Способ получения дистиллатов и устройство для его осуществления

(51)4 С 1 О С 9/30, 9/20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ РУРЕ ярд ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13,.13 Н ПАТЕНТУ(56) Патент США Нф 3888762,кл. 208-120, опублик. 1975.Заявка Англии У 2075048,кл. С 10 С 51/04,. опублик. 1981.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСТИЛЛЯТОВИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение касается нефтепереработки, в частности получения дистиллятов (ДТ) иэ тяжелых нефтяныхостатков и устройства для осуществления процесса, и может быть использовано на нефтеперегонных заводах.Для повышения эффективности процессаполучения ДТ нефтяные остатки подаютв определенные точки, расположенныепо высоте контактора, по ходу движения потока теплоносителя и инертного газа. ДТ получают путем селективного испарения при контактированиинефтяных остатков и инертного газа смелкодисперсным инертным теплоносителем, которые подают в нижнюю частьколонного вертикального контакторапри 526,2-565,56 С.в течение 0,53,83 с, Процесс ведут в замкнутойсистеме: контактор - регенератор. Вразделительной зоне из газового потока отделяют отработанный теплоноситель, содержащий неиспаренный остаток нефти с высоким содержанием углерода и металлов, причем охлаждение 801299518 А 3 газового потока ведут при температуре ниже, чем крекинг, Регенерацию от работанного теплоносителя ведут обработкой его в регенераторе кислород- содержащим газом (для выжига остат-, ков нефти). После нагрева теплоносителя его рециркулируют в нижнюю часть контактора. В качестве инертного газа используют водяной пар, углеводороды и серосодержащее соединение. В разделительную зону поток из контактора поступает или снизу вверх или сверху вниз. Устройство для получения ДТ включает П-образный в верхней части вертикальный контактор по высоте которого расположены средства вводасырья, а в П-образной части - средства ввода теплоносителя и инертного газа, камеру разделения парогазового потока и твердого теплоносителя, соединенную с контактором; средство для охлаждения паров, соединенное с9 фюа 4 камерой разделения; камеру регенерации и нагрева теплоносителя со средствами подачи кислородсодержащего газа, 4 ю соединенную с нижней частью контактора. Способ и устройство обеспечи- Ю вают выход по углероду, мас.7 (от вией исходного сырья по балансу): бутан ОО и более легкие фракции 6; нафта 12; легроин и более тяжелые фракции 55; неисправная часть 13, т.е. в сумме 86, Степень извлечения никеля и ва- . ф надия - 90 и 937, от первоначально присутствующего в сырье количества, 2 с.п. ф-лы, 2 э.п.ф-лы, 2 ил., 4 табл.1 12995Изобретение относится к способу и устройству для получения дистиллятов иэ тяжелых нефтяных остатков.Пель изобретения - повышение эффективности процесса. 5На фиг.1 изображено устройство для осуществления способа с расположением контактора в камере разделения; на фиг2 - то же, с расположенигм контактора вне камеры разделения, 1 ОУстройство для получения дистиллятов включает вертикальный контактор 1 со средствами 2, 3 и 4 для ввода сырья, инертного газа и твердого теплоносителя соответственно, каме ру 5 разделения парогазового потока и твердого теплоносителя, соединенную с контактором 1, средство б.для ох."-. лаждения паров, соединенное с циклоном 7 камеры 5 разделения, камеру 8 20 регенерации и нагрева теплоносителя со средствами 9 для подачи кислород- содержащего газа, соединенную средством 4, имеющим управляющий клапан 10, с нижней частью контактора 1.25Исходное сырье, содержащее высококипящие нефтяные остатки, характеризующиеся высоким содержанием углерода по Конрадсону, содержанием металлов или содержанием и того и другого, подают в контактор 1 средствами 2 для подъема с высокой скоростью в контакторе 1 при непосредственном контактировании с горячими инертными твердыми частицами, подава емыми средством 4. Большая часть исходного сырья испаряется при температуре, преобладающей в контакторе. Это испарение происходит стремительно, в результате чего образуется 40 быстро восходящий поток пара с подвешенными в нем твердыми инертными частицами. Часть сырья, которая не испарилась, коагулирует на инертных твердых частицах, образуя горючий 45 осадок, состоящий иэ компонентов сырья с высоким содержанием углерода по Конрадсону и металлов. Твердые частицы отделяют от паров углеводородов в верхней части контактора 1 при помощи системы, разработанной в процессах каталитического крекинга. Верхний конец контактора 1 открыт, в результате чего взвешенные твердые частицы по инерции проникают в камеру 5. Пары выходят из контактора 1 через .