UA126861C2 - Одностадійний низькотемпературний спосіб переробки сирої нафти - Google Patents

Abstract

В даній заявці запропонований одностадійний спосіб переробки вуглеводневого вихідного матеріалу, причому вищевказаний спосіб включає нагрівання вищевказаного вуглеводневого вихідного матеріалу з однією або декількома жирними кислотами або їх сумішами при температурі нижче 350 °C з отриманням легкого вуглеводневого продукту, і при цьому вищевказаний легкий вуглеводневий продукт, отриманий вищевказаним способом, не містить важких вуглеводневих продуктів.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНІКИ ДАНОГО ВИНАХОДУ

Загалом, дана заявка стосується області переробки сирої нафти і обробки залишків сирої нафти, відпрацьованих змащувальних масел, інших нафтових відходів та нафтового шламу.

Зокрема, дана заявка стосується одностадійного комбінованого способу, який включає переробку, ізомеризацію і крекінг сирої нафти, вихідних матеріалів для нафтопереробки, відпрацьованих змащувальних масел, нафтоносних пісків, нафтового шламу і інших нафтових відходів у присутності жирних кислот для отримання легких вуглеводневих фракцій, таких як дизельне паливо, бензин, гас та лігроїн, з дуже високим виходом.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ ДАНОГО ВИНАХОДУ

Стандартний спосіб промислової нафтопереробки для перетворення сирої нафти в більш цінні вуглеводні включає фракціонування або дистиляцію сирої нафти з отриманням окремих потоків, які містять легкі нафтові гази, лігроїн, бензин (або автомобільне паливо) для моторів і турбінне паливо, гас, дизельне паливо (або паливне масло), змащувальне масло, важкий газойль і залишкове важке низькоякісне паливне масло, так називаний "мазут", для генераторних станцій і аналогічних застосувань. Сиру нафту традиційно обробляють на нафтопереробному заводі, використовуючи ряд фракціонуючих колон і операцій хімічного перетворення, щоб отримати кінцеві товарні продукти, які відповідають чітко визначеним стандартам або технічним умовам, які передбачають, наприклад, температурний діапазон дистиляції, вміст сірки, експлуатаційні технічні показники, такі як октанове число або дизельне число, тощо.

Як вказано вище, кінцеві товарні продукти включають легкі нафтові гази, нафтохімічний лігроїн, бензин (автомобільне паливо), гас, дизельне паливо (паливне масло) і інші категорії палива, які мають більше або менше октанове число, змащувальні масла і інші продукти, такі як розчинники, парафін, турбінне паливо і навіть дорожній асфальт. Таким чином, нафтопереробний завод виробляє відносно велику кількість кінцевих товарних продуктів з певної кількості сортів сирої нафти, обраних в залежності від їх складу та ціни.

Переробка сирої нафти може передбачати багато стадій для отримання бажаних продуктів.

Основні способи, які використовують для переробки сирої нафти, представляють собою фракційну дистиляцію, ізомеризацію, каталітичний або термічний крекінг і синтез ароматичних

Зо сполук. Як правило, вихідну сиру нафту спочатку підігрівають і потім направляють в нафтоперегінну колону, яку зазвичай нагрівають парою. Летючі і легкі фракції сирої нафти, такі як рідкий нафтовий газ і лігроїн, виводять з верхніх частин нафтоперегінної колони, а більш важкі компоненти виводять з нижніх частин нафтоперегінної колони. Важку фракцію, яка зазвичай містить змащувальні масла і важкий газойль, піддають каталітичному крекінгу в установці крекінгу газойлю. Важкий газойль піддають крекінгу, отримуючи легкі, більш цінні компоненти в даній установці каталітичного крекінгу.

Таким чином, традиційний спосіб переробки сирої нафти зазвичай передбачає два основні процеси. Перший процес представляє собою фракційну дистиляцію, яка передбачає перекачування сирої нафти через труби в гарячих печах і відокремлення легких вуглеводневих молекул від важких молекул у встановлених нижче за потоком високих дистиляційних колонах, які надають нафтопереробним заводам їх відмінні контури. Вони можуть працювати при атмосферному тиску і в вакуумі. В процесі фракційної дистиляції фракції сирої нафти (від рідкого нафтового газу до важкого газойлю) розділяють за їх молекулярною масою. Цей спосіб також відомий як відгін легких фракцій, пара яких піднімається всередині дистиляційної колони, в той час як важкі фракції або залишки залишаються на дні, не випаровуючись. Коли пара піднімається, молекули конденсуються в рідини при різних температурах в колоні. Тільки гази досягають верха, де температура зазвичай падає нижче 160 "С. Внаслідок конденсації, яку врівноважує випаровування на тарілках всередині фракційної дистиляційної колони, рідини утворюються на вказаних тарілках (або лотках), розташованих на різних рівнях колони. Чим вище в колоні знаходяться вказані рідкі масла, тим легшими вони є. Кожна тарілка збирає окрему фракцію, також відому як "нафтовий погон", причому високов'язкі вуглеводні, такі як бітум (асфальт), складають нижній погон, а гази складають верхній погон.

Важкі залишки, які утворюються після фракційної дистиляції, все ще містять багаточисельні продукти середньої щільності. Залишки переміщають в іншу колону, можливо, вакуумну колону, де їх піддають другій дистиляції для отримання середніх дистилятів, таких як важкий газойль, змащувальне масло і реактивне масло. Після атмосферної та/або вакуумної фракційної дистиляції все ще залишається велика кількість важких залишків сирої нафти, які представляють собою вихідний матеріал для нафтопереробки. "Вихідний матеріал для нафтопереробки" часто представляє собою не єдиний продукт, а, головним чином, поєднання бо фракцій, отриманих з сирої нафти і призначених для наступної переробки, а не для змішування в нафтопереробній промисловості. Його перетворюють в один або декілька компонентів або кінцевих продуктів.

