Как осуществляется крекинг нефти и нефтепродуктов: переработка

Каталитический крекинг – процесс расщепления крупных молекул углеводородов тяжелых нефтяных фракций на более мелкие, проводимый при высокой температуре и в присутствии катализатора.

Целью каталитического крекинга является получение необходимых соединений, используемых в качестве ценных компонентов бензина, повышая его октановое число. При этом также образуются другие продукты: в основном, углеводородные газы, в том числе, ненасыщенные, и кокс.

Каталитический крекинг, наряду с каталитичеким риформингом, является одним из основных процессов вторичной переработки нефти.

 Предпосылки создания метода

Потребность в автомобильном бензине всегда была существенней, чем в тяжелом жидком топливе, не говоря уже об остаточных нефтепродуктах.

Нефтепромышленники поняли, что при производстве бензина в количестве, удовлетворяющем спросу, рынок одновременно будет затоварен тяжелым топливом.

Чтобы избежать такой невыгодной во всех отношениях ситуации был разработан метод переработки тяжелых фракций в более легкие, который назвали крекинг. Наибольшее распространение в силу ряда причин получил именно каталитический крекинг.

Сырье

Основным сырьем для процесса каталитического крекинга являются фракции с температурой кипения выше 350 °С.

До недавнего времени в качестве сырья использовался прямогонный тяжелый газойль, а также легкая фракция вакуумной перегонки. Однако, в последние годы наблюдается тенденция к утяжелению сырья.

Так на современных установках переходят к переработке глубоковакуумных газойлей с температурами конца кипения до 620 °С.

Химизм процесса

В процессе каталитического крекинга происходит разрыв больших углеводородных молекул, что сопровождается образованием следующих продуктов:

  • Полный набор углеводородов от метана и выше
  • Олефиновые газы – за счет отщепления водорода
  • Кокс – в результате недостатка водорода

Молекулы, состоящие из нескольких ароматических или нафтеновых циклов, распадаются на меньшие ароматические или нафтеновые молекулы и олефины. Ароматические или нафтеновые молекулы, имеющие длинные боковые цепи, теряют их.

Катализатор

В современных установках каталитического крекинга в основном используется цеолитсодержащий микросферический катализатор с размером частиц 35 — 150 мкм и площадью поверхности 300 — 400 м2/гр. Такие микросферы представляют собой алюмосиликатную матрицу с нанесенным на нее цеолитным компонентом, содержание которого не превышает 30%.

В большинстве случаев в качестве цеолита используется ультрастабильный цеолит Y, в который иногда добавляется ZSM-5. Некоторые производители практикуют добавление в катализатор редкоземельных металлов.

Для обеспечения полного сгорания кокса и окисления его до СО2, в катализаторы добавляют промоторы дожига СO. Уменьшение истирания катализатора также обеспечивают специальными добавками.

Технология

В состав установки каталитического крекинга входит три основных блока:

  • Реактор
  • Регенератор
  • Ректификационная колонна

Реактор

Потоки нагретого сырья и катализатора смешиваются, в зависимости от типа реактора, в разных узлах установки, и попадают в реактор, представляющий собой большой сосуд. В реакторе проходит как сам процесс крекинга, так и отделение углеводородов от катализатора, которое производится с помощью центрифугирования.

В настоящее время наблюдается полный отказ от периодических реакторов Гудри в пользу процесса непрерывной регенерации. Такие установки непрерывной регенерации делят на несколько типов:

  • Реакторы с движущимся слоем катализатора

Сырье подается снизу, а катализатор сверху. Отработанный катализатор подается на регенерацию также через низ, а продукты через верх — на разделение.

  • Реактор с кипящим слоем катализатора (Выход крекинг- бензина 49 — 52 %)

В данном случае микросферический катализатор находится во взвешенном состоянии в потоке сырья. По мере закоксовывания частицы катализатора тяжелеют и падают вниз, откуда выводятся на регенерацию.

  • Лифт-реактор (Выход крекинг-бензина 50 — 55 %)

Нагретое сырье диспергируется и смешивается с потоком катализатора в вертикальной трубке (райзере), и подается в реактор снизу. Процесс крекинга начинается уже в райзере. В реакторе смесь катализатора и продуктов разделяются на сепараторе, а остатки продуктов десорбируются паром в десорбере. В настоящее время такой тип реакторов является наиболее распространенным (см. рис.)

Катализатор подается в реактор нисходящим потоком, а пары сырья впрыскиваются перпендикулярно направлению движению катализатора, т.е. через специальные боковые отверстия. Время реакции в данном случае составляет всего несколько миллисекунд, в результате чего повышается выход бензиновой фракции (до 60 — 65 %).

Как осуществляется крекинг нефти и нефтепродуктов: переработка Схематическое изображение реакторного блока установки каталитического крекинга

Регенаратор

Образовавшийся в процессе крекинга кокс откладывается на катализаторе, что приводит к существенному снижению активности последнего. Для устранения этого эффекта, отработанный катализатор направляют в специальный сосуд – регенератор. В регенераторе отработанный катализатор, покрытый отложениями кокса смешивают с нагретым до 600 °С воздухом. При этом происходит окисление кокса:

  • C + O2 = CO + CO2
  • СО + О2 = СО2
  • C + O2 + CO2

Восстановленный катализатор можно снова смешать с сырьем и направить в реактор. Таким образом обеспечивается непрерывный цикл крекинг — регенерация.

Как осуществляется крекинг нефти и нефтепродуктов: переработка Схематическое изображение блока регенарации катализатора установки каталитического крекинга

Ректификация продуктов крекинга

Углеводородная смесь, образовавшаяся в результате крекинга, направляется в ректификационную колонну, где разделяется на следующие фракции:

  • Углеводородные газы С4-
  • Крекинг бензин
  • Легкий крекинг-газойль
  • Тяжелый крекинг-газойль
  • Кубовый остаток (рециркулирующий газойль)
Как осуществляется крекинг нефти и нефтепродуктов: переработка Схематическое изображение ректификационной колонны установки каталитического крекинга

Состав продуктов

В состав газов, образующихся в процессе каталитического крекинга входят не только предельные углеводороды — метан, этан, пропан и бутан, но и олефиновые углеводороды (до 50 %) — этилен, пропилен и бутилен, а также водород.

В связи с наличием в своем составе непредельных углеводов, газ с ректификационной колонны каталитического крекинга направляют на установку фракционирования крекинг-газа. Благодаря присутствию значительного количества изобутана, бутан-бутиленовая фракция используется в процессе алкилирования. Отдельно выделяется пропилен, который используется для производства полипропилена.

Крекинг-бензин представляет собой ценный компонент автомобильного бензина, вследствие довольно большого октанового числа (ОЧИ 88 — 91). В составе крекинг-бензина содержится незначительное количество бензола (менее 1 %) и ароматических углеводородов (20 — 25 %). Это позволяет использовать его как компонент бензинов, соответствующих нормам Евросоюза (Евро-4 и Евро-5).