боковое выпускное отверстие в контакторе в циклон 18 27, где твердые частицы, все еще взвешенные в парах, удаляются и выводятся по погружаемому отводу 11 в нижнюю часть камеры 5. Твердые частицы, проходящие сверху контактора 1, и твердые частицы, проходящие от погружаемого отвода 9, проходят вниз к отпарной колонне 12, где пар, подаваемый по линии 13, способствует испарению всех остающихся летучих углеводородов до того, как твердые частицы, несущие горючий осадок, поступят по линии 14 в камеру 8 регенерации.Пары, отделенные от захваченных твердых частиц в циклоне 7, проходят по линии 15 в средство 6, где они охлаждаются до температуры ниже температуры, при которой происходит в основном термический крекинг, напри- . мер, смесью с соответствующей быстро охлаждающей средой, такой как холодный поток углеводородов или вода, поступающей по линии 16. В качестве камеры 8 регенерации и нагрева теплоносителя может быть использована любая из конструкций, разработанных для сжигания горючих осадков из мелко измельченных твердых материалов, например регенераторы для катализатора крекинга. Воздух, подаваемый в камеру 8 средством 9, осуществляет выжигание органического осадка на инертном твердом материале, в результате чего образуются газообразные продукты сгорания, выводимые по линии 17. Камера 8 работает в режиме поддержания максимальной температуры в горелке. Этим осуществляется регулирование температуры в контакторе 1.Инертные твердые частицы, нагреваемые температурой сгорания в камере 8, очищают паром перед возвращением их в контактор 1. Инертными твердыми частицами являются микросферы обожженного каелина следующего состава, мас.7: двуокись кремния 51- 53; А 1 Оэ 41-45; вода 1-1, Балластом являются небольшие количества примесей, особенно железа, титана и щелочноземельных металлов. Обычно содержание железа (в виде Ге Оэ) составляет 1-2 мас.й, а титана (в виде двуокиси титана) - 2 мас.7Размер микросфер 20 - 150 мкм, а пор - 150 - 600 А, площадь поверхности О - 15 м /г.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 12Контактор 1 имеет инжекционные средства для подачи сырья, снабженные клапанами 18. Средства 2 располагают на расстояниях 25 и 503 высоты контактора 1. Средство 3 имеет линии 19 и 20 с клапанами, предназначенные для подачи пара или других рециркулируемых материалов, таких как подкисленная вода, рециркулируемый газ или жидкие углеводороды, в нижнюю часть контактора 1 с углеводородным сырьем или без него.Изменяя поток в контакторе 1 по направлению (фиг.2), он поступает в камеру при движении вниз через верхнюю часть контактора 1. Поток поднимающихся горячих инертных твердых материалов образуется в контакторе 1 путем впрыскивания пара, жидкой воды, рециркулируемого газа или стабильных жидких углеводородов, подаваемых в нижнюю часть контактора 1 средством 3 для перемешивания и взвешивания горячих твердых инертных частиц, поступающих из камеры 8. В самой высокой точке контакторапоток направляют горизонтально через часть 21 контактора, а затем вниз через вертикальную часть 22 к открытому концу контактора с выводом паров в циклоны 7.При добавлении некоторой части или всего сырья в верхний конец части 22 контактора получают малые времена контакта.Для некоторых видов остаточного сырья уСтановлено, что наилучшие результаты достигаются впрыскиванием всего сырья по линии 23 в направленную вниз часть 22 контактора 1. При работе такого типа подъемная часть контактора служит для создания суспензия горячих инертных твердых частиц в газообразной среде, что также способствует уменьшению парциального давления паров, углеводородов, получаемых контактированием сырья остаточной фракции с горячими инертными твердыми частицамиП,р и м е р 1. Через вертикальную линию на дно стояка (фиг.1) подают инертные микросферы прокаленного каолина, нагретого до 746,6 С. Стояк имеет длину 30,9 м и производительность, равную 10000 баррелей в день. Клапан регулирует скорость подачи нагретых микросфер к стояку для того, чтобы поддерживать постоянное значение температуры на выход 99518 4 ном конце стояка. Пар на дно стоякаподают через линию в количестве, которое является достаточным для того,чтобы переносить инертные твердыевещества через стояк. По линии 17подачи, расположенной в 11,89 м от.