу согласно изобретению и отличающегося от исходного сырья), предпочтительно углеводородные фракции, внешние по отношению к способу, такие, как атмосферные дистилляты, вакуумные дистилляты, атмосферные остатки или вакуумные остатки;

- часть тяжелой фракции с одной или нескольких стадий промежуточного разделения (b_j), реализуемых между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i), стадии (a_i) и (b_j) описываются ниже;

- часть или все, одну или несколько, промежуточных фракций, полученных на одной или нескольких стадиях промежуточного разделения (b_j), реализуемых между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i);

- часть потока, выходящего с одной или нескольких стадий дополнительной гидроконверсии (a_i);

- часть тяжелой фракции и/или одна или несколько промежуточных фракций, и/или одна или несколько легких фракций с первой стадии фракционирования (c) способа согласно изобретению;

- часть или весь остаточный асфальт, полученный на установке деасфальтизации D на стадии деасфальтизации (d);

- часть или вся легкая фракция DAO, полученная на второй стадии фракционирования (e) способа согласно изобретению.

Стадия промежуточного разделения (b₁) (факультативная)

Жидкий поток с начальной стадии гидроконверсии (a₁) можно затем подвергнуть стадии промежуточного разделения (b₁) в секции промежуточного разделения B₁, реализуемой между начальной стадией гидроконверсии (a₁) и стадией дополнительной гидроконверсии после начальной стадии гидроконверсии. Эта стадия дополнительной гидроконверсии описывается ниже. Согласно изобретение, указанная стадия промежуточного разделения (b₁) является предпочтительной, но она остается необязательной. Действительно, жидкий поток с начальной стадии гидроконверсии (a₁) можно альтернативно направить напрямую на стадию дополнительной гидроконверсии.

Предпочтительно, по меньшей мере часть жидкого потока с начальной стадии гидроконверсии (a₁) направляют на стадию промежуточного разделения (b₁).

Стадия промежуточного разделения (b₁) разделяет часть или весь жидкий поток с начальной стадии гидроконверсии (a₁) с получением по меньшей мере одной жидкой фракции, называемой тяжелой, кипящей в основном при температуре больше или равной 350°C.

Таким образом, эта первая стадия промежуточного разделения дает по меньшей мере две фракции, включая тяжелую жидкую фракцию, какая описана выше, а другая или другие фракции представляют собой легкие и промежуточные фракции.

Легкая фракция, отделенная таким способом, содержит легкие растворенные газы (H₂ и C₁-C₄), нафту (фракция, кипящая при температуре ниже 150°C), керосин (фракция, кипящая между 150°C и 250°C) и по меньшей мере часть газойля (фракция, кипящая между 250°C и 375°C).

Легкую фракцию можно затем направить, по меньшей мере частично, на установку фракционирования (на фигурах не показана), где из указанной легкой фракции удаляют легкие газы (H₂ и C₁-C₄), например, путем проведения через испарительную колонну. Собранный при этом газообразный водород можно с успехом вернуть на вход начальной стадии гидроконверсии (a₁).

Установка фракционирования, в которую может быть направлена легкая фракция, может также содержать дистилляционную колонну. В этом случае из легкой фракций, направляемой в указанную колонну, отделяют фракции нафты, керосина и газойля.

Тяжелая жидкая фракция со стадии промежуточного разделения (b₁), кипящая в основном при температуре больше или равной 350°C, содержит по меньшей мере одну фракцию, кипящую при температуре больше или равной 540°C, называемую вакуумным остатком (представляющим собой непрореагировавшую фракцию). Тяжелая жидкая фракция со стадии промежуточного разделения (b₁), кипящая в основном при температуре больше или равной 350°C, может также содержать фракцию, кипящую между 375°C и 540°C, называемую вакуумным дистиллятом. Возможно, что она содержит также часть фракции газойля, кипящую между 250°C и 375°C.

Эту тяжелую жидкую фракцию направляют затем, полностью или частично, на вторую стадию гидроконверсии (a₂), как описано выше.

Таким образом, стадия промежуточного разделения (b₁) может также разделять жидкий поток с начальной стадии гидроконверсии (a₁) более чем на две жидкие фракции, в зависимости от используемых средств разделения.

Секция промежуточного разделения B₁ содержит любое средство разделения, известное специалисту.

Так, секция промежуточного разделения B₁ может содержать одно или несколько из следующих разделительных устройств: одну или несколько испарительных колонн, соединенных последовательно, одну или несколько отпарных колонн для удаления легких фракций с помощью пара и/или водорода, колонну атмосферной дистилляции, колонну вакуумной дистилляции.

Предпочтительно, стадия промежуточного разделения (b₁) реализуется в одной или нескольких испарительных колоннах, соединенных последовательно.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, стадия промежуточного разделения (b₁) реализуется в единственной испарительной колонне. Предпочтительно, испарительная колонна функционирует при давлении и температуре, близких к рабочим условиям в последнем реакторе начальной стадии гидроконверсии (a₁). Этот вариант осуществления является предпочтительным, в частности, так как он позволяет уменьшить количество оборудования и, следовательно, капитальные затраты.

Согласно другому варианту осуществления, стадия промежуточного разделения (b₁) проводится в каскаде из нескольких испарительных колонн, функционирующих в рабочих условиях, отличных от условий в последнем реакторе начальной стадии гидроконверсии (a₁), и позволяющих получить по меньшей мере легкую жидкую фракцию, которую можно затем направить, по меньшей мере частично, на установку фракционирования, и по меньшей мере тяжелую жидкую фракцию, которую можно затем направить, по меньшей мере частично, на вторую стадию гидроконверсии (a₂).

В другом варианте осуществления стадия промежуточного разделения (b₁) проводится в одной или нескольких отпарных колоннах с отгонкой паром и/или водородом. В результате поток, выходящий с начальной стадии гидроконверсии (a₁), будет разделен по меньшей мере на легкую жидкую фракцию и по меньшей мере на тяжелую жидкую фракцию. Тяжелую жидкую фракцию направляют затем, по меньшей мере частично, на вторую стадию гидроконверсии (a₂).

В другом варианте осуществления стадия промежуточного разделения (b₁) проводится в колонне атмосферной дистилляции, разделяющей жидкий поток, выходящий с начальной стадии гидроконверсии (a₁). Тяжелую жидкую фракцию, извлеченную из колонны атмосферной дистилляции, направляют затем, по меньшей мере частично, на вторую стадию гидроконверсии (a₂).

В другом варианте осуществления стадия промежуточного разделения (b₁) проводится в колонне атмосферной дистилляции, разделяющей жидкий поток с начальной стадии гидроконверсии (a₁), и в колонне вакуумной дистилляции, на которую поступает остаток с колонны атмосферной дистилляции и которая производит тяжелую жидкую фракцию, направляемую затем, по меньшей мере частично, на вторую стадию гидроконверсии (a₂).

Стадия промежуточного разделения (b₁) может также представлять собой комбинацию этих разных вариантов, описанных выше, в порядке, отличном от описанного выше.

Факультативно, перед направлением на вторую стадию гидроконверсии (a₂) согласно изобретению тяжелую жидкую фракцию можно подвергнуть стадии отгонки паром и/или водородом с использованием одной или нескольких отпарных колонн, чтобы удалить соединения из тяжелой фракции соединения с точкой кипения ниже 540°C.

В секцию промежуточного разделения B₁ может также подаваться, помимо части или всего жидкого потока с начальной стадии гидроконверсии (a₁), по меньшей мере один из следующих потоков:

- часть тяжелого углеводородного сырья, направляемого на стадию гидроконверсии (байпас);

- один или несколько видов внешнего углеводородного сырья, предпочтительно, углеводородные фракции, внешние по отношению к процессу, такие как атмосферные дистилляты, вакуумные дистилляты, атмосферные остатки, вакуумные остатки;

- часть тяжелой фракции с одной или нескольких стадий промежуточного разделения B_j, осуществляемых между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i), после стадии (a₁), как более подробно описано ниже;

- часть или все, одна или несколько, промежуточных фракций, полученных на одной или нескольких стадий промежуточного разделения (b_j), проводимых между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i);

- часть жидкого потока с одной или нескольких стадии дополнительной гидроконверсии (a_i), описываемых ниже;

- часть тяжелой фракции, и/или одной или нескольких промежуточных фракций, и/или одной или нескольких легких фракций, полученных на первой стадии фракционирования (c), подробно описываемой ниже;

- часть или всю фракцию DAO, полученную на установке деасфальтизации D стадии деасфальтизации (d);

- часть или всю тяжелую фракцию DAO, полученную на второй стадии фракционирования (e);

- часть или всю легкую фракцию DAO, полученную на второй стадии фракционирования (e).

В этом случае на вход секции промежуточного разделения или между двумя разными устройствами секции промежуточного разделения, например, между испарительными колоннами, отпарными колоннами, и/или дистилляционными колоннами можно подать дополнительный поток.

Стадия(и) дополнительной гидроконверсии (a_i) и факультативная стадия или стадии промежуточного разделения (b_j)

Согласно изобретению, часть или весь поток с начальной стадии гидроконверсии (a₁) или, предпочтительно, часть или вся тяжелая фракция, выходящая со стадии промежуточного разделения (b₁), обрабатывается в присутствии водорода на стадии дополнительной гидроконверсии (a₂), реализуемой в секции дополнительной гидроконверсии A₂, которая следует за начальной стадией гидроконверсии (a₁) или, возможно, за стадией промежуточного разделения (b₁).

Способ согласно изобретению может включать более одной стадии дополнительной гидроконверсии (a_i), а также более одной стадии промежуточного разделения (b_j) между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i).

Так, способ согласно изобретению включает (n-1) стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) в (n-1) секциях дополнительной гидроконверсии A_i, в присутствии водорода, по меньшей мере части или всего жидкого потока с предыдущей стадии гидроконверсии (a_i-1) или, возможно, тяжелой фракции с факультативной стадии промежуточного разделения (b_j) между двумя последовательными стадиями гидроконверсии, разделяющими часть или весь жидкий поток с предыдущей стадии гидроконверсии (a_i-1), чтобы получить по меньшей мере одну тяжелую фракцию, кипящую в основном при температуре больше или равной 350°C, причем (n-1) стадия дополнительной гидроконверсии (a_i) проводятся так, чтобы получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота.

При этом n означает полное число стадий гидроконверсии, причем n больше или равно 2.

i и j являются индексами. i есть целое число в интервале от 2 до n, а j есть целое число в интервале от 1 до (n-1).

Каждая из секций дополнительной гидроконверсии A_i включает в себя по меньшей мере один трехфазный реактор, содержащий по меньшей мере один катализатор гидроконверсии, какой описан для начальной секции гидроконверсии A₁.

Начальная стадия гидроконверсии и стадия или стадии дополнительной гидроконверсии являются отдельными стадиями, реализуемыми в разных секциях гидроконверсии.

Эти (n-1) стадии дополнительной гидроконверсии (a_i) осуществляются аналогично тому, как было описано для начальной стадии гидроконверсии, поэтому их описание здесь не повторяется. Это относится, в частности, к рабочим условиям, используемому оборудованию, используемым катализаторам гидроконверсии, за исключением деталей, приведенных ниже.

Как и для начальной стадии гидроконверсии (a₁), (n-1) стадия дополнительной гидроконверсии (a_i) предпочтительно осуществляются в секциях начальной гидроконверсии A₁, содержащей один или несколько трехфазных реакторов гидроконверсии, которые могут быть соединены последовательно и/или параллельно и которые работают предпочтительно в кипящем слое, как описано выше для начальной стадии гидроконверсии (a₁). Согласно этому предпочтительному варианту осуществления, каждый трехфазный реактор работает с псевдоожиженным слоем, называемый кипящим слоем. Каждый реактор предпочтительно содержит рециркуляционный нанос, позволяющий удерживать катализатор в кипящем слое путем непрерывной рециркуляции по меньшей мере части жидкой фракции, предпочтительно отводимой сверху реактора и снова вводящейся снизу реактора.

На этих стадиях дополнительной гидроконверсии рабочие условия могут быть более жесткими, чем на начальной стадии гидроконверсии, в частности, используются более высокая температура реакции, остающаяся в диапазоне 300°C-550°C, предпочтительно 350°C-500°C, более предпочтительно 370°C-450°C, или же уменьшенное количество водорода, вводимого в реактора, остающееся в диапазоне от 50 до 5000 Нм³/м³ жидкого сырья, предпочтительно от 100 до 2000 Нм³/м³ и еще более предпочтительно от 200 до 1000 Нм³/м³. Другие параметры давления и VVH находятся в тех же диапазонах, какие описаны для начальной стадии гидроконверсии.

Катализатор, используемый в реакторе или реакторах стадии дополнительной гидроконверсии, может быть таким же, какой используется в реакторах начальной стадии гидроконверсии, или же может быть катализатором, более подходящим для гидроконверсия остаточных фракций, содержащих DAO. В этом случае катализатор может иметь пористую подложку или иметь содержание металлов, подходящее для гидроконверсии сырья, содержащего фракции DAO.

Что касается возможной замены отработанного катализатора, степень замены катализатора, применимая в реакторе или реакторах стадии дополнительной гидроконверсии, может быть такой же, какая используется для реактора или реакторов начальной стадии гидроконверсии, или может быть более подходящей для гидроконверсия остаточных фракций, содержащих DAO. В этом случае степень замены катализатора может быть ниже, что подходит для гидроконверсии сырья, содержащего фракции DAO.

Другие стадии промежуточного разделения (b_j), каждая из которых может проводиться между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии A_i, также реализуются аналогично тому, как было описано для стадии промежуточного разделения (b₁), поэтому описание стадий (b_j) здесь не повторяется.

В одном предпочтительном варианте осуществления способ по изобретению всегда включает стадию промежуточного разделения (b_j) между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i). Согласно альтернативному варианту осуществления, поток со стадии дополнительной гидроконверсии (a_i) направляется напрямую на другую стадию дополнительной гидроконверсии (a_i+1) после стадии (a_i).

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, способ включает единственную стадию дополнительной гидроконверсии (a₂) и стадию промежуточного разделения (b₁). В частности, согласно фигурам, это соответствует случаю, когда n равно 2, при этом i принимает единственное значение 2, и j единственное значение 1.

Согласно изобретению, по меньшей мере часть фракции DAO, полученной на стадии деасфальтизации (d), более подробно описываемой ниже, и/или по меньшей мере часть тяжелой фракции DAO со второй стадии фракционирования (e), также более подробно описываемой ниже, возвращают в процесс, направляя на стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) и/или на стадию промежуточного разделения (b_j). Таким образом, способ согласно изобретению исключает возврат DAO или тяжелой фракции DAO на начальную стадию гидроконверсии.