Недостатком крекинг бензина является довольно существенное содержание непредельных углеводородов (до 30 %) и серы (0,1 — 0,5 %), что негативно сказывается на стабильность топлива.

Легкий крекинг-газойль содержит большое количество ароматики, что характеризуется довольно низким цетановым числом (20 — 25 единиц), а также существенное количество сернистых соединений (0.1 — 0,5 %). Эти факторы ограничивают применений легкого газойля каталитического крекинга в качестве компонента дизельного топлива. Рекомендованная норма — до 20 %.

В связи с этим альтернативным применением легкого крекинг-газойля является его использование в качестве судового топлива, разбавления котельных топлив и для производства сажи.

Тяжелый крекинг-газойль используют как сырье для термического крекинга или как компонент остаточного топлива. В связи с большим содержанием полициклических ароматических углеводородов тяжелый крекинг-газойль применяется также для получения высококачественного игольчатого кокса.

Рециркулирующий газойль, как понятно из названия, в основном повторно смешивают с поступающим сырьем. При достаточно большом количестве циклов рециркулирующий газойль может полностью исчезнуть, в этом случае говорят о рециркуляции до уничтожения.

Как осуществляется крекинг нефти и нефтепродуктов: переработка Общая упрощенная схема процесса каталитического крекинга

Выходы

ПродуктВыход на сырье, %©PetroDigest.ru
Водород 0.04
Метан 0.25
Этан 0.23
Этилен 0.36
Пропан 0.85
Пропилен 2.73
Бутан 0.89
Изобутан 4.20
Бутилены 2.50
Крекинг-бензин 58.60
Крекинг-газойль (легкий + тяжелый) 27.20
Кокс + потери 2.20

Источник: https://petrodigest.ru/info/refining/secondary/catalytic-cracking

Прямая перегонка нефти. Крекинг нефтепродуктов

Тема 9 «ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ»

1. Происхождение и состав нефти. Добыча и подготовка нефти к переработке.

2. Прямая перегонка нефти. Крекинг нефтепродуктов.

3. Основы технологии производства и переработки полимерных материалов.

4. Основы технологии производства резинотехнических изделий.

Происхождение и состав нефти. Добыча и подготовка нефти к переработке

Из всех известных видов топлива наибольшее значение имеет органическое топливо, сжиганием которого получают тепловую энергию, а переработкой ‑ сырье для химической промышленности.

В настоящее время наиболее широко применяются продукты переработки нефти (нефтепродукты). Их производство осуществляется и в нашей стране, поэтому подробно рассмотрим технологии переработки нефти.

Нефтьявляется жидким горючим ископаемым. Она залегает обычно на глубине 1,2‑2 км и более в пористых или трещиноватых горных породах (песках, песчаниках, известняках).

Нефть представляет собой маслянистую жидкость от светло-коричневого до темно-бурого цвета со специфическим запахом, плотностью 0,65‑1,05 г/см3. По составу нефть представляет собой сложную смесь углеводородов, главным образом парафиновых и нафтеновых, в меньшей степени ‑ ароматических.

Ее элементный состав (массовая доля, %): углерод (С) ‑ 82‑87, водород (Н) ‑ 11‑14, сера (S) ‑ ОД‑5,5.

  • В зависимости от получаемых из нефти продуктов существует три варианта ее переработки:
  • топливный, применяемый для получения моторного и котельного топлива;
  • топливно-масляный, которым вырабатывают топливо и смазочные масла;

нефтехимический(комплексный), продуктами которого являются не только топливо и масла, но и сырье для химической промышленности (олефины, ароматические и предельные углеводороды и др.).

  1. Жидкое топливо, полученное из нефти, в зависимости от использования делят на:
  2. карбюраторное (авиационные и автомобильные бензины) ‑ для двигателей внутреннего сгорания;
  3. реактивное (керосин) ‑ для реактивных и газотурбинных двигателей;

• дизельное (газойль, соляровый дистиллят) ‑ для дизельных двигателей.

котельное (мазут) ‑ для топок паровых котлов, генераторных установок, металлургических печей. В общем случае переработка нефти на нефтепродукты включает ее добычу, подготовку и процессы первичной и вторичной переработки.

Добыча нефтиосуществляется посредством бурения скважин.

Подготовкаизвлеченной из недр нефти заключается в удалении из нее примесей (попутного газа, пластовой воды с минеральными солями, механических включений) и стабилизации по составу. Эти операции проводят как непосредственно на нефтяных промыслах, так и на нефтеперерабатывающих заводах.

Первичная переработка нефти, осуществляемая физическими методами (главным образом прямой перегонкой), состоит в разделении ее на отдельные фракции (дистилляты), каждая из которых является смесью углеводородов.

Вторичная нефтепереработкапредставляет собой разнообразные процессы переработки нефтепродуктов, полученных в результате первичной переработки. Эти процессы сопровождаются деструктивными превращениями содержащихся в нефтепродуктах углеводородов и являются по своей сути химическими процессами.

Прямая перегонка нефти. Крекинг нефтепродуктов

Процесс прямой перегонкиоснован на явлениях испарения и конденсации смеси веществ с различными температурами кипения.

Кипение смеси начинается при температуре, равной средней температуры кипения составных частей.

При этом в парообразную фазу переходят преимущественно легкие низкокипящие компоненты (имеющие меньшую плотность и кипящие при более низких температурах), а в жидкой фазе остаются высококипящие (имеющие большую плотность и кипящие при более высоких температурах).

Если образовавшуюся парообразную фазу отвести и охладить, из нее конденсируется жидкая. В нее перейдут главным образом высококипящие (тяжелые) компоненты, а в парообразной фазе останутся легкие.

Таким образом, из исходной смеси получают три фракции. Одна из них, оставшаяся жидкой при кипении, содержит преимущественно высококипящие компоненты; вторая, сконденсировавшаяся, имеет состав, близкий к составу исходной смеси; третья, парообразная, содержит в основном низкокипящие компоненты.

  • За счет однократных (перегонка) либо многократных (ректификация) процессов кипения и конденсации полученных фракций можно добиться достаточно полного разделения низко- и высококипящих компонентов.
  • Технологический процесс прямой перегонки нефти состоит из четырех основных операций: нагрева смеси, испарения, конденсации и охлаждения полученных фракций.
  • В зависимости от глубины переработки нефти установки перегонки подразделяются на два вида:
  • • одноступенчатые, работающие при атмосферном давлении (AT);
  • • двухступенчатые (атмосферно-вакуумные) (АВТ), в которых первая ступень, как правило, работает при атмосферном давлении, а другая ‑ при давлении ниже атмосферного (5‑8 кПа)-

При двухступенчатой перегонке нефть предварительно обессоливают и обезвоживают, затем нагревают в трубчатой печи первой ступени до температуры 300 ‑ 350 ° С (на 25 ‑ 30 ° С выше температуры кипения).