Вихідний матеріал для нафтопереробки повинен бути далі підданий переробці в більш легкі продукти, розкладанню або відокремленню з метою виконання умов утилізації відходів нафтопереробних заводів. Вихідний матеріал для нафтопереробки перетворюють в більш легкі продукти способом, який називається "крекінг", який може бути термічним або каталітичним, коли важкі вуглеводні розкладають, отримуючи більш легкі вуглеводні. Сучасний термічний крекінг фракцій сирої нафти при високому тиску зазвичай здійснюють при абсолютних температурах від 500 до 540 "С та тисках, які складають приблизно від 2 до 5 МПа. В цілому можна спостерігати процес хімічного диспропорціонування, в якому легкі збагачені воднем продукти утворюються за рахунок більш важких молекул, які конденсуються і стають збідненими відносно водню. Фактична реакція представляє собою гомолітичне розщеплення з утворенням алкенів, які використовують в економічно важливому виробництві полімерів. Крім того, термічний крекінг в даний час використовують для "облагороджування" дуже важких фракцій або для отримання легких фракцій або дистилятів, палива для пальників тал"або нафтового коксу.

Як правило, каталітичний крекінг фракцій сирої нафти здійснюють в присутності кислотних каталізаторів (які зазвичай представляють собою тверді кислоти, такі як подвійні оксиди кремнію та алюмінію та цеоліти), які сприяють гетеролітичному розриву зв'язків і прискорюють хімічну реакцію. Цим способом зазвичай перетворюють не більше ніж 60 95 вихідного матеріалу для нафтопереробки в газ, бензин та дизельне паливо. Вихід може бути дещо збільшений шляхом додавання водню, причому такий спосіб називається "гідрокрекінгу, або шляхом застосування глибокого перетворення для видалення вуглецю.

Існує декілька проблем, зв'язаних з описаними вище способами. Перша проблема має більш загальний характер і зв'язана з тим, що основу традиційного способу нафтопереробки представляє собою фракціонування. В атмосферній дистиляції використовують тепло для розділення сирої нафти на лігроїн, гас, бензин, дизельне паливо і важкий газойль. Легкі фракції отримують з відносно низьким повним виходом (який становить в середньому менше ніж 60 Об), а для важкого газойлю і залишків необхідна додаткова переробка, яка представляє собою другу

Зо основну проблему.

Застосування дорогих каталізаторів і вакуумних дистиляційних колон для обробки фракцій важкого газойлю і залишків в умовах вакууму лише частково вирішує вищевказані проблеми.

Однак деякі нафтопереробні підприємства можуть здійснювати капіталовкладення в установку дорогих вакуумних дистиляційних колон. Більшість з них віддають перевагу простому продажу фракцій важкого газойлю і залишків, включаючи мазут, для генераторних станцій, будівництва і морської промисловості. Це ставить нас лицем до лиця з наступною серйозною проблемою, яка ще не була вирішена. Проблема представляє собою відсутність повної і економічної утилізації компонентів сирої нафти, які є важчими за дизельне паливо і змащувальні масла і які розглядають як продукти, які мають дуже низьку вартість. Вказані компоненти, такі як мазут, бітум і гудрон, роблять переробку сирої нафти дуже важкою. Однак реальна проблема представляє собою недостатній крекінг і утилізацію вихідного матеріалу для нафтопереробки, який залишається після процесу крекінгу. Бензин, який отримують в установці каталітичного крекінгу, має підвищене октанове число, тому що він містить відносно велику долю ізомеризованих вуглеводнів, таких як ізогептани і ізомери вуглеводнів гасової фракції. Таким чином, він має меншу хімічну стійкість у порівнянні з іншими компонентами бензину внаслідок вмісту в ньому олефінів.

Як правило, переробка важкого газойлю і залишків на сучасних нафтопереробних заводах створює серйозні експлуатаційні і екологічні проблеми. Тверді і рідкі відходи, які виробляються нафтопереробними заводами, зберігають і накопичують протягом багатьох десятиліть в спеціально збудованих підземних пластах-колекторах. Однак не є таємницею, що вони мають кінцеву накопичувальну ємність, що представляє собою небезпеку для навколишнього середовища. Оскільки накопичувальна ємність є кінцевою, нафтопереробні підприємства повинні здійснювати капіталовкладення в належне розпорядження і видалення компонентів залишків з метою збереження чистоти і безпеки навколишнього середовища і підтримки нафтопереробних заводів в робочому стані. Крім того, резервуари, які містять залишки сирої нафти, асфальт або продукти, які мають високу температуру плавлення, потребують парового або хімічного очищення в періодичному режимі, а також перед вентиляцією і введенням в експлуатацію внаслідок пірофорної і канцерогенної небезпеки. Бітум, наприклад, не може бути легко видалений, тому що він не є текучим при температурах в середовищі резервуара і має бо більш високу щільність, ніж 10 градусів АРІ. Для вирішення всіх вказаних задач потребуються додаткові витрати, які представляють собою проблему при безперервній експлуатації нафтопереробних заводів.

Заключна, але не менша проблема представляє собою надзвичайно низьку ефективність всього процесу нафтопереробки. Як вказано вище, найбільш корисні і бажані легкі нафтові фракції отримують з відносно низьким виходом. Фактично не більше ніж 50 95 вихідної сирої нафти перетворюють в легкі фракції. В кінці кінців, експлуатація ускладнюється, і збільшуються витрати і енергоспоживання. Як було відзначено вище, в процесі крекінгу потребуються дуже високі температури і складні процедури для досягнення відносно низького виходу легких нафтопродуктів. Крім того, як роз'яснюється вище, тверді важкі залишки, які залишаються після процесу крекінгу, можуть викликати серйозну проблему при експлуатації нафтопереробних заводів і в екологічній ситуації на навколишніх територіях. Таким чином, в даний час поточна задача переробної промисловості представляє собою знаходження балансу між виходом, вартістю переробки і екологічними факторами.

Відповідно, задача даної заявки представляє собою значне підвищення економічної і екологічної цінності продуктів, які отримують в ході процесу переробки сирої нафти, вихідних матеріалів для нафтопереробки, нафтового шламу і відходів. Це здійснюють шляхом суттєвого покращення технологічності фракцій важкого огазойлю і залишків в одностадійному низькотемпературному способі, який передбачає дистиляцію і крекінг вуглеводневого вихідного матеріалу при нагріванні в присутності жирних кислот, і шляхом повного усунення залишкових низькоякісних продуктів, таких як мазут, з енергетичної промисловості.