Таким образом, рециркулирующее масло DAO или тяжелая фракция DAO может обрабатываться в секции дополнительной гидроконверсии A_i вместе с по меньшей мере частью потока, поступающего с начальной стадии гидроконверсии (a₁) или стадии дополнительной гидроконверсии (a_i), или, более предпочтительно, обрабатывается совместно с по меньшей мере частью тяжелой фракции со стадии промежуточного разделения (b_j).

В каждую секцию дополнительной гидроконверсии A_i может также подаваться, в дополнение к потоку с начальной стадии гидроконверсии или с предыдущей стадии дополнительной гидроконверсии (a_i-1) или же, предпочтительно, в дополнение к тяжелой фракции со стадии промежуточного разделения (b_j), по меньшей мере один из следующих потоков:

- часть тяжелого углеводородного сырья, направляемого на начальную стадию гидроконверсии (байпас);

- часть тяжелой фракции с одной или нескольких более поздних стадий промежуточного разделения B_j, осуществляемых между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i);

- часть или все, одна или несколько, промежуточных фракций, полученных на одной или нескольких последующих стадиях промежуточного разделения (b_j), проводимых между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i);

- часть потока с одной или нескольких последующих стадий дополнительной гидроконверсии (a_i+1);

- часть тяжелой фракции, и/или одной или нескольких промежуточных фракций, и/или одной или нескольких легких фракций, полученных на первой стадии фракционирования (c) способа согласно изобретению;

- часть или вся фракция DAO, полученная на установке деасфальтизации D на стадии деасфальтизации (d);

- часть или вся тяжелая фракция DAO, полученная на второй стадии фракционирования (e) способа согласно изобретению;

- часть или вся легкая фракция DAO, полученная на второй стадии фракционирования (e);

- часть или весь остаточный асфальт, полученный на установке деасфальтизации D стадии деасфальтизации (d).

Каждая секция промежуточного разделения B_j может также принимать, в дополнение к части или ко всему гидроконвертированному жидкому потоку с начальной стадии гидроконверсии (a₁) или предшествующей стадии дополнительной гидроконверсии (a_i-1), по меньшей мере один из следующих потоков:

- часть или все, одна или несколько, промежуточные фракции, полученные на одной или нескольких последующих стадиях промежуточного разделения (b_j), проводимых между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i);

- часть жидкого потока с одной или нескольких последующих стадий дополнительной гидроконверсии (a_i+1);

- часть тяжелой фракции, и/или одной или нескольких промежуточных фракций, и/или одной или нескольких легких фракций, полученных на первой стадии фракционирования (c);

- часть или вся фракция DAO, полученная на установке деасфальтизации D стадии деасфальтизации (d);

- часть или вся тяжелая фракция DAO, полученная на второй стадии фракционирования (e);

- часть или вся легкая фракция DAO, полученная на второй стадии фракционирования (e).

В этом случае дополнительный поток может быть направлен на вход секции промежуточного разделения B_j или между двумя разными устройствами секции промежуточного разделения B_j, например, между испарительными колоннами, отпарными колоннами и/или дистилляционными колоннами.

Первая стадия фракционирования (c)

Гидроконвертированный жидкий поток, выходящий с последней стадии дополнительной гидроконверсии (a_n), подвергают затем, по меньшей мере частью, стадии фракционирования (c) в первой секции фракционирования C.

Эта первая стадия фракционирования (c) разделяет часть или весь поток со стадии (a_n) на несколько фракций, включая по меньшей мере одну тяжелую жидкую фракцию, кипящую в основном при температуре выше 350°C, предпочтительно выше 500°C и предпочтительно выше 540°C. Тяжелая жидкая фракция содержит фракцию, кипящую при температуре выше 540°C, называемую вакуумным остатком (представляющую собой непрореагировавшую фракцию). Она может содержать часть фракции газойля, кипящую между 250°C и 375°C, и фракцию, кипящую между 375°C и 540°C, называемую вакуумным дистиллятом.

Таким образом, указанная первая стадия фракционирования производит по меньшей мере две фракции, в том числе тяжелую жидкую фракцию, какая описана выше, а другая и другие фракции являются легкой и промежуточными фракциями.

Первая секция фракционирования C содержит любые устройства разделения, известные специалисту.

Так, первая секция фракционирования C может содержать одно или несколько следующих устройств разделения: одна или несколько испарительных колонн, соединенных последовательно, предпочтительно каскад из по меньшей мере двух последовательных испарительных колонн, одну или несколько колонн для отгонки водяным паром и/или водородом, колонну атмосферной дистилляции, колонну вакуумной дистилляции.

В одном варианте осуществления эта первая стадия фракционирования (c) реализована посредством схемы с по меньшей мере двумя последовательными испарительными колоннами.

Согласно другому варианту осуществления, первая стадия фракционирования (c) реализована посредством одной или нескольких колонн для отгонки паром и/или водородом.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, первая стадия фракционирования (c) реализована посредством колонны атмосферной дистилляции, более предпочтительно посредством колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, на которую подается атмосферный остаток.

В более предпочтительном варианте осуществления эта первая стадия фракционирования (c) реализована посредством одной или нескольких испарительных колонн, колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, на которую подается атмосферный остаток. Эта конфигурация позволяет уменьшить размер более поздней установки деасфальтизации, снижая тем самым капитальные затраты и эксплуатационный расходы.

Первая секция фракционирования C может также получать, помимо части или всего гидроконвертированного жидкого потока, полученного на последней стадии дополнительной гидроконверсии (a_n), по меньшей мере один из следующих потоков:

- часть тяжелой фракции с одной или нескольких стадий промежуточного разделения B_j, осуществляемых между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i);

- часть жидкого потока с одной или нескольких стадий дополнительной гидроконверсии (a_i);

- часть одной или нескольких промежуточных фракций, полученных на первой стадии фракционирования (c);

- часть фракции DAO, полученная на установке деасфальтизации D стадии деасфальтизации (d);

- часть тяжелой фракции DAO, полученная на второй стадии фракционирования (e);

В этом случае дополнительный поток может быть направлен на вход секции промежуточного разделения или между двумя различными устройствами секции промежуточного разделения, например, между испарительными колоннами, отпарными колоннами и/или дистилляционными колоннами.

Стадия деасфальтизации (d)

В соответствии с предлагаемым изобретением способом, тяжелую фракцию, выходящую с первой стадии фракционирования (c), подвергают затем, частично или полностью, стадии деасфальтизации (d) в установке деасфальтизации D, посредством по меньшей мере одного углеводородного растворителя, чтобы выделить DAO и остаточный асфальт.

Установка деасфальтизации D может также принимать по меньшей мере один из следующих потоков:

- часть тяжелой фракции с одной или нескольких стадий промежуточного разделения (b_j), осуществляемых между двумя последовательными стадиями дополнительной гидроконверсии (a_i) (на фигуре 1 не показано);

- часть жидкого потока с начальной стадии гидроконверсии (a₁) или одной или нескольких стадий дополнительной гидроконверсии (a_i) (на фигуре 1 не показано).

Стадия деасфальтизации (d) растворителем (или SDA от английского Solvent DeAsphalting) осуществляется в условиях, хорошо известных специалисту. Так, можно сослаться на статью Billon и др., опубликованную в 1994 в томе 49, №5 Revue de l'Institut du Pétrole, p.р. 495-507, в книге "Raffinage et conversion des produit lourds du pétrole", авторы J.F. Le Page, SG Chatila и M Davidson, Edition Technip, p. 17-32, или в патентах US 4239616, US 4354922, US 4354928, US 4440633, US 4536283 и US 4715946.

Деасфальтизация может быть реализована в одном или нескольких смесителях-декантаторах или в одной или нескольких экстракционных колоннах. Так, установка деасфальтизации D содержит по меньшей мере один смеситель-декантатор или по меньшей мере одну экстракционную колонну.

Деасфальтизация представляет собой жидкостно-жидкостную экстракцию, обычно проводимую при средней температуре от 60°C до 250°C с по меньшей мере одним углеводородным растворителем. Растворители, использующиеся для деасфальтизации, являются растворителями с низкой точкой кипения, предпочтительно парафиновыми растворителями, предпочтительно более тяжелыми, чем пропан, и предпочтительно содержащими 3-7 атомов углерода. Предпочтительные растворители включают пропан, бутан, изобутан, пентан, изопентан, неопентан, гексан, изогексаны, углеводороды C₆, гептан, углеводороды C₇, легкие бензины, более или менее неполярные, а также смеси, полученные, исходя из вышеуказанных растворителей. Предпочтительно, в качестве растворителя используется бутан, пентан или гексан, а также их смеси. Растворитель или растворители факультативно могут быть дополнены по меньшей мере одной добавкой. Подходящие растворители и добавки широко описаны в литературе. Объемные отношения растворитель/сырье на входе в установку деасфальтизации D обычно составляют от 3/1 до 16/1, предпочтительно от 4/1 до 8/1. Можно также, и это выгодно, осуществить рекуперацию растворителя оптикритическим способом, то есть используя растворитель в сверхкритических условиях в секции разделения. Этот способ позволяет, в частности, заметно улучшить экономичность процесса в целом.

В контексте настоящее изобретение предпочтительно применять метод, использующий по меньшей мере одну экстракционную колонну, предпочтительно единственную (например, способ Solvahl™). Предпочтительно, например, в способе Solvahl™ с единственной экстракционной колонной, объемные отношения растворителя и сырья, входящих на установку деасфальтизации D, являются низкими, обычно составляя от 4/1 до 8/1 и даже от 4/1 до 6/1.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, деасфальтизация проводится в экстракционной колонне при температуре от 60°C до 250°C с по меньшей мере одним углеводородным растворителем, содержащим от 3 до 7 атомов углерода, и при объемном отношении растворитель/сырье от 4/1 до 6/1.

Установка деасфальтизации D производит фракцию DAO, практически не содержащую асфальтенов C₇, и остаточный асфальт, в котором сконцентрирована основная часть примесей из остатка, причем остаточный асфальт отводится.

Выход DAO обычно составляет от 40 до 95 вес. %, в зависимости от рабочих условий и используемого растворителя, а также в зависимости от сырья, направляемого на установку деасфальтизации D, в частности от свойств тяжелой жидкой фракции, выходящей с первой стадии фракционирования (c).

В следующей таблице 1 приводятся типичные диапазоны рабочих условий для деасфальтизации в зависимости от растворителя.

Таблица 1

Растворитель	пропан	бутан	пентан	гексан	гептан
Давление, МПа	3-5	3-4	2-4	2-4	2-4
Температура, °C	45-110	80-160	140-210	150-230	160-280
Объемное отношение растворитель/сырье	6-10	5-8	3-6	3-6	3-6

Условия деасфальтизации адаптированы к качеству получаемой фракции DAO и к сырью, поступающему на деасфальтизацию D.

Эти условия позволяют значительно снизить содержание серы, коксового остатка по Конрадсону и содержание асфальтенов C₇.

Полученная фракция DAO предпочтительно имеет содержание асфальтенов C₇, измеренное на нерастворимых C₇, как правило, ниже 2 вес. %, предпочтительно ниже 0,5 вес. %, предпочтительно ниже 0,05 вес. %.

Согласно изобретению, фракцию DAO, полученную таким образом, направляют на вторую стадию фракционирования (e) способа по изобретению, или возвращают, по меньшей мере частично, на одну или несколько стадий промежуточного разделения (b_j) и/или напрямую на вход одной или нескольких стадий дополнительной гидроконверсии (a_i), более предпочтительно на вход последней стадии дополнительной гидроконверсии (a_n).

Вторая стадия фракционирования (e) (факультативная)

DAO со стадии деасфальтизации (d) можно подвергнуть, по меньшей мере частично, второму фракционированию во второй секции фракционирования E, чтобы получить по меньшей мере две фракции.

Предпочтительно, часть или всю фракцию DAO со стадии деасфальтизации (d) направляют на указанную вторую стадию фракционирования (e).

Вторая секция фракционирования E содержит любое устройство разделения, известное специалисту.

Так, вторая секция фракционирования E может содержать одно или несколько из следующих устройств разделения: одна или несколько испарительных колонн, соединенных последовательно, предпочтительно каскад из по меньшей мере двух последовательных испарительных колонн, одна или несколько колонн для отпарки паром и/или водородом, колонна атмосферной дистилляции, колонна вакуумной дистилляции.

В одном варианте осуществления эта вторая стадия фракционирования (e) реализована посредством схемы с по меньшей мере двумя последовательными испарительными колоннами.

Согласно другому варианту осуществления, вторая стадия фракционирования (e) реализована посредством одной или нескольких колонн для отпарки паром и/или водородом.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, вторая стадия фракционирования (e) реализована посредством колонны атмосферной дистилляции, более предпочтительно посредством колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, на которую подается атмосферный остаток.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, вторая стадия фракционирования (e) реализована посредством одной или нескольких испарительных колонн, колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, на которую подается атмосферный остаток.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, вторая стадия фракционирования (e) реализована посредством колонны вакуумной дистилляции.

Выбор оборудования в секции фракционирования E предпочтительно зависит от выбора оборудования в первой секции фракционирования C и от сырья, вводимого на установку деасфальтизации D.

В соответствии со способом по изобретению, тяжелую фракцию DAO, полученную во второй секции фракционирования E, возвращают затем, по меньшей мере частично, на одну или несколько стадий промежуточного разделения и/или непосредственно на вход одной или нескольких стадий дополнительной гидроконверсии (a_i), более предпочтительно на вход последней стадии дополнительной гидроконверсии (a_n).

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, тяжелая фракция, полученная в первой секции фракционирования C способа по изобретению, представляет собой атмосферный остаток, который выходит из колонны атмосферной дистилляции. Отсутствие колонны вакуумной дистилляции позволяет избежать скопления осадков и быстрого загрязнения колонны вакуумной дистилляции. Полученный таким способом атмосферный остаток направляют затем на установку деасфальтизации D для осуществления стадии деасфальтизации (d), производящей остаточный асфальт и фракцию DAO, почти не содержащую асфальтенов C₇ и осадков, но содержащую одновременно фракцию вакуумного дистиллята и фракцию вакуумного остатка. Полученную фракцию DAO можно затем направить во вторую секцию фракционирования E способа по изобретению, состоящую из колонны вакуумной дистилляции и целью которой является разделить DAO на по меньшей мере одну легкую фракцию DAO с точкой кипения в основном ниже 500°C и по меньшей мере одну тяжелую фракцию DAO, кипящую в основном выше 500°C. Поскольку DAO, полученная в установке деасфальтизации D, не содержит осадков и почти не содержит асфальтенов C₇, колонна вакуумной дистилляции загрязняется очень медленно, что предотвращает остановку и частые простои для очистки колонны вакуумной дистилляции. Полученную тяжелую фракцию DAO затем с успехом возвращают, по меньшей мере частично, на вход последней стадии дополнительной гидроконверсии (a_n).

