WO2024043803A1 - Способ глубокой переработки углеводородного сырья - Google Patents

Способ глубокой переработки углеводородного сырья Download PDF

Info

Publication number
WO2024043803A1
WO2024043803A1 PCT/RU2023/000234 RU2023000234W WO2024043803A1 WO 2024043803 A1 WO2024043803 A1 WO 2024043803A1 RU 2023000234 W RU2023000234 W RU 2023000234W WO 2024043803 A1 WO2024043803 A1 WO 2024043803A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydrocarbon feedstock
reactor
cracking
raw materials
oxygen
Prior art date
Application number
PCT/RU2023/000234
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Петр Петрович ТРОФИМОВ
Original Assignee
Петр Петрович ТРОФИМОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022122751A external-priority patent/RU2786214C1/ru
Application filed by Петр Петрович ТРОФИМОВ filed Critical Петр Петрович ТРОФИМОВ
Publication of WO2024043803A1 publication Critical patent/WO2024043803A1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G15/00Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs
    • C10G15/08Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs by electric means or by electromagnetic or mechanical vibrations

Definitions

  • the invention relates to the field of oil refining, namely to a method for producing lower boiling hydrocarbons from high-boiling hydrocarbon raw materials by thermal cavitation oxidative cracking.
  • the closest analogue to the claimed method is the method of deep processing of hydrocarbon raw materials (RU 2387697), in which the raw materials are heated and subjected to thermomechanical cracking, characterized in that hydrogen is heated separately from the raw material, they are activated and fed into the cavitation device, directly into the raw material cracking zone, then the reaction products are sent to the separation stage.
  • the use of hydrogen makes the method require large capital and operating costs.
  • the objective of the present invention is to simplify the process of thermal cavitation oxidative cracking of hydrocarbon raw materials, increasing the depth of processing of any hydrocarbon raw materials, without intensive coke formation and with a reduced yield of gaseous products.
  • the problem is solved due to the fact that the proposed method of thermal cavitation oxidative cracking makes it possible to eliminate heat transfer through the wall, thereby eliminating overheating of hydrocarbon raw materials and the occurrence of secondary processes and, as a consequence, the formation of coke deposits by compensating for the energy costs of cracking reactions with the heat released during the oxidation of hydrocarbon raw materials oxygen-containing gas.
  • the proposed method of thermal cavitation oxidative cracking of hydrocarbon raw materials including feeding the reactor with the initial flow of hydrocarbon raw materials, with an upper outlet of the steam-gas mixture for condensation or rectification, with a lower outlet of the non-distillable cracking residue of the hydrocarbon raw materials and the source of the circulating liquid part of the hydrocarbon raw materials, fed by a pump into the cavitation apparatus, in addition oxygen-containing gas is supplied into it, as a result of which the circulating liquid hydrocarbon feedstock is mixed with the oxygen-containing gas, oxidized, heated and fed into the reactor.
  • liquid hydrocarbon feedstock circulates throughout the office through a pump, reactor and cavitation apparatus.
  • the proposed invention makes it possible to significantly simplify the process without heat transfer through the wall in comparison with an analogue and to ensure a high yield of low-boiling hydrocarbons without intense coke formation on the surfaces of the equipment.
  • the proposed method by selecting the process conditions (temperature and duration) of thermal oxidative cracking, it is possible to regulate the composition of the non-distillable thermal cracking residue, from a liquid bitumen-like product to solid-phase high-carbon products removed from the reactor through a sluice feeder, extruder, settling tank or other shut-off valves.
  • the proposed method with a design option with reflux irrigation, allows you to regulate the composition of the steam-gas hydrocarbon mixture taken for condensation or rectification.
