RU2808412C1 - Method for processing heavy petroleum raw materials - Google Patents
Method for processing heavy petroleum raw materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808412C1 RU2808412C1 RU2022133434A RU2022133434A RU2808412C1 RU 2808412 C1 RU2808412 C1 RU 2808412C1 RU 2022133434 A RU2022133434 A RU 2022133434A RU 2022133434 A RU2022133434 A RU 2022133434A RU 2808412 C1 RU2808412 C1 RU 2808412C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- residue
- heavy
- hydrocracking
- additive
- concentrated
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 77
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 72
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 22
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 45
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 19
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims description 19
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 claims description 18
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 18
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 16
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 33
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 15
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 13
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 3
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 2
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N Benz[a]pyrene Chemical compound C1=C2C3=CC=CC=C3C=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 C 5 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- TXVHTIQJNYSSKO-UHFFFAOYSA-N benzo[e]pyrene Chemical class C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC4=CC=C1C2=C34 TXVHTIQJNYSSKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 1
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004508 fractional distillation Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000005504 petroleum refining Methods 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу переработки тяжелого нефтяного сырья, позволяющему получать ценные продукты из тяжелых остатков, которые, как правило, представляют собой трудно перерабатываемые продукты, и, при этом, характеризующемуся большей стабильностью и эффективностью, в частности процессов гидрокрекинга тяжелых остатков переработки нефти.The invention relates to the field of oil refining, in particular to a method for processing heavy petroleum feedstocks, which makes it possible to obtain valuable products from heavy residues, which, as a rule, are difficult to process products, and, at the same time, characterized by greater stability and efficiency, in particular the processes of hydrocracking of heavy oil refining residues.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
В уровне техники известно множество процессов для переработки тяжелых углеводородов в присутствии специальных твердых добавок, адсорбентов и катализаторов, например VCC, Uniflex, EST, GT-SACT, H-Oil, LC-Fining и пр. Наиболее эффективным из них для переработки тяжелого нефтяного сырья, такого как гудрон, полученный после фракционной перегонки тяжелых нефтей марки Urals, является комбинированный гидрокрекинг.The prior art knows many processes for the processing of heavy hydrocarbons in the presence of special solid additives, adsorbents and catalysts, for example VCC, Uniflex, EST, GT-SACT, H-Oil, LC-Fining, etc. The most effective of them for the processing of heavy petroleum feedstocks , such as tar obtained after the fractional distillation of heavy Urals oils, is combined hydrocracking.
Однако для каждого из этих процессов существуют проблемы, связанные с переработкой остаточных продуктов гидрокрекинга с получением востребованной и высококачественной продукции.However, for each of these processes there are problems associated with the processing of residual hydrocracking products to obtain sought-after and high-quality products.
Для процесса комбинированного гидрокрекинга документом CA2157052 предусмотрено использование загустелого остатка после жидкофазного крекинга, включающего используемую угольную добавку, прошедшего стадию сепарации и последующей вакуумной отгонки, в качестве связующего добавляемого к угольному сырью для получения металлургического кокса.For the combined hydrocracking process, document CA2157052 provides for the use of a thickened residue after liquid-phase cracking, including the used coal additive, which has passed the separation stage and subsequent vacuum stripping, as a binder added to the coal raw material to produce metallurgical coke.
Однако такой способ описан для остатков переработки арабской легкой нефти и не применим для остатков переработки тяжелых нефтей, поскольку содержащееся в них количество тяжелых углеводородов, асфальтенов, неизбежно приведет к закоксовыванию оборудования и не даст должных спекающих свойств.However, this method is described for residues from the processing of Arabic light oil and is not applicable to residues from the processing of heavy oils, since the amount of heavy hydrocarbons and asphaltenes contained in them will inevitably lead to coking of the equipment and will not provide the proper sintering properties.
Проблемой, стоящей перед настоящим изобретением, является создание эффективного и стабильного способа переработки тяжелого нефтяного сырья, например тяжелых нефтей марки Urals, позволяющего получать из остатков, образующихся в ходе такой переработки, полезные продукты, в частности спекающую добавку или битумную продукцию, и поток тяжелого вакуумного газойля, который после любого известного процесса нефтепереработки и нефтехимии для увеличения содержания ароматических углеводородов может быть преобразован в ароматический легкий газойль, который в свою очередь может быть использован в способе переработки тяжелого нефтяного сырья для дополнительного повышения его эффективности и снижения его ресурсоемкости.The problem facing the present invention is the creation of an effective and stable method for processing heavy petroleum feedstocks, for example heavy oils of the Urals brand, which makes it possible to obtain useful products from the residues formed during such processing, in particular a sintering additive or bitumen products, and a stream of heavy vacuum gas oil, which, after any known oil refining and petrochemical process to increase the content of aromatic hydrocarbons, can be converted into aromatic light gas oil, which in turn can be used in the process of processing heavy petroleum feedstock to further increase its efficiency and reduce its resource intensity.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способу переработки тяжелого нефтяного сырья, включающему:The present invention relates to a method for processing heavy petroleum feedstock, including:
- гидрокрекинг сырья в суспензионной фазе (ГСФ), включающей тяжелое нефтяное сырье и угольную добавку, с последующей сепарацией на поток сырья, подвергнутого ГСФ, и поток тяжелого остатка, причем поток тяжелого остатка представляет собой суспензию неконвертированного высококипящего остатка и отработанной угольной добавки;- hydrocracking of raw materials in the suspension phase (HSF), including heavy oil raw materials and a coal additive, followed by separation into a stream of raw materials subjected to HSF and a heavy residue stream, wherein the heavy residue stream is a suspension of unconverted high-boiling residue and spent coal additive;
- гидрокрекинг сырья, подвергнутого ГСФ, в газовой фазе с последующим фракционированием продуктов гидрокрекинга;- hydrocracking of raw materials subjected to GSF in the gas phase with subsequent fractionation of hydrocracking products;
- разделение отработанной угольной добавки и неконвертированного высококипящего остатка c помощью растворителя;- separation of spent coal additive and unconverted high-boiling residue using a solvent;
- направление смеси неконвертированного высококипящего остатка и растворителя после этапа разделения на вакуумную колонну с получением выделенного тяжелого остатка;- sending the mixture of unconverted high-boiling residue and solvent after the separation step to a vacuum column to obtain a separated heavy residue;
- выпаривание по меньшей мере части выделенного тяжелого остатка в испарителе с получением концентрированного остатка гидрокрекинга и тяжелого вакуумного газойля (ТВГ)- evaporation of at least part of the separated heavy residue in an evaporator to obtain a concentrated hydrocracking residue and heavy vacuum gas oil (HVOG)
- применение по меньшей мере части ТВГ для получения растворителя.- using at least part of the TVG to obtain a solvent.
Для получения растворителя ТВГ может быть подан на каталитический крекинг.To obtain a solvent, TVG can be submitted to catalytic cracking.
Предпочтительно ТВГ подается на каталитический крекинг в смеси с одним или несколькими компонентами из группы, состоящей из прямогонного вакуумного газойля, мазута установки переработки газового конденсата, гидроочищенного вакуумного газойля.Preferably, TVG is supplied to catalytic cracking in a mixture with one or more components from the group consisting of straight-run vacuum gas oil, fuel oil from a gas condensate processing unit, and hydrotreated vacuum gas oil.
В одном из вариантов осуществления изобретения смесь для каталитического крекинга характеризуется следующими соотношениями в перерасчете на массу смеси:In one embodiment of the invention, the catalytic cracking mixture is characterized by the following ratios based on the weight of the mixture:
- гидроочищенный вакуумный газойль и/или мазут - 10-80- hydrotreated vacuum gas oil and/or fuel oil - 10-80
- ТВГ и, необязательно, прямогонный вакуумный газойль - 20-90.- TVG and, optionally, straight-run vacuum gas oil - 20-90.