Таким образом, способ согласно изобретению повышает стабильность жидких потоков, обработанных во время гидроконверсии, более конкретно, на стадиях дополнительной гидроконверсии, на которые подается по меньшей мере часть DAO и/или тяжелой фракции DAO, при одновременном значительном повышении конверсии тяжелого углеводородного сырья.

Стадия возврата DAO или тяжелой фракции DAO (f)

Способ согласно изобретению включает возврат по меньшей мере части DAO со стадии (d) и/или по меньшей мере части тяжелой фракции DAO, выходящей со стадии (e), на стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) и/или на стадию промежуточного разделения (b_j).

Этот возврат уже был описан выше в связи со стадиями деасфальтизации (d) и второго фракционирования (e).

Стадия возвращения r₁ - r₇) других потоков, выходящих со стадии (e)

Способ согласно изобретению может включать в себя и другие возвраты, причем рециркулирующие потоки могут выходить со второй стадии фракционирования (e), стадии деасфальтизации (d), стадии дополнительной гидроконверсии (a_i) или стадии промежуточного разделения (b_j).

Согласно одному варианту осуществления, способ включает возврат (r₁) части или всей легкой фракции DAO, выходящей со стадии (e), в начальную секцию гидроконверсии A₁, и/или в по меньшей мере одну секцию дополнительной гидроконверсии A_i, и/или в по меньшей мере одну секцию промежуточного разделения B_j, и/или в первую секцию фракционирования C.

В одном варианте осуществления способ включает возврат (r₂) части тяжелой фракции DAO, выходящей со стадии (e), в первую секцию фракционирования C.

В одном варианте осуществления способ включает возврат (r₃) части DAO, выходящей со стадии (d), в первую секцию фракционирования C.

В одном варианте осуществления способ включает возврат (r₄) части или всего остаточного асфальта со стадии (d) в начальную секцию гидроконверсии A₁ и/или в по меньшей мере одну секцию дополнительной гидроконверсии A_i. Предпочтительно, остаточный асфальт возвращают в секцию гидроконверсии, отличную от той, на которую подают DAO или тяжелую фракцию DAO.

В одном варианте осуществления способ включает возврат (r₅) части гидроконвертированного жидкого потока из заданной секции дополнительной гидроконверсии A_i:

- в начальную секцию гидроконверсии A₁, и/или

- в другую секцию дополнительной гидроконверсии A_i находящуюся выше по потоку от указанной заданной секции A_i, и/или

- в секцию промежуточного разделения B_j находящуюся выше по потоку от указанной заданной секции A_i.

В одном варианте осуществления способ включает возврат (r₆) части тяжелой фракции и/или части или всех, одной или нескольких, промежуточных фракций, выходящих из заданной промежуточной секции B_j:

- в секцию дополнительной гидроконверсии A_i, находящуюся выше по потоку от указанной заданной промежуточной секции B_j, и/или

- в другую секцию промежуточного разделения B_j, находящуюся выше по потоку от указанной заданной секции B_j.

В одном варианте осуществления способ включает возврат (r₇) части тяжелой фракции и/или части или всех, одной или нескольких, промежуточных фракций, выходящих из первой секции фракционирования C:

- в секцию дополнительной гидроконверсии A_i, и/или

- в секцию промежуточного разделения B_j.

Следующие варианты осуществления описаны с обращением к соответствующим фигурам.

Фигура 1 схематически показывает общий случай способа согласно изобретению, включающий различные опции, соответствующие разным вариантам осуществления.

Согласно способу, представленному на фигуре 1, тяжелое углеводородное сырье 1 направляется по трубопроводу в начальную секцию гидроконверсии A₁, состоящую из одного или нескольких трехфазных реакторов, которые могут быть соединены последовательно и/или параллельно. Эти реакторы гидроконверсии могут представлять собой, наряду с прочим, реакторы с неподвижным слоем, с движущимся слоем, кипящим слоем и/или гибридным слоем, в зависимости от обрабатываемого сырья, и предпочтительно являются реакторами, работающими с кипящим слоем.

Начальная стадия гидроконверсии, реализуемая в секции A₁, является первой стадией гидроконверсии тяжелого углеводородного сырья 1 и может включать в себя совместную обработку одного или нескольких типов внешнего сырья 2 и/или одного или нескольких рециркулирующих потоков, выходящих с других технологических стадий.

Различные рециркулирующие потоки, которые могут вводиться в секцию A₁, представляют собой следующее:

- часть полного потока (6, 10), выходящего из одной или нескольких секций дополнительной гидроконверсии A_i;

- часть или все, одну или несколько, промежуточных фракций, выходящих из одной или нескольких секций промежуточного разделения B_j (на фигуре 1 не показано);

- часть тяжелой фракции, выходящей с одной или нескольких секций промежуточного разделения B_j;

- часть или все, одна или несколько, промежуточных фракций 12, выходящих из первой секции фракционирования C;

- часть тяжелой фракции 13, выходящей из первой секции фракционирования C;

- часть или весь остаточный асфальт 14, выходящий из установки деасфальтизации D;

- часть или вся легкая фракция 16 DAO, выходящая из второй секции фракционирования E.

Жидкий поток 3, выходящий из начальной секции гидроконверсии A₁, можно вернуть либо напрямую в секцию дополнительной гидроконверсии A₂, либо в секцию промежуточного разделения B₁ по трубопроводу. Этот трубопровод обеспечивает возможность вывести часть этого потока 3 и, следовательно, направить весь или только часть жидкого потока с A₁ в секцию промежуточного разделения B₁.

Секция B₁ является первой секций промежуточного разделения, в которой проводится стадия промежуточного разделения (b₁). В нее подается часть или весь жидкий поток с предшествующей стадии гидроконверсии A₁, с возможным введением тяжелого углеводородного сырья 1, и/или введением одного или нескольких типов внешнего сырья 2, и/или введение одного или нескольких рециркулирующих потоков. Различные рециркулирующие потоки, которые можно вводить в секцию B₁, представляют собой:

- часть или всю, одну или несколько промежуточных фракций, выходящих с одной или нескольких секций промежуточного разделения B_j (на фигуре 1 не показано);

- часть тяжелой фракции 9 из одной или нескольких секций промежуточного разделения B_j ниже по потоку;

- часть или все, одну или несколько, промежуточных фракций 12 из первой секции фракционирования C;

- часть тяжелой фракции 13 из первой секции фракционирования C;

- часть или всю фракцию DAO 15 с установки деасфальтизации D;

- часть или всю легкую фракцию 16 DAO из второй секции фракционирования E;

- часть или вся тяжелую фракцию 17 DAO из второй секции фракционирования E.

Тяжелую фракцию 5 из первой секции промежуточного разделения B₁ направляют затем, по меньшей мере частично, в секцию дополнительной гидроконверсии A₂ по одному трубопроводу, а легкую фракцию 4 из секции B₁ сливают по другому трубопроводу. Тяжелую фракцию 5 можно слить, она представляет собой часть или всю тяжелую фракцию 5, которую направляют в секцию дополнительной гидроконверсии A₂. Часть потока 5 можно также вернуть в начальную секцию гидроконверсии A₁.

Секция A₂ является второй секцией гидроконверсии, где проводится стадия дополнительной гидроконверсии (a₂). Секция A₂ состоит из одного или несколько трехфазных реакторов, которые могут быть соединены последовательно и/или параллельно. Эти реакторы гидроконверсии могут, наряду с прочим, быть реакторами с неподвижным слоем, движущимся слоем, кипящим слоем и/или гибридным слоем, в зависимости от обрабатываемого сырья, и предпочтительно являются реакторами, работающими с кипящим слоем.

Секция A₂ может принимать часть или весь жидкий поток из начальной секции гидроконверсии A₁ и/или по меньшей мере часть тяжелой фракции из первой секции промежуточного разделения B₁. В секцию A₂ можно также подавать для совместной обработки часть тяжелого углеводородного сырья 1, и/или один или несколько видов дополнительного сырья 2, и/или один или несколько рециркулирующих потоков. Различные рециркулирующие потоки, которые можно вводить в секцию A₂, представляют собой:

- часть полного потока 10 из одной или нескольких секций дополнительной гидроконверсии A_i ниже по потоку;

- часть или полностью, одну или несколько промежуточных фракций, выходящих из одной или нескольких находящихся ниже по потоку секций промежуточного разделения B_j (на фигуре 1 не показано);

- часть или все, одну или несколько, промежуточные фракции 12 из первой секции фракционирования C;

- часть или всю фракцию DAO 15 из установки деасфальтизации D;

- часть или весь остаточный асфальт 14 из установки деасфальтизации D;

- часть или всю тяжелую фракцию 17 DAO из второй секции фракционирования E.

Жидкий поток 6, выходящий из второй секции гидроконверсии A₂, можно направить в третью секцию гидроконверсии или во вторую секцию промежуточного разделения по трубопроводу, что обеспечивает возможность слить часть указанного потока и, следовательно, направить весь или только часть указанного потока из секции A₂ во вторую секцию промежуточного разделения B₂ (не показано), а также вернуть часть указанного потока на одну или несколько секций гидроконверсии выше по потоку от секции A₂ или на секцию промежуточного разделения B₁, находящуюся между секциями A₁ и A₂.

Таким образом, способ согласно изобретению может включать n стадий гидроконверсии и (n-1) стадию промежуточного разделения.

Секция B_j=n-1 является последней секцией промежуточного разделения. Она принимает часть или весь жидкий поток 7 с предыдущей стадии гидроконверсии A_i=n-1, возможно, вводится также тяжелое углеводородное сырье 1, и/или вводится один или несколько видов внешнего сырья 2, и/или вводится один или несколько рециркулирующих потоков. Различные рециркулирующие потоки, которые можно вводить в секцию B_j=n-1, представляют собой:

- часть потока 10 из последней секции гидроконверсии A_n;

- часть или все, одна или несколько, промежуточных фракций (12) из первой секции фракционирования C;

- часть тяжелой фракции из первой секции фракционирования C;

Секция A_n является последней секцией гидроконверсии, где проводится стадия дополнительной гидроконверсии (a_n). Секция A_n состоит из одного или нескольких трехфазных реакторов, которые могут быть соединены последовательно и/или параллельно. Эти реактора гидроконверсии могут, наряду с прочим, быть реакторами с неподвижным слоем, движущимся слоем, кипящим слоем и/или гибридным слоем, в зависимости от обрабатываемого сырья, и предпочтительно являются реакторами, работающими с кипящим слоем.

Секция A_n может принимать часть или весь поток из предшествующей секции гидроконверсии A_n-1 и/или тяжелую фракцию из предшествующей секции промежуточного разделения B_j=n-1. В секцию A_n можно также подавать для совместной обработки часть тяжелого углеводородного сырья 1, и/или один или несколько видов дополнительного сырья 2, и/или один или несколько рециркулирующих потоков. Различные рециркулирующие потоки, которые можно вводить в секцию A_n, представляют собой:

- часть или весь остаточный асфальт 14 с установки деасфальтизации D;

- часть или всю фракцию AO 15 из установки деасфальтизации D;

Секция C является первой секций фракционирования, в которой весь или по меньшей мере часть гидроконвертированного жидкого потока 10, выходящего из последней секции гидроконверсии A_n, направляют по трубопроводу для разделения на несколько фракций. Например, фигура 1 показывает три фракции: легкую фракцию 11, которая выводится из процесса по изобретению и которую можно направить на дополнительную обработку, промежуточную фракцию 12 и тяжелую фракцию 13. Две последние фракции можно частично или полностью направить на другие процессы и/или вернуть на одну или несколько стадий гидроконверсии способа по изобретению, и/или вернуть в одну или несколько секций промежуточного разделения способа по изобретению.

Первая секция фракционирования C может также принимать, либо на входе, либо между двумя разными устройствами, образующими указанную секцию C, часть тяжелого углеводородного сырья 1, и/или внешнего сырья 2, и/или один из следующих рециркулирующих потоков:

- часть тяжелой фракции с одной или нескольких стадий промежуточного разделения B_j (на фигуре 1 не показано);

- часть жидкого потока с одной или нескольких стадий гидроконверсии (a₁ и a_i) (на фигуре 1 не показано);

- часть фракции DAO 15, полученной в установке деасфальтизации D;

- часть тяжелой фракции 17 DAO, полученной во второй секции фракционирования E;

- часть или всю легкую фракцию 16 DAO, полученную на второй стадии фракционирования E.

Секция D представляет собой установку деасфальтизации, на которой выполняется стадия деасфальтизации (d) (SDA), в которой из по меньшей мере части тяжелой фракции 13, выходящей из первой секции фракционирования C извлекаются DAO 15 и остаточный асфальт 14. Установка деасфальтизации D может также принимать часть тяжелого углеводородного сырья 1, и/или дополнительное сырье 2, и/или один из следующих рециркулирующих потоков:

- часть тяжелой фракции из одной или нескольких секций промежуточного разделения (B) (на фигуре 1 не показано);

- часть жидкого потока из начальной секции гидроконверсии A₁ или из одной или нескольких секций дополнительной гидроконверсии A_i (на фигуре 1 не показано).

DAO, полученную на установке деасфальтизации D, можно направить, частично или полностью, во вторую секцию фракционирования E или вернуть, частично или полностью, в одну или несколько секций дополнительной гидроконверсии A_i и/или в одну или несколько секций промежуточного разделения B_j.

Секция E является второй секцией фракционирования в способе согласно изобретению, где проводится стадия фракционирования (e) всей или по меньшей мере части DAO с получением по меньшей мере двух фракций. Например, в способе, проиллюстрированном на фигуре 1, показаны две фракции: легкая фракция 16, которую можно вывести из процесса по изобретению и/или вернуть в различные секции процесса, как описано выше, и тяжелая фракция 17. Эту последнюю можно затем, частично или полностью, вернуть в одну или несколько секций дополнительной гидроконверсии A_i и/или вернуть в одну или несколько секций промежуточного разделения B_j.