Разделение нефти на фракции производят в ректификационной колонне, которая представляет собой цилиндрический аппарат высотой 25 ‑ 55 м и диаметром 5 ‑ 7 м. Предварительно нагретую нефть подают в нижнюю часть колонны- Здесь нефть закипает и разделяется на две фазы: парообразную и жидкую.

Читайте также:  Производство горизонтальных резервуаров: изготовление ргс на заводе

Жидкие продукты стекают вниз, а пары поднимаются вверх по колонне. В верхнюю часть колонны подается орошающая жидкость (флегма). Поднимающиеся снизу пары многократно контактируют по высоте колонны со стекающей жидкой фазой.

Встречаясь с поднимающимися горячими парами, орошающая колонну жидкость нагревается и частично испаряется. Пары, отдавая ей теплоту, конденсируются, и конденсат стекает в нижнюю часть колонны.

По мере подъема паров их температура уменьшается, при этом стекающая вниз флегма все более обогащается тяжелыми фракциями, поднимающиеся пары ‑ легкими. Внизу колонны собирается жидкость, содержащая наиболее тяжелые фракции (мазут). Мазут сливается из нижней части колонны и охлаждается в теплообменниках, нагревая при этом подаваемую в колонну нефть.

Для поддержания процесса кипения в ректификационную колонну подается перегретый пар, который уносит с собой остатки легких фракций, не испарившихся ранее. Самая легкая бензиновая фракция при температуре 180 ‑ 200 ° С отводится из колонны в виде паров в конденсатор и отделяется от воды в сепараторе. Часть бензиновой фракции возвращается в колонну для орошения.

С промежуточных зон колонны отводятся так называемые средние фракции: керосиновая, кипящая при температуре 200 ‑ 300 °С, и газойлевая (температура кипения 300 ‑ 350 °С). Иногда отводят также другие фракции, например лигроин (160‑200 °С), керосиногазойлевую фракцию (270-320 °С).

Полученный после первоначальной перегонки мазут (его выход ‑ около 55 % исходной нефти) из первой ректификационной колонны перекачивается в трубчатую печь второй ступени, где нагревается до 400 ‑ 420 °С.

Из печи мазут поступает во вторую ректификационную колонну, работающую при давлении ниже атмосферного (остаточное давление ‑ 5 ‑ 8 кПа).

Из Нижней части этой колонны выводится гудрон, а по высоте отбираются масляные дистилляты.

Производительность двухступенчатых установок составляет 8 ‑ 9 тыс. т нефти в сутки. Выход бензина при прямой перегонке зависит от фракционного состава нефти и колеблется от 3 до 1 5 % .

Основы технологии крекинга нефтепродуктов.Сравнительно малый выход бензина (до 15 %)при прямой перегонке вызывает необходимость переработки других , менее ценных фракций, получаемых при прямой перегонке нефти и содержащих тяжелые молекулы углеводородов. Такая переработка называется крекингом.

Крекинг(англ, to creak ‑ раскалывать, расщеплять) – расщепление длинных молекул тяжелых углеводородов входящих в состав, например мазута, на более короткие легких молекулы легких низкокипящих продуктов.

Главными факторами, влияющими на протекание процесса крекинга, являются температура и продолжительность выдержки: чем выше температура и больше продолжительность выдержки, тем полнее идет процесс и больше выход продуктов крекинга.

Большое влияние на ход и направление процесса крекинга оказывают катализаторы. При соответствующем подборе катализатора можно проводить реакцию при меньших температурах, обеспечивая получение необходимых продуктов и увеличение их выхода.

Исходя из вышеизложенного, различают две разновидности крекинга: термический и каталитический.

Термический крекингведут при повышенных температурах под высоким давлением (температура 450‑500 °С и давление 2‑7 МПа). Основной целью термического крекинга является получение светлого топлива из мазута или гудрона.

Термический крекинг осуществляется в трубчатых печах, в которых происходит расщепление тяжелых углеводородов.

Далее смесь продуктов крекинга и непрореагировавшего сырья проходит через испаритель, в котором отделяется креаток, т.е. вещества, не поддающиеся крекингу. Легкие продукты поступают в ректификационную колонну для разделения и получения легких товарных фракций.

При термическом крекинге, например мазута, примерный состав продуктов следующий: крекинг-бензина ‑ 30‑35 %, крекинг-газов ‑ 10‑15, крекинг-остатка ‑ 50‑55 %.

Крекинг-бензины применяются как компоненты автомобильных бензинов, крекинг-газы используются как топливо или сырье для синтеза органических соединений; крекинг-остаток, представляющий собой смесь смолистых, асфальтеноновых веществ, применяется как котельное топливо или сырье дяля производства битумов.

Термический крекинг может быть двух видов: низкотемпературный (висбрекинг) и высокотемпературный (пиролиз).

Низкотемпературный к р е к и н г осуществляется при температуре 440‑500 °С и давлении 1,9‑3 МПа, при этом длительность процесса составляет 90‑200 с. Он используется в основном для получения котельного топлива из мазута и гудрона.

Высокотемпературный крекинг протекает при температуре 530‑600 °С и давлении 0,12‑0,6 МПа и длится 0,5‑3 с. Его основное назначение ‑ получение бензина и этилена. В качестве побочных продуктов образуются пропилен, ароматические углеводороды и их производные.

Каталитический крекинг‑ переработка нефтепродуктов в присутствии катализатора. В последнее время этот метод находит все большее применение для получения светлых нефтепродуктов, в том числе бензинов. К его достоинствам относят:

  1. • высокую скорость процесса, в 500‑4000 раз превышающую скорость термического крекинга, и как следствие, ‑ более мягкие условия процесса и меньшие энергозатраты;
  2. • Увеличение выхода товарных продуктов, в том числе бензинов, характеризующихся высоким октановым числом и большей стабильностью при храпении;
  3. • возможность ведения процесса в нужном направлении и получение продуктов определенного состава;
  4. большой выход газообразных углеводородов, являющихся сырьем для органического синтеза;
  5. использование сырья с высоким содержанием серы вследствие гидрирования сернистых соединений и выделения их в газовую фазу с последующей утилизацией.
  6. В качестве катализаторов на установках каталитического крекинга используются синтетические алюмосиликаты.

Продукты каталитического крекинга из реактора поступают в ректификационную колонну, где разделяются на газы, бензин, легкий и тяжелый каталитические газойли. Непрореагировавшее сырье из нижней части колонны возвращается в реактор.

Примерный выход продуктов при каталитическом крекинге следующий: крекинг-бензин ‑ 35 ‑ 40 % ; крекинг-газ ‑ 15% легкий крекинг-газойль ‑ 35 ‑ 40 % , тяжелый крекинг-газойль ‑ 5‑8 % .