КОРОТКЕ РОЗКРИТТЯ ДАНОГО ВИНАХОДУ

В наведеному нижче описі розкриті подробиці одного або декількох варіантів здійснення.

Інші ознаки, задачі і переваги описаних технологій стають очевидними з даного опису і з формули винаходу.

В даній заявці описані варіанти здійснення одностадійного комбінованого способу, який включає переробку, каталітичний крекінг ії іїзомеризацію фракціонованого або нефракціонованого вуглеводневого вихідного матеріалу, причому вищевказаний комбінований спосіб передбачає нагрівання вищевказаного вуглеводневого вихідного матеріалу з однією або декількома жирними кислотами або їх сумішами при температурі пари нижче 360 "С з

Зо отриманням легкого вуглеводневого продукту, при цьому вищевказаний легкий вуглеводневий продукт, отриманий вищевказаним способом, не містить важкі вуглеводневі продукти, і вищевказаний спосіб супроводжується утворенням ароматичних вуглеводнів.

В якості вуглеводневого вихідного матеріалу згідно з варіантом здійснення обирають сиру нафту (суміш вуглеводнів), залишки атмосферної або вакуумної перегонки вихідних матеріалів для нафтопереробки, деасфальтовані розчинником масла, отримані з вищевказаної сирої нафти і вищевказаних залишків атмосферної або вакуумної перегонки вихідних матеріалів для нафтопереробки, сланцеву нафту, нафтоносні піски, відпрацьовані змащувальні масла, нафтовий шлам і інші нафтові відходи або їх суміші. Легкі вуглеводневі продукти представляють собою легкі нафтові гази, лігроїн, бензин (автомобільне паливо) для моторів і турбінне паливо, гас, дизельне паливо (паливне масло) і легку сиру нафту. Важкі вуглеводневі продукти, які не отримують вищевказаним способом, представляють собою вуглеводні, які містять 25 атомів вуглецю або більше.

Згідно з певним варіантом здійснення вуглеводневий вихідний матеріал безперервно подають в реакційний резервуар разом з однією або декількома вищевказаними жирними кислотами або їх сумішами. Згідно з конкретним варіантом здійснення одну або декілька жирних кислот обирають зі стеаринової кислоти, олеїнової кислоти, міристинової кислоти, пальмітинової кислоти, пальм ітолеїнової кислоти, лінолеїнової кислоти, ліноленової кислоти, арахінової кислоти, гадолеїнової кислоти, ерукової кислоти або їх сумішей. Отримані легкі вуглеводневі продукти безперервно дистилюють з реакційного резервуара, з фракціонуванням або без фракціонування, а потім збирають в резервуарі для зберігання продуктів.

Вуглеводневий вихідний матеріал згідно з варіантом здійснення попередньо обробляють перед його подачею в реакційний резервуар, щоб видалити воду, розчинні в воді солі і суспендовані тверді речовини з вищевказаного вуглеводневого вихідного матеріалу.

Вищевказаний вуглеводневий вихідний матеріал спочатку розбавляють, відокремлюють від суспендованих твердих речовин шляхом відстоювання, направляють в нафтоводяний сепаратор для відокремлення великих кількостей масел від відпрацьованої води і суспендованих твердих речовин, які присутні в стоках відпрацьованої води нафтопереробних заводів і різноманітних установок або в відпрацьованих змащувальних маслах, нафтовому шламі і інших відходах. Згідно з конкретним варіантом здійснення вищевказаний вуглеводневий 60 вихідний матеріал розбавляють частиною легкого вуглеводневого продукту для отримання вуглеводневого вихідного матеріалу, який має щільність нижче 0,82-0,84 г/см3. Якщо легкий вуглеводневий продукт, який використовують для розбавлення неочищеного вуглеводневого вихідного матеріалу, відбирають з легкої лігроїнової фракції, яка представляє собою фракцію, яка кипить в діапазоні від 40 "С до 105 "С і складається, головним чином, з пентану, гексану і гептану, тоді процес розбавляння не передбачає повну рециркуляцію. Напроти, тільки частина легкого вуглеводневого продукту, який використовують для розбавляння, постійно повертають з резервуара для зберігання продуктів в вищевказаний нафтоводяний сепаратор. Спосіб згідно з варіантом здійснення може бути безперервним або напівбезперервним, і він може бути здійснений при атмосферному тиску, при підвищеному тиску або в вакуумі.

В наведеному нижче описі розкриті подробиці одного або декількох варіантів здійснення.

Інші ознаки, задачі і переваги описаних технологій стають очевидними з даного опису і з формули винаходу.

ДОКЛАДНЕ РОЗКРИТТЯ ДАНОГО ВИНАХОДУ

В наступному описі будуть розкриті різноманітні аспекти даної заявки. З метою роз'яснення представлені конкретні конфігурації і подробиці, щоб забезпечити всебічне розуміння даної заявки. Однак для спеціаліста в даній області техніки також є очевидним, що дана заявка може бути реалізована на практиці без конкретних подробиць, представлених в даному документі.

Крім того, добре відомі ознаки можуть бути опущені або спрощені, щоб не утруднювати розуміння даної заявки.

Термін "який включає", який використовують в формулі винаходу, не слід тлумачити як такий, що обмежує перераховані після нього компоненти і стадії; він не виключає інші компоненти або стадії. Його слід тлумачити як такий, що конкретизує присутність перерахованих ознак, чисельних значень, стадій або компонентів, але не такий, який забороняє присутність або додавання одного або декількох з інших ознак, чисельних значень, стадій або компонентів або їх груп. Таким чином, об'єм виразу "спосіб, який включає х та 7" не слід обмежувати способами, які включають лише стадії х та 7.