Легкую фракцию 16 можно, например, использовать, часть или всю, для получения тяжелого мазутного топлива, такого как бункерное топливо. Легкую фракцию 16 можно также направить, часть или всю, на стадию конверсии, действующую по способу, выбранному из группы, состоящей из гидрокрекинга в неподвижном слое, каталитического крекинга в псевдоожиженном слое, гидроконверсии в кипящем слое, причем эти способы могут включать в себя предварительную гидроочистку.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, часть или всю легкую фракцию 16 деасфальтированной фракции DAO подвергают гидрокрекингу в неподвижном слое в присутствии водорода, при абсолютном давлении от 5 МПа до 35 МПа, температуре предпочтительно от 300°C до 500°C, VVH от 0,1 ч^-1 до 5 ч^-1 и при количестве водорода от 100 Нм³/м³ до 1000 Нм³/м³ (нормальных кубических метров (Нм³) на метр кубический (м³) жидкого сырья), и в присутствии катализатора, содержащего по меньшей мере один неблагородный элемент группы VIII и по меньшей мере один элемент группы VIB и имеющего подложку, содержащую по меньшей мере один цеолит.

Согласно другому предпочтительному варианту, часть или всю легкую фракцию 16 деасфальтированной фракции DAO подвергают каталитическому крекингу в псевдоожиженном слое FCC в присутствии катализатора, предпочтительно не включающего металлов, содержащего оксид алюминия, оксид кремния, алюмосиликат и предпочтительно содержащего по меньшей мере один цеолит.

Согласно другому предпочтительному варианту, часть или всю легкую фракцию 16 деасфальтированной фракции DAO подвергают гидроконверсии в кипящем слоем, осуществляемой в присутствии водорода, при абсолютном давлении от 2 МПа до 35 МПа, температуре от 300°C до 550°C, количестве водорода от 50 Нм³/м³ до 5000 Нм³/м³ (нормальных кубических метров (Нм³) на метр кубический (м³) жидкого сырья), VVH от 0,1 ч^-1 до 10 ч^-1 в присутствии катализатора, содержащего подложку и по меньшей мере один металл группы VIII, выбранный из никеля и кобальта, и по меньшей мере один металл группы VIB, выбранный из молибдена и вольфрама.

Схема 18, отмеченная пунктиром на фигуре 1, показывает несколько возможных замен катализатора между разными стадиями гидроконверсии, а также слив и добавление свежего и отработанного катализаторов.

Четыре предпочтительных варианта осуществления общей схемы с фигуры 1 показаны на фигурах 2-5, в порядке, все больше ограничивающем количество единиц оборудования и, тем самым, капитальные затраты.

Фигура 2 иллюстрирует изобретение в предпочтительном варианте осуществления, включающем возврат тяжелой фракции DAO на вход последней стадии гидроконверсии.

В этом варианте осуществления способ включает следующие последовательные стадии: начальная стадия гидроконверсии (a₁), стадия промежуточного разделения (b₁), вторая стадия гидроконверсии (a₂), которая является единственной стадией дополнительной гидроконверсии, первая стадия фракционирования (c), стадия деасфальтизации (d) и вторая стадия фракционирования (e).

Тяжелое углеводородное сырье 1 направляется по трубопроводу в начальную секцию гидроконверсии A₁ с высоким давлением водорода 19. Секция A₁ идентична секции, описанной в связи с фигурой 1.

Жидкий поток 3, выходящий из секции A₁, разделяют в секции промежуточного разделения B₁. В секции разделения B₁ условия обычно выбираются так, чтобы получить две жидкие фракции: легкую фракцию 4 и тяжелую фракцию 5. Эта секция может содержать любое средство разделения, известное специалисту, и предпочтительно не содержит ни колонны атмосферной дистилляции, ни колонны вакуумной дистилляции, но содержит отпарную колонну для отгонки паром или водородом, и более предпочтительно состоит из последовательности испарительных колонн, еще более предпочтительно из единственной испарительной колонны.

Тяжелую жидкую фракцию 5 на выходе секции промежуточного разделения B₁ направляют затем по трубопроводу на вторую стадию гидроконверсии A₂ при высоком давлении водорода 20. Эта секция A₂ соответствует описанию начальной секции начальной гидроконверсии A₁ с фигуры 1.

Гидроконвертированный жидкий поток 6, полученный на выходе этой второй стадии гидроконверсии, отделяется в первой секции фракционирования C. В указанной секции C условия выбираются так, чтобы получить по меньшей мере две жидкие фракции: легкую фракцию 11 и тяжелую фракцию 13. Секция предпочтительно содержит совокупность испарительных колонн и колонну атмосферной дистилляции.

Тяжелую фракцию 13 направляют затем по трубопроводу на установку деасфальтизации D, чтобы получить DAO 15, которую направляют во вторую секцию фракционирования E по трубопроводу, и остаточный асфальт 14, который сливают через другую трубу.

Фракцию DAO затем разделяют во второй секции фракционирования E, условия в которой выбираются так, чтобы получить по меньшей мере две жидкие фракции: легкую фракцию 16 DAO и тяжелую фракцию 17 DAO. Секция E предпочтительно содержит совокупность испарительных колонн и колонну вакуумной дистилляции.

Затем тяжелую фракцию 17 DAO смешивают частично или, как показано, полностью с тяжелой жидкой фракцией 5, выходящей из секции промежуточного разделения B₁, и смесь затем направляют во вторую секцию гидроконверсии A₂.

Фигура 3 иллюстрирует изобретение в другом варианте осуществления, включающем возвращение DAO в секцию промежуточного разделения.

Согласно этому варианту осуществления, способ включает следующие последовательные стадии: начальная стадия гидроконверсии (a₁), стадия промежуточного разделения (b₁), вторая стадия гидроконверсии (a₂), которая является единственной стадией дополнительной гидроконверсии, первая стадия фракционирования (c) и стадия деасфальтизации (d). Второй стадии фракционирования (e) не имеется.

Жидкий поток 3, выходящий из секции A₁, разделяют в секции промежуточного разделения B₁ одновременно с возвращаемой DAO 15, выходящей из установки деасфальтизации D. В секции промежуточного разделения B₁ условия выбираются так, чтобы получить две жидкие фракции: легкую фракцию 4 и тяжелую фракцию 5. Секция B₁ может содержать любое средство разделения, известное специалисту, и предпочтительно не содержит ни колонны атмосферной дистилляции, ни колонны вакуумной дистилляции, но содержит отпарную колонну для отгонки паром или водородом, и более предпочтительно состоит из последовательности испарительных колонн, еще более предпочтительно из единственной испарительной колонны.

Тяжелую жидкую фракцию 5 на выходе секции промежуточного разделения B₁ направляют затем по трубопроводу на вторую стадию гидроконверсии A₂ при высоком давлении водорода 20. Эта секция A₂ соответствует описанию секции начальной гидроконверсии A₁ с фигуры 1.

Гидроконвертированный жидкий поток 6, полученный на выходе второй стадии гидроконверсии, отделяется в первой секции фракционирования C. В указанной секции C условия выбираются так, чтобы получить по меньшей мере две жидкие фракции: легкую фракцию 11 и тяжелую фракцию 13. Секция предпочтительно содержит совокупность испарительных колонн и колонну атмосферной дистилляции.

Тяжелую фракцию 13 направляют затем по трубопроводу на установку деасфальтизации D, чтобы получить DAO, которую возвращают в секцию промежуточного разделения B₁, и остаточный асфальт 14, который сливают через другую трубу.

Затем DAO смешивают, частично или, как показано, полностью с жидким потоком 3, выходящим из начальной секции гидроконверсии A₁, и смесь затем направляют во вторую секцию гидроконверсии A₂.

Фигура 4 иллюстрирует изобретение в другом предпочтительном варианте осуществления, включающем возвращение DAO на вход последней стадии гидроконверсии.

Жидкий поток 3, выходящий из секции A₁, разделяют в секции промежуточного разделения B₁. В секции разделения B₁ условия выбираются так, чтобы получить две жидкие фракции: легкую фракцию 4 и тяжелую фракцию 5. Секция может содержать любое средство разделения, известное специалисту, и предпочтительно не содержит ни колонны атмосферной дистилляции, ни колонны вакуумной дистилляции, но содержит отпарную колонну для отгонки паром или водородом, и более предпочтительно состоит из последовательности испарительных колонн, еще более предпочтительно из единственной испарительной колонны.

Тяжелую фракцию 13 направляют затем по трубопроводу на установку деасфальтизации D, чтобы получить DAO, которую возвращают по трубопроводу во вторую секцию гидроконверсии A₂, и остаточный асфальт 14, который сливают через другую трубу.

Затем DAO смешивают, частично или, как показано, полностью с тяжелой жидкой фракцией 5, выходящей из секции промежуточного разделения B₁, и смесь затем направляют во вторую секцию гидроконверсии A₂.

Фигура 5 иллюстрирует изобретение в другом варианте осуществления, не включающем стадии промежуточного разделения.

Согласно этому варианту осуществления, способ включает следующие последовательные стадии: начальная стадия гидроконверсии (a₁), вторая стадия гидроконверсии (a₂), которая является единственной стадией дополнительной гидроконверсии, первая стадия фракционирования (c) и стадия деасфальтизации (d). Второй стадии фракционирования (e) не имеется.

Тяжелое углеводородное сырье 1 направляется по трубопроводу в начальную секцию гидроконверсии A₁ с высоким давлением водорода 19. Секция A₁ соответствует описанию начальной секции гидроконверсии A₁ в связи с фигурой 1.

Жидкий поток 3, выходящий из секции A₁, направляют затем по трубопроводу во вторую секцию гидроконверсии A₂ при высоком давлении водорода 20. Эта секция A₂ соответствует описанию начальной секции начальной гидроконверсии A₁ с фигуры 1.

Гидроконвертированный жидкий поток 6, полученный на выходе второй стадии гидроконверсии, отделяется в первой секции фракционирования C. В указанной секции C условия выбираются так, чтобы получить по меньшей мере две жидкие фракции: легкую фракцию 11 и тяжелую фракцию 13. Секция предпочтительно содержит совокупность испарительных колонн и колонны атмосферной и вакуумной дистилляции.

Тяжелую фракцию 13 направляют затем по трубопроводу на установку деасфальтизации D, чтобы получить DAO 15, которую возвращают по трубопроводу во вторую секцию гидроконверсии A₂, и остаточный асфальт 14, который сливают через другую трубу.

DAO 15 смешивают, частично или, как показано, полностью с жидким потоком 3 из секции начальной гидроконверсии A₁, и смесь затем направляют во вторую секцию гидроконверсии A₂.

Примеры

Следующие примеры иллюстрируют один пример осуществления способа согласно изобретению без ограничения его объема и некоторые его характеристики в сравнении со способами согласно уровню техники.

Примеры 1, 2 и 6 не соответствуют изобретению. Примеры 3, 4, 5 и 7 соответствуют изобретению.

Сырье

Тяжелое углеводородное сырье представляет собой вакуумный остаток (RSV), полученный из сырой нефти марки Юралс, основные характеристики которой указаны в таблице 2 ниже.

Таблица 2

Сырье для первой стадии гидроконверсии		(a₁)/(a’₁)/(a"₁)
сырье		RSV Юралс
содержание 540°C+	вес. %	84,7
вязкость при 100°C	cСт	880
плотность		1,0090
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	17,0
асфальтены C₇	вес. %	5,5
никель+ванадий	в.ч./млн	254
азот	вес. %	0,615
сера	вес. %	2,715

Это тяжелое сырье RSV является одинаковым свежим сырьем для разных примеров.

Пример 1: Сравнительный способ без рециркуляции DAO (не по изобретению)

Этот пример иллюстрирует способ гидроконверсии тяжелого углеводородного сырья в соответствии с уровнем техники, включающий две последовательные стадии гидроконверсии, каждая из которых содержит реактор с кипящим слоем, и последующую стадию деасфальтизации без рециркуляции DAO.

Первая стадия гидроконверсии

Свежее сырье согласно таблице 2 направляют полностью в первую секцию гидроконверсии A’₁ в присутствии водорода, чтобы подвергнуть первой стадии гидроконверсии (a’₁), причем указанная секция содержит трехфазный реактор, содержащий катализатор гидроконверсии "NiMo/оксид алюминия", имеющий содержание NiO 4 вес. % и содержание MoO₃ 10 вес. %, где проценты выражены на полный вес катализатора. Реактор работает с кипящим слоем в режиме восходящего потока жидкости и газа.

Рабочие условия, используемые на первой стадии гидроконверсии, представлены в таблице 3 ниже.

Таблица 3

Первая стадия гидроконверсии		(a’₁)
VVH реактора	ч^-1	0,60
полное P	МПа	16
температура	°C	420
количество водорода	Нм³/м³	750

Эти рабочие условия позволяют получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов и серы. Конверсия фракции 540°C+ на выходе из первой стадии гидроконверсии составляет 42,0 вес. %.

Стадия промежуточного разделения

Гидроконвертированный жидкий поток, выходящий с первой стадии гидроконверсии (a’₁), проводят затем в секцию промежуточного разделения B’₁, состоящую из единственного газожидкостного сепаратора, работающего при давлении и температуре реактора первой секции гидроконверсии. В результате выделяют легкую фракцию и фракцию, называемую тяжелой. Легкая фракция состоит в основном из молекул с точкой кипения ниже 350°C, а тяжелая фракция состоит в основном из молекул углеводородов, кипящих при температуре больше или равной 350°C.

Состав этой тяжелой фракция представлен в таблице 4.

Таблица 4

Сырье для стадии		(a’₂)
сырье		тяжелая фракция из B’₁
плотность		0,9862
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	12,2
асфальтены C₇	вес. %	4,9
никель+ванадий	в.ч./млн	80
азот	вес. %	0,60
сера	вес. %	1,3922

Вторая стадия гидроконверсии (a’₂)

Тяжелую фракцию, состав которой указан в таблице 4, направляют во вторую секцию гидроконверсии A’₂ в присутствии водорода, чтобы подвергнуть второй стадии гидроконверсии (a’₂).

Вторая секция гидроконверсии A’₂ содержит трехфазный реактор A’₂, содержащий трехфазный реактор, содержащий катализатор гидроконверсии "NiMo/оксид алюминия", имеющий содержание NiO 4 вес. % и содержание MoO₃ 10 вес. %, где проценты выражены на полный вес катализатора. Реактор работает с кипящим слоем в режиме восходящего потока жидкости и газа.

Рабочие условия, использующиеся на второй стадии гидроконверсии (a’₂), представлены в таблице 5 ниже.

Таблица 5

Стадия		(a’₂)
VVH реактора	ч^-1	0,54
полное P	МПа	15,6
температура	°C	425
количество водорода	Нм³/м³	250

Эти рабочие условия позволяют получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов и серы. Конверсия фракции 540°C+, достигаемая на второй стадии гидроконверсии, составляет 38,1 вес. %.

Первая стадия фракционирования

Гидроконвертированный жидкий поток со стадии гидроконверсии (a’₂) направляют на стадию фракционирования (c’), осуществляемую в секции фракционирования C’, состоящей из колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, в результате чего извлекают фракцию вакуумного дистиллята, кипящую при температуре в основном между 350°C и 500°C (DSV), и непрореагировавшую фракцию вакуумного остатка, кипящую при температуре больше или равной 500°C (RSV), выходы которых относительно свежего сырья и свойства продуктов указаны в таблице 6 ниже.