В одном из вариантов изобретения по меньшей мере часть ТВГ подают на рецикл в смеси с выделенным тяжелым остатком в испаритель.In one of the embodiments of the invention, at least part of the TVG is recycled in a mixture with the separated heavy residue into the evaporator.
В одном из вариантов изобретения тяжелое нефтяное сырье характеризуется температурой начала кипения от 510°С и плотностью при 20°С свыше 1000 кг/м3, в частности, представляет собой гудрон.In one embodiment of the invention, the heavy petroleum feedstock is characterized by an initial boiling point of 510°C and a density at 20°C of over 1000 kg/m 3 , in particular, it is tar.
В одном из вариантов изобретения получаемый концентрированный остаток гидрокрекинга имеет зольность не более 1,0%, предпочтительно не более 0,6%.In one embodiment of the invention, the resulting concentrated hydrocracking residue has an ash content of no more than 1.0%, preferably no more than 0.6%.
Предпочтительно, угольная добавка, используемая на стадии ГСФ, представляет собой углеродный материал, состоящий из частиц двух фракций, при этом средний размер частиц одной из этих фракций (крупная фракция) больше среднего размера частиц другой фракции (мелкая фракция), при этом крупная и мелкая фракции характеризуются различным объемом мезопор.Preferably, the carbon additive used at the GSF stage is a carbon material consisting of particles of two fractions, with the average particle size of one of these fractions (coarse fraction) being larger than the average particle size of the other fraction (fine fraction), with coarse and fine fractions are characterized by different volumes of mesopores.
Предпочтительно, объем мезопор для мелкой фракции по BJH (по методу Баррета-Джойнера-Халенды) составляет не менее 0,07 см3/г и не более 0,12 см3/г, при этом объем мезопор по BJH для крупной фракции составляет не менее 0,12 см3/г и не более 0,2 см3/г.Preferably, the volume of mesopores for the fine fraction according to BJH (according to the Barrett-Joyner-Halenda method) is not less than 0.07 cm 3 /g and not more than 0.12 cm 3 /g, while the volume of mesopores according to BJH for the large fraction is not less than 0.12 cm 3 /g and no more than 0.2 cm 3 /g.
Предпочтительно, углеродный материал имеет удельную поверхность по БЭТ не менее 230 м2/г и не более 1250 м2/г, предпочтительно не менее 250 м2/г и не более 900 м2/г, наиболее предпочтительно не менее 270 м2/г и не более 600 м2/г.Preferably, the carbon material has a BET specific surface area of not less than 230 m 2 /g and not more than 1250 m 2 /g, preferably not less than 250 m 2 /g and not more than 900 m 2 /g, most preferably not less than 270 m 2 /g g and no more than 600 m 2 /g.
В одном из вариантов изобретения растворитель, используемый на стадии разделения отработанной угольной добавки и неконвертированного высококипящего остатка, представляет собой ароматический легкий газойль каталитического крекинга, содержащий в своем составе не менее 80 масс.% ароматических углеводородов с количеством атомов углерода С8-С16.In one embodiment of the invention, the solvent used at the stage of separating the spent coal additive and the unconverted high-boiling residue is an aromatic light catalytic cracking gas oil containing at least 80 wt.% aromatic hydrocarbons with the number of carbon atoms C8-C16.
Предпочтительно выпаривание происходит в тонкопленочном испарителе, имеющим двойную рубашку, нагреваемую за счет дымовых газов.Preferably, the evaporation takes place in a thin film evaporator having a double jacket, heated by flue gases.
Предпочтительно выделенный тяжелый остаток подают в тонкопленочный испаритель при помощи коллектора, содержащего дискретные точки подачи.Preferably, the separated heavy residue is fed to a thin film evaporator using a manifold containing discrete feed points.
Предпочтительно выпаривание осуществляют из пленки постоянной толщины, причем толщина пленки не более 1,5 мм, предпочтительно не более 1,3 мм, еще более предпочтительно толщиной от 1,1 до 1,2.Preferably, the evaporation is carried out from a film of constant thickness, the film thickness being no more than 1.5 mm, preferably no more than 1.3 mm, even more preferably 1.1 to 1.2 mm thick.
Предпочтительно по высоте тонкопленочного испарителя предусматривают промежуточные перераспредели потока, представляющие собой металлические пластины в форме круга, установленные по высоте реактора.Preferably, intermediate flow redistributions are provided along the height of the thin-film evaporator, which are metal plates in the shape of a circle installed along the height of the reactor.
Предпочтительно предусмотрена циркуляция кубового продукта тонкопленочного испарителя с тангенциальным вводом.Preferably, the bottom product of the thin-film evaporator is circulated with a tangential inlet.
Процесс выпаривания может осуществляться с подачей кислорода воздуха для интенсификации процесса.The evaporation process can be carried out with the supply of atmospheric oxygen to intensify the process.
Предпочтительно процесс выпаривания из пленки постоянной толщины проводят в течение заданного времени при температуре и давлении испарения, позволяющих получить продукт с массовой долей летучих компонентов не более 60% в концентрированном остатке гидрокрекинга и температуры размягчения концентрированного остатка по методу КиШ не менее 105°С.Preferably, the process of evaporation from a film of constant thickness is carried out for a given time at a temperature and evaporation pressure that allows obtaining a product with a mass fraction of volatile components of no more than 60% in the concentrated hydrocracking residue and a softening temperature of the concentrated residue using the KiSh method of at least 105°C.
ТВГ может быть получен посредством конденсации паров тонкопленочного испарителя в холодильнике с последующим сбором дистиллята.TVG can be obtained by condensing the vapor from a thin film evaporator in a refrigerator and then collecting the distillate.
В одном аспекте заявленное изобретение относится к концентрированному остатку гидрокрекинга, полученному способом по настоящему изобретению, характеризующемуся зольностью не более 1,0 %, предпочтительно не более 0,6%, и температурой размягчения по методу КиШ не менее 105°С.In one aspect, the claimed invention relates to a concentrated hydrocracking residue obtained by the method of the present invention, characterized by an ash content of no more than 1.0%, preferably no more than 0.6%, and a softening point according to the KiSh method of not less than 105°C.
Согласно следующему аспекту изобретения заявлено применение указанного концентрированного остатка в качестве спекающей добавки для приготовления кокса, металлургического кокса, литейного кокса, формованного кокса, в составе шихты углеродных продуктов, изделий, углеродных электродов, в том числе анодов и катодов в гальванических процессах, в производстве алюминия, самоспекающихся электродов.According to the following aspect of the invention, the use of the specified concentrated residue is claimed as a sintering additive for the preparation of coke, metallurgical coke, foundry coke, molded coke, as part of a charge of carbon products, products, carbon electrodes, including anodes and cathodes in galvanic processes, in the production of aluminum , self-sintering electrodes.
Согласно еще одному аспекту изобретения заявлено применение указанного концентрированного остатка для приготовления нефтяного кокса, кокса анодного.According to yet another aspect of the invention, the use of said concentrated residue is claimed for the preparation of petroleum coke, anode coke.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Фиг. 1 - блок-схема процесса согласно заявленному способуFig. 1 - process flow diagram according to the claimed method
Фиг. 2 - вид в разрезе корпуса тонкопленочного испарителяFig. 2 - cross-sectional view of the thin-film evaporator housing
Фиг. 3 - общий вид распределителя сырья тонкопленочного испарителяFig. 3 - general view of the raw material distributor of a thin-film evaporator
Фиг. 4 - общий вид ротора тонкопленочного испарителя с установленными скребкамиFig. 4 - general view of the thin-film evaporator rotor with installed scrapers
Фиг. 5 - иллюстрация перераспределителя сырьяFig. 5 - illustration of a raw material redistributor
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
На фиг. 1 представлена блок схема процесса переработки тяжелого нефтяного сырья согласно настоящему изобретению.In fig. 1 shows a block diagram of the heavy petroleum feedstock processing process according to the present invention.