  • the mentioned method characterized in that a layer of packing is placed in the upper part of the reactor.
  • the mentioned method characterized in that a catalyst layer is placed in the upper part of the reactor.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a installation for thermocavitation oxidative cracking of hydrocarbon raw materials, containing a reactor 1, a pump 3 and an apparatus 2.
  • V is the flow of oxygen-containing gas
  • thermocavitation oxidative cracking of hydrocarbon raw materials presented in Fig. 1, is carried out as follows: pump 3 supplies flow III of circulating hydrocarbon raw materials to cavitation apparatus 2; in addition, flow V of oxygen-containing gas is supplied to it. At the output of pump 2, stream II of the gas-liquid mixture is formed, from hydrocarbon raw materials with oxygen-containing gas introduced into reactor 1.
  • the gas-liquid mixture of hydrocarbon feedstock is oxidized by oxygen-containing gas, releasing heat for cracking reactions.
  • the reacted vapor-gas-liquid mixture is divided into stream IV of the vapor-gas mixture, removed from the upper part for condensation or rectification, and stream III of circulating hydrocarbon feedstock.
  • non-distillable cracking residue of hydrocarbon feedstock is removed from reactor 1 by stream VI, through a shut-off device.
  • liquid hydrocarbon feedstock circulates throughout the office through a pump, cavitation apparatus and reactor.
  • the temperature in the electrically heated reactor was maintained at 450°C, also due to the heat of the oxidation reaction and oxygen. Pressure - atmospheric or slightly excess. Thermal-oxidative cracking under these conditions led to the formation of 105.4 kg (75.3%) of ditillate petroleum products, heavy residue 30.7 kg (21.9%), the rest gas 3.9 kg (2.8%), coke formation on electrically heated on reactor surfaces is completely absent.
  • Example 1 Under the conditions of Example 1 without oxygen supply. Thermal cracking under these conditions led to the formation of 87.1 kg (62.2%) of ditillate petroleum products, a heavy residue of 46.2 kg (33.0%), gas of 6.7 kg (4.8%), present on the electrically heated surfaces of the reactor coke 0.07 kg 0.05%.
  • liquid hydrocarbon feedstock circulates throughout the office through a pump, a reactor and an apparatus for removing the non-distillable cracking residue of the hydrocarbon feedstock.
  • feedstock - fuel oil Ml 00 produced by TAIF-NK.
  • the temperature in the electrically heated reactor was maintained at 440°C, also due to the heat of the oxidation reaction and oxygen. Pressure - atmospheric or slightly excess. Thermal-oxidative cracking under these conditions led to the formation of 101.1 kg (72.0%) of ditillate petroleum products, heavy residue 35.4 kg (23.3%), the rest gas 3.5 kg (2.5%), coke formation on electrically heated on reactor surfaces is completely absent.
  • Example 3 Under the conditions of Example 3 without oxygen supply. Thermal cracking under these conditions led to the formation of 93.4 kg (66.7%) of distillate petroleum products, a heavy residue of 38.9 kg (27.8%), gas 7.7 kg (5.5%), in addition, coke 0.03 kg 0.02% is present on the electrically heated surfaces of the reactor.
  • the implementation of the invention will significantly simplify the cracking technology, increase the yield of distillate fractions, and also reduce the yield of gaseous products without coke formation.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к переработке углевородного сырья для получения более низкокипящих органических соединений. Способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородов, включающий циркуляцию жидкого углеводородного сырья по контору через насос, кавитационный аппарат и подпитываемый углеводородным сырьем реактор, с верхним отводом парогазовой смеси и с нижним выводом неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья, отличающийся тем, что в кавитационный аппарат, с циркулирующим жидким углеводородным сырьем, подается кислородсодержащий газ. Технический результат - способ позволяет существенно упростить технологию крекинга, исключить перегрев углеводородного сырья, что сократит коксообразование и выход газообразных продуктов.