Таблица 6

		DSV	RSV
выход относительно свежего сырья	вес. %	35,2	29,0
плотность		0,9532	1,067
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	1,9	> 30
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	15,7
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	151
азот	вес. %	0,46	0,98
сера	вес. %	0,7097	1,6887
осадки	вес. %	< 0,01	0,20

Стадия деасфальтизации

RSV, выходящий из зоны дистилляции секции фракционирования C’, затем предпочтительно направляют на стадию деасфальтизации (d’) в установку деасфальтизации D’, где он обрабатывается в экстракторе растворителем бутаном в условиях деасфальтизации, позволяющих получить DAO и остаточный асфальт.

Рабочие условия, использующиеся на установке деасфальтизации, следующие:

- полное давление = 3 МПа;

- средняя температура = 95°C;

- объемное отношение растворитель/сырье = 8.

На выходе установки деасфальтизации получают DAO и остаточный асфальт, имеющие характеристики, приведенные ниже в таблице 7.

Таблица 7

		DAO	Остаточный асфальт
выход	вес. % от сырья для SDA	69,5	30,5
плотность		0,9939	1,282
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	7,84	> 30
асфальтены C₇	вес. %	0,07	> 30
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	490
азот	вес. %	0,52	2,0
сера	вес. %	1,049	3,146

Общие характеристики

С обычным способом, не по изобретению, полная конверсия фракции 540°C+ свежего сырья составляет 64,0 вес. %. Непрореагировавшая фракция вакуумного остатка содержит 0,20 вес. % осадков, 150 в.ч./млн металлов и имеет содержание коксового остатка по Конрадсону выше 30 вес. %. Таким образом, эта фракция является сложной для переработки. Деасфальтизация непрореагировавшего вакуумного остатка позволяет извлечь пригодную для переработки фракцию путем разделения RSV на фракцию DAO (которая составляет около 70% RSV) и фракцию асфальта. Фракция DAO теперь почти не содержит металлов и асфальтенов, и содержание в ней коксового остатка по Конрадсону ниже 8 вес. %. Таким образом, эту фракцию DAO можно направить, частично или полностью, на другую стадию конверсии, такую как гидрокрекинг в неподвижном слое, гидроочистка в неподвижном слое, каталитический крекинг в псевдоожиженном слое или гидроконверсия в кипящем слое.

Пример 2: Сравнительный способ с возвратом DAO на вход первой стадии гидроконверсии (не по изобретению)

В примере 2 состояние современного уровня техники иллюстрируется на способе гидроконверсии тяжелого углеводородного сырья, включающем две последовательные стадии гидроконверсии, каждая из которых содержит реактор с кипящим слоем, с последующей стадией деасфальтизации с возвращением DAO на вход первой стадии гидроконверсии.

Первая стадия гидроконверсии

Свежее сырье согласно таблице 2 сначала смешивают с DAO, полученной на стадии деасфальтизации (d"), в объемном отношении (свежее сырье)/DAO, равном 75/25. Затем эту смесь направляют полностью в первую секцию гидроконверсии A"₁ в присутствии водорода, чтобы подвергнуть первой стадии гидроконверсии (a"₁). Эта секция A"₁ идентична описанной в примере 1.

Условия, использующиеся в этой первой секции гидроконверсии A"₁, указаны ниже в таблице 8.

Таблица 8

стадия		(a"₁)
VVH реактора	ч^-1	0,80
полное P	МПа	16
температура	°C	420
количество водорода	Нм³/м³	750

Увеличение VVH в реакторе по сравнению с VVH на первой стадии гидроконверсии в соответствии с примером 1 обусловлено рециркуляцией DAO, при этом расход свежего сырья сохраняется постоянным. Эти рабочие условия позволяют получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов и серы. Конверсия за проход фракции 540°C+ на выходе первой стадии гидроконверсии составляет 33,4 вес. %.

Стадия промежуточного разделения

Гидроконвертированный жидкий поток, выходящий с первой стадии гидроконверсии (a"₁), направляют затем в секцию промежуточного разделения B"₁, состоящую из единственного газожидкостного сепаратора, работающего при давлении и температуре реактора первой стадии гидроконверсии. В результате выделяют легкую фракцию и тяжелую фракцию. Легкая фракция состоит в основном из молекул с точкой кипения ниже 350°C, а тяжелая фракция состоит в основном из молекул углеводородов, кипящих при температуре больше или равной 350°C.

Состав этой тяжелой фракции приведен в таблице 9.

Таблица 9

Сырье для стадии		(a"₂)
сырье		тяжелая фракция из B"₁
плотность		0,9747
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	9,3
асфальтены C₇	вес. %	3,6
никель+ванадий	в.ч./млн	70
азот	вес. %	0,49
сера	вес. %	1,1380

Вторая стадия гидроконверсии

Тяжелую фракцию, состав которой указан в таблице 9, направляют полностью во вторую секцию гидроконверсии A"₂ в присутствии водорода, чтобы подвергнуть второй стадии гидроконверсии (a"₂). Эта секция A"₂ идентична описанной в примере 1.

Рабочие условия, использующиеся на этой второй стадии гидроконверсии (a"₂), представлены ниже в таблице 10.

Таблица 10

Стадия		(a"₂)
VVH реактора	ч^-1	0,72
полное P	МПа	15,6
температура	°C	425
количество водорода	Нм³/м³	250

Эти рабочие условия позволяют получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов и серы. Конверсия за проход фракции 540°C+, достигаемая на второй стадии гидроконверсии, составляет 33,7 вес. %.

Первая стадия фракционирования

Гидроконвертированный жидкий поток со стадии гидроконверсии (a"₂) направляют на стадию фракционирования (c"), осуществляемую в секции фракционирования C", состоящей из колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, после которых извлекают фракцию вакуумного дистиллята, кипящую при температуре в основном между 350°C и 500°C (DSV), и фракцию непрореагировавшего вакуумного остатка, кипящую в основном при температуре больше или равной 500°C (RSV), выход которых относительно свежего сырья и свойства указаны ниже в таблице 11.

Таблица 11

		DSV	RSV
выход относительно свежего сырья	вес. %	36,8	34,4
плотность		0,9383	1,039
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	0,8	21
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	6,3
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	74
азот	вес. %	0,38	0,66
сера	вес. %	0,4292	1,0408
осадки	вес. %	< 0,01	0,34

Стадия деасфальтизации

RSV, выходящий из первой секции фракционирования C", затем предпочтительно направляют на стадию деасфальтизации (d") в установку деасфальтизации D", в которой он обрабатывается аналогично тому, как описано в примере 1 (то же оборудование и те же условия).

На выходе установки деасфальтизации получают DAO и остаточный асфальт, имеющие характеристики, указанные ниже в таблице 12.

Таблица 12

		DAO	Остаточный асфальт
выход	вес. % сырья SDA	73,9	26,1
плотность		0,9729	1,286
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	4,4	> 30
асфальтены C₇	вес. %	<0,05	24
никель+ванадий	в.ч./млн	<4	281
азот	вес. %	0,33	1,6
сера	вес. %	0,6689	2,094

После установки деасфальтизации D 26% полученной DAO отводят, а остальную часть DAO направляют выше первой стадии гидроконверсии (a"₁).

Общие характеристики

С этим обычным способом, включающим возврат DAO на вход первой стадии гидроконверсии, что не соответствует изобретению, конверсия фракции 540°C+ относительно свежего сырья за проход через секцию гидроконверсии составляет 55,9 вес. %. Фракция непрореагировавшего вакуумного остатка содержит 0,34 вес. % осадков, 74 в.ч./млн металлов и имеет содержание коксового остатка по Конрадсону 21 вес. %. Таким образом, эта фракция является очень сложной для переработки. Деасфальтизация непрореагировавшего вакуумного остатка позволяет извлечь пригодную для переработки фракцию, путем разделения RSV на фракцию DAO (которая составляет около 74% RSV) и фракцию асфальта. Фракция DAO теперь почти не содержит металлов и асфальтенов, и содержание в ней коксового остатка по Конрадсону ниже 5 вес. %. В этой схеме не по изобретению значительную часть этой фракции DAO (74%) возвращают на вход первого реактора секции гидроконверсии. Благодаря этой рециркуляции полная конверсия фракции 540°C+ относительно свежего сырья составляет 69,7 вес. %.

Пример 3: Способ согласно изобретению, направленный на снижение содержания осадков в непрореагировавшем вакуумном остатке

В этом примере способ согласно изобретению иллюстрируется в варианте осуществления, включающем две последовательные стадии гидроконверсии, каждая из которых содержит реактор с кипящим слоем, с последующей стадией деасфальтизации с возвратом DAO на вход последнего реактора гидроконверсии.

Первая стадия гидроконверсии

Свежее сырье согласно таблице 2 направляют полностью в первую секцию гидроконверсии A₁ в присутствии водорода, чтобы подвергнуть первой стадии гидроконверсии (a₁). Эта секция A₁ идентична описанной в примере 1.

Рабочие условия, использующиеся на этой первой стадия гидроконверсии (a₁), приведены ниже в таблице 13.

Таблица 13

Стадия		(a₁)
VVH реактора	ч^-1	0,60
полное P	МПа	16
температура	°C	420
количество водорода	Нм³/м³	750

Эти рабочие условия позволяют получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов и серы. Конверсия фракции 540°C+, достигаемая на этой первой стадии гидроконверсии, составляет 42,0 вес. %.

Стадия промежуточного разделения

Затем гидроконвертированный жидкий поток направляют в секцию промежуточного разделения B₁, состоящую из единственного газожидкостного сепаратора, работающего при давлении и температуре реактора первой стадии гидроконверсии. В результате выделяют легкую фракцию и тяжелую фракцию. Легкая фракция состоит в основном из молекул с точкой кипения ниже 350°C, а тяжелая фракция состоит в основном из молекул углеводородов, кипящих при температуре больше или равной 350°C.

Состав этой тяжелой фракции приведен в таблице 14.

Таблица 14

Сырье		Тяжелая фракция из B₁
плотность		0,9862
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	12,2
асфальтены C₇	вес. %	4,9
никель+ванадий	в.ч./млн	80
азот	вес. %	0,60
сера	вес. %	1,3922

Вторая стадия гидроконверсии

В этом примере способа согласно изобретению весь тяжелый поток, выходящий из секции промежуточного разделения B₁, смешивают с DAO, выходящей со стадии деасфальтизации (d), в объемном отношении (тяжелый поток)/DAO, равном 75/25. Состав этого сырья представлен в таблице 15.

Таблица 15

Сырье для стадии		(a₂)
плотность		0,9854
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	10,4
асфальтены C₇	вес. %	3,7
никель+ванадий	в.ч./млн	60
азот	вес. %	0,54
сера	вес. %	1,2186

В этом примере согласно изобретению смесь направляют полностью во вторую секцию гидроконверсии A₂ в присутствии водорода, чтобы подвергнуть второй стадии гидроконверсии (a₂). Указанная секция A₂ идентична описанной в примере 1.

Рабочие условия, использующиеся на стадии гидроконверсии (a₂), приведены ниже в таблице 16.

Таблица 16

Стадия		(a₂)
VVH реактора	ч^-1	0,72
полное P	МПа	15,6
температура	°C	425
количество водорода	Нм³/м³	250

Эти рабочие условия позволяют получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов и серы. Конверсия за проход фракции 540°C+, достигаемая на этой второй стадии гидроконверсии, составляет 33,0 вес. %.

Первая секция фракционирования

Гидроконвертированный жидкий поток, выходящий со стадии гидроконверсии (a₂), направляют на стадию фракционирования (c), осуществляемую в секции фракционирования C, состоящей из колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, после которых извлекают фракцию вакуумного дистиллята, кипящую в основном при температуре между 350°C и 500°C (DSV), и фракцию непрореагировавшего вакуумного остатка, кипящую при температуре больше или равной 500°C (RSV). Выходы относительно свежего сырья и свойства продуктов для этой первой секции фракционирования указаны в таблице 17 ниже.

Таблица 17

		DSV	RSV
выход относительно свежего сырья	вес. %	36,4	33,9
плотность		0,9483	1,048
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	0,9	24
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	7,2
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	63
азот	вес. %	0,44	0,75
сера	вес. %	0,6113	1,1141
осадки	вес. %	<0,01	0,07

По сравнению с примером 1 отмечается более высокий уровень гидроочистки при более низкой плотности, более низком содержании серы, азота, металлов, асфальтенов и коксового остатка по Конрадсону. Кроме того, RSV содержит меньше осадков и, следовательно, более стабилен, в частности, благодаря присутствию тяжелых ароматических соединений из фракции DAO, возвращаемой выше второй стадии гидроконверсии.

Отметим, что по сравнению с примером 2 уровень гидроочистки является чуть более низким, но RSV содержит меньше осадков. Таким образом, эта фракция является более стабильной, в частности, благодаря присутствию тяжелых ароматических соединений в тяжелой фракции DAO, возвращаемой выше по потоку от второй стадии гидроконверсии. В примере 2 фракцию DAO возвращают выше первой стадии гидроконверсии, а тяжелые ароматические соединения дополнительно гидрируют, в отличие от способа согласно изобретению.

Стадия деасфальтизации

Затем RSV из первой секции фракционирования предпочтительно направляют на стадию деасфальтизации (d) в установке деасфальтизации, в которой его обрабатывают так же, как описано в примере 1 (то же оборудование и те же условия).

На выходе установки деасфальтизации получают DAO и остаточный асфальт, имеющие характеристики, указанные в таблице 18 ниже.

Таблица 18

		DAO	остаточный асфальт
выход	вес. % от сырья SDA	73,5	26,5
плотность		0,9832	1,282
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	4,8	> 30
асфальтены C₇	вес. %	<0,05	27
никель+ванадий	в.ч./млн	<4	235
азот	вес. %	0,37	1,8
сера	вес. %	0,6976	2,269

После установки деасфальтизации D 26% полученной DAO отводят, а остальную часть DAO направляют выше по потоку от второй стадии гидроконверсии.