Суспензия из тяжелого нефтяного сырья и угольной добавки, которую как правило добавляют в количестве от 1 до 2% на массу тяжелого нефтяного сырья, подается в реактор гидрокрекинга в суспензионной фазе (ГСФ) на этап 1 ГСФ. В качестве частных случаев тяжелого нефтяного сырья могут рассматриваться гудрон, продукты в виде кубового продукта атмосферной колонны, кубового продукта вакуумной колонны, тяжелый рециркулирующий газойль, сланцевые нефти, жидкое топливо из угля, кубовый остаток сырой нефти, нефти без легких фракций и тяжелые битуминозные сырые нефти, извлеченные из нефтеносных песчаников.A slurry of heavy petroleum feedstock and coal additive, which is typically added in an amount of 1 to 2% by weight of the heavy petroleum feedstock, is fed into the slurry phase hydrocracking (SPH) reactor at HSF stage 1. Special cases of heavy petroleum feedstocks include tar, atmospheric column bottoms, vacuum column bottoms, heavy recycle gas oil, shale oils, liquid fuels from coal, crude oil bottoms, cut oils and heavy bituminous crude oils. , extracted from oil sands.
Примерным процессом ГСФ является процесс, описанный в патенте RU 2707294.An exemplary GSF process is the process described in patent RU 2707294.
На этапе 1 ГСФ используется водородосодержащий газ, в частности водород, который подается к предварительно сформированной суспензии из гудрона тяжелого нефтяного сырья, в частности гудрон, и угольной добавки, применяемой для адсорбции тяжелых углеводородов асфальтенового ряда. Добавка содержит пористый углеродный материал двух различных гранулометрических составов - крупная фракция и мелкая фракция: мелкая фракция диаметром с размером частиц от 0,063 до 0,4 мм, крупная фракция с размером частиц от 0,4 до 1,2 мм. Процесс ГСФ может быть осуществлен в одном или нескольких реакторах. Размеры добавки зависят от производительности установки и количества реакторов на первой стадии ГСФ: чем меньше производительность, меньше количество и объем реакторов, тем меньше размер добавки. В области техники известны углеродные материалы, которые могут быть применены для получения угольных добавок для комбинированного гидрокрекинга. Таковыми, например, являются лигнит, активированный бурый уголь, активированный каменный уголь, в частности, антрацит.At stage 1 of the HSF, hydrogen-containing gas is used, in particular hydrogen, which is supplied to a pre-formed suspension of heavy petroleum tar, in particular tar, and a carbon additive used for the adsorption of heavy hydrocarbons of the asphaltene series. The additive contains porous carbon material of two different granulometric compositions - a coarse fraction and a fine fraction: a fine fraction with a diameter of particle size from 0.063 to 0.4 mm, a coarse fraction with a particle size from 0.4 to 1.2 mm. The GSF process can be carried out in one or more reactors. The size of the additive depends on the productivity of the installation and the number of reactors at the first stage of the GSF: the lower the productivity, the smaller the number and volume of reactors, the smaller the size of the additive. Carbon materials are known in the art that can be used to produce coal additives for combined hydrocracking. These, for example, are lignite, activated brown coal, activated coal, in particular anthracite.
На этапе 1 ГСФ происходит расщепление и насыщение углеводородов в среде водорода, при этом асфальтены, а вместе с ними металлы, такие, как Ni, V, Fe и проч., которые являются каталитическими ядами для газофазного гидрокрекинга, адсорбируются на угольной добавке.At stage 1 of GSF, hydrocarbons are split and saturated in a hydrogen environment, while asphaltenes, and with them metals such as Ni, V, Fe, etc., which are catalytic poisons for gas-phase hydrocracking, are adsorbed on the coal additive.
Около 95% углеводородов конвертируются в газообразную частично гидрированную смесь углеводородов, представляющий собой более легкие компоненты продуктов жидкофазного гидрокрекинга: H2S, NH3, H2O, C1, C2, C3, C4, C5 углеводороды, нафта, дизельная фракция и вакуумный газойль.About 95% of hydrocarbons are converted into a gaseous partially hydrogenated mixture of hydrocarbons, which is the lighter components of liquid-phase hydrocracking products: H 2 S, NH 3 , H 2 O, C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 hydrocarbons, naphtha, diesel fraction and vacuum gas oil.
Оставшиеся около 5% представляют собой суспензию, состоящую из упомянутой угольной добавки с адсорбированным асфальтенами и металлами и неконвертированного высококипящего остатка, представляющего собой смесь преимущественно высококипящих углеводородов с температурой начала кипения выше 525°С. Угольная добавка после этапа 1, после адсорбции асфальтенов и металлов, для целей настоящего патента будет называться отработанная угольная добавка.The remaining about 5% is a suspension consisting of the mentioned carbon additive with adsorbed asphaltenes and metals and an unconverted high-boiling residue, which is a mixture of predominantly high-boiling hydrocarbons with an initial boiling point above 525 ° C. The carbon additive after step 1, after adsorption of asphaltenes and metals, for the purposes of this patent will be called spent carbon additive.
Продукты, полученные на этапе 1 (ГСФ), разделяются на этапе 2 сепарации на газообразные продукты и суспензию неконвертированного высококипящего остатка и отработанной угольной добавки. Секция сепарации находится между секцией ГСФ и газофазного гидрокрекинга.The products obtained at stage 1 (GSF) are separated at stage 2 of separation into gaseous products and a suspension of unconverted high-boiling residue and spent coal additive. The separation section is located between the GSF and gas-phase hydrocracking sections.
Газообразные продукты направляются на этап 3 газофазного гидрокрекинга, с последующим фракционированием полученного продуктового потока для получения светлых нефтепродуктов.Gaseous products are sent to stage 3 of gas-phase hydrocracking, followed by fractionation of the resulting product stream to obtain light petroleum products.
А суспензия неконвертированного высококипящего остатка и отработанной угольной добавки поступает на этап 4 разделения в секцию промывки.And the suspension of the unconverted high-boiling residue and the spent coal additive enters the separation stage 4 in the washing section.
Предпочтительно, чтобы добавка характеризовалась достаточно высоким (более 25% от общего объема пор) объемом мезопор, то есть пор, размер которых превышает 10 нм для более эффективной адсорбции асфальтенов. Такие поры позволяют прохождение в них крупных молекул тяжелых углеводородов и их осаждение на поверхности пор.It is preferable that the additive is characterized by a sufficiently high (more than 25% of the total pore volume) volume of mesopores, that is, pores whose size exceeds 10 nm for more efficient adsorption of asphaltenes. Such pores allow the passage of large molecules of heavy hydrocarbons into them and their deposition on the surface of the pores.
Развитая удельная поверхность (не менее 230 м2/г), особенно, если она обеспечивается большим количеством мезопор, дополнительно способствует большой границе раздела фаз «жидкость-твердое тело», на которой происходят реакции крекинга, а также на более развитой поверхности асфальтенам проще попасть в поры без риска «пролета на вылет» из-за сложной геометрии пор, то есть они действуют как своего рода поровый «замок» для асфальтенов.A developed specific surface area (at least 230 m 2 /g), especially if it is provided by a large number of mesopores, additionally contributes to a large “liquid-solid” phase boundary at which cracking reactions occur, and also on a more developed surface it is easier for asphaltenes to penetrate into the pores without the risk of “flying out” due to the complex geometry of the pores, that is, they act as a kind of pore “lock” for asphaltenes.