Бензин каталитического крекинга характеризуется хорошими эксплуатационными свойствами. Газы каталитического крекинга выгодно отличаются высоким содержанием изобутана и бутилена, используемых в производстве синтетических каучуков.

  • Разновидностью каталитического крекинга является риформинг, ход реакций в котором направлен главным образом на образование ароматических углеводородов и изомеров. В зависимости от катализатора различают следующие разновидности риформинга:
  • • платформинг (катализатор на основе платины);
  • • рениформинг (катализатор на основе рения).

На практике наибольшее распространение получил платформинг, представляющий собой каталитический процесс переработки бензино-лигроиновых фракций прямой перегонки, осуществляемый в присутствии водорода.

Если платформинг проводится при 480 ‑ 510 °С и давлении от 15- 105 до 3 • 106 Па, то в результате образуются бензол, толуол и ксилол.

При давлении 5 • 106 Па получаются бензины, отличающиеся наивысшей стабильностью и малым содержанием серы.

Наряду с жидкими продуктами при всех способах каталитическогориформинга образуются газы, содержащие водород, метан, пропан и бутан. Газы риформинга используют как сырье для органического и неорганического синтеза: метанола (этилового спирта), аммиака и других соединений. Выход газов каталитического риформинга составляет 5‑15 % массы сырья.

Завершающей стадией нефтепереработки является очистка нефтепродуктов, которая осуществляется химическими и физико-химическими способами.

К химическим методам очистки нефтепродуктов относятся очистка серной кислотой и с помощью водорода (гидроочистка,) к физико-химическим ‑ адсорбционные и абсорбционные способы очистки.

Сернокислотная очистказаключается в том, что продукт смешивают с небольшим количеством 90‑93 % Н2SО4 при обычной температуре. В результате химических реакций получаются очищенный продукт и отходы, которые можно использовать для производства серной кислоты.

Гидроочистказаключается во взаимодействии водорода с очищаемым продуктом в присутствии алюмокобальтмолибденовых катализаторов при температуре 380‑420 °С и давлении от 35•105 до 4•106 Па и удалении сероводорода, аммиака и воды.

При адсорбционном методе очисткинефтепродукты обрабатывают отбеливающими глинами или силикагелем. В этом случае адсорбируются сернистые, кислородосодержащие соединения, смолы и легкоминерализующиеся углеводороды.

Абсорбционные методы очисткизаключаются в избирательном (селективном) растворении вредных компонентов нефтепродуктов. В качестве селективных растворителей как правило используются жидкая двуокись серы, фурфурол, нитробензол, дихлорэтиловый эфир и др.

После очистки нефтепродукты не всегда остаются стабильными. В этих случаях к ним добавляются в очень небольших количествах антиокислители (ингибиторы), резко замедляющие реакции окисления смолистых веществ, входящих в состав нефтепродуктов. В качестве ингибиторов применяют фенолы, ароматические амины и другие соединения.

Переработка нефти характеризуется высоким уровнем затрат на сырье (50-75 % себестоимости продуктов нефтепереработки)электрическую и тепловую энергию, а также на основные фонды.

Уровень затрат в нефтепереработке существенно зависят от состава нефти, предопределяющего глубину ее переработки, технологической схемы переработки, степени подготовки сырья к переработке и т.д.

Так, при переработке высокосернистой нефти дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты на ее перекачку и подготовку примерно в 1,5 выше, чем при переработке малосернистой нефти. В свою очередь высокопарафинистая вязкая нефть требует дополнительных затрат по ее депарафинизации, перекачке и хранению.

Источник: https://megaobuchalka.ru/9/6030.html

Крекинг. Переработка нефти

Нефть использовалась людьми очень давно. Археологи относят начало ее применения к VI тыс. до н. э. В III тыс. до н. э. в Египте и Двуречье использовали как связующее и водонепроницаемое вещество асфальт вместе с песком и известью. Из их смеси делали мастику, применявшуюся для сооружения плотин, стен зданий, дорог.

Нефть использовали для освещения, применяли как лекарство. Смешивая ее с серой, селитрой и смолой, получали так называемый «греческий огонь» – легендарное оружие древности.

В Средние века нефть стала предметом торговли. В Европу ее привозили из французского Лангедока, турецкой Смирны и сирийского Алеппо. Марко Поло в своих сочинениях описывал добычу нефти в районе Баку. Ее применяли для освещения и лечения кожных болезней. Она применялась в живописи как растворитель при изготовлении красок, а также в военном деле.

Еще в начале нашей эры проводились опыты по перегонке нефти с целью уменьшения неприятного запаха при ее медицинском использовании. В XVIII в. в связи с изучением нефти ее перегонке уделялось большое внимание.

Во второй половине XIX – начале XX века зародилась и получила широкое развитие нефтеперерабатывающая промышленность. В 1870 г. мировая добыча нефти составляла 0,7 млн тонн, в 1913 г. она достигла 52,3 млн тонн. Вначале из нефти получали керосин, затем – керосин и масла, позже – керосин, масла и бензин.

Еще в 1823 г. русским крепостным мастерам братьям Дубининым удалось осуществить перегонку нефти на довольно крупной заводской установке. Она представляла собой железный куб емкостью 40 ведер, вмазанный и кирпичную печь.

Куб накрывался медной крышкой. От крышки куба отходила медная труба через деревянный резервуар, наполненный водой. Этот резервуар играл роль холодильника, из которого по трубе выводился продукт перегонки в деревянное ведро.

Процесс перегонки осуществлялся следующим образом: куб, наполненный нефтью, нагревался от печи. Образовавшиеся при этом пары нефти устремлялись по медной трубе.

При прохождении трубы через холодильник пары в ней конденсировались, в результате получался новый продукт – осветительное масло, нечто вроде современного керосина.

В процессе перегонки использовалось свойство нефти разлагаться под влиянием нагревания на составляющие ее компоненты. При этом из 40 ведер нефти получалось 16 ведер керосина.

Способ Дубининых был крайне примитивен, однако в дальнейшем он развился в так называемый термофизический способ разделения нефти. Установка братьев Дубининых была первым нефтеперегонным «заводом», прототипом нефтеперегонных заводов, появившихся в России и в США в 60–70?х годах XIX века.

В 1837–1839 годах в пригороде Баку Балаханы Н. И. Воскобойниковым был построен завод для перегонки бакинской нефти.

В начале второй половины XIX в. быстро совершенствуется техника добычи нефти, что послужило мощным толчком к развитию техники нефтепереработки. В конце 50?х годов XIX в. в Европе и Америке уже работал ряд предприятий по производству керосина, предназначенного главным образом для освещения. В 1858 г.

близ Баку был построен большой завод для получения керосина из нефти. Оборудование его мало чем отличалось от установки Дубининых.