В даній заявці описані варіанти здійснення одностадійного комбінованого способу, який включає переробку, каталітичний крекінг ії іїзомеризацію фракціонованого або нефракціонованого вуглеводневого вихідного матеріалу, причому вищевказаний комбінований

Зо спосіб передбачає нагрівання вищевказаного вуглеводневого вихідного матеріалу з однією або декількома жирними кислотами або їх сумішами при температурі пари нижче 360 "С з отриманням легкого вуглеводневого продукту, при цьому вищевказаний легкий вуглеводневий продукт, отриманий вищевказаним способом, не містить важкі вуглеводневі продукти, і вищевказаний спосіб супроводжується утворенням ароматичних вуглеводнів. Як вказано вище, "переробка" включає фракційну дистиляцію. Наведений вище вираз "легкий вуглеводневий продукт не містить важкі вуглеводневі продукти" означає, що хоча важкі вуглеводневі продукти спочатку присутні в вуглеводневому вихідному матеріалі і, можливо, не повністю реагують і перетворюються в легкий вуглеводневий продукт, жодні з них не містяться в кінцевому легкому вуглеводневому продукті, дистильованому з реакційного резервуара. Тим не менш, невеликі кількості рідких вуглеводневих продуктів можуть залишатися на дні реакційного резервуара.

Вказані невеликі кількості (які складають не більше ніж 1095 вуглеводневого вихідного матеріалу) можуть бути відокремлені від твердих залишків, повернені в той же або інший реакційний резервуар і потім перетворені в легкі вуглеводневі продукти таким же способом в процесі нагрівання рідкого залишку на дні реакційного резервуара. Така рециркуляція забезпечує суттєве збільшення виходу в процесі реакції, який значною мірою залежить від початкового вмісту асфальтенів в реакційній суміші.

Згідно з одним варіантом здійснення вуглеводневий вихідний матеріал містить сиру нафту, вихідні матеріали для нафтопереробки, відпрацьовані змащувальні масла, нафтовий шлам і інші нафтові відходи або їх суміші. "Вуглеводневий вихідний матеріал" визначений в даному документі як будь-який вуглеводневий вихідний матеріал, не розділений на фракції і який не використовується в операціях нафтопереробки, включаючи природний газовий конденсат, сиру нафту (суміш вуглеводнів), залишки атмосферної або вакуумної перегонки або вихідні матеріали для нафтопереробки, деасфальтовані розчинником масла, які отримують з вказаної сирої нафти і залишків, сланцеву нафту, нафтоносні піски, відпрацьовані змащувальні масла, нафтовий шлам і будь-які інші нафтові відходи. Вуглеводневий вихідний матеріал також може бути підданий попередній обробці з застосуванням одного або декількох технологічних хімічних реагентів, включаючи розчинники, деемульгатори, інгібітори корозії тощо. "Легкий вуглеводневий продукт" згідно з варіантом здійснення визначений в даному документі як легкі нафтові гази, лігроїн, бензин для моторів і турбінне паливо, гас, дизельне бо паливо і легка сира нафта або їх суміші. Вище перераховані тільки легкі вуглеводні, які отримують способом згідно з варіантом здійснення. Важкі вуглеводневі продукти, які містять 25 атомів вуглецю або більше, не утворюються в способі згідно з варіантом здійснення або утворюються в дуже малих кількостях, якими можна знехтувати. Несподівано було виявлено, що в результаті нагрівання вуглеводневого вихідного матеріалу з жирними кислотами відбуваються: 1) ізомеризація всіх вуглеводневих молекул, починаючи з гексану аж до важких вуглеводневих молекул, і 2) ефективний крекінг важких вуглеводневих молекул з утворенням легких вуглеводневих молекул.

Виявилося, що цей процес супроводжується утворенням ароматичних вуглеводнів.

В ході реакції крекінгу легкий вуглеводневий продукт, що утворюється, безперервно дистилюють з реакційного резервуара, з фракціонуванням або без фракціонування, а потім збирають в резервуарі для зберігання продуктів. "Низькотемпературний крекінг" визначений в даному документі як безперервний або напівбезперервний процес крекінгу, який здійснюють при температурі пари нижче 360 "С, при атмосферному тиску, підвищеному тиску або навіть в вакуумі, перетворюючи висококиплячі високомолекулярні вуглеводневі фракції вуглеводневого вихідного матеріалу в значно більш легке дизельне паливо, гас, бензин, лігроїн і інші нафтопродукти. Найбільш важливі ознаки способу згідно з даною заявкою полягають в тому, що в ході даного процесу не утворюються жодні важкі вуглеводневі продукти, і самовільно утворюються ароматичні вуглеводні.

Спосіб згідно з варіантом здійснення представляє собою справжній одностадійний безперервний спосіб, який здійснюється в ході одностадійної реакції. Вуглеводневий вихідний матеріал безперервно подають в реакційний резервуар разом з однією або декількома жирними кислотами або їх сумішами. Згідно з конкретним варіантом здійснення жирну кислоту обирають зі стеаринової кислоти, олеїнової кислоти, міристинової кислоти, пальмітинової кислоти, пальмітолеїнової кислоти, лінолеїнової кислоти, ліноленової кислоти, арахінової кислоти, гадолеїнової кислоти, ерукової кислоти або їх сумішей. Застосування жирних кислот забезпечує ефективний крекінг вуглеводневого вихідного матеріалу при температурі пари нижче 360 "С в нерозділеному вуглеводневому вихідному матеріалі. Таким чином, відсутня необхідність

Зо нагрівання реакційного резервуара вище 400 С, що робить весь спосіб більш вигідним в економічному відношенні, ніж існуючі способи переробки сирої нафти, окрім того, що цей спосіб є одностадійним і дає тільки легкі вуглеводневі продукти.

Механізм здійснення реакцій ізомеризації і крекінгу вуглеводневого вихідного матеріалу, який подається, в присутності жирних кислот залишається невідомим. Однак автори можуть припустити, що жирні кислоти здатні утворювати комплекси з металами, які вони екстрагують з неочищеного вуглеводневого вихідного матеріалу. Сира нафта зазвичай містить метали, такі як ванадій, нікель і залізо. Такі метали зазвичай проявляють тенденцію до концентрування в більш важких фракціях, таких як мазут, бітум і гудрон. Однак присутність металів робить надзвичайно складною переробку вказаних більш важких фракцій. Маючи високу гідрофобність, жирні кислоти здатні швидко проникати в масляний об'єм вуглеводневого вихідного матеріалу, який подається в реакційний резервуар, і в результаті цього в вищевказаному об'ємі утворюються комплекси з металами. Коли жирні кислоти утворюють комплекси з металами, вони імовірно стають здатними значно полегшувати протікання реакції крекінгу (шляхом зниження температури реакції) без жодного хімічного каталізатора або добавки. Таким чином, жирні кислоти або їх суміші можуть бути визначені в даному документі терміном "реагент-каталізатор".