Однако не все асфальтены сырья, а также карбены и карбоиды, образовавшиеся в результате побочных процессов уплотнения в ходе гидрокрекинга, адсорбируются угольной добавкой. Около 10 масс. % указанных веществ остаются в виде дисперсной фазы, окруженной дисперсионной средой, что ведет к нарушению баланса между асфальтенами и, с одной стороны, ароматическими углеводородами, которые диспергируют асфальтены, и, с другой стороны - насыщенными углеводородами, которые способствуют осаждению асфальтенов. Как следствие, такой неконвертированный высококипящий остаток является агрегативно неустойчивым, что ведет к его расслаиванию, появлению трудно контролируемых отложений в виде осадка асфальтенов. Такие отложения негативно влияют на работу оборудования, приводят к износу, остановкам и сложностям с очисткой и заменой подверженного отложениям оборудования.However, not all asphaltenes of the feedstock, as well as carbenes and carboids formed as a result of side compaction processes during hydrocracking, are adsorbed by the carbon additive. About 10 wt. % of these substances remain in the form of a dispersed phase surrounded by a dispersion medium, which leads to an imbalance between asphaltenes and, on the one hand, aromatic hydrocarbons that disperse asphaltenes, and, on the other hand, saturated hydrocarbons that contribute to the precipitation of asphaltenes. As a consequence, such an unconverted high-boiling residue is aggregatively unstable, which leads to its delamination and the appearance of difficult-to-control deposits in the form of asphaltene sediment. Such deposits negatively affect the operation of equipment, leading to wear, shutdowns and difficulties in cleaning and replacing deposit-prone equipment.
В этой связи, будет желательным увеличить содержание ароматических углеводородов в дисперсионной среде, чтобы, тем самым, исключить выпадение в осадок тех асфальтенов, которые не адсорбировались добавкой.In this regard, it would be desirable to increase the content of aromatic hydrocarbons in the dispersion medium, thereby preventing the precipitation of those asphaltenes that were not adsorbed by the additive.
Кроме того, неконвертированный высококипящий остаток представляет собой достаточно вязкую жидкость, с потоком которой на дальнейшую переработку может увлекаться отработанная угольная добавка вместе с адсорбированными на ней асфальтенами и металлами. Поэтому необходимо эффективно снизить вязкость неконвертированного высококипящего остатка для отделения от него отработанной угольной добавки. Под эффективным снижением вязкости в данном случае подразумевается создание градиента вязкости и плотности между неконвертированным остатком и отработанной угольной добавкой для того, чтобы созданный градиент способствовал отделению отработанной добавки. С учетом вышесказанного, для того, чтобы снизить вязкость и при этом исключить расслаивание, подходит растворитель ароматической природы, не содержащий парафинов - природных осадителей асфальтенов.In addition, the unconverted high-boiling residue is a fairly viscous liquid, with the flow of which the spent coal additive along with asphaltenes and metals adsorbed on it can be entrained for further processing. Therefore, it is necessary to effectively reduce the viscosity of the unconverted high-boiling residue to separate the spent coal additive from it. Effective viscosity reduction in this case means the creation of a viscosity and density gradient between the unconverted residue and the spent carbon additive so that the created gradient facilitates the separation of the spent additive. Taking into account the above, in order to reduce the viscosity and at the same time prevent delamination, a solvent of an aromatic nature that does not contain paraffins - natural precipitants of asphaltenes - is suitable.
Процесс отделения отработанной угольной добавки от неконвертированного высококипящего остатка происходит на этапе 4 разделения, на котором происходит промывка добавки растворителем в секции промывки.The process of separating the spent coal additive from the unconverted high-boiling residue occurs at stage 4 of separation, at which the additive is washed with a solvent in the washing section.
Предпочтительно, секция промывки представляет собой парную секцию, состоящую из смесительного резервуара и отделительного резервуара. Количество парных секций может варьироваться в зависимости от желаемой производительности и требуемой эффективности отделения отработанной добавки. В смесительном резервуаре происходит смешение суспензии угольной добавки и неконвертированного высококипящего остатка с растворителем.Preferably, the washing section is a paired section consisting of a mixing tank and a separating tank. The number of paired sections can vary depending on the desired productivity and the required efficiency of separation of the spent additive. In the mixing tank, the suspension of the carbon additive and the unconverted high-boiling residue are mixed with the solvent.
В разделительном резервуаре, например, снабженном циклонным агрегатом или, декантером, или флотационным аппаратом, происходит разделение, например, при помощи центробежных сил, гравитационных сил, или при помощи флотации, отработанной добавки от неконвертированного высококипящего остатка в смеси с растворителем и частью неконвертированного высококипящего остатка.In a separation tank, for example equipped with a cyclone unit or a decanter or a flotation apparatus, the separation, for example, by means of centrifugal forces, gravitational forces, or by flotation, takes place of the spent additive from the unconverted high-boiling residue in a mixture with a solvent and part of the unconverted high-boiling residue .
Подходящими растворителями для секции промывки отработанной угольной добавки могут быть тяжелый риформат, тяжелый газойль каталитического крекинга, толуол.Suitable solvents for the spent carbon additive washing section may be heavy reformate, heavy catalytic cracking gas oil, and toluene.
Предпочтительно, для более эффективного отделения отработанной добавки, в настоящем изобретении используется ароматический легкий газойль после процесса нефтепереработки и нефтехимии для увеличения содержания ароматических углеводородов, в частности, каталитического крекинга, за счет содержания ароматических углеводородов свыше 80% масс. с числом атомов углерода от 8 до 16.Preferably, for more efficient separation of the spent additive, the present invention uses aromatic light gas oil from the petroleum refining and petrochemical process to increase the aromatic hydrocarbon content, in particular catalytic cracking, due to the aromatic hydrocarbon content exceeding 80% by weight. with the number of carbon atoms from 8 to 16.
Такой растворитель позволяет эффективно снижать вязкость неконвертированного высококипящего остатка и исключить осаждение асфальтенов, поскольку повышает долю ароматики в дисперсной системе и не содержит парафинов, являющихся природными осадителями асфальтенов. Таким образом, групповой состав, обеспечиваемый в ароматическом легком газойле, где присутствует более 80 масс.% ароматических углеводородов, обеспечивает лучшее отделение угольной добавки от неконвертированного высококипящего остатка.Such a solvent can effectively reduce the viscosity of the unconverted high-boiling residue and eliminate the precipitation of asphaltenes, since it increases the proportion of aromatics in the disperse system and does not contain paraffins, which are natural precipitants of asphaltenes. Thus, the group composition provided in an aromatic light gas oil, where more than 80 wt.% aromatic hydrocarbons are present, provides better separation of the carbon additive from the unconverted high-boiling residue.
Это обеспечивает дополнительное преимущество, состоящее в том, что, если продукт, получаемый из указанного остатка, очищенного от отработанной угольной добавки, будет использоваться в качестве спекающей добавки для углеродных изделий, зольность такой спекающей добавки будет существенно снижена.This provides the additional advantage that if the product obtained from said residue purified from spent carbon additive is used as a sintering aid for carbon products, the ash content of such sintering aid will be substantially reduced.
Легкий ароматический газойль, полученный в процессе нефтепереработки, как правило используется для получения дизельных топлив и, как следствие, использовать его в качестве растворителя нецелесообразно и невыгодно. Поэтому, чтобы обеспечить получение дополнительного количества легкого ароматического газойля, предлагается использовать тяжелый вакуумный газойль, производимый способом по настоящему изобретению, как это будет описано далее. Это дополнительное количество может быть использовано в качестве растворителя на стадии разделения, что позволит дополнительно повысить эффективность и снизить ресурсоемкость способа согласно изобретению. Таким образом, настоящим изобретением предусмотрен дополнительный источник сырья для получения легкого ароматического газойля, по меньшей мере часть которого может применяться в качестве растворителя согласно настоящему изобретению. Из дальнейшего описания способа будут понятны особенности обеспечения указанного источника сырья.Light aromatic gas oil obtained during oil refining is usually used to produce diesel fuels and, as a result, it is impractical and unprofitable to use it as a solvent. Therefore, in order to provide additional light aromatic gas oil, it is proposed to use a heavy vacuum gas oil produced by the process of the present invention, as will be described below. This additional amount can be used as a solvent in the separation step, which will further increase the efficiency and reduce the resource intensity of the method according to the invention. Thus, the present invention provides an additional source of raw material for the production of light aromatic gas oil, at least a portion of which can be used as a solvent according to the present invention. From the further description of the method, the features of providing the specified source of raw materials will be clear.