Общие характеристики

В соответствии со способом по изобретению, проиллюстрированном в данном примере, включающем возврат DAO на последнюю стадию гидроконверсии, конверсия фракции 540°C+ относительно свежего сырья за один проход секции гидроконверсии составляет 61,5 вес. %. Фракция непрореагировавшего вакуумного остатка содержит 0,07 вес. % осадков, 63 в.ч./млн металлов и имеет содержание коксового остатка по Конрадсону 24 вес. %. Таким образом, эта фракция является очень сложной для переработки. Деасфальтизация непрореагировавшего вакуумного остатка позволяет извлечь пригодную для переработки фракцию путем разделения RSV на фракцию DAO (которая составляет около 74% RSV) и фракцию асфальта. Фракция DAO почти не содержит металлов и асфальтенов, и содержание в ней коксового остатка по Конрадсону ниже 5 вес. %. В этой схеме согласно изобретению значительную часть фракции DAO (74%) возвращают на вход последнего реактора секции гидроконверсии. Благодаря этому возвращению, полная конверсия фракции 540°C+ относительно свежего сырья составляет 69,5 вес. %.

Отметим, что по сравнению с примером 1 конверсия является более высокой (+5,5 пунктов конверсии), и что RSV, который поступает из колонны вакуумной дистилляции в первую секцию фракционирования, является более стабильным, так как он содержит меньше осадков (0,07 вес. % вместо 0,20 вес. %), тем самым ограничивая загрязнение колонн первой секции фракционирования. Конверсия по сравнению с примером 2 такая же, но остаточный RSV содержит в пять раз меньше осадков (0,07 вес. % вместо 0,34 вес. %). Таким образом, загрязнение колонн первой секции фракционирования значительно снижено, что позволяет более длительную работу до остановки колонн для очистки.

Пример 4: Способ согласно изобретению, направленный на повышение полной конверсии фракции 540°C+

В этом примере способ согласно изобретению иллюстрируется в варианте осуществления, включающем две последовательные стадии гидроконверсии, каждая из которых содержит реактор с кипящим слоем, с последующей стадией деасфальтизации с возвратом DAO на вход последнего реактора гидроконверсии. Так как содержание осадков в способе согласно изобретению снижено, этот последний реактор будет работать в более жестких условиях, чтобы повысить полную конверсию в процессе.

Первая стадия гидроконверсии

Рабочие условия, использующиеся на этой первой стадии гидроконверсии (a₁), указаны ниже в таблице 19.

Таблица 19

Стадия промежуточного разделения

Состав этой тяжелой фракции приведен в таблице 20.

Таблица 20

Вторая стадия гидроконверсии

В этом примере способа согласно изобретению весь тяжелый поток, выходящий из секции промежуточного разделения B₁, смешивают с DAO, выходящей со стадии деасфальтизации (d), в объемном отношении (тяжелый поток)/DAO, равном 75/25. Состав этого сырья указан в таблице 21.

Таблица 21

Сырье для стадии		(a₂)
плотность		0,9865
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	10,6
асфальтены C₇	вес. %	3,7
никель+ванадий	в.ч./млн	60
азот	вес. %	0,55
сера	вес. %	1,2324

В этом примере согласно изобретению всю смесь направляют во вторую секцию гидроконверсии A₂ в присутствии водорода, чтобы подвергнуть второй стадии гидроконверсии (a₂). Указанная секция A₂ идентична описанной в примере 1.

Рабочие условия, использующиеся на стадии гидроконверсии (a₂), указаны ниже в таблице 22. По сравнению с другими примерами реакционная температура была повышена на 5°C.

Таблица 22

Стадия		(a₂)
VVH реактора	ч^-1	0,72
полное P	МПа	15,6
температура	°C	430
количество водорода	Нм³/м³	250

Эти рабочие условия позволяют получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов и серы. Конверсия за проход фракции 540°C+, достигаемая на этой второй стадии гидроконверсии, составляет 38,4 вес. %.

Первая секция фракционирования

Гидроконвертированный жидкий поток, выходящий со стадии гидроконверсии (a₂), направляют на стадию фракционирования (c), осуществляемую в секции фракционирования C, состоящей из колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, после которых извлекают фракцию вакуумного дистиллята, кипящую при температуре в основном между 350°C и 500°C (DSV), и фракцию непрореагировавшего вакуумного остатка, кипящую при температуре больше или равной 500°C (RSV). Выход относительно свежего сырья и свойства продуктов указаны для этой первой секции фракционирования в таблице 23 ниже.

Таблица 23

		DSV	RSV
выход относительно свежего сырья	вес. %	34,9	29,1
плотность		0,9496	1,055
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	0,8	27
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	9,7
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	61
азот	вес. %	0,45	0,80
сера	вес. %	0,6208	1,1862
осадки	вес. %	<0,01	0,19

Отметим по сравнению с примером 1 более высокий уровень гидроочистки при более низкой плотности, более низком содержании серы, азота, металлов, асфальтенов и коксового остатка по Конрадсону. Несмотря на более жесткие условия, RSV имеет такое же содержание осадков и, следовательно, остается стабильным, в частности, благодаря присутствию тяжелых ароматических соединений из DAO, возвращаемой выше второй стадии гидроконверсии.

Отметим, что по сравнению с примером 2 уровень гидроочистки является очень близким, но RSV содержит меньше осадков. Таким образом, эта фракция является более стабильной, в частности, благодаря присутствию тяжелых ароматических соединений в тяжелой фракции DAO, возвращаемой выше по потоку от второй стадии гидроконверсии. В примере 2 всю DAO возвращают выше первой стадии гидроконверсии, а тяжелые ароматические соединения дополнительно гидрируют, в отличие от способа согласно изобретению.

Стадия деасфальтизации

На выходе установки деасфальтизации получают DAO и остаточный асфальт, имеющие характеристики, указанные в таблице 24 ниже.

Таблица 24

		DAO	Остаточный асфальт
выход	вес. % от сырья SDA	72,6	27,4
плотность		0,9873	1,289
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	5,6	> 30
асфальтены C₇	вес. %	<0,05	> 30
никель+ванадий	в.ч./млн	<4	220
азот	вес. %	0,39	1,9
сера	вес. %	0,7529	2,334

После установки деасфальтизации D 17% полученной DAO отводят, а остальную часть DAO направляют выше последней стадии гидроконверсии.

Общие характеристики

В соответствии со способом по изобретения, проиллюстрированным в этом примере, включающем возврат DAO на последнюю стадию гидроконверсии, работающую в более жестких условиях, достигается конверсия фракции 540°C+ относительно свежего сырья, равная 64,6 вес. %, за один проход через секцию гидроконверсии для идентичных рабочих условий. Непрореагировавшая фракция, вакуумный остаток, содержит 0,19 вес. % осадков, 61 в.ч./млн металлов и имеет содержание коксового остатка по Конрадсону 27 вес. %. Таким образом, эта фракция является очень сложной для переработки. Деасфальтизация непрореагировавшего вакуумного остатка позволяет извлечь пригодную для переработки фракцию путем разделения RSV на фракцию DAO (которая составляет около 73% RSV) и фракцию асфальта. Фракция DAO почти не содержит металлов и асфальтенов, а содержание в ней коксового остатка по Конрадсону ниже 6 вес. %. В этой схеме согласно изобретению значительную часть фракции DAO (83%) возвращают на вход последнего реактора секции гидроконверсии. Благодаря этому возвращению, полная конверсия фракции 540°C+ относительно свежего сырья составляет 73,9 вес. %.

Отметим, что по сравнению с примером 1 конверсия является намного более высокой (+10 пунктов конверсии), но RSV, который выходит из колонны вакуумной дистилляции на первую стадию фракционирования, остается стабильным, так как он имеет почти такое же содержание осадков (0,19 вес. % вместо 0,20 вес. %). По сравнению с примером 2 конверсия является более высокой (+4 пунктов конверсии), но остаточный RSV, тем не менее, содержит намного меньше осадков (0,19 вес. % вместо 0,34 вес. %) и, следовательно, остается более стабильным в этих более суровых условиях. Таким образом, в схеме согласно изобретению загрязнение колонн первой секции фракционирования значительно снижено по сравнению со схемой в примере 2, не соответствующем изобретению, что обеспечивает более длительную работу до остановки колонн для очистки.

Пример 5: Способ согласно изобретению, направленный на полную рециркуляцию фракции DAO

В этом примере способ согласно изобретению иллюстрируется в варианте осуществления, включающем две последовательные стадии гидроконверсии, каждая из которых содержит реактор с кипящим слоем, с последующей стадией деасфальтизации с возвращением DAO на вход последнего реактора гидроконверсии. Фракция DAO будет возвращаться до полного исчезновения, чтобы повысить полную конверсию процесса.

Первая стадия гидроконверсии

Рабочие условия, использующиеся на этой первой стадии гидроконверсии (a₁), указаны ниже в таблице 25.

Таблица 25

Эти рабочие условия позволяют получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов и серы. Конверсия фракции 540°C+, достигаемая на этой первой стадии гидроконверсии, составляет 42 вес. %.

Стадия промежуточного разделения

Затем гидроконвертированный жидкий поток направляют в секцию промежуточного разделения B₁ состоящую из единственного газожидкостного сепаратора, работающего при давлении и температуре реактора первой стадии гидроконверсии. В результате выделяют легкую фракцию и тяжелую фракцию. Легкая фракция состоит в основном из молекул с точкой кипения ниже 350°C, а тяжелая фракция состоит в основном из молекул углеводородов, кипящих при температуре больше или равной 350°C.

Состав этой тяжелой фракции приведен в таблице 26.

Таблица 26

Вторая стадия гидроконверсии

В этом примере способа согласно изобретению весь тяжелый поток, выходящий из секции промежуточного разделения B₁, смешивают со всей фракцией DAO, выходящей со стадии деасфальтизации (d). Состав этого сырья указан в таблице 27.

Таблица 27

Сырье для стадии		(a₂)
плотность		0,9857
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	9,8
асфальтены C₇	вес. %	3,2
никель+ванадий	в.ч./млн	52
азот	вес. %	0,52
сера	вес. %	1,1591

В этом примере согласно изобретению указанную смесь направляют полностью во вторую секцию гидроконверсии A₂ в присутствии водорода, чтобы подвергнуть второй стадии гидроконверсии (a₂). Указанная секция A₂ идентична описанной в примере 1.

Рабочие условия, использующиеся на стадии гидроконверсии (a₂), представлены в таблице 28 ниже. Поскольку возврат фракции DAO полный, VVH_{реактор} является более высокой.

Таблица 28

Стадия		(a₂)
VVH реактора	ч^-1	0,81
полное P	МПа	15,6
температура	°C	430
количество водорода	Нм³/м³	250

Эти рабочие условия позволяют получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов и серы. Конверсия за проход фракции 540°C+, достигаемая на этой второй стадии гидроконверсии, составляет 36,2 вес. %.

Первая секция фракционирования

Гидроконвертированный жидкий поток, выходящий со стадии гидроконверсии (a₂), направляют на стадию фракционирования (c), осуществляемую в секции фракционирования C, состоящей из колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, после которых извлекают фракцию вакуумного дистиллята, кипящую при температуре в основном между 350°C и 500°C (DSV), и фракцию непрореагировавшего вакуумного остатка, кипящую при температуре больше или равной 500°C (RSV). Выход относительно свежего сырья и свойства продуктов указаны для этой первой секции фракционирования в таблице 29 ниже.

Таблица 29

		DSV	RSV
выход относительно свежего сырья	вес. %	35,6	31,8
плотность		0,9492	1,051
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	0,8	25
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	8,3
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	66
азот	вес. %	0,43	0,77
сера	вес. %	0,5787	1,1506
осадки	вес. %	<0,01	0,25

Отметим более высокий уровень гидроочистки по сравнению с примером 1 при более низкой плотности, более низком содержании серы, азота, металлов, асфальтенов и коксового остатка по Конрадсону. Несмотря на более жесткие условия, RSV имеет близкое содержание осадков (0,25 вес. % по сравнению с 0,20 вес. % в примере 1) и, следовательно, более стабилен, в частности, благодаря присутствию тяжелых ароматических соединений из DAO, возвращаемой выше второй стадии гидроконверсии.

В примере 2 DAO возвращают выше по потоку от первой стадии гидроконверсии, и тяжелые ароматические соединения дополнительно гидрируют, в отличие от способа согласно изобретению.

Стадия деасфальтизации

На выходе установки деасфальтизации получают DAO и остаточный асфальт, имеющие характеристики, указанные в таблице 30 ниже.

Таблица 30

		DAO	остаточный асфальт
выход	вес. % от сырья SDA	73,3	26,7
плотность		0,9851	1,287
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	5,2	> 30
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	> 30
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	244
азот	вес. %	0,38	1,8
сера	вес. %	0,7249	2,319

После установки деасфальтизации D фракцию DAO направляют полностью выше последней стадии гидроконверсии.

Общие характеристики

В соответствии со способом по изобретению, проиллюстрированным в этом примере, включающем возврат DAO на последнюю стадию гидроконверсии, работающую в более суровых условиях, для идентичных рабочих условий достигается конверсия фракции 540°C+ относительно свежего сырья за один проход в секции гидроконверсии, равная 64,6 вес. %. Непрореагировавшая фракция вакуумного остатка содержит 0,25 вес. % осадков, 66 в.ч./млн металлов и имеет содержание коксового остатка по Конрадсону 25 вес. %. Таким образом, эта фракция является очень сложной для переработки. Деасфальтизация непрореагировавшего вакуумного остатка позволяет извлечь пригодную для переработки фракцию путем разделения RSV на фракцию DAO (которая составляет около 73,3% RSV). Фракция DAO почти не содержит металлов и асфальтенов, а содержание в ней коксового остатка по Конрадсону составляет всего 5,2 вес. %. В этой схеме согласно изобретению всю фракцию DAO возвращают на вход последнего реактора секции гидроконверсии. Благодаря полному возвращению фракции DAO, полная конверсия фракции 540°C+ относительно свежего сырья составляет 76,1 вес. %.

Отметим, что по сравнению с примером 1 конверсия является намного более высокой (+12 пунктов конверсии), но RSV, который выходит из колонны вакуумной дистилляции на первую стадию фракционирования, остается стабильным, так как он имеет почти такое же содержание осадков (0,25 вес. % вместо 0,20 вес. %). По сравнению с примером 2 конверсия является более высокой (6 пунктов дополнительной конверсии), но оставшийся RSV содержит меньше осадков (0,25 вес. % вместо 0,34 вес. %) и, следовательно, остается более стабильным в этих более суровых условиях. Таким образом, в схеме согласно изобретению загрязнение колонн первой секции фракционирования значительно снижено по сравнению со схемой 2, не соответствующей изобретению, что обеспечивает более длительную работу до остановки колонн для очистки.

Пример 6: Способ согласно изобретению, направленный на снижение содержания осадков в непрореагировавшем вакуумном остатке

В этом примере способ согласно изобретению иллюстрируется в варианте осуществления, включающем две последовательные стадии гидроконверсии, каждая из которых содержит реактор с кипящим слоем, с последующей стадией деасфальтизации и стадией фракционирования, с возвратом тяжелой DAO на вход последнего реактора гидроконверсии и конверсию легкой DAO на установке FCC.