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Название изобретения
СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к способу получения из высококипящего углеводородного сырья более низкокипящих углеводородов путем термокавитационного окислительного крекинга.
Обычный термический крекинг протекает с разрывом связей С-С и образованием свободных радикалов или карбанионов (т.е. разложение и превращения химических соединений при нагревании). Расщепление соединений сопровождается значительным поглощением тепла и традиционно проводятся в обогреваемом реакторе, либо змеевике, с теплопередачей через стенку. На внутренних стенках оборудования образуются коксовые отложения вследствие более высокой температуры стенки в силу более низкой скорости потока вдоль нее, чем в основном объеме, что способствует протеканию в перегретом пристенном слое вторичных процессов (полимеризации и/или поликонденсации). Кроме того, перегрев приводит не только к разрыву связей С-С в середине молекулы, как наиболее ослабленной, но и окраинах молекулы, т.е. образование неселективной газовой фазы.
Известен также способ крекинга нефти (RU 2078116, опубл. 27.04.1997), включающий ультразвуковую обработку жидкого сырья с интенсивностью излучения 1-10 МВт/м2 в замкнутом циркуляционном контуре при статическом давлении в диапазоне 0,2- 5,0 МПа с последующим разделением обрабатываемого сырья на жидкую и парообразную фазы, при этом парообразную фазу конденсируют в конечный продукт. Однако известный способ энергоемок.
Известен способ термической обработки углевородных и иных жидкостей (А.С. СССР №68328, 26.06.1945г.) процесс парофазно-окистительного крекинга с термической обработкой углеводородных паров в присутствии кислорода (воздуха). Окисление углеводородов сопровождается их интенсивным деструктивным расщеплением, дегидрогенизацией и ароматизацией исходного сырья, причем коксообразование совершенно отсутствует. Недостатком известного способа является сложность аппаратурного оформления процесса.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ глубокой переработки углеводородного сырья (RU 2387697), в котором сырье нагревают и подвергают термомеханическому крекингу, отличающийся тем, что водород подогревают отдельно от сырья, активируют и подают в устройство кавитационного воздействия, непосредственно в зону крекинга сырья, далее продукты реакции направляют на стадию разделения. Таким образом применение водорода делает способ требует больших капитальных и эксплуатационных затрат.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса термокавитационного окислительного крекинга углевородного сырья, увеличение глубины переработки любого углеводородного сырья, без интенсивного коксообразования и с пониженным выходом газообразных продуктов.
Поставленная задача решается благодаря тому, что предлагаемый способ термокавитационного окислительного крекинга позволяет отказаться от теплопередачи через стенку, тем самым исключить перегрев углеводородного сырья и протекание вторичных процессов и как следствие образование коксовых отложений за счет компенсации энергетических затрат на реакции крекинга теплом, выделяющимся при окислении углеводородного сырья кислородсодержащим газом.
Предлагаемый способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, включающий подпитку исходным потоком углеводородного сырья реактора, с верхним отводом парогазовой смеси на конденсацию или ректификацию, с нижним выводом неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья и истоком циркулирующей жидкой части углеводородного сырья, подается насосом в кавитационный аппарат, кроме того в него подается кислородсодержащий газ, в результате циркулирующее жидкое углеводородное сырье смешивается с кислородосодержащим газом, окисляясь нагревается и подается в реактор. Таким образом, жидкое углеводородное сырье циркулирует по контору через насос, реактор и кавитационный аппарат.
Предлагаемое изобретение позволяет существенно упростить процесс без теплопередачи через стенку по сравнению с аналогом и обеспечить высокий выход низкокипящих углеводородов без интенсивного коксообразования на поверхностях оборудования.
В предлагаемом способе выбирая условия процесса (температура и продолжительность) термоокислительного крекинга возможно регулирование состава неперегоняемого остатка термокрекинга, от жидкого битумоподобного продукта до твердофазных высокоуглеродистых продуктов, выводимого из реактора через шлюзовый питатель, экструдер, отстойник или иную запорною арматуру. Кроме того, предлагаемый способ при конструктивном варианте с орошением флегмой позволяет регулировать состав парогазовой углеводородной смеси, отводимой на конденсацию или ректификацию.
Предлагаемый способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья позволяет следующие конструктивные варианты:
Упомянутый способ, отличающийся тем, что в верхней части реактора осуществляется орошение флегмой или встраивается дефлегматор.
Упомянутый способ, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой насадки.
Упомянутый способ, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой катализатора.