По суті, несподівано виявлено, що жирні кислоти або їх суміші здатні поводитися як реагенти і каталізатори в способі згідно з варіантами здійснення.

Згідно з певним варіантом здійснення вуглеводневий вихідний матеріал необхідно попередньо обробляти перед його введенням в реакційний резервуар. Це здійснюють, щоб видалити воду, розчинні в воді солі і суспендовані тверді речовини з вуглеводневого вихідного матеріалу перед його переробкою. Вимоги до якості попередньої обробки неочищеного вуглеводневого вихідного матеріалу є такими ж, як для будь-якої промислової нафтопереробки, тобто вміст води не повинен перевищувати 0,5 95, і в вихідному матеріалі, який вводять в реакційний резервуар, повинні бути відсутні будь-які суспендовані тверді речовини і розчинні в воді солі.

Згідно з деякими варіантами здійснення неочищений вуглеводневий вихідний матеріал, який приймається на нафтопереробку, може бути спочатку розбавлений (до його попередньої обробки) з метою отримання розчину вуглеводневого вихідного матеріалу, який має щільність нижче 0,82-0,84 г/см3. Цей неочищений вуглеводневий вихідний матеріал розбавляють частиною легкого вуглеводневого продукту, який отримують способом згідно з варіантом здійснення.

Згідно з конкретним варіантом здійснення легкі вуглеводневі продукти, які використовують для розбавлення неочищеного вуглеводневого вихідного матеріалу, відбирають з легкої лігроїнової фракції, яка представляє собою фракцію, яка кипить в діапазоні від 40 "С до 105 "С і складається, головним чином, з молекул пентану, гексану і гептану. Легка лігроїнова фракція може бути використана для розбавлення відпрацьованих змащувальних масел, нафтового шламу і будь-яких інших нафтових відходів в способі згідно з варіантами здійснення з метою збільшення виходу бензину. Розбавлення може бути здійснено на всіх стадіях переробки вуглеводневого вихідного матеріалу і його транспортування, воно може спрощувати відокремлення сирої нафти від суспендованих твердих речовин і води, а також може знижувати енергетичні витрати на нагрівання при транспортуванні. В цьому полягає відмінність від сучасної ситуації в нафтовій промисловості, коли тільки важкі фракції розбавляють легкими фракціями, і важкі фракції необхідно нагрівати при транспортуванні, щоб попередити їх твердіння.

Якщо легкий вуглеводневий продукт, який використовують для розбавлення неочищеного вуглеводневого вихідного матеріалу, відбирають з вищевказаної легкої лігроїнової фракції, тоді процес розбавлення не передбачає повну рециркуляцію. Напроти, тільки частина легкого вуглеводневого продукту, який використовують для розбавляння, постійно повертають з резервуара для зберігання продуктів в вищевказаний нафтоводяний сепаратор. Згідно з конкретним варіантом здійснення частина легкого вуглеводневого продукту, який утворюється і який не представляє собою легку лігроїнову фракцію (пентани, гексани або гептани), направляють назад в нафтоводяний сепаратор для розбавлення неочищеного вуглеводневого вихідного матеріалу перед його введенням в реакційний резервуар. Існує постійна кількість легкого вуглеводневого продукту, який виділяють після дистиляції з повної кількості дистильованого легкого вуглеводневого продукту. її потім направляють назад в нафтоводяний сепаратор для розбавлення нової частини вуглеводневого вихідного матеріалу. Ця постійна кількість дистильованого легкого вуглеводневого продукту фактично циркулює між резервуаром для зберігання продуктів і нафтоводяним сепаратором.

Спосіб згідно з варіантом здійснення для отримання легкого вуглеводневого продукту слід здійснювати в умовах реакції, близьких до адіабатичних. Це здійснюють для забезпечення нагрівання реакційної суміші за рахунок тепла, яке вивільняється в ході екзотермічної реакції, яка відбувається в реакційному резервуарі. Через це швидкість реакції повинна бути рівною або перевищувати швидкість випаровування утворених легких вуглеводнів і їх ізомерів. Оскільки даний спосіб є одностадійним, легкий вуглеводневий продукт отримують в реакційному резервуарі і негайно дистилюють з реакційного резервуара в процесі протікання реакції. Як було вказано вище, утворення ароматичних вуглеводнів в ході реакції супроводжує спосіб згідно з даним винаходом.

Як і будь-який інший промисловий спосіб переробки, спосіб згідно з варіантом здійснення може бути здійснений при атмосферному тиску, в вакуумі або при підвищеному тиску, з фракціонуванням або без фракціонування. Легкий вуглеводневий продукт, отриманий з високим виходом (який становить більше ніж 7595), може бути далі направлений у фракційну дистиляційну колону для його розділення на споживчі продукти, такі як легкі нафтові гази, лігроїн, бензин, гас і дизельне паливо, або направлений в інші промислові процеси. Як вказано вище, в дистильованому легкому вуглеводневому продукті відсутні будь-які важкі вуглеводні, і він представляє собою єдиний продукт способу згідно з варіантом здійснення. Його фракціонування відбувається легко і швидко, і енергоспоживання, очевидно, є нижчим для одностадійного способу переробки, ніж для багатостадійних способів переробки, які використовують в промисловості в даний час. Крім того, як вказано вище, спосіб згідно з варіантом здійснення додатково передбачає повернення щонайменше частини потоку вищевказаного отриманого вуглеводневого продукту в вищевказаний нафтоводяний сепаратор з метою розбавлення.

ПРИКЛАДИ

Отримання рідкої суміші жирних кислот

Розчиняли 1,2 г стеаринової кислоти в 25 мл простоефірно-альдегідної фракції етанолу, яка представляє собою суміш, яка містить від 94 до 98 95 етанолу і від 2 до 6 95 простих ефірів, альдегідів, діацетилу, метанолу, нітратів і сульфатів. Отриманий розчин змішували з 50 мл технічної олеїнової кислоти, отримуючи прозорий розчин рідкої суміші. Технічна олеїнова кислота містить наступні жирні кислоти (мас. 95): 60

Отримана рідка суміш жирних кислот може бути введена в вуглеводневий вихідний матеріал будь-якого типу, включаючи змащувальні масла, важкі нафтові фракції, залишки, бітум або гудрон. Перед реакцією вказані фракції можуть бути розбавлені, промиті і знесолені при температурі навколишнього середовища.