Первая стадия гидроконверсии

Рабочие условия, использующиеся на этой первой стадии гидроконверсии (a₁), указаны ниже в таблице 31.

Таблица 31

Стадия промежуточного разделения

Состав этой тяжелой фракции приведен в таблице 32.

Таблица 32

Вторая стадия гидроконверсии

В этом примере способа по изобретению весь тяжелый поток, выходящий из секции промежуточного разделения B₁, смешивают с тяжелой DAO, выходящей из второй секции фракционирования (e), в объемном отношении (тяжелый поток)/DAO, равном 75/25. Состав этого сырья указан в таблице 33.

Таблица 33

Сырье для стадии		(a₂)
плотность		1,0005
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	12,2
асфальтены C₇	вес. %	3,6
никель+ванадий	в.ч./млн	59
азот	вес. %	0,57
сера	вес. %	1,2706

Рабочие условия, использующиеся на стадии гидроконверсии (a₂), приведены в таблице 34 ниже.

Таблица 34

Эти рабочие условия позволяют получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием коксового остатка по Конрадсону, металлов и серы. Конверсия за проход фракции 540°C+, достигаемая на этой второй стадии гидроконверсии, составляет 32,0 вес. %.

Первая секция фракционирования

Гидроконвертированный жидкий поток, выходящий со стадии гидроконверсии (a₂), направляют на стадию фракционирования (c), осуществляемую в секции фракционирования C, состоящей из колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, после которых извлекают фракцию вакуумного дистиллята, кипящую при температуре в основном между 350°C и 500°C (DSV), и фракцию непрореагировавшего вакуумного остатка, кипящую при температуре больше или равной 500°C (RSV). Выход относительно свежего сырья и свойства продуктов указаны для этой первой секции фракционирования в таблице 35 ниже.

Таблица 35

		DSV	RSV
выход относительно свежего сырья	вес. %	31,5	39,2
плотность		0,9543	1,058
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	1,0	28
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	7,5
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	67
азот	вес. %	0,46	0,78
сера	вес. %	0,6425	1,1496
осадки	вес. %	<0,01	0,12

Отметим более высокий уровень гидроочистки по сравнению с примером 1 при более низкой плотности, более низком содержании серы, азота, металлов, асфальтенов и коксового остатка по Конрадсону. Кроме того, RSV содержит меньше осадков и, следовательно, более стабилен, в частности, благодаря присутствию тяжелых ароматических соединений из DAO, возвращаемой выше второй стадии гидроконверсии.

Отметим, что по сравнению с примером 2 уровень гидроочистки является более низким, но RSV содержит меньше осадков. Таким образом, эта фракция является более стабильной, в частности, благодаря присутствию тяжелых ароматических соединений в тяжелой фракции DAO, возвращаемой выше по потоку от второй стадии гидроконверсии. В примере 2 всю DAO возвращают выше первой стадии гидроконверсии, а тяжелые ароматические соединения дополнительно гидрируют, в отличие от способа согласно изобретению.

Стадия деасфальтизации

На выходе установки деасфальтизации получают DAO и остаточный асфальт, имеющие характеристики, указанные в таблице 36

Таблица 36

		DAO	остаточный асфальт
выход	вес. % от сырья SDA	71,9	28,1
плотность		0,9897	1,285
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	5,7	> 30
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	27
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	236
азот	вес. %	0,39	1,8
сера	вес. %	0,7381	2,203

Вторая секция фракционирования

После установки деасфальтизации D полученную фракцию DAO направляют во вторую секцию фракционирования (e), осуществляемую в секции фракционирования E, состоящей из ряда испарительных колонн, колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, после которых извлекают легкую фракцию DAO (DAO-), кипящую при температуре в основном ниже 580°C, и тяжелую фракцию DAO (DAO+), кипящую в основном при температуре больше или равной 580°C. Характеристики легкой и тяжелой фракций DAO указаны в таблице 37 ниже.

Таблица 37

		DAO-	DAO+
выход дистилляции	вес. %	54,0	46,0
плотность		0,9374	1,059
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	0,28	12,1
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	нет данных
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	< 4
молибден	в.ч./млн	< 1	нет данных
азот	вес. %	0,31	0,48
сера	вес. %	0,5605	0,9469

Тяжелую фракцию DAO (DAO+) со стадии фракционирования (e) направляют полностью на вторую стадию гидроконверсии, а легкую фракцию DAO (DAO-) направляют на установку каталитического крекинга FCC для дополнительного превращения.

Стадия конверсии в установке FCC

Легкую фракцию DAO (DAO-), выходящую из второй секции фракционирования (e), осуществляемой в секции фракционирования E, направляют затем на установку каталитического крекинга в псевдоожиженном слое, называемую также FCC. Эта установка конверсии позволяет преобразовать фракцию DAO, являющуюся фракцией 540°C+, в более легкие фракции. Таким образом, это позволяет повысить полную конверсию исходного сырья. Напротив, жидкая фракция, выходящая с установки FCC, еще содержит непрореагировавшую фракцию 540°C+, выход которой относительно сырья для FCC составляет всего 0,4 вес. %, как указано в таблице 38.

Таблица 38

Установка		FCC
Выход бензина (C5-220°C)	вес. %	47,3
Выход газойля (220-360°C)	вес. %	13,1
Выход вакуумного дистиллята (360-540°C)	вес. %	9,8
Выход вакуумного остатка (540°C+)	вес. %	0,4

Общие характеристики

В соответствии со способом по изобретению, проиллюстрированным в этом примере, включающем возврат DAO на последнюю стадию гидроконверсии, конверсия фракции 540°C+ за проход в секции гидроконверсии составляет 60,9 вес. % относительно свежего сырья. Непрореагировавшая фракция вакуумного остатка содержит 0,12 вес. % осадков, 67 в.ч./млн металлов и имеет содержание коксового остатка по Конрадсону 28 вес. %. Таким образом, эта фракция является очень сложной для переработки. Деасфальтизация непрореагировавшего вакуумного остатка позволяет извлечь пригодную для переработки фракцию путем разделения RSV на фракцию DAO (которая составляет около 72% RSV) и фракцию асфальта. Фракция DAO теперь почти не содержит металлов и асфальтенов, а содержание в ней коксового остатка по Конрадсону ниже 6 вес. %. В этой схеме согласно изобретению фракцию DAO (74%) возвращают во вторую секцию фракционирования, чтобы получить легкую фракцию DAO, которую направляют на установку каталитического крекинга FCC для дополнительного превращения, и тяжелую фракцию DAO, которую полностью возвращают на вход последней стадии гидроконверсии. Благодаря возвращению тяжелой фракции DAO полная конверсия фракции 540°C+ относительно свежего сырья составляет 73,4 вес. % в секции гидроочистки. Благодаря конверсии легкой фракции DAO в установке FCC, получают дополнительную конверсию 4,1 вес. %, что в схеме согласно изобретению приводит к полной конверсии фракции 540°C+ относительно свежего сырья 77,5 вес. %.

Отметим, что по сравнению с примером 1 конверсия является намного более высокой (+13,5 пунктов конверсии), при сохранении стабильного RSV, который поступает из колонны вакуумной дистилляции в первую секцию фракционирования, так как он содержит меньше осадков (0,12 вес. % вместо 0,20 вес. %), тем самым ограничивая загрязнение колонн первой секции фракционирования. По сравнению с примером 2 конверсия не только выше (почти 8 пунктов дополнительной конверсии), но остаточный RSV содержит меньше осадков (0,12 вес. % вместо 0,34 вес. %) и, следовательно, остается более стабильным в этих более суровых условиях. Таким образом, в схеме согласно изобретению загрязнение колонн первой секции фракционирования значительно снижено по сравнению со схемой в примере 2, не соответствующем изобретению, что обеспечивает более длительную работу до остановки колонн для очистки. По сравнению с примером 3, использование установки FCC для конверсии легкой фракции DAO позволяет производить больше бензина и меньше газойля.

Пример 7: Способ согласно изобретению, направленный на повышение полной конверсии фракции 540°C+

В этом примере способ согласно изобретению иллюстрируется в варианте осуществления, включающем две последовательные стадии гидроконверсии, каждая из которых содержит реактор с кипящим слоем, с последующей стадией деасфальтизации и стадией фракционирования, с возвратом тяжелой DAO на вход последнего реактора гидроконверсии и конверсию легкой DAO на установке FCC. Так как в способе согласно изобретению уменьшается содержание осадков, этот последний реактор будет работать в более суровых условиях, чтобы повысить полную конверсию в процессе.

Первая стадия гидроконверсии

Рабочие условия, использующиеся на этой первой стадии гидроконверсии (a₁), представлены в таблице 39 ниже.

Таблица 39

Стадия промежуточного разделения

Гидроконвертированный жидкий поток направляют затем в секцию промежуточного разделения B₁, состоящую из единственного газожидкостного сепаратора, работающего при давлении и температуре реактора первой стадии гидроконверсии. В результате выделяют легкую фракцию и тяжелую фракцию. Легкая фракция состоит в основном из молекул с точкой кипения ниже 350°C, а тяжелая фракция состоит в основном из молекул углеводородов, кипящих при температуре больше или равной 350°C.

Состав этой тяжелой фракции представлен в таблице 40.

Таблица 40

Вторая стадия гидроконверсии

В этом примере способа по изобретению весь тяжелый поток, выходящий из секции промежуточного разделения B₁, смешивают с тяжелой DAO из второй секции фракционирования (e) в объемном отношении (тяжелый поток)/DAO=75/25. Состав этого сырья представлен в таблице 41.

Таблица 41

Сырье для стадии		(a₂)
плотность		0,9964
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	11,6
асфальтены C₇	вес. %	3,6
никель+ванадий	в.ч./млн	59
азот	вес. %	0,55
сера	вес. %	1,2671

Рабочие условия, использующиеся на стадии гидроконверсии (a₂), представлены в таблице 42 ниже.

Таблица 42

Первая секция фракционирования

Гидроконвертированный жидкий поток, выходящий со стадии гидроконверсии (a₂), направляют на стадию фракционирования (c), осуществляемую в секции фракционирования C, состоящей из колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, после которых извлекают фракцию вакуумного дистиллята, кипящего при температуре в основном между 350°C и 500°C (DSV), и фракцию непрореагировавшего вакуумного остатка, кипящую при температуре больше или равной 500°C (RSV). Выходы относительно свежего сырья и свойства продуктов для этой первой секции фракционирования указаны в таблице 43 ниже.

Таблица 43

		DSV	RSV
выход относительно свежего сырья	вес. %	30,8	36,8
плотность		0,9558	1,061
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	0,9	29
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	10,2
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	65
азот	вес. %	0,47	0,82
сера	вес. %	0,6541	1,2158
осадки	вес. %	<0,01	0,23

Стадия деасфальтизации

Затем RSV, выходящий с первой секции фракционирования, предпочтительно направляют на стадию деасфальтизации (d) в установку деасфальтизации, в которой его обрабатывают, как описано примере 1 (то же оборудование и те же условия).

На выходе установки деасфальтизации получают DAO и остаточный асфальт, имеющие характеристики, указанные в таблице 44 ниже.

Таблица 44

		DAO	остаточный асфальт
выход	вес. % от сырья SDA	71,6	28,4
плотность		0,9902	1,294
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	6,1	> 30
асфальтены C₇	вес. %	<0,05	> 30
никель+ванадий	в.ч./млн	<4	226
азот	вес. %	0,40	1,8
сера	вес. %	0,7894	2,291

Вторая секция фракционирования

После установки деасфальтизации D полученную фракцию DAO направляют во вторую секцию фракционирования (e), осуществляемую в секции фракционирования E, состоящей из ряда испарительных колонн, колонны атмосферной дистилляции и колонны вакуумной дистилляции, после которой извлекают легкую фракцию DAO (DAO-), кипящую при температуре в основном ниже 580°C, и тяжелую фракцию DAO (DAO+), кипящую в основном при температуре больше или равной 580°C. Характеристики легкой и тяжелой фракций DAO указаны в таблице 45 ниже.

Таблица 45

		DAO-	DAO+
выход дистиллята	вес. %	38,8	61,2
плотность		0,9397	1,025
коксовый остаток по Конрадсону	вес. %	0,20	9,8
асфальтены C₇	вес. %	< 0,05	нет данных
никель+ванадий	в.ч./млн	< 4	< 4
молибден	в.ч./млн	< 1	нет данных
азот	вес. %	0,35	0,43
сера	вес. %	0,5702	0,9283

Тяжелую фракцию DAO (DAO+) со стадии фракционирования (e) направляют полностью на вторую стадию гидроконверсии, тогда как легкую фракцию DAO (DAO-) направляют на установку каталитического крекинга FCC для дополнительной конверсии.

Стадия конверсии в установке FCC

Легкую часть DAO (DAO-), выходящую из второй секции фракционирования (e), осуществляемой в секции фракционирования E, направляют затем в установку каталитического крекинга в псевдоожиженном слое, называемую также FCC. Эта установка конверсии позволяет превратить фракцию DAO, представляющую собой фракцию 540°C+, в более легкие фракции. Таким образом, это позволяет повысить полную конверсию исходного сырья. Напротив, жидкая фракция, выходящая с установки FCC, еще содержит непрореагировавшую фракцию 540°C+, выход которой относительно сырья для FCC составляет всего 0,4 вес. %, как указано в таблице 46.

Таблица 46

Установка		FCC
Выход бензина (C5-220°C)	вес. %	47,2
Выход газойля (220-360°C)	вес. %	13,3
Выход вакуумного дистиллята (360-540°C)	вес. %	9,9
Выход вакуумного остатка (540°C+)	вес. %	0,4

Общие характеристики

В соответствии со способом согласно изобретению, проиллюстрированном в этом примере, включающем возврат DAO на последнюю стадию гидроконверсии, конверсия за проход фракции 540°C+ свежего сырья в секции гидроконверсии составляет 64,6 вес. %. Непрореагировавшая фракция вакуумного остатка содержит 0,23 вес. % осадков, 65 в.ч./млн металлов и имеет содержание коксового остатка по Конрадсону 29 вес. %. Таким образом, эту фракцию очень сложно перерабатывать. Деасфальтизация непрореагировавшего вакуумного остатка позволяет извлечь пригодную для переработки фракцию путем разделения RSV на фракцию DAO (которая составляет около 72% RSV) и фракцию асфальта. Фракция DAO почти не содержит металлов и асфальтенов, а содержание в ней коксового остатка по Конрадсону ниже 6 вес. %. В схеме согласно изобретению фракцию DAO направляют во вторую секцию фракционирования, чтобы получить легкую фракцию DAO, которую проводят на установку каталитического крекинга FCC для дополнительной конверсии, и тяжелую фракцию DAO, которую полностью возвращают на вход последней стадии гидроконверсии. Благодаря возвращению тяжелой части DAO полная конверсия фракции 540°C+ в секции гидроочистки составляет 79,2 вес. % от свежего сырья. Благодаря конверсии легкой DAO в установке FCC получают дополнительную конверсию 4,0 вес. %, что в схеме согласно изобретению приводит к полной конверсии фракции 540°C+ от свежего сырья, равной 83,2 вес. %.