Для иллюстрации способа в качестве реактора были использованы полый вертикальный аппарат колонного типа. Однако не противопоказано использование других типов реакторов с иными принципами работы.
На рис. 1 представленная принципиальная схема установки термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, содержащая реактор 1, насос 3 и аппарат 2.
На рис.1 изображены следующие потоки:
I - поток исходного углеводородного сырья;
II - поток газожидкостной смеси, из углеводородного сырья с кислородсодержащим газом;
III - поток циркулирующего углеводородного сырья;
IV - поток парогазовой смеси
V - поток кислородсодержащего газа;
VI - поток вывода неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья.
Способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородного сырья, представленный на рис. 1, осуществляется следующим образом насос 3 подает поток III циркулирующего углеводородного сырья в кавитационный аппарат 2 кроме того в него подается поток кислородсодержащего газа V. На выходе насоса 2 формируется поток II газожидкостной смеси, из углеводородного сырья с кислородсодержащим газом, вводимого в реактор 1.
Газожидкостная смесь углеводородного сырья окисляется кислородсодержащим газом с выделением тепла для реакций крекинга. В реакторе 1 прореагировавшая парогазожидкостная смесь разделяется на поток IV парогазовой смеси, отводимую из верхней части на конденсацию или ректификацию, и поток III циркулирующего углеводородного сырья.
Кроме того, из реактора 1 потоком VI, через запорное устройство, выводится неперегоняемый остаток крекинга углеводородного сырья.
Следующие примеры иллюстрируют способ.
Пример 1.
В установке (см. рис) жидкое углеводородное сырье циркулирует по контору через насос, кавитационный аппарат и реактор. Переработали 140 кг исходного сырье - ашальчинскую нефть. Сырье с расходом 2,3 кг/час подпитывало реактор, а кислород с расходом 2,0 литра /час подавалось в насос. Температура в электрообогреваемом реакторе поддерживалась на уровне 450°С кроме того за счет тепла реакции окисления и кислорода. Давление - атмосферное или незначительно избыточное. Термоокислительный крекинг при этих условиях привел к образованию 105,4 кг (75,3%) дитиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 30,7 кг (21,9%), остальное газ 3,9 кг (2,8%), коксообразование на электрообогреваемых поверхностях реактора совершенно отсутствует.
Пример 2.
В условиях Примера 1 без подачи кислорода. Термокрекинг при этих условиях привел к образованию 87,1 кг (62,2%) дитиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 46,2 кг (33,0%), газ 6,7 кг (4,8%), на электрообогреваемых поверхностях реактора присутствует кокс 0,07 кг 0,05%.
Пример 3.
В установке (см. рис) жидкое углеводородное сырье циркулирует по контору через насос, реактор и аппарат для вывода неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья. Переработали 140 кг исходного сырье - мазут топочный Ml 00 производства «ТАИФ-НК». Сырье с расходом 2,3 кг/час подпитывало реактор, а кислород с расходом 2,0 литра /час подавалось в насос. Температура в электрообогреваемом реакторе поддерживалась на уровне 440°С кроме того за счет тепла реакции окисления и кислорода. Давление - атмосферное или незначительно избыточное. Термоокислительный крекинг при этих условиях привел к образованию 101,1 кг (72,0%) дитиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 35,4 кг (23,3%), остальное газ 3,5 кг (2,5%), коксообразование на электрообогреваемых поверхностях реактора совершенно отсутствует.
Пример 4.
В условиях Примера 3 без подачи кислорода. Термокрекинг при этих условиях привел к образованию 93,4 кг (66,7%) дистиллятных нефтепродуктов, тяжелого остатка 38,9 кг (27,8%), газ 7,7 кг (5,5%), кроме того на электрообогреваемых поверхностях реактора присутствует кокс 0,03 кг 0,02%.
Таким образом, реализация изобретения позволит существенно упростить технологию крекинга, увеличить выход дистиллятных фракций, а также снизить выход газообразных продуктов, без коксообразований.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ термокавитационного окислительного крекинга углеводородов, включающий циркуляцию жидкого углеводородного сырья по контору через насос, кавитационный аппарат и подпитываемый углеводородным сырьем реактор, с верхним отводом парогазовой смеси и с нижним выводом неперегоняемого остатка крекинга углеводородного сырья, отличающийся тем, что в кавитационный аппарат, с циркулирующим жидким углеводородным сырьем, подается кислородсодержащий газ.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в верхней части реактора осуществляется орошение флегмой или встраивается дефлегматор.
3. Способ по п.1 -2, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой насадки.
4. Способ по п.1 - 3, отличающийся тем, что в верхней части реактора размещен слой катализатора.
6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2023/000234 2022-08-23 2023-08-01 Способ глубокой переработки углеводородного сырья WO2024043803A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022122751 2022-08-23
RU2022122751A RU2786214C1 (ru) 2022-08-23 Способ глубокой переработки углеводородного сырья