Следует отметить, что чем эффективнее угольная добавка адсорбирует асфальтены, тем меньше асфальтенов остается в неконвертированном высококипящем остатке, и тем меньше требуется ароматического растворителя на этапе 4 разделения отработанной угольной добавки от неконвертированного высококипящего остатка. А чем более эффективно отработанная добавка будет отделена от неконвертированного высококипящего остатка на этапе 4 разделения, тем стабильнее будет неконвертированный высококипящий остаток с точки зрения нефтяной дисперсной системы.It should be noted that the more efficiently the carbon additive adsorbs asphaltenes, the less asphaltenes remain in the unconverted high-boiling residue, and the less aromatic solvent is required in step 4 of separating the spent carbon additive from the unconverted high-boiling residue. And the more effectively the spent additive is separated from the unconverted high-boiling residue at stage 4 of separation, the more stable the unconverted high-boiling residue will be from the point of view of the petroleum dispersed system.
После секции промывки отработанная угольная добавка выводится из процесса, а выделенный неконвертированный высококипящий остаток в смеси с растворителем проходит на этап 5 в вакуумную колонну, где в том числе происходит отделение растворителя от выделенного неконвертированного высококипящего остатка.After the washing section, the spent carbon additive is removed from the process, and the separated unconverted high-boiling residue mixed with a solvent passes to stage 5 into a vacuum column, where, among other things, the solvent is separated from the separated unconverted high-boiling residue.
Продуктами, полученными в процессе вакуумной перегонки, являются:The products obtained from the vacuum distillation process are:
- растворитель, отделенный в процессе вакуумной перегонки;- solvent separated during vacuum distillation;
- легкий вакуумный газойль (ЛВГ) и вакуумный очищенный газойль (ВГО) и- light vacuum gas oil (LVG) and vacuum purified gas oil (VGO) and
- выделенный тяжелый остаток, представляющий собой остаточный продукт гидрокрекинга гудрона (ОПГГ).- isolated heavy residue, which is a residual product of tar hydrocracking (RPHG).
Состав получаемого ОПГГ однородный, вязкий, малозольный, с достаточно низким содержанием серы, ввиду того, что прошел этап гидрокрекинга, и отсутствием бензпиренов (в отличие от каменноугольного пека), что немаловажно для экологии. Такое сочетание свойств стало возможно, благодаря нескольким факторам:The composition of the resulting OPGG is homogeneous, viscous, low-ash, with a fairly low sulfur content, due to the fact that it has undergone the hydrocracking stage, and the absence of benzpyrenes (unlike coal tar pitch), which is important for the environment. This combination of properties became possible thanks to several factors:
1. использованию остаточного продукта перегонки нефтяного сырья для процесса комбинированного гидрокрекинга, протекающего в среде водорода, что уменьшает количество серы и делает возможным отсутствие бензпирена в продуктах этого процесса, в частности в остаточных продуктах;1. the use of the residual product of the distillation of petroleum feedstock for the process of combined hydrocracking, which occurs in a hydrogen environment, which reduces the amount of sulfur and makes it possible to avoid benzopyrene in the products of this process, in particular in the residual products;
2. применению угольной добавки с высоким содержанием мезопор, максимально эффективно адсорбирующей асфальтены сырья;2. the use of a carbon additive with a high content of mesopores, which most effectively adsorbs asphaltenes of the raw material;
3. использованию растворителя на секции промывки добавки, позволяющему добиться максимального удаления отработанной добавки из неконвертированного высококипящего остатка гидрокрекинга, который потом после вакуумной колонны поступает на тонкопленочный испаритель. Эффективное удаление отработанной добавки из остатков гидрокрекинга позволяет значительно уменьшить зольность концентрированного остатка гидрокрекинга.3. the use of a solvent in the additive washing section, which makes it possible to achieve maximum removal of the spent additive from the unconverted high-boiling hydrocracking residue, which is then supplied to the thin-film evaporator after the vacuum column. Effective removal of spent additives from hydrocracking residues can significantly reduce the ash content of the concentrated hydrocracking residue.
Авторы изобретения предположили, что получаемый остаток обладает свойствами и составом, которые способствуют его применению в качестве сырья для получения спекающей добавки для получения металлургического или литейного кокса или электродной массы при изготовлении углеродных анодов, например для алюминиевой промышленности. Многочисленные эксперименты подтвердили данное предположение.The inventors hypothesized that the resulting residue has properties and composition that facilitate its use as a raw material for the production of a sintering additive for the production of metallurgical or foundry coke or electrode mass in the manufacture of carbon anodes, for example for the aluminum industry. Numerous experiments have confirmed this assumption.
Кроме того, концентрированный остаток может быть применен для приготовления нефтяного кокса или кокса анодного, например, на установке замедленного коксования.In addition, the concentrated residue can be used to prepare petroleum coke or anode coke, for example, in a delayed coking unit.
Предпочтительно, чтобы остаток концентрировался в выпарных аппаратах. Из уровня техники известно, что для концентрирования высоковязких сред применяют, например, аппараты с естественной циркуляцией или аппараты, в которых процесс испарения ведется из пленки.It is preferable that the residue is concentrated in evaporators. It is known from the prior art that for the concentration of highly viscous media, for example, devices with natural circulation or devices in which the evaporation process is carried out from the film are used.
Наилучшие результаты были получены при помощи выпарных аппаратов тонкопленочного испарения.The best results were obtained using thin film evaporators.
Указанный кубовый остаток (выделенный тяжелый остаток) для концентрирования подается на этап 6 выпаривания в тонкопленочном испарителе (ТПИ).The specified bottom residue (the isolated heavy residue) is fed to the evaporation stage 6 in a thin film evaporator (TFI) for concentration.
При этом важным моментом для качества спекающей добавки и дистиллята является предотвращение локального перегрева ТПИ, который ведет к локальному коксованию пленки с риском образования коксовых отложений большего объема внутри аппарата. Такие подверженные коксованию включения в спекающей добавке снижают ее спекающие свойства, так как в закоксованном материале остается твердая фракция углерода, которая утрачивает спекающие свойства и которая в составе спекающей добавки является балластом.In this case, an important point for the quality of the sintering additive and distillate is the prevention of local overheating of the TPI, which leads to local coking of the film with the risk of the formation of larger volumes of coke deposits inside the apparatus. Such inclusions in the sintering additive that are susceptible to coking reduce its sintering properties, since a solid fraction of carbon remains in the coked material, which loses its sintering properties and which acts as ballast in the composition of the sintering additive.
В результате многочисленных испытаний в качестве наиболее эффективного для производства спекающей добавки рассматриваются аппараты, у которых процесс протекает в пленке, создаваемой на внутренней поверхности неподвижного корпуса при помощи вращающегося ротора.As a result of numerous tests, devices in which the process takes place in a film created on the inner surface of a stationary body using a rotating rotor are considered to be the most effective for the production of sintering additives.
Основными элементами этих аппаратов являются корпус с установленным коаксиальным образом ротором и распределительным устройством. Пленка создается на вертикальной поверхности корпуса при помощи ротора, на котором укреплены распределительные скребки.The main elements of these devices are a housing with a coaxially installed rotor and a distribution device. The film is created on the vertical surface of the housing using a rotor on which distribution scrapers are mounted.