Отметим, что по сравнению с примером 1 конверсия является намного более высокой (+19 пунктов конверсии) при сохранении стабильного RSV, который поступает из колонны вакуумной дистилляции в первую секцию фракционирования, так как он имеет близкое содержание осадков (0,23 вес. % вместо 0,20 вес. %). По сравнению с примером 2 конверсия не только выше (дополнительно плюс 12 пунктов конверсии), но оставшийся RSV содержит меньше осадков (0,23 вес. % вместо 0,34 вес. %) и, следовательно, остается более стабильным, несмотря на более суровые условия. Таким образом, в схеме согласно изобретению засорение колонн первой секции фракционирования значительно снижено по сравнению со схемой в примере 2, не соответствующем изобретению, что обеспечивает более длительную работу до остановки колонн для очистки. По сравнению с примером 3, использование установки FCC для конверсии легкой фракции DAO позволяет производить больше бензина и меньше газойля.

Claims

1. Способ конверсии тяжелого углеводородного сырья, содержащего фракцию, по меньшей мере 50% которой имеет температуру кипения по меньшей мере 300°C, и содержащего серу, коксовый остаток по Конрадсону, металлы и азот, включающий следующие последовательные стадии:

- начальную стадию гидроконверсии (a₁) по меньшей мере части указанного тяжелого углеводородного сырья в присутствии водорода в начальной секции гидроконверсии (A₁), реализуемую в условиях, позволяющих получить жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота;

- (n-1) стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) в (n-1) секциях дополнительной гидроконверсии (A_i), в присутствии водорода, по меньшей мере части или всего жидкого потока с предыдущей стадии гидроконверсии (a_i-1) или, возможно, тяжелой фракции, полученной на необязательной стадии промежуточного разделения (b_j) в секции промежуточного разделения (B_j) между двумя последовательными стадиями гидроконверсии, разделяющей часть или весь жидкий поток с предыдущей стадии гидроконверсии (a_i _-1) с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции, кипящей в основном при температуре больше или равной 350°C, причем (n-1) стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) реализуют так, чтобы получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота,

где n означает общее число стадий гидроконверсии, причем n больше или равно 2, i является целым числом от 2 до n, и j является целым числом от 1 до (n-1), и каждая секция начальной (A₁) и дополнительной (A_i) гидроконверсии включает по меньшей мере один трехфазный реактор, работающий с кипящим слоем при восходящем потоке жидкости и газа или работающий с гибридным слоем,

содержащим по меньшей мере один катализатор гидроконверсии в виде экструдатов или шариков;

- первую стадию фракционирования (c) в первой секции фракционирования (C) части или всего гидроконвертированного жидкого потока с последней стадии дополнительной гидроконверсии (a_n), с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции, кипящей в основном при температуре больше или равной 350°C, причем указанная тяжелая фракция содержит остаточную фракцию, кипящую при температуре больше или равной 540°C;

- стадию деасфальтизации (d) в установке деасфальтизации (D) части или всей указанной тяжелой фракции, полученной на стадии фракционирования (c), с по меньшей мере одним углеводородным растворителем, чтобы получить деасфальтированное масло DAO и остаточный асфальт;

- необязательно, вторую стадию фракционирования (e) во второй секции фракционирования (E) части или всей фракции DAO, полученной на стадии деасфальтизации (d), с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции DAO и одной легкой фракции DAO;

- стадию возврата (f) всей фракции DAO со стадии (d) или всей фракции тяжелой фракции DAO со стадии (e) на последнюю стадию дополнительной гидроконверсии (a_i) и/или на стадию промежуточного разделения (b_j).

2. Способ по п. 1, в котором указанное тяжелое углеводородное сырье имеет содержание серы по меньшей мере 0,1 вес.%, содержание коксового остатка по Конрадсону по меньшей мере 0,5 вес.%, содержание асфальтенов C₇ по меньшей мере 1 вес.% и содержание металлов по меньшей мере 20 в.ч./млн.

3. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанное тяжелое углеводородное сырье представляет собой сырую нефть или состоит из атмосферных остатков и/или вакуумных остатков, полученных при атмосферной и/или вакуумной дистилляции сырой нефти, и предпочтительно состоит из вакуумных остатков с вакуумной дистилляции сырой нефти.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный трехфазный реактор, содержащий по меньшей мере один катализатор гидроконверсии, является трехфазным реактором, работающим с кипящим слоем, при восходящем потоке жидкости и газа.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный трехфазный реактор, содержащий по меньшей мере один катализатор гидроконверсии, является трехфазным реактором, работающим с гибридным слоем, причем указанный гибридный слой содержит по меньшей мере один катализатор, удерживаемый в указанном трехфазном реакторе, и по меньшей мере один катализатор, увлекаемый из указанного трехфазного реактора.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором начальная стадия гидроконверсии (a₁) проводится при абсолютном давлении от 2 до 38 МПа, температуре от 300°C до 550°C, объемной часовой скорости VVH, рассчитанной на объем каждого трехфазного реактора, от 0,05 ч^-1 до 10 ч^-1 и при количестве водорода, смешиваемого с тяжелым углеводородным сырьем, от 50 до 5000 нормальных кубических метров (Нм³) на метр кубический (м³) тяжелого углеводородного сырья.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором стадия или стадии дополнительной гидроконверсии (a_n) работают при температуре от 300°C до 550°C и выше рабочей температуры на начальной стадии гидроконверсии (a₁), при количестве водорода, смешиваемого с тяжелым углеводородным сырьем, от 50 до 5000 нормальных кубических метров (Нм³) на метр кубический (м³) тяжелого углеводородного сырья, и ниже количества водорода, используемого на начальной стадии гидроконверсии (a₁), при абсолютном давлении от 2 до 38 МПа, и при объемной часовой скорости VVH, рассчитанной на объем каждого трехфазного реактора, от 0,05 ч^-1 до 10 ч^-1.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором секция промежуточного разделения (B_j) содержит одну или несколько испарительных колонн, соединенных последовательно, и/или одну или несколько отпарных колонн для отгонки паром и/или водородом, и/или колонну атмосферной дистилляции, и/или колонну вакуумной дистилляции и предпочтительно состоит из единственной испарительной колонны.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором первая секция фракционирования (C) содержит одну или несколько испарительных колонн, соединенных последовательно, и/или одну или несколько колонн для отпарки паром и/или водородом, и/или колонну атмосферной дистилляции, и/или колонну вакуумной дистилляции и предпочтительно состоит из совокупности нескольких соединенных последовательно испарительных колонн и колонн атмосферной и вакуумной дистилляции.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором вторая секция фракционирования (E) содержит одну или несколько испарительных колонн, расположенных последовательно, и/или одну или несколько отпарных колонн для отпарки паром и/или водородом, и/или колонну атмосферной дистилляции, и/или колонну вакуумной дистилляции и предпочтительно состоит из совокупности нескольких соединенных последовательно испарительных колонн и колонн вакуумной дистилляции.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором стадию деасфальтизации (d) проводят в экстракционной колонне при температуре от 60°C до 250°C с по меньшей мере одним углеводородным растворителем, содержащим 3-7 атомов углерода, и при объемном отношении растворитель/сырье в интервале от 3/1 до 16/1, предпочтительно от 4/1 до 8/1.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором часть тяжелого углеводородного сырья направляют в по меньшей мере одну секцию дополнительной гидроконверсии (A_i), и/или в по меньшей мере одну секцию промежуточного разделения (B_j), и/или в первую секцию фракционирования (C), и/или в установку деасфальтизации (D).

13. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором углеводородное сырье, являющееся внешним для процесса, направляют в начальную секцию гидроконверсии (A₁), и/или в по меньшей мере одну секцию дополнительной гидроконверсии (A_i), и/или в по меньшей мере одну секцию промежуточного разделения (B_j), и/или в первую секцию фракционирования (C), и/или в установку деасфальтизации (D).

14. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий по меньшей мере одну следующую стадию возврата:

- возврат (r₁) части или всей легкой фракции DAO, полученной на стадии (e), в начальную секцию гидроконверсии (A₁), и/или в по меньшей мере одну секцию дополнительной гидроконверсии (A_i), и/или в по меньшей мере одну секцию промежуточного разделения (B_j), и/или в первую секцию фракционирования (C);

- возврат (r₄) части или всего остаточного асфальта со стадии (d) в начальную секцию гидроконверсии (A₁) и/или в по меньшей мере одну секцию дополнительной гидроконверсии (A_i);

- возврат (r₅) части гидроконвертированного жидкого потока из заданной секции дополнительной гидроконверсии (A_i):

- в начальную секцию гидроконверсии (A₁), и/или

- в другую секцию дополнительной гидроконверсии (A_i), находящуюся выше по потоку от указанной заданной секции (A_i), и/или

- в секцию промежуточного разделения (B_j), находящуюся выше по потоку от указанной заданной секции (A_i);

- возврат (r₆) части тяжелой фракции и/или части или всех, одной или нескольких, промежуточных фракций, полученных в заданной промежуточной секции (B_j):

- в секцию дополнительной гидроконверсии (A_i), находящуюся выше по потоку от указанной заданной промежуточной секции (B_j), и/или

- в другую секцию промежуточного разделения (B_j), находящуюся выше по потоку от указанной заданной секции (B_j);

- возврат (r₇) части тяжелой фракции и/или части или всех, одной или нескольких, промежуточных фракций, выходящих из первой секции фракционирования (C):

- в секцию дополнительной гидроконверсии (A_i), и/или

- в секцию промежуточного разделения (B_j).

15. Способ конверсии по любому из предыдущих пунктов, причем n равно 2, и способ включает следующие последовательные стадии:

- начальную стадию гидроконверсии (a₁) по меньшей мере части указанного тяжелого углеводородного сырья в присутствии водорода в секции начальной гидроконверсии (A₁), реализуемую в условиях, позволяющих получить жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота;

- стадию дополнительной гидроконверсии (a₂) в секции дополнительной гидроконверсии (A₂), в присутствии водорода, по меньшей мере части или всего жидкого потока с начальной стадии гидроконверсии (a₁) или, возможно, тяжелой фракции, полученной на факультативной стадии промежуточного разделения (b₁) в секции промежуточного разделения (B₁) между стадиями начальной (a₁) и дополнительной (a₂) гидроконверсии, разделяющей часть или весь жидкий поток с начальной стадии гидроконверсии (a₁) на по меньшей мере одну легкую фракцию, кипящую в основном при температуре ниже 350°C, и по меньшей мере одну тяжелую фракцию, кипящую в основном при температуре больше или равной 350°C, причем стадию дополнительной гидроконверсии (a₂) проводят так, чтобы получить гидроконвертированный жидкий поток с пониженным содержанием серы, коксового остатка по Конрадсону, металлов и азота,

причем каждая из секций начальной (A₁) и дополнительной (A₂) гидроконверсии включает по меньшей мере один трехфазный реактор, работающий с кипящим слоем при восходящем потоке жидкости и газа или работающий с гибридным слоем, содержащим по меньшей мере один катализатор гидроконверсии в виде экструдатов или шариков;

- первую стадию фракционирования (c) в первой секции фракционирования (C) части или всего гидроконвертированного жидкого потока со стадии дополнительной гидроконверсии (a₂), с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции, кипящей в основном при температуре больше или равной 350°C, причем указанная тяжелая фракция содержит остаточную фракцию, кипящую при температуре больше или равной 540°C;

- возможно, вторую стадию фракционирования (e) во второй секции фракционирования (E) части или всей фракции DAO, полученной на стадии деасфальтизации (d), с получением по меньшей мере одной тяжелой фракции DAO и одной легкой фракции DAO;

- стадию возврата (f) всей фракции DAO со стадии (d) или всей тяжелой фракции DAO со стадии (e) на стадию дополнительной гидроконверсии (a₂) и/или на стадию промежуточного разделения (b₁).

16. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий возврат (f) всей фракции DAO, полученной на стадии (d), или всей тяжелой фракции, полученной на второй стадии фракционирования (e), на стадию дополнительной гидроконверсии (a₂), когда n равно 2, и когда, кроме того, весь жидкий поток со стадии (a₁) направляют на стадию (b₁), всю тяжелую фракцию, выходящую со стадии (b₁), направляют на стадию (a₂), весь гидроконвертированный жидкий поток со стадии (a₂) направляют на стадию (c), и всю тяжелую фракцию со стадии (c) направляют на стадию (d).

17. Способ по любому из пп. 1-15, включающий возврат (f) всей фракции DAO со стадии (d) или всей тяжелой фракции, полученной на второй стадии фракционирования (e), на стадию промежуточного разделения (b₁) между начальной стадией гидроконверсии (a₁) и стадией дополнительной гидроконверсии (a₂), когда n равно 2, и когда, кроме того, весь жидкий поток со стадии (a₁) направляют на стадию (b₁), всю тяжелую фракцию со стадии (b₁) направляют на стадию (a₂), весь гидроконвертированный жидкий поток со стадии (a₂) направляют на стадию (c), и всю тяжелую фракцию со стадии (c) направляют на стадию (d).

18. Способ по любому из пп. 1-15, не включающий стадии промежуточного разделения (b_j), но включающий возврат (f) всей фракции DAO, полученной на стадии (d), на последнюю стадию дополнительной гидроконверсии (a_i), и предпочтительно на стадию дополнительной гидроконверсии (a₂), когда n равно 2, и когда, кроме того, весь жидкий поток, выходящий со стадии (a₁), направляют на стадию (a₂), весь гидроконвертированный жидкий поток со стадии (a₂) направляют на стадию (c), а всю тяжелую фракцию со стадии (c) направляют на стадию (d).

19. Способ по любому из пп. 1-18, причем указанный катализатор гидроконверсии в указанном, по меньшей мере одном, трехфазном реакторе секции начальной гидроконверсии (A₁) и одной или нескольких секций дополнительной гидроконверсии (A_i) содержит по меньшей мере один неблагородный металл группы VII, выбранный из никеля и кобальта, и по меньшей мере один металл группы VIB, выбранный из молибдена и вольфрама, и предпочтительно содержит аморфную подложку.