При строительстве новых перегонных заводов вводился ряд усовершенствований в перегонную систему, увеличивалась емкость перегонных кубов, однако в основе перегонки оставался тот же куб периодического действия с весьма низкой производительностью и с крайне неблагоприятным тепловым балансом.

В 1859 г. в Сураханах близ Баку промышленники В. А. Кокорев, H. Е. Торнау и П. И Губонин построили завод для получения фотогена (керосина) из кира – горной породы, представлявшей собой смесь загустевшей нефти или асфальта с песком или глиной. На заводе проводилась кислотно?щелочная очистка фотогена.

Читайте также:  Самая глубокая нефтяная скважина в мире: список стран лидеров

Конец XIX в. характеризовался возрастающим спросом на нефтяные продукты.

Необыкновенно быстрый рост парка машин и станков, а также бурное развитие железнодорожного транспорта привели к резкому увеличению спроса на смазочные минеральные масла.

Перед нефтеперерабатывающей промышленностью встала проблема более глубокого разделения нефти с целью выделения технически ценных продуктов, в первую очередь масел.

Проблемой глубокого разделения нефти с конца 70?х годов XIX в. занимались во многих странах Европы и в США. В этот период были созданы самые разные аппараты, улучшающие работу нефтеперерабатывающих заводов. Однако первенство здесь принадлежит русским инженерам. Один из первых нефтеперегонных аппаратов создал русский инженер А. Тавризов в 1874 г.

В 1882 г. Д. И. Менделеев сконструировал и установил на Кусковском нефтеперегонном заводе под Москвой первый куб непрерывного действия, который отличался несложной конструкцией и поэтому быстро нашел заводское применение. Это был, в сущности, куб, оборудованный устройством для непрерывной подачи. В 1883 г.

на заводе Нобеля в Баку вводится в действие первая кубовая батарея, состоявшая из ряда кубов непрерывного действия, работавших по принципу куба Менделеева.

Вскоре эта кубовая батарея была значительно усовершенствована инженерами Шуховым, Инчиком, Хохловым, Кушелевским, в результате чего производительность батареи резко возросла.

Кубовая батарея под названием Нобелевская получила широкое распространение не только в России, но и во всем мире. К 1900 г.

кубы непрерывного действия заняли господствующее положение в нефтепереработке, вытеснив кубы периодического действия.

Это был технический переворот, позволивший не только резко повысить производительность нефтеперегонных заводов, но и более глубоко производить разделение нефти, тем самым намного повысив степень ее использования.

Кубовая батарея давала не только керосин превосходного качества, в ней утилизировались и нефтяные остатки. Мазут в батарее подвергался дальнейшей перегонке с целью выделения смазочных масел различных сортов.

Из отходов керосинового производства в результате перегонки мазут превратился в ценное сырье для получения нового продукта – смазочных масел, которые были значительно ценнее керосина и употреблялись исключительно для технических целей: смазывания трущихся частей машин.

В XX в. перед нефтеперерабатывающей промышленностью встала новая проблема – получение бензина. С изобретением и распространением двигателя внутреннего сгорания, работающего на жидком топливе, бензин, считавшийся до того времени отходом нефтепереработки, стал ценнейшим продуктом. С 1902?го по 1912 г. мировое потребление бензина возросло с 3276 тонн до 376,8 тыс. тонн, т. е. в 115 раз.

В период 1900–1913 годов бензин в основном производился путем простой перегонки нефти.

При получении бензина применялся физический способ разделения – последовательное испарение с последующей конденсацией и отбором более легких фракций нефти, что позволило выделять содержащиеся в нефти продукты только в известных температурных пределах (от 780 до 300 °C).

Бензин при этом получался низкого качества и в небольших количествах. Поэтому по мере роста потребности в нефтяных продуктах возникла необходимость в новом химическом способе переработки нефти, который позволил бы значительно повысить выход бензина.

Над этой проблемой в течение последней четверти XIX в. и вплоть до Первой мировой войны работали ученые многих стран. Соединенными усилиями ученых?химиков и инженеров Европы и Америки к началу Первой мировой войны был разработан крекинг?процесс, то есть процесс глубокой переработки нефти.

Крекинг?процессом называется процесс получения бензина и легких моторных топлив из нефти путем разложения (расщепления) молекул тяжелых углеводородов под действием высоких температур и давления.

При крекинге выделяется значительное количество газообразных продуктов, которые в настоящее время являются ценнейшим сырьем как для органического синтеза вообще, так и для синтеза компонентов высокооктанового топлива.

Изобретение крекинг?процесса связано с именами русских ученых и инженеров. Еще в 1876 г. высокотемпературный крекинг некоторых фракций кавказских нефтей осуществили русские инженеры А. А. Летний и А. А. Курбатов. В 1887 г. К. М. Лысенко и П. П. Алексеев построили в Баку заводскую установку для получения керосина путем термической переработки масляного гудрона.

Знаменитый русский инженер и изобретатель В. Г. Шухов совместно с Гавриловым в 1890–1891 гг. сконструировал оригинальную аппаратуру для крекинг?процесса и запатентовал его. В этом аппарате нагревание нефти проходило не в цилиндрических кубах, а в трубах при ее вынужденном движении.

Это изобретение легло в основу современной схемы так называемого термического крекинга. Лишь спустя 20 лет американец Вильям Бартон, использовав по существу открытие Шухова, сделал аналогичное изобретение (крекинг при высоком давлении и температуре). В промышленных масштабах крекинг?процесс был освоен лишь в 1916 г. в США.

Термический крекинг явился первым методом химической переработки нефти. Первые установки термического крекинга под давлением подвергались затем значительным усовершенствованиям. Помимо того в нефтепереработке большую роль играет каталитический крекинг с использованием специальных катализаторов.

Разработка каталитического крекинг?процесса стала важным этапом в развитии химической технологии вообще и в нефтепереработке в частности.

Каталитический крекинг обеспечил более рациональные способы получения высококачественного авиационного бензина, что сыграло большую роль в годы Второй мировой войны. Первые промышленные установки каталитического крекинга появились к концу 30?х годов XX в.

в результате исследований французского инженера Э. Гудри, которые он проводил в США. Уже в 1937–1938 гг. по методу Гудри были получены первые 20 тыс. т авиационного бензина.

Внедрение промышленного крекинга заложило в 30?х годах основы глубокой химизации нефтепромышленности. В переработке нефти было создано новое направление – нефтехимический синтез. Затем в химическую переработку начали вовлекаться и некоторые жидкие углеводороды, входящие в состав различных нефтяных фракций, среди которых особо ценными являются бензол, толуол и др.

На современной нефтеперерабатывающей установке получают большое число различных ценных продуктов, а также сырье для химической промышленности. По существу промышленность нефтехимического синтеза в настоящее время стала основой органического синтеза, обеспечивая исходным сырьем и полупродуктами производство многих важнейших материалов и, в частности, специальных добавок к моторному топливу.