Отримання твердої суміші комплексів жирних кислот з металами

Отриману раніше рідку суміш жирних кислот додавали в вуглеводневий вихідний матеріал, отримуючи приблизно від 0,5 до 1,0 мас.95 суміші, а потім здійснювали реакцію низькотемпературного крекінгу доти, поки в реакційному резервуарі не залишався лише твердий продукт з невеликою кількістю важких вуглеводнів і інших домішок, що не випаровувалися. Цей твердий продукт промивали бензином і гасом для видалення важких вуглеводнів і інших домішок, що не випаровувалися. Отриманий твердий продукт подрібнювали, перемішували, повторно промивали і активували простоефірно-альдегідною фракцією етанолу.

Отриманий висушений продукт представляє собою тверду суміш жирних кислот, які утворюють комплекси з металами. Він може бути введений безпосередньо в рідкий розчин, який піддають крекінгу, або поміщений в дистиляційну колону для введення в контакт з дистильованою рідкою фазою.

Отримання вуглеводневого вихідного матеріалу для низькотемпературного процесу

Зазвичай вуглеводневий вихідний матеріал, який отримують на нафтопереробному заводі, вже є попередньо обробленим шляхом видалення суспендованих твердих речовин і містить менше ніж 0,5 мас. 95 води.

Однак для відпрацьованого змащувального масла, важкої сирої нафти, нафтового шламу і мазуту потребується спеціальна попередня обробка. Відпрацьоване змащувальне масло розбавляли легким вуглеводневим продуктом згідно з варіантом здійснення даної заявки, отримуючи розчин змащувального масла, який має щільність в діапазоні від 0,82 до 0,84 г/см3.

Отриманий розчин фільтрували і витримували протягом ночі в нафтоводяному сепараторі, щоб розділити масляну і водну фази. Відокремлене масло, яке також містить менше ніж 0,5 мас. 95 води, переносили з сепаратора в вищевказаний реакційний резервуар.

Важку сиру нафту, нафтовий шлам і мазут змішували, отримуючи суспензію, а потім

Зо здійснювали розбавлення вищевказаної суспензії легсим вуглеводневим продуктом згідно з варіантом здійснення, щоб щільність вищевказаної розбавленої суспензії знаходилася в діапазоні від 0,82 до 0,84 г/см3. Розбавлену суспензію фільтрували і витримували протягом ночі в нафтоводяному сепараторі для осадження суспендованих твердих речовин і розділення масляної і водної фаз. Відокремлену масляну фазу, яка містить менше ніж 0,5 мас. 95 води, переміщали з сепаратора в вищевказаний реакційний резервуар.

Фактична причина вищевказаної попередньої обробки вуглеводневого вихідного матеріалу представляє собою видалення води, повний вміст якої в реакційній суміші не повинен перевищувати 0,5 мас. 95. Така ж нагальна проблема існує відносно невідфільтрованих твердих часток або суспендованих твердих речовин, які повинні бути видалені перед ініціюванням процесу крекінгу.

Низькотемпературний процес з рідкою сумішшю жирних кислот

В лабораторний стакан об'ємом 250 мл поміщали 100 мл вуглеводневого вихідного матеріалу, а потім додавали приблизно від 0,5 до 1,0 об. 95 рідкої суміші жирних кислот. Цей розчин переносили в колбу Вюрца об'ємом 250 мл, оснащену холодильником Лібіха і термометром. Мірний циліндр поміщали у кінця холодильника Лібіха, щоб збирати дистильовану рідину. Колбу Вюрца, яка містить розчин вихідного матеріалу з жирними кислотами, слабко нагрівали за допомогою масляної бані до появи першої краплі сконденсованої рідини в мірному циліндрі. Після припинення капання сконденсованої рідини в мірний циліндр нагрівання посилювали, збільшуючи температуру киплячої рідини в колбі

Вюрца. Цей цикл повторювали декілька разів. Процес уповільнювався, коли вихід легкого вуглеводневого продукту реакції досягав 78-82 95. 00421 Після дистиляції майже всієї рідини (93-95 95) з колби Вюрца в мірний циліндр процес припинявся. Сконденсована рідина в мірному циліндрі представляла собою легкий вуглеводневий продукт реакції крекінгу. Вихід продукту реакції розраховували на основі виміряного об'єму цієї рідини. В наведеній нижче таблиці представлений вихід легкого вуглеводневого продукту при різних температурах кипіння для суміші, яка містить 1 96 жирних кислот: 91 во 811161 шипи жи нини

В діапазоні від 40 до 45 "С в колбі спостерігали деяке виділення бульбашок зі збільшенням об'єму реакційної суміші на 10-15 95, але фактичне кипіння починалося при 55 "С. Процес крекінгу був стійким і рівномірним в діапазоні від 48 до 77 9о дистильованої рідини і не потребував жодного регулювання температури. Температура нагрівання збільшувалася при дистиляції 23 Фо, 48 9о та 77 9о рідини.

Низькотемпературний процес з твердою сумішшю комплексів жирних кислот і металами

В лабораторний стакан об'ємом 250 мл поміщали 100 мл вуглеводневого вихідного матеріалу, а потім додавали від 2 до З г твердої суміші комплексів жирних кислот з металами.

Потім виконували таку ж процедуру, як описано вище для рідкої суміші жирних кислот, і отримували такі ж результати.

Лабораторні експерименти - дистиляція з додаванням реагенту-каталізатора

Нижче представлені результати досліджень, які здійснювали в акредитованій дослідницькій лабораторії "Захід-Інос" (Львів, Україна). Умови різних досліджень відповідали вимогам нормативних документів для дослідницького та спорідненого лабораторного обладнання.

Дистиляцію представлених зразків нафти здійснювали згідно з ГОСТ 11011-85.

Виміряна щільність зразка сирої нафти при температурі 20 "С (ГОСТ 3900) складала 856,2 кг/му, у той час як виміряна щільність такої ж сирої нафти при температурі 15 "С (ГОСТ 31072) складала 859,5 кг/м3.