Для предотвращения указанного неблагоприятного эффекта, заключающегося в образовании локального коксования, конструкция была усовершенствована следующим образом. ТПИ был оснащен двойной рубашкой, обогреваемой дымовыми газами, которые подаются в наружную рубашку и затем распределяются во внутреннюю. Данная особенность проиллюстрирована на фиг. 2. Наличие двух рубашек позволяет равномерно распределить дымовые газы по наружной поверхности корпуса реактора и избежать локальных перегревов.To prevent this unfavorable effect, namely the formation of local coking, the design was improved as follows. The TPI was equipped with a double jacket, heated by flue gases, which are fed into the outer jacket and then distributed into the inner jacket. This feature is illustrated in FIG. 2. The presence of two jackets makes it possible to evenly distribute flue gases over the outer surface of the reactor vessel and avoid local overheating.
При прочих равных условиях, чем выше температура нагрева сырья, тем лучше качество спекающей добавки по показателю «температура размягчения по кольцу и шару (КиШ)», но меньше ее выход. Максимальная температура в камере лимитируется возможностью образования кокса и временем пребывания смеси в испарителе. Предпочтительно температура составляет 400-450 °С.All other things being equal, the higher the heating temperature of the raw material, the better the quality of the sintering additive in terms of “ring and ball softening temperature (R&B)”, but the lower its yield. The maximum temperature in the chamber is limited by the possibility of coke formation and the residence time of the mixture in the evaporator. Preferably the temperature is 400-450 °C.
Вакуум в системе позволяет значительно снизить температуру, при которой начинается испарение легких углеводородов, и уменьшить риск коксования выделенного тяжелого остатка. Снижение давления способствует снижению содержания летучих компонентов в спекающей добавке из-за улучшения условий испарения промежуточных продуктов (или смол вторичного происхождения). Предпочтительно давление составляет от минус 90 до минус 100 кПаThe vacuum in the system can significantly reduce the temperature at which evaporation of light hydrocarbons begins and reduce the risk of coking of the released heavy residue. A decrease in pressure helps to reduce the content of volatile components in the sintering additive due to improved conditions for the evaporation of intermediate products (or resins of secondary origin). Preferably the pressure is between minus 90 and minus 100 kPa
Время пребывания сырья в аппарате рассчитывается исходя из условия необходимости получения продукта, с остаточной массовой долей летучих веществ не более 60%, и предпочтительно составляет от 20 до 30 с.The residence time of the raw material in the apparatus is calculated based on the condition of the need to obtain a product with a residual mass fraction of volatile substances of no more than 60%, and preferably ranges from 20 to 30 s.
Желательно, чтобы процесс велся из пленки, толщина которой не превышает 1,5 мм, наиболее предпочтительно не превышает 1,2 мм, и находится в диапазоне 1,1-1,15. Испарение вещества из тонкой пленки указанной толщины на поверхности испарителя обеспечивает высокие скорости тепло - и массопереноса. Кроме того, толщина пленки имеет непосредственное влияние на качество получаемой спекающей добавки, а именно: меньше летучих веществ, больше спекающей способности. Кроме того, пленка заданной толщины для заявленного способа уменьшает риск коксования. При большей толщине пленки есть риск коксования на стенках, и скребки могут не справиться, ротор заклинит. Если толщина меньше заданной, то испарение будет происходить слишком интенсивно, остаток не будет успевать стекать, что также приведет к локальным наростам, что в свою очередь приведет к коксованию.It is desirable that the process be carried out from a film whose thickness does not exceed 1.5 mm, most preferably does not exceed 1.2 mm, and is in the range of 1.1-1.15. Evaporation of a substance from a thin film of a specified thickness on the surface of the evaporator provides high rates of heat and mass transfer. In addition, film thickness has a direct impact on the quality of the resulting sintering additive, namely: less volatile substances, more sintering ability. In addition, a film of a given thickness for the claimed method reduces the risk of coking. With a larger film thickness, there is a risk of coking on the walls, and the scrapers may not be able to cope, and the rotor will jam. If the thickness is less than the specified one, then evaporation will occur too intensely, the residue will not have time to drain, which will also lead to local build-up, which in turn will lead to coking.
Сырье (поток выделенного тяжелого остатка после отпарной вакуумной колонны) подается в верхнюю часть реактора распределительным устройством, как показано на фиг. 3, через дискретные равномерно распределенные по диаметру распределительного устройства точки подачи. Такой ввод гарантирует дополнительное предотвращение закоксовывания оборудования с течением времени и исключение вкраплений, подвергнутых коксованию, в получаемой спекающей добавке.The feedstock (the separated heavy residue stream from the vacuum stripping column) is supplied to the top of the reactor by a distribution device as shown in FIG. 3, through discrete feed points evenly distributed along the diameter of the distribution device. This input ensures additional prevention of equipment coking over time and the elimination of coking inclusions in the resulting sintering additive.
Равномерное распределение сырья по высоте аппарата обеспечивается рабочими элементами (лопатками) ротора, распределенными по высоте ротора в виде фрагмента спирали, как показано на фиг. 4.Uniform distribution of raw materials along the height of the apparatus is ensured by the working elements (blades) of the rotor, distributed along the height of the rotor in the form of a spiral fragment, as shown in Fig. 4.
По высоте аппарата предусмотрены перераспределители потока, представляющие собой металлические пластины в форме круга, установленные по высоте реактора. В пластинах предусмотрены пазы для скребков. Предназначение - обеспечить равномерное нанесение сырьевого потока на стенки по высоте реактора с исключением застойных зон. Данная особенность проиллюстрирована на фиг. 5.Along the height of the apparatus, flow redistributors are provided, which are metal plates in the shape of a circle, installed along the height of the reactor. The plates have grooves for scrapers. The purpose is to ensure uniform application of the raw material flow to the walls along the height of the reactor, excluding stagnant zones. This feature is illustrated in FIG. 5.
Для интенсификации процесса может быть предусмотрена подача кислорода воздуха в нижнюю часть ТПИ из расчета 40-50 л/час, предпочтительно 44-47 л/час, еще более предпочтительно 45 л/час, в зависимости от состава сырья, а также необходимых требований по качеству спекающей добавки. При этом температура процесса может быть снижена до 210-240°С.To intensify the process, it may be possible to supply air oxygen to the lower part of the TPI at the rate of 40-50 l/hour, preferably 44-47 l/hour, even more preferably 45 l/hour, depending on the composition of the raw material, as well as the necessary quality requirements sintering additive. In this case, the process temperature can be reduced to 210-240°C.
Концентрированный остаток гидрокрекинга гудрона (КОГГ) отводится из куба ТПИ. В некоторых вариантах осуществления предусматривается постоянная циркуляция КОГГ в кубе ТПИ при помощи тангенциального ввода в нижнюю часть ТПИ.The concentrated residue of hydrocracking of tar (COGG) is removed from the TPI cube. In some embodiments, the implementation provides for constant circulation of COGG in the TPI cube using a tangential input into the lower part of the TPI.
Верхний продукт ТПИ - пары дистиллята отводятся из реактора и конденсируются в холодильнике. Сконденсированный дистиллят представляет собой тяжелый вакуумный газойль (ТВГ), по меньшей мере часть из которого вовлекается на этап 7 переработки для увеличения содержания ароматических углеводородов, в частности каталитический крекинг, с целью получения растворителя для секции промывки добавки.The upper product of TPI - distillate vapor is removed from the reactor and condensed in the refrigerator. The condensed distillate is a heavy vacuum gas oil (HVOG), at least a portion of which is taken to step 7 of processing to increase the aromatic hydrocarbon content, in particular catalytic cracking, to produce a solvent for the additive washing section.