Основными химическими элементами, из которых состоит нефть, являются углерод (82–87 %) и водород (11–14 %). Количество серы колеблется от 0,1 до 5 %. Содержание азота и кислорода не превышает десятых долей процента. Наиболее важными компонентами нефти являются углеводороды: насыщенные углеводороды метанового ряда, алициклические соединения – нафтены, ароматические углеводороды.

Сырая нефть перед переработкой проходит определенную подготовку. Ее обезвоживают, разрушают образовавшиеся в процессе добычи водонефтяные эмульсии, применяя для этого нагрев до 50–160 °C при давлении 5–10 атмосфер, а также используя поверхностно?активные вещества и деэмульгаторы – разрушители эмульсий.

При обезвоживании из нефти уходят не все хлористые соли, растворенные в воде и нефти. Если их не удалить до конца, при дальнейшей переработке будет необходимо применять коррозионно?устойчивые материалы. Поэтому выгоднее полностью удалить хлориды на подготовительной стадии.

Для этого нефть пропускают через обессоливающие установки. Легкие нефти после обезвоживания и обессоливания подвергают стабилизации, отгоняя легкую пропанобутановую и, частично, пентановую фракции, иначе при транспортировке будут большие потери ценных легких углеводородов.

Кроме того, нестабилизированные легкие нефти более опасны при обращении, чем стабилизированные.

Легкими называют нефти с плотностью до 0,9 г/см3, тяжелыми – выше 0,9 г/см3.

Переработка нефти начинается с ее перегонки – процесса термического разделения нефти на основные фракции: бензин, лигроин, керосин, реактивное и дизельное топлива, топочный мазут.

Мазут используется не только как горючее, но и как сырье для производства парафина, смазочных масел, гудрона и других нефтепродуктов. Перегонка нефти осуществляется в непрерывно действующих трубчатых установках. Остатком перегонки является мазут или гудрон.

Мазут перегоняется в вакууме, в результате отбираются масляные фракции и остается гудрон.

После перегонки проводятся вторичные процессы переработки: крекинг, риформинг, гидроформинг и др. Результатом этих процессов является распад тяжелых углеродов на более легкие.

Крекинг может проходить как чисто термический процесс – термический крекинг, так и в присутствии катализаторов – каталитический крекинг.

Продукты термического крекинга, проводящегося при температуре 470–540 °C и под давлением 40–60 атмосфер, нестабильны при хранении, бензины из этих продуктов требуют последующего риформинга.

Риформинг – процесс дальнейшей переработки продуктов термического крекинга для получения высокооктановых бензинов и ароматических углеродов. До 30?х годов XX в. он представлял собой разновидность термического крекинга и проводился при температуре 540 °C и давлении 50–70 атмосфер. Сейчас это разновидность каталитического крекинга.

Он происходит при температуре 350–520 °C и давлении 15–40 атмосфер в присутствии катализаторов, содержащих металлы платиновой группы и другие металлы. Риформинг осуществляется под высоким давлением водорода во избежание деактивации катализатора коксом.

Продуктами риформинга являются бензины с октановым числом 90–95, водород и углеводороды.

Термический крекинг низкого давления проводится при температуре 500–600 °C под давлением в несколько атмосфер. Он также называется коксованием и применяется для переработки тяжелых фракций нефти, например гудронов, в более легкие. Наряду с ними получают кокс.

Высокотемпературный крекинг происходит при температуре 650–750 °C и под давлением, близким к атмосферному.

При каталитическом крекинге присутствуют катализаторы – алюмосиликаты. Его осуществляют при температуре 450–520 °C под давлением 2–3 атмосферы в реакционных колоннах с неподвижным или циркулирующим катализатором. Распад при этом виде крекинга проходит гораздо быстрее, чем при термическом, а качество бензина выше.

Средние и тяжелые нефтяные дистилляты с большим содержанием сернистых и смолистых соединений перерабатывают каталитическим крекингом в присутствии водорода – так называемый гидрокрекинг.

Он осуществляется при температурах 350–450 °C, давлении водорода 30–140 атмосфер. Катализаторами здесь служат соединения молибдена, никеля и кобальта.

Получаемые моторные топлива отличаются высоким качеством.

Газы крекинга разделяются на отдельные фракции, одна из которых называется бутан?бутилен.

При этом из легкого газообразного углеводорода бутана химическим путем в присутствии некоторых катализаторов получается другой углеводород той же химической формулы, но другой химической структуры – изобутан (из которого можно получить технически чистый изобутилен). Эти основные компоненты являются важным сырьем для современного химического синтеза.

Для использования в тех же целях других фракций крекинг газов применяется химический процесс, в результате которого получается другой вид высокооктанового топлива – неогексан. Для получения его используется промышленный процесс алкилирования – взаимодействие углеводорода этилена с парафиновым углеводородом изобутаном.

В этом процессе требуемая фракция крекинг?газа подвергается прежде всего термическому разложению при температуре 750 °C. Полученный газ, богатый непредельным углеводородом – этиленом, сжимается в компрессоре до 60 атмосфер и подается в специальную стальную башню, орошаемую сжиженным изобутаном.

В жидком изобутане этилен растворяется, насыщенный этиленом жидкий изобутан сжимается до 320 атмосфер и направляется в печь для проведения химической реакции.

В результате химической реакции при температуре 500 °C получается неогексан, загрязненный примесями, от которых очищается в специальных ректификационных колоннах.

В современной технике из нефти получают не только топливо, но и ряд важных веществ. На долю нефтехимии приходится около четверти всей химической продукции мира. Это спирты, синтетический каучук, пластмассы, ароматические соединения, биотехнологические производства.

Здесь нельзя не вспомнить слова Д. И. Менделеева: «Жечь нефть – все равно, что топить ассигнациями».

Источник: 100 знаменитых изобретений

Источник: https://interpretive.ru/termin/kreking-pererabotka-nefti.html

способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов итэр

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к процессу термического крекинга тяжелого нефтяного сырья, и может быть использовано при направленной переработке тяжелых нефтей, остатков атмосферной и вакуумной перегонки нефтей, отходов нефтепереработки — нефтешламов и направлено на создание высокотехнологичного способа термического крекинга тяжелых нефтяных остатков с повышением глубины переработки сырья и с более высоким выходом светлых дистиллятных фракций, в частности дизельных. Изобретение касается способа термического крекинга тяжелых нефтепродуктов, включающего их подачу совместно с активной донорно-водородной добавкой как исходного сырья в зону крекинга и его термообработку, в качестве донорно-водородной добавки используют воду в количестве 10-50 мас.%, исходное сырье подают в зону крекинга в виде водно-нефтяной эмульсии под сверхкритическим давлением 22,5-35,0 МПа, при котором проводят термообработку при температуре 320-480°С. 1 табл.