Маса зразка сирої нафти складала 2800 г. Кількість реагенту-каталізатора, введеного в

Зо перегінний куб, складала 33 мл (1 95 в розрахунку на об'єм сирої нафти). Реагент-каталізатор і сиру нафту не перемішували. Результати дистиляції сирої нафти з реагентом-каталізатором представлені в таблиці 1.

Таблиця 1 , Маса обраної Маса, 95 відносно , в 6 | 506.0 | 345-363 | 285-305 | 18,07(64,35) |ЗразокЗ(дизельнепаливо) 78 | 3427 | 367 | (Б | пев) | -: б ( (Всього | 24876 | Ї! ЇЇ " Фракція з температурою кипіння аж до 48 "С, включена в повний вихід легких фракцій, але виключена з подальших досліджень. "" Фракція на початку термічного розкладання, включена в повний вихід легких фракцій, але виключена зі складу дизельного палива, яке досліджували.

Як видно в таблиці 1, повний вихід легких фракцій складав 88,86 95, включаючи наступні легкі вуглеводневі продукти: бензин (автомобільне паливо) 18,34 мас. 95, гас 12,38 мас. 95 і дизельне паливо 58,14 мас. 95. Залишок в перегінному кубі складав 230 г (8,21 мас. 95), і втрата маси складала лише 82 г (2,93 маб. Уб).

Після дистиляції отримували один зразок бензину, один зразок гасу і три зразки дизельного палива, для яких визначали октанове число (бензин, гас) і цетанове число (дизельне паливо).

Результати представлені в таблиці 2.

Таблиця 2

Зразок 1 (гас) 52,0

Зразок 2 (дизельне паливо 46,6

Цетанове число зразок 3 спизельне паливо) 427 Експрес-метод

Зразок 4 (дизельне паливо 41,7 етонаційна стійкість Дослідницьке октанове число (ВОМ 93,9

Крім того, зразки 2-4 (дизельне паливо) об'єднували в один зразок. Цей об'єднаний зразок далі дистилювали, отримуючи дві фракції: фракцію легкого дизельного палива з температурою кипіння аж до 300 "С (температура пари), яку додатково очищували за допомогою силікагелю, і фракцію важкого дизельного палива з температурою кипіння вище 300 "С (температура пари).

Вказані дві фракції направляли на дослідження. Очистку зразків бензину і гасу також здійснювали за допомогою силікагелю в лабораторії "Захід-Інос".

Отримували чотири зразки: бензин, гас, дизельне паливо і масла. Відповідні результати дослідження представлені нижче в таблицях 3, 4,5 і 6.

Таблиця З пе 0 зеюохиннянею | Го значення

Фракційний склад: температура початку кипіння, "С 63 температура дистиляції 5 95, "С 89 температура дистиляції 10 95, "С 97 температура дистиляції 20 95, "С 106 температура дистиляції 30 95, "С 114 температура дистиляції 40 95, "С 122 температура дистиляції 50 95, "С 131 температура дистиляції 60 95, "С 140 г температура дистиляції 70 6, 149 ГОСТ 2177 (метод А) температура дистиляції 80 95, "С 159 температура дистиляції 90 95, "С 170 температура дистиляції 95 95, "С 179 доля дистиляції до 70 "С, 90 1,0 доля дистиляції до 100 "С, 90 13,0 доля дистиляції до 150 "С, 90 71,0 температура закінчення кипіння, "С 196 залишок в колбі, 90 1,0 етонаційна стійкість: Дослідницьке октанове число 93,8 суспендованих твердих речовин і води параграф 9.4 6 |Обємнадоляароматичнихвуглеводнівб, 96 | 10,51 /|ГОСТ29040 -:/(УЗ-Ц-"

І 8 |Масовадолякисню.9б//-/-:-:/гггггггг777/ | 7 005 |ДСТУєЄМІ3132 -:МЗ

Таблиця З (продовження) опежя| 000 Фінюзмннийлараметю 00 вен 00000000 значення метанол -0,17 паливний етанол 0,2 ізопропанол 1,26 ізобутанол 0 ДСТУ ЕМ 13132 трет-бутанол 0 складні ефіри (С5 і вище) 0,1 інші кисневмісні сполуки з температурою кипіння не -0,17 вище 21070

Таблиця 4

Гас

Партія |Фізико-хімічнийпараметр. 0 |Фактичнезначення/ | КС

Детонаційна стійкість: Експрес-метод

Енн 1

Моторне октанове число (МОМ 85,3

Таблиця 5 о Партія | Фізико-хімічнийпараметр, | Фактичнезначенняїд//-:/ (г

Фракційний склад: ГОСТ 2177 (метод А) температура початку кипіння, "С 106 температура дистиляції 5 95, "С 156 температура дистиляції 10 95, "С 194 температура дистиляції 20 95, "С 236 температура дистиляції 30 95, "С 260 температура дистиляції 40 95, "С 275 температура дистиляції 50 95, "С 286 2 температура дистиляції 60 95, "С 298 температура дистиляції 70 95, "С Зо8 температура дистиляції 80 95, "С 318 температура дистиляції 90 95, "С 344 доля дистиляції до 250 "С, 90 26,0 доля дистиляції до 350 "С, 90 91,0 температура дистиляції 95 95, "С 360 температура закінчення кипіння, "С 367 залишок в колбі, 90 2,0 06 0 Зольність масєбе////777777777777777771111111111111 11110001 гостя (| 8 |Вмістсірки,мас9б 77777771 |11111100517 |ДСТУ І5О20847.ШЗ

Таблиця 6

Партія |Фізико-хімічнийпараметр.о 0 |Фактичнезначення.у/. | ((- (

В наступній таблиці 7 представлені результати дистиляції легкої лігроїнової фракції у порівнянні з гексаном і гептаном. Експеримент здійснювали наступним чином. В 120 мл н-

гексану додавали 1 мл реагенту-каталізатора, і суміш нагрівали і дистилювали в колбі Вюрца.

Отримували 110 мл зразка дистиляту "С".