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024043803A1 true WO2024043803A1 (ru) 2024-02-29

Family

ID=90013682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2023/000234 WO2024043803A1 (ru) 2022-08-23 2023-08-01 Способ глубокой переработки углеводородного сырья

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024043803A1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU68328A1 (ru) * 1945-07-26 1946-11-30 Б.С. Гриненко Способ термической обработки углеводородных и иных жидкостей
US20030019791A1 (en) * 2001-06-18 2003-01-30 Petronetics, Llc. Method to upgrade hydrocarbon mixtures
RU2387697C1 (ru) * 2009-01-21 2010-04-27 Владимир Андреевич Золотухин Способ и установка подготовки и глубокой переработки углеводородного сырья
EA018529B1 (ru) * 2007-06-27 2013-08-30 ЭйчАДи КОПЭРЕЙШН Способ гидрокрекинга и система гидрокрекинга
WO2015199797A1 (en) * 2014-05-01 2015-12-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Methods and systems for improving liquid yields and coke morphology from a coker
RU2574033C1 (ru) * 2015-03-11 2016-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И.Менделеева) Способ термоокислительного крекинга тяжелых нефтяных остатков

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU68328A1 (ru) * 1945-07-26 1946-11-30 Б.С. Гриненко Способ термической обработки углеводородных и иных жидкостей
US20030019791A1 (en) * 2001-06-18 2003-01-30 Petronetics, Llc. Method to upgrade hydrocarbon mixtures
EA018529B1 (ru) * 2007-06-27 2013-08-30 ЭйчАДи КОПЭРЕЙШН Способ гидрокрекинга и система гидрокрекинга
RU2387697C1 (ru) * 2009-01-21 2010-04-27 Владимир Андреевич Золотухин Способ и установка подготовки и глубокой переработки углеводородного сырья
WO2015199797A1 (en) * 2014-05-01 2015-12-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Methods and systems for improving liquid yields and coke morphology from a coker
RU2574033C1 (ru) * 2015-03-11 2016-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И.Менделеева) Способ термоокислительного крекинга тяжелых нефтяных остатков

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8691079B2 (en) Compression reactor and process for hydroprocessing
EP3143103B1 (en) Process to produce aromatics from crude oil
KR101832015B1 (ko) 초임계수 및 수소 공여제를 이용한 탄화수소로부터의 황의 제거
US9005432B2 (en) Removal of sulfur compounds from petroleum stream
JP2019014908A (ja) 原油を石油化学製品に転化する、プロピレン収率の改善された方法および装置
AU2012352906A1 (en) Methods for deoxygenating biomass-derived pyrolysis oil
WO2007047657A1 (en) Hydrocarbon resid processing
CN101292013A (zh) 烃残油处理和减粘裂化蒸汽裂化器的原料
JP2013500973A (ja) 精製所関連ガスからの付加価値製品の高剪断製造
JPH0578263A (ja) ジシクロペンタジエンの気相熱分解方法および高純度ジシクロペンタジエンの製造方法
US10975316B2 (en) Process and a system for generating hydrocarbon vapor
CN106062147B (zh) 用于将烃转化成烯烃的方法
WO2024043803A1 (ru) Способ глубокой переработки углеводородного сырья
RU2786214C1 (ru) Способ глубокой переработки углеводородного сырья
WO2011087877A2 (en) Compression reactor and process for hydroprocessing
RU2398811C1 (ru) Способ переработки тяжелого углеводородного сырья
JP2021521286A (ja) ビスブレーカー一体型超臨界水プロセス
RU2784941C1 (ru) Способ термоокислительного крекинга углеводородного сырья
US2078468A (en) Treating hydrocarbon oils
US1904133A (en) Process for treating hydrocarbons
JP4438921B2 (ja) ジシクロペンタジエンの気化方法および気化装置並びに熱分解方法
CN213791571U (zh) 一种新型、等离子体石油炼油装置
RU2140965C1 (ru) Способ переработки остатков атмосферной перегонки нефти
WO2023200961A1 (en) Integrated mixed plastic pyrolysis with heavy oil product thermal cracking
JPWO2022220246A5 (ru)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23857815

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1