Читайте также:  Пластовая нефть: вязкость нефтяной фракции, свойства нефти

Предлагаемое изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к процессу термического крекинга тяжелого нефтяного сырья, и может быть использовано при направленной переработке тяжелых сортов нефти, остатков их атмосферной или вакуумной перегонки, отходов нефтепереработки — нефтешламов.

В нефтепереработке основной задачей является увеличение глубины переработки нефти, то есть максимальное получение светлых нефтепродуктов.

Технологически увеличение глубины переработки зависит от перераспределения баланса водород/углерод исходного сырья и балансов полученных нефтепродуктов и остатка сырья.

В этом плане газовая составляющая и легкий бензин являются продуктами с повышенным содержанием водорода, и здесь рассматривается задача максимального получения дизельных фракций, имеющих минимальное содержание водорода в ряду светлых дистиллятных фракций.

Существующие технологии термического крекинга характеризуются тем, что реакции проходят одновременно с реакциями конденсации и полимеризации смол и асфальтенов, что не позволяет в процессе термокрекинга (висбрекинга) нефтяных остатков получить достаточную глубину переработки, более 50% мас., не получив в остатке значительное содержание кокса.

Известен способ переработки тяжелых нефтепродуктов путем их обработки озонсодержащим газом до поглощения озона в количестве желательно 0,05-0,5 мас.

% с последующим термическим крекингом полученного продукта при температуре предпочтительно 400-430°С, давлении 0,5-3,0 МПа и объемной скорости сырья в термическом реакторе 1-2 ч-1, выход светлых нефтепродуктов составляет около 70% при коксообразовании 0,2-0,25% (см. патент Российской Федерации № 2184761, кл. C10G 27/14, C10G 9/00, 2001.07.18).

Однако данный способ не позволяет регулировать получение дизельных фракций, требует применения озона в достаточно больших количествах 0,05-0,5%. А то, что промышленные генераторы озона с такой производительностью не выпускаются, делает указанный способ малоприменимым в промышленности,

Известен также способ переработки нефти, включающий введение в сырую нефть катализатора, активацию доноров водорода и гидрогенизацию сырой нефти. Гидрогенизации подвергают нативную сырую нефть с содержанием воды 2-10% вес.

, катализатор используют в виде водорастворимых соединений металлов VI и VIII групп элементов периодической системы и растворяют его в воде, содержащейся в сырой нефти, с образованием истинного раствора, и в качестве доноров водорода используют собственные фракции сырой нефти и полученные из собственных фракций нефти.

При этом достигается повышение глубины переработки нефти вплоть до 95,0% в светлые нефтепродукты (см. пат. Российской Федерации № 2255959, кл. C10G 47/02, 2004.02.03).

Однако данный способ предназначен только для переработки (подготовки) сырой нефти, требует наличия водорода под давлением 3,5-7,0 МПа, расходного катализатора в достаточно больших количествах 0,01-1,0 вес.

% в расчете на металл — Мо, Ni, Co, Fe, введения больших количеств доноров водорода, полученных из фракций сырой нефти, под донором водорода понимают фракции, полученные в результате дистилляции продуктов гидрогенизации сырой нефти и гидроочистки фракций с температурой кипения 300-400°С в отдельной стадии производства, все это делает данный способ крайне сложным и малоприменимым в переработке нефти (в частности, тяжелой нефти) и не применимым для переработки существующих нефтяных остатков.

Наиболее близким к предложенному способу является способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов, включающий их подачу совместно с активной донорно-водородной добавкой, выбранной из группы: рядовые или обогащенные сланцы различных генетических типов, минеральная часть сланцев, цеолитсодержащие катализаторы, смесь рядового сланца и цеолитсодержаших алюмосиликатных катализаторов, — как исходного сырья в зону крекинга и его термообработку при атмосферном давлении в интервале температур 400-430°C. Содержание указанных добавок равно 8-12 мас.%, время изотермической выдержки реакционной смеси при конечной температуре в реакторе составляет от 30 до 180 минут, выход светлого дистиллята (глубина переработки сырья) — до 65,8% на загружаемую смесь (см. патент Российской Федерации № 2288940, кл. C10G 47/22, 2005.07.20).

  • Недостатками данного способа являются его относительно невысокая технологичность, необходимость предварительной подготовки сырья, наличия огромного количества твердых добавок — 8-12%, необходимость длительной изотермической выдержки реакционной массы — 30-180 минут, все это делает данный способ сложным и малоприменимым в промышленной переработке тяжелых нефтяных остатков.
  • Кроме того, глубина переработки сырья недостаточно высока, сравнительно невелик выход светлых дистиллятных фракций, в частности дизельных.
  • Техническим результатом предлагаемого решения является создание высокотехнологичного способа термического крекинга тяжелых нефтяных остатков с повышением глубины переработки сырья и с более высоким выходом светлых дистиллятных фракций, в частности дизельных.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов ИТЭР, включающий их подачу совместно с активной донорно-водородной добавкой как исходного сырья в зону крекинга и его термообработку, причем в качестве донорно-водородной добавки используют воду в количестве 10-50 мас.%, исходное сырье подают в зону крекинга в виде водно-нефтяной эмульсии под сверхкритическим давлением 22,5-35,0 МПа, при котором проводят термообработку при температуре 320-480°С.

Техническая сущность способа ИТЭР состоит в том, что тяжелые нефтепродукты совместно с водой как исходное сырье подают в реакционные трубы печи крекинга, в которых процесс начинается, развивается и завершается. При применении сокет-камеры процесс завершается в сокет-камере.

Вода при рабочих температурах 320-480°С и сверхкритических давлениях 22,5-35,0 МПа является термически и каталитически активной в данном процессе, что позволяет использовать ее в качестве донорно-водородной добавки.

Специальной предварительной подготовки сырья не требуется — воду подают либо непосредственно в поток нефтяного сырья перед входом в конвекционную и/или радиационную камеру печи крекинга, либо в поток нефтяного сырья до насосов высокого давления, либо вода изначально связана с тяжелым нефтяным сырьем в случае переработки нефтешлама.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно упростить аппаратное оформление процесса крекинга (по сравнению с каткрекингом и гидрокрекингом) и получить более высокую глубину переработки тяжелых нефтяных остатков, до 90%, с получением газов крекинга менее 1% и набора нефтепродуктов — компонентов автомобильных топлив, котельных топлив по ГОСТ 10585-99 и битумов различных марок. По данной технологии могут перерабатываться не только мазуты и гудроны, но и нефтяные шламы с содержанием механической примеси до 30% мас., переработка которых обычно представляет собой насущную задачу.

Предлагаемый способ термического крекинга является безотходным и позволяет в определенных пределах варьировать соотношение между бензинодизельной фракцией и получаемым битуминозным остатком.