В окремому експерименті 120 мл н-гексану і 1 мл реагенту-каталізатора додавали в попередньо оброблений нафтовий шлам. Попередня обробка включала видалення суспендованих твердих речовин і води (див. наведений вище протокол попередньої обробки нафтового шламу). Крім того, видаляли легкі вуглеводні (з температурою кипіння нижче 25 "С).

Попередньо оброблений нафтовий шлам дистилювали в колбі Вюрца. Отриманий зразок дистиляту позначений як "с.5ув.» в таблиці 7.

В третьому експерименті 120 мл н-гептану і 1 мл реагенту-каталізатора додавали в нафтовий шлам, попередньо оброблений, як описано вище, і потім дистилювали в колбі Вюрца.

Отриманий зразок дистиляту позначений як "Н" в таблиці 7.

Таблиця 7 ослідницьке октанове число (НОМ 75,0 овен шен 1221

Моторне октанове число (МОМ 77,8 т-| есте 10500100

Мотхтне октанове число (МОМ 81,5

В наступній таблиці 8 коротко представлені всі вищевказані результати:

Таблиця 8 11111111 вномМ | МОМ | Цетанове число

Бензин:

СЕ 0 шрм дистиляція з реагентом-каталізатором 93,9 85,4

Гас: дистиляція з реагентом-каталізатором 94 85,3 52 дет 1115

З |дистиляція без реагенту-каталізатора 45-55 дистиляція з реагентом-каталізатором 47,7 н-Гексан:

Спиши (шо дистиляція з реагентом-каталізатором 79,3 77,8 н-Гептан:

ЗЕ 161 дистиляція з реагентом-каталізатором 85,1 81,5

Хоча певні ознаки даної заявки проілюстровані і описані в даному документі, для звичайних спеціалістів в даній області техніки є очевидними багаточисельні модифікації, заміщення, зміни і еквіваленти. Таким чином, слід розуміти, що докладена формула винаходу призначена для розповсюдження на всі такі модифікації і зміни, які відповідають дійсній ідеї даної заявки.

Claims (17)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Одностадійний комбінований спосіб для отримання легкого вуглеводневого продукту з нефракціонованої або фракціонованої вуглеводневої сировини, при цьому зазначений спосіб поєднує рафінування, ізомеризацію та крекінг зазначеної нефракціонованої або фракціонованої вуглеводневої сировини в одну стадію, який відрізняється тим, що: (а) зазначена стадія включає нагрівання зазначеної вуглеводневої сировини в реакційному резервуарі з реагентом-каталізатором при температурі пари нижче 360 "С для отримання Зо зазначеного легкого вуглеводневого продукту, (Б) зазначений легкий вуглеводневий продукт отриманий у зазначеному способі із загальним виходом щонайменше 60 95 і не містить важких вуглеводневих продуктів, (с) цей спосіб супроводжується утворенням ароматичних вуглеводнів, і (а) зазначеним реагентом-каталізатором є: або (1) рідка суміш стеаринової кислоти, розчиненої в ефірно-альдегідній фракції етанолу та змішаної з технічною олеїновою кислотою, або

(2) твердий залишок, який залишається в реакційному резервуарі після завершення зазначеного способу, зазначений твердий залишок, активований ефірно-альдегідною фракцією етанолу, де зазначена ефірно-альдегідна фракція етанолу містить 94-98 95 етанолу та 2-6 95 простих ефірів, альдегідів, діацетилу, метанолу, нітратів і сульфатів.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вуглеводневу сировину вибирають із конденсату природного газу, сирої нафти (нафти), атмосферних або вакуумних залишків нафтопереробної сировини, деасфальтованих розчинником масел, отриманих із зазначеної сирої нафти, та атмосферних або вакуумних залишків нафтопереробної сировини, сланцевої нафти, нафтових пісків, відпрацьованих мастил, нафтошламів та інших нафтових відходів або їх сумішей.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що згаданий легкий вуглеводневий продукт містить легкі нафтові гази, нафту, бензин (бензин) для моторного і турбінного палива, гас, дизельне паливо (мазут) і легку сиру нафту.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що важкі вуглеводневі продукти, які не отримують у зазначеному способі, являють собою вуглеводні, що містять 25 атомів вуглецю або більше.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначену вуглеводневу сировину безперервно подають в реакційний резервуар разом із зазначеним реагентом-каталізатором.

6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що отримані легкі вуглеводневі продукти безперервно переганяють з реакційного резервуара, далі збирають у резервуар для зберігання продукту.

7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що отримані легкі вуглеводневі продукти фракційно переганяють з реакційного резервуара та далі збирають у резервуар для зберігання продукту.

8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначену вуглеводневу сировину попередньо обробляють перед подачею в реакційний резервуар для видалення води, водорозчинних солей і зважених твердих речовин із зазначеної вуглеводневої сировини.

9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що зазначену вуглеводневу сировину спочатку направляють у масляно-водяний сепаратор для відділення валових кількостей масел від стічних вод і зважених твердих речовин, що містяться у стічних водах нафтопереробних заводів і різноманітних установок або у відпрацьованих мастильних маслах, нафтошламі та інших нафтових відходів. Зо

10. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначену вуглеводневу сировину перед зазначеним способом розбавляють частиною легкого вуглеводневого продукту для отримання вуглеводневої сировини, що має щільність нижче 0,82-0,84 г/см3.

11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що вказане розбавлення здійснюють безперервно під час зазначеного способу або під час транспортування вуглеводневої сировини.

12. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що зазначену частину легкого вуглеводневого продукту, що використовується для розбавлення вуглеводневої сировини, беруть із фракції легкої нафти, яка має діапазон кипіння від 40 до 105 "С.

13. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що згадане нагрівання згаданої вуглеводневої сировини в реакційному резервуарі здійснюють під атмосферним тиском.

14. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що згадане нагрівання згаданої вуглеводневої сировини в реакційному резервуарі здійснюють під підвищеним тиском або у вакуумі.

15. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначений спосіб є безперервним або напівбезперервним.

16. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що загальний вихід легкого вуглеводневого продукту становить щонайменше 80 95.

17. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначений реагент-каталізатор здатний утворювати на місці комплекс з металами або іонами металів, які неминуче присутні у зазначеній нефракціонованій або фракціонованій вуглеводневій сировині, таким чином каталізуючи зазначений спосіб.