Способ получения зольного остатка, содержащего соединения ванадия из серосодержащих углеводородов

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗОЛЬНОГО ОСТАТКА, СОДЕРЖАЩЕГО СОЕДИНЕНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ УГЛЕВОДОРОДОВ, включающий связывание серы путем добавки в углеводороды соединений кальция и озоление, отличающийся тем, что, с целью снижения материальных и энергетических затрат, перед связыванием серы осуществляют деасфальтизацию углеводородов с получением асфальтосмолистой фазы и деасфальтизированной нефти, озолению после перемешивания с соединениями кальция подвергают асфальтосмолистую фазу.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и металлургической промышленности, в частности к способам концентрирования ванадия, и может быть использовано при получении оксидов ванадия из ванадийсодержащих углеводородов.
Известен способ получения ванадийсодержащего зольного остатка из тяжелых фракций нефти, описанный в работе Н.П. Слотвинского - Сидака "Ванадий в природе и технике" (Новое в жизни, науке и технике, сер. Химия, 1979, N 5), при использовании их в качестве котельного топлива с последующей утилизацией золы для выделения из нее пятиокиси ванадия.
Недостатком способа является высокое содержание SO₂ в отходящих газах при сжигании серосодержащих остатков в нефти.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ связывания летучей серы, предусматривающий связывание серы путем добавки в углеводороды соединений кальция и озоление (см. патент США N 4521383, кл. 423/68, 208/126).
Недостатками данного способа является то, что для осуществления процесса коксования необходимы высокие температуры (до 500^оС), применение специального оборудования для коксования: кубы коксования, приспособления для выгрузки и дробления кокса, а также большое количество теплообменной аппаратуры, что ведет в конечном итоге к значительным материальным и энергетическим затратам.
Целью предлагаемого способа является снижение материальных и энергетических затрат.
Указанная цель достигается описываемым способом, включающим связывание серы путем добавки в углеводороды соединений кальция и озоление.
Новым является то, что перед связыванием серы осуществляют деасфальтизацию углеводородов с получением асфальтосмолистой фазы и деасфальтизированной нефти, а озолению после перемешивания с соединениями кальция подвергают асфальтосмолистую фазу.
Способ осуществляется следующим образом. В емкость с мешалкой одновременно с нефтью подают растворитель (например) бутан-пентановую фракцию) в соотношении нефть:растворитель 1:3 - 1:5. Смесь тщательно перемешивают и отстаивают в течении 2-3 ч. В результате этого в емкости образуются две фазы: верхняя - смесь деасфальтизированной нефти с растворителем (жидкая фаза), нижняя - асфальтосмолистая часть (твердая фаза). Далее твердую фазу отделяют от жидкой фазы, от которой отгоняют растворитель и получают деасфальтизированную нефть с улучшенными физико- химическими свойствами (по сравнению с исходной нефтью). В асфальтосмолистую часть (твердую фазу) добавляют соединения кальция (например, СаСО₃) в мольном соотношении Са:S (S - содержание серы в твердой фазе) 1:4 - 2:1 тщательно перемешивают и озоляют в печи при температуре порядка 800^оС. При такой температуре сера, содержащаяся в асфальтосмолистой части взаимодействует с ионами кальция с образованием СаS и CaSO₄ и остается в золе, в которой также концентрируется часть ванадия в виде его пятиокиси (V₂O₅). Далее по известной технологии (П.С. Киндяков, В. Е. Плющев, С. Б. Степина и др. Химия редких и рассеянных элементов. - М.: Высшая школа, 1969) пятиокись ванадия выщелачивают из золы и используют, например, в металлургии.
П р и м е р. Эффективность предлагаемого способа проверяли в лабораторных условиях. Опыты проводили с нефтью Нурлатского месторождения ТССР (плотность 914 кг/м³, вязкость при 20^оС 145 Сст.), содержащей 4,2% серы 700 г/т ванадия. В навеску нефти в количестве 50 мл добавляли 500 мл нестабильного бензина, тщательно перемешивали и отстаивали в течении 3 ч при 15^оС. После отделения деасфальтизата его грели в водяной бане до температуры 100^оС для отгонки растворителя. В результате получили деасфальтизат со следующими свойствами: плотность 852 кг/м³, вязкость при 20^оС 16,1 сСт., содержание серы 2,2%, ванадия 84 г/т.
Нижнюю асфальтосмолистую часть тщательно перемешали с СаСО₃, в мощных соотношениях Са: S (S - сера асфальтосмолистой части) 1:4, 1:2, 1:1, 2:1. Затем полученные образцы озоляли в кварцевой трубке при температуре 800^оС и определяли количество выделившегося при этом SO₂. Результаты опытов приведены в таблице.
Как видно из таблицы, при увеличении мольного соотношения Ca:S (S - сера в асфальтосмолистой части) от 0 до 2:1 количество выделившегося при озолении SO₂ в пересчете на серу (мас.%) уменьшается от 5,2 до 0,2, т.е. при соотношении Са:S = 2:1 достигается 96%-ное связывание серы.
Так как в известном и предлагаемом способах озолению подвергается концентрат ванадия в высокомолекулярной части, а режимы озоления одинаковы, количество ванадия, перешедшего в зольный остаток, его потери при озолении и полнота извлечения будут в обоих случаях идентичны.
Технико-экономические преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным заключаются в том, что он позволяет:
снизить материальные затраты за счет простоты, невысокой металлоемкости набора технологического оборудования процесса деасфальтизации, для проведения которого достаточно иметь отстойник для разделения асфальтосмолистой части и деасфальтизата и отпарную колонну для отгонки растворителя от деасфальтизата;
снизить энергетические затраты за счет мягкости технологического режима процесса деасфальтизации, который осуществляется при температурах 15-60^оС при атмосферном давлении.
Оценка показала, что при одинаковой производительности установок по сырью, внедрение предлагаемого способа позволит снизить капитальные вложения на 25%, энергетические затраты на 20%, эксплуатационные расходы на 10%.
Использование: получение зольного остатка, содержащего соединения ванадия, из серосодержащих углеводородов связыванием серы путем добавки в углеводороды соединений кальция и изолением. Сущность: перед связыванием серы осуществляют деасфальтизацию углеводородов с получением асфальто-смолистой фазы и деасфальтизированной нефти, а озолению после перемешивания с соединениями кальция подвергают асфальтосмолистую фазу. 1 табл.