Для организации оптимального протекания реакций крекинга из образующейся эмульсии вода — нефтяное сырье в реакционных трубах печи крекинга регулируется структура и скорость потока в трубах путем подачи (дозировки) воды в каждый поток реакционных труб печей крекинга.

Подача воды, как правило, производится на входе в конвективную секцию печи крекинга, объем подаваемой воды определяется на основании практического опыта применительно к параметрам конкретного нефтяного сырья и составляет от 10% до 50% мас. от массы нефтяного сырья.

На выходе из печи крекинга в парожидкостную продуктовую смесь может подаваться охлаждающий агент — «квенч», которым служит охлажденная вода или газойль крекинга.

Квенч подается в поток после редуцирующего клапана-регулятора давления прямого действия «до себя» для прекращения реакций крекинга, а также для достижения температуры смеси, соответствующей оптимальному профилю температуры в поточной технологической линии производства.

Парожидкостная смесь, охлажденная до температур конденсации в эмульсию вода — полученный нефтепродукт, вследствие большой разности плотностей хорошо расслаивается, и вода технологически легко отделяется от нефтепродукта, В дальнейшем нефтепродукт с потенциальным содержанием светлых фракций до 80% мас., может либо отгружаться в виде котельных топлив и товарной нефти, либо подвергаться дальнейшей переработке — ректификации, гидроочистке и т.д., а остаток в виде гудрона перерабатываться в битум.

Пример 1

Перерабатываемое сырье — застарелый нефтяный шлам открытого амбарного хранения, Пермская область, бывшая Усть-Сызьвенская нефтебаза, г.Краснокамск.

  1. Характеристики нефтешлама
  2. Удельная плотность при 20°С — 0,975 г/см3
  3. Фракционный состав нефтяной часта:
  4. Начало кипения 360°С
    НК-160°С 0%
    160-360°С 0%,
    360-500°С 15%
    500° — и выше 85%
  5. Наличие воды — 30,0%
  6. Содержание серы — 2,7%
  7. Содержание механических примесей — 5,5% мас.

Исходное сырье с содержанием воды 30% подогревают в паровом теплообменнике до температуры 90°С и насосом высокого давления подают в реакционный змеевик печи крекинга под давлением 28,0 МПа.

Пропуская сырье через змеевик, его нагревают топочными газами до 420°С и далее на регулирующем клапане давления «до себя» сбрасывают давление до 1,0 МПа. Полученную парожидкостную смесь охлаждают в теплообменнике. Полученный продукт конденсируют.

После отделения воды проводят анализы полученного нефтепродукта.

  • Характеристика полученного нефтепродукта
  • Удельная плотность при 20°С — 0,838 г/см3
  • Фракционный состав полученного продукта (вода отделена):
  • Начало кипения 42°С
    НК-160°С 8%
    160-360°С 64%,
    360-500°С 12%
    500° и выше 15%
  • Газ С1-С5 1,0%
  • Содержание серы в бензине — 0,6%, в дизельном топливе — 1,4%
  • Последующие примеры способа сведены в таблицу.
  • Как следует из приведенных примеров, заявляемый способ представляет собой хорошее и надежное решение поставленной задачи с достижением заявленного технического результата.

Предлагаемый способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов ИТЭР отличается от других известных способов ведения процесса переработки нефтяных остатков, таких как: термический крекинг (висбрекинг), каталитический крекинг, гидрокрекинг, гидроочистка остаточных нефтяных фракций, замедленное коксование и т.д.

, причем отличие заключается в том, что переработка нефтяных остатков происходит с водой, в реакционных трубах печи крекинга с рабочими температурами 320-480°С, при сверхкритическом давлении 22,5-35,0 МПа обрабатываемой эмульсии вода — нефтяное сырье, без использования твердых добавок и катализаторов, без специальной подготовки сырья.

Водно-нефтяная эмульсия получается путем добавления (дозирования) 10-50% мас. воды в поток тяжелого нефтяного сырья, подаваемого на переработку.

Предлагаемый способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов ИТЭР позволяет подавить реакции полимеризации настолько, что имеется возможность перерабатывать даже «грязное» исходное сырье с содержанием до 30% механических примесей, получая при этом дополнительное количество нефтепродукта в результате конверсии органической части механической примеси в углеводородную фракцию. Данный процесс позволяет с селективностью до 90% мас. получать только дизельные фракции с получением газов крекинга менее 1% мас.

  1. Предложенное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна», поскольку в известном уровне техники не содержится решения, касающегося термического крекинга тяжелых нефтяных остатков, существенные признаки которого совпадают со всеми существенными признаками настоящего изобретения.
  2. Предложенное техническое решение соответствует также условию патентоспособности «изобретательский уровень», поскольку в известном уровне техники не выявлены технические решения, отличительные признаки которых направлены на решение технической задачи настоящего изобретения.
  3. Кроме того, предложенное решение соответствует критерию «промышленная применимость», что следует из приведенных примеров.
  4. Все вышесказанное, по мнению автора, позволяет считать предложенное решение соответствующим критериям изобретения, которое могло бы быть защищено патентом.
Таблица
№ п/п Нефтяное сырье Добавка воды, мас.% Температура, t, °C Давление Р, МПа Исходный продукт, фракции НК-360°С, % мас. Полученный продукт
фракции НК-360°С, % мас. фракции 360°С — КК, % мас. газ + потери, % мас.
1 2 3 4 5 6 7 9 6
1 Застарелый нефтешлам, бывшая Усть-Сызьвенская НБ 30 420 28,0 72,0 27 10
2 Нефтешлам ОАО «Салаватнефтеорг-синтез» 50 320 30,0 0 74,0 25,4 0,6
3 Мазут М100 ОАО «Салаватнефтеорг-синтез» 20 480 22,5 63,2 35,9 0,9
4 Мазут М100 Ново-Уфимского НПЗ 40 480 30,0 0 62,8 36,5 0,7
5 Мазут М100 Ярославского НПЗ 30 465 28,0 59,4 40,2 0,4
6 Мазут М-40 ООО «Антипинский НПЗ» 30 480 25,0 91,9 7,4 0,7
7 Мазут М100 ОАО «Московский НПЗ» 10 420 35,0 72,3 26,8 0,9

Формула изобретения

Способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов, включающий их подачу совместно с активной донорно-водородной добавкой как исходного сырья в зону крекинга и его термообработку, отличающийся тем, что в качестве донорно-водородной добавки используют воду в количестве 10-50 мас.%, исходное сырье подают в зону крекинга в виде водно-нефтяной эмульсии под сверхкритическим давлением 22,5-35,0 МПа, при котором проводят термообработку при температуре 320-480°С.

Источник: http://www.freepatent.ru/patents/2354681

Ссылка на основную публикацию