По меньшей мере часть ТВГ подается на каталитический крекинг в смеси с одним или несколькими компонентами: прямогонный вакуумный газойль, гидроочищенный вакуумный газойль с установки комбинированного гидрокрекинга и мазутом. Соотношение между этими четырьмя сырьевыми потоками установки каталитического крекинга может колебаться в широких диапазонах, % масс.:At least part of the TVG is supplied to catalytic cracking in a mixture with one or more components: straight-run vacuum gas oil, hydrotreated vacuum gas oil from a combined hydrocracking unit and fuel oil. The ratio between these four catalytic cracker feed streams can vary over wide ranges, wt.%:
Следует учитывать, что с увеличением доли негидроочищенного сырья увеличивается выход легкого газойля каталитического крекинга. Но для продления срока действия катализатора негидроочищенное сырье следует разбавлять гидроочищенным. Также не следует увеличивать долю негидроочищенного сырья, поскольку это может привести к ухудшению качества основного продукта - катализата, который затем используется в производстве автобензинов.It should be taken into account that with an increase in the proportion of non-hydrotreated feedstock, the yield of light catalytic cracking gas oil increases. But to extend the life of the catalyst, non-hydrotreated raw materials should be diluted with hydrotreated ones. Also, the share of non-hydrotreated raw materials should not be increased, as this may lead to a deterioration in the quality of the main product - the catalysate, which is then used in the production of motor gasoline.
В том случае если используется мазут, то следует учитывать тот факт, что для целей каталитического крекинга в классическом понимании не может быть применен прямогонный мазут, полученный перегонкой из нефти. Для каталитического крекинга используется мазут, получаемый на установке переработки газового конденсата (УПГК), поскольку в этом случае он по своим свойствам похож на вакуумный газойль, полученный перегонкой нефти, т.е. в мазуте УПГК нет тяжелых фракций (гудрона).If fuel oil is used, then one should take into account the fact that for the purposes of catalytic cracking in the classical sense, straight-run fuel oil obtained by distillation from oil cannot be used. For catalytic cracking, fuel oil obtained from a gas condensate processing unit (GTU) is used, since in this case its properties are similar to vacuum gas oil obtained by distillation of oil, i.e. There are no heavy fractions (tar) in UPGK fuel oil.
Нижний продукт ТПИ представляет собой концентрированный остаток гидрокрекинга, который может быть использован в качестве спекающей добавки для производства металлургического кокса.The TPI bottom product is a concentrated hydrocracking residue that can be used as a sintering additive for the production of metallurgical coke.
Концентрированный остаток также может быть подвергнут дополнительной обработке, например, на установке замедленного коксования, для получения нефтяного кокса или кокса анодного.The concentrated residue can also be subjected to further processing, for example, in a delayed coker, to produce petroleum coke or anode coke.
Модификации, введенные в процесс комбинированного гидрокрекинга, позволяют достичь стабильной безостановочной работы установки комбинированного гидрокрекинга, получать продукты с улучшенными характеристиками, стабильно иметь конверсию до 95%, при этом решить вопросы с переработкой остаточных продуктов гидрокрекинга в востребованные продукты.Modifications introduced into the combined hydrocracking process make it possible to achieve stable non-stop operation of the combined hydrocracking unit, obtain products with improved characteristics, consistently have a conversion of up to 95%, while solving issues with the processing of residual hydrocracking products into popular products.
Согласно настоящему изобретению под стабильностью работы установки комбинированного гидрокрекинга рассматривается беспрерывная эксплуатация в установленных режимах с заданной производительностью.According to the present invention, the stability of operation of a combined hydrocracking unit considers continuous operation in established modes with a given productivity.
ПримерExample
Тяжелое нефтяное сырье, представляющее собой гудрон, полученный после отгонки из тяжелой нефти марки Urals более легкокипящих фракций и имеющий температуру начала кипения от 510°С и плотность при 20°С свыше 1000 кг/м3, смешивалось с 1,5 масс.% (на массу гудрона) угольной добавки 2ух гранулометрических составов: крупная около 1 мм в диаметре, мелкая - около 0,3 мм. Крупная и мелкая фракции характеризовалась различным объемом мезопор: объем мезопор по BJH для мелкой фракции составлял не менее 0,07 см3/г, а объем мезопор по BJH для крупной фракции составлял не менее 0,12 см3/г для более эффективной адсорбции асфальтенов, размер молекул которых колеблется от 40 до 90 нм для гудрона из нефти марки Urals. Угольная добавка имела удельную поверхность по БЭТ не менее 230 м2/г и не более 1230 м2/г.Heavy oil feedstock, which is tar obtained after distilling lower-boiling fractions from Urals heavy oil and having an initial boiling point of 510°C and a density at 20°C of over 1000 kg/m 3 , was mixed with 1.5 wt.% ( per weight of tar) coal additives of 2 granulometric compositions: large - about 1 mm in diameter, fine - about 0.3 mm. The large and small fractions were characterized by different mesopore volumes: the mesopore volume according to BJH for the fine fraction was at least 0.07 cm 3 /g, and the mesopore volume according to BJH for the large fraction was at least 0.12 cm 3 /g for more efficient adsorption of asphaltenes , the molecular size of which ranges from 40 to 90 nm for tar from Urals oil. The coal additive had a BET specific surface area of no less than 230 m 2 /g and no more than 1230 m 2 /g.
В виде суспензии сырье подавалось на ГСФ, куда при температуре 430-470°С и давлении от 18 до 22 МПа подавался водород. Смесь угольной добавки, гудрона и газа проходила через 3 реактора ГСФ. В результате образовывалась смесь из газообразных продуктов и суспензии, состоящей из отработанной угольной добавки и неконвертированного высококипящего остатка. Указанная смесь направлялась на этап сепарации, после которого газообразный поток направлялся на газофазный гидрокрекинг, а суспензия направлялась на секцию промывки добавки, состоящей из смесительного резервуара и циклонного отделительного резервуара.In the form of a suspension, the raw material was supplied to the GSF, where hydrogen was supplied at a temperature of 430-470°C and a pressure of 18 to 22 MPa. A mixture of coal additive, tar and gas passed through 3 GSF reactors. As a result, a mixture of gaseous products and a suspension consisting of a spent coal additive and an unconverted high-boiling residue was formed. This mixture was sent to the separation stage, after which the gaseous stream was sent to gas-phase hydrocracking, and the suspension was sent to the additive washing section, consisting of a mixing tank and a cyclone separating tank.
Суспензия из неконвертированного высококипящего остатка вместе с твердой отработанной добавкой с расходом 15-20 тонн/ч при температуре около 420°С и давлении не более 0,3 МПа в смесительном резервуаре смешивалась с ароматическим легким газойлем каталитического крекинга с расходом 30-35 тонн/ч температурой около 220-260°С. Во избежание чрезмерного испарения растворителя давление в смесительном резервуаре избыточное от 0,15 до 0,35 МПа и регулируется системой регулирующих клапанов.A suspension of unconverted high-boiling residue together with a solid spent additive with a flow rate of 15-20 tons/h at a temperature of about 420°C and a pressure of no more than 0.3 MPa in a mixing tank was mixed with aromatic light catalytic cracking gas oil with a flow rate of 30-35 tons/h temperature about 220-260°C. To avoid excessive evaporation of the solvent, the pressure in the mixing tank is excessive from 0.15 to 0.35 MPa and is regulated by a system of control valves.
Далее поток подавался в разделительный резервуар, снабженный циклонным агрегатом, где при помощи центробежных сил отработанная добавка отделялась от неконвертированного высококипящего остатка в смеси с ароматическим легким газойлем каталитического крекинга.Next, the stream was fed into a separation tank equipped with a cyclone unit, where, using centrifugal forces, the spent additive was separated from the unconverted high-boiling residue mixed with aromatic light gas oil from catalytic cracking.
После секции промывки отработанная угольная добавка выводилась из процесса, а выделенный неконвертированный высококипящий остаток, нагретый до температуры не более 385°С, в смеси с ароматическим легким газойлем каталитического крекинга проходит в вакуумную колонну. Вакуум в верхней части вакуумной колонны от 10 до 150 мм рт.ст., предпочтительно от 40 до 70 мм рт. ст. предпочтительно, еще более предпочтительно от 10 до 30 мм рт.ст., перепад давления кубовой части вакуумной колонны и нижнего слоя насадки, включая и «глухую» тарелку, не более 15 мм рт.ст., температура куба вакуумной колонны не более 305°С.After the washing section, the spent coal additive was removed from the process, and the separated unconverted high-boiling residue, heated to a temperature of no more than 385°C, mixed with aromatic light gas oil from catalytic cracking, passes into a vacuum column. The vacuum at the top of the vacuum column is from 10 to 150 mmHg, preferably from 40 to 70 mmHg. Art. preferably, even more preferably from 10 to 30 mmHg, pressure difference between the bottom part of the vacuum column and the lower layer of the nozzle, including the “blind” plate, no more than 15 mmHg, temperature of the vacuum column bottom no more than 305° WITH.
Продуктами, полученными в процессе вакуумной перегонки, являются:The products obtained from the vacuum distillation process are:
- легкий вакуумный газойль (ЛВГ) и вакуумный очищенный газойль (ВГО) и- light vacuum gas oil (LVG) and vacuum purified gas oil (VGO) and
- выделенный тяжелый остаток, представляющий собой остаточный продукт гидрокрекинга гудрона (ОПГГ).- isolated heavy residue, which is a residual product of tar hydrocracking (RPHG).
Полученный вышеуказанным способом выделенный тяжелый остаток (кубовый остаток) имел следующие физико-механические свойства:The isolated heavy residue (bottom residue) obtained by the above method had the following physical and mechanical properties:
При 200°С
При 240°СDynamic viscosity, cPa
At 200°C
At 240°C
45221
45
Указанный кубовый остаток (выделенный тяжелый остаток) для концентрирования подавался через коллектор с дискректными точками подачи в тонкопленочный испаритель (ТПИ).The specified bottoms (the separated heavy residue) for concentration were fed through a manifold with discrete feed points to a thin film evaporator (TFI).
Температура в реакторе поддерживалась на уровне 400 °С. Давление в реакторе поддерживается на уровне минус 95 кПа.The temperature in the reactor was maintained at 400 °C. The pressure in the reactor is maintained at minus 95 kPa.
Толщина пленки составляла 1,12 мм и была постоянной по высоте аппарата.The film thickness was 1.12 mm and was constant along the height of the apparatus.
Время пребывания сырья в аппарате для вышеуказанного кубового остатка и заданной толщины пленки составляло 20 с.The residence time of the raw material in the apparatus for the above-mentioned bottom residue and a given film thickness was 20 s.
При помощи способа по настоящему изобретению был получен дистиллят, имеющий следующие характеристики:Using the process of the present invention, a distillate was obtained having the following characteristics:
Концентрированный остаток гидрокрекинга гудрона, произведенный по предлагаемому способу, имеет характеристики, указанные в Таблице 3:The concentrated tar hydrocracking residue produced by the proposed method has the characteristics shown in Table 3:
Указанные параметры позволяют применять КОГГ в качестве спекающей добавки для получения металлургического кокса, литейного кокса или анодов для алюминиевой промышленности, обладающей превосходными спекающими свойствами, сходными со спекающими свойствами каменноугольных пеков.These parameters make it possible to use COGG as a sintering additive to produce metallurgical coke, foundry coke or anodes for the aluminum industry, which have excellent sintering properties similar to the sintering properties of coal tar pitches.
В результате промышленных испытаний заявленного способа была достигнута производительность по сырью, в частности, по гудрону, не менее 2600000 тонн за год.As a result of industrial tests of the claimed method, a productivity of raw materials, in particular tar, of at least 2,600,000 tons per year was achieved.
Claims (33)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311765612.5A CN118222326A (en) | 2022-12-20 | 2023-12-20 | Method for processing heavy petroleum feedstock |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808412C1 true RU2808412C1 (en) | 2023-11-28 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2009166C1 (en) * | 1992-04-30 | 1994-03-15 | Международный бизнес-центр "Альфа" | Method for fuel distillates production |
| CA2157052A1 (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-01 | Joachim F. Meckel | Method of producing coke for the iron and steel industry |
| RU2654852C2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-05-23 | Бипи Эуропа Се | Process for introducing fine and coarse additives for hydroconversion of heavy hydrocarbons |
| RU2707294C2 (en) * | 2014-02-12 | 2019-11-26 | Бипи Европа Се | Method of heavy oil and oil residue hydrocracking |
| RU2705590C9 (en) * | 2014-11-06 | 2019-12-19 | Бипи Европа Се | Method and device for hydroconversion of hydrocarbons |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2009166C1 (en) * | 1992-04-30 | 1994-03-15 | Международный бизнес-центр "Альфа" | Method for fuel distillates production |
| CA2157052A1 (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-01 | Joachim F. Meckel | Method of producing coke for the iron and steel industry |
| RU2654852C2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-05-23 | Бипи Эуропа Се | Process for introducing fine and coarse additives for hydroconversion of heavy hydrocarbons |
| RU2707294C2 (en) * | 2014-02-12 | 2019-11-26 | Бипи Европа Се | Method of heavy oil and oil residue hydrocracking |
| RU2705590C9 (en) * | 2014-11-06 | 2019-12-19 | Бипи Европа Се | Method and device for hydroconversion of hydrocarbons |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI490326B (en) | Process for producing distillate fuels and anode grade coke from vacuum resid | |
| US5286371A (en) | Process for producing needle coke | |
| US4655903A (en) | Recycle of unconverted hydrocracked residual to hydrocracker after removal of unstable polynuclear hydrocarbons | |
| US4485004A (en) | Catalytic hydrocracking in the presence of hydrogen donor | |
| US6332975B1 (en) | Anode grade coke production | |
| JP7126443B2 (en) | Improved ebullated bed reactor with timely feed | |
| US7938953B2 (en) | Selective heavy gas oil recycle for optimal integration of heavy oil conversion and vacuum gas oil treating | |
| US4676886A (en) | Process for producing anode grade coke employing heavy crudes characterized by high metal and sulfur levels | |
| RU2541324C2 (en) | Additive for hydraulic processing and method of its production and application | |
| JP7126442B2 (en) | Improved Ebullated Bed Reactor with Increased Production Rate of Plastic Secondary Processed Products | |
| JP2011502204A (en) | Method for increasing catalyst concentration in heavy oil and / or coal residue decomposition apparatus | |
| US9550947B2 (en) | Hydrocracking process of heavy hydrocarbon distillates using supercritical solvent | |
| AU2005266712A1 (en) | A process for direct liquefaction of coal | |
| US10358610B2 (en) | Process for partial upgrading of heavy oil | |
| US3379638A (en) | Coal solvation with nonhydrogenated solvent in the absence of added hydrogen | |
| RU2024586C1 (en) | Process for treating heavy asphalthene-containing stock | |
| RU2808412C1 (en) | Method for processing heavy petroleum raw materials | |
| EP3722392A1 (en) | Process for production of anisotropic coke | |
| RU2807388C1 (en) | Evaporator for concentrating hydrocracking residue | |
| WO2009014303A1 (en) | Method for producing feedstocks of high quality lube base oil from coking gas oil | |
| CA3042972C (en) | Process for producing lighter distillates | |
| RU2288940C1 (en) | Process for thermochemical processing of heavy petroleum residues | |
| CN118222326A (en) | Method for processing heavy petroleum feedstock | |
| RU2808443C1 (en) | Method for combined hydrocracking of heavy petroleum feedstock, including isolation of spent additive from unconverted hydrocracking residue and its drying | |
| RU2805925C1 (en) | Method for combined hydrocracking of heavy petroleum feedstock, including isolation of spent additive from unconverted hydrocracking residue and its drying |