носительно дна стояка (т,е, в точке, составляющей 343 от высоты стояка), подают исходное сырье, являющееся тяжелой нефтью, имеющее сле одующие свойства: американского института нефти 17,9; углерод по Рэмсботтому 8,9 мас.7.; содержание никеля 39 ч, на 1 млн, по весу; содержание ванадия 133 ч. на 1 млн. по весу; дистилляция: 53 по объему отгоняют при 247,2 С, 1 ОХ - при 284,4 С,307. - при 282,2 С, 507. - при 478,8,Регулируют скорость подачи исходного сырья до уровня, соответствующего 2500 баррелям в день, так что время нахождения исходного сырья в стояке составляет 2,5 с при температуре на выходном конце стояка, регулируемой таким образом, что ее знаочение составляет 526,6 С. При обеспечении этих условий весовое отношение инертных твердых веществ к исходному сырью составляет 6,9. Когда исходное сырье поступает в стояк и контактирует с нагретыми инертными твердымивеществами оно быстро и селективно испаряется. Испаривщаяся часть содержитпри этом те компоненты исходногосырья, которые имеют низкое содержание углерода Рэмсботтома и металлов,а неиспарившаяся часть содержит текомпоненты исходного сырья, которыеимеют высокое содержание углеродаРэмсботтома и металлов. Испарившаясячасть исходного сырья вместе с нагретыми инертными твердыми веществами,содержащими неиспарившуюся часть исходного сырья, и паром непрерывнымпотоком подают к выходному концустояка, причем температура их в этОЙточке достигает 526,6 С. На выходномконце стояка производят отделение паров .от инертных твердых веществ, которые все еще содержат неиспарившуюся часть исходного сырья. Пары выходят из сепарационной камеры по линии13. Температуру паров снижают до371,11 С, чтоб избежать термическогокрекинга паров, Выход паров составляет 86 Х по отношению к исходномусырью. Отбирают и анализируют пробыпаров,Компонент Содержание ме-Выход талла вкомпоо компо меоненту7. от таллу части ненте, мас.ч.на 1 млн. по весырья су на 1 млн. от 20 сырья Никель 25Бутан и более легкиефракции 0 х 0 Нафта30 0 х 0 ЛГ и более тяжелыефракции 6 х 64 З 5 Неиспарившиеся фракции Выход, мас.7. от исходного 260 х 14 Содержание молеКомпонент кулярного углерода компонента, мас.7 сырья Ванадий 40 Бутан и более легкие фракции по ком- по угпонент лероду 0 х 45 Нафта 0 х Бутан и более легкиефракции ЛГ и более тяжелые фракции 8 614 12 80 х 20 х 64 13 50 86 х Нафта Неиспарившиеся фрак- ции 1285 х 14 180 ЛГ и болеетяжелые фракции 87 х 64 55 Неиспарившиеся части 96 х 14 13 5 12Они имеют следующий состав, мас,7;бутан и более легкие фракции, которые вкпючают 1,474 м газообразныхуглеводородов на баррель сырья 8;нафта 14; легкий газойль (ЛГ) и болеетяжелые фракции 64,Собирают инертные твердые вещества, которые содержат неиспарившиесячасти, имеющие высокое содержаниеуглерода Рэмсботтома и металлов, исходного сырья на дне сепарационнойкамеры, где:производят отпариваниеперед тем, как они поступают в горелку. При анализе устанавливают, чтоосадки, которые содержатся на носителе, составляют до 147 от исходного сырья, введенного в стояк.Расчет баланса по углероду производят следующим образом.Содержание молекулярного углерода каждого из идентифицированныхкомпонентов (т,е. бутана и болеелегких фракций, нафты, ЛГ и болеетяжелых Фракций и неиспарившихся частей исходного сырья) умножают на количество полученного соответствующего компонента (т.е. на выход по данномукомпоненту), рассчитанное впроцентах от исходного сырья, введен-,ного в устройство. Получают количество углерода, вьппедшего с каждым изкомпонентов (т.е. определяют выходпо углероду) по отношению к первоначально введенному сырью (табл.1),Таблица99518 6Рассчитанное по углероду значение, равное 86 мас,7 (без исходногосырья), совпадает со значением, которое получено в результате лабораторных анализов.Аналогичным образом может бытьосуществлен баланс по никелю и ванадию (табл.2).Таблица 2 55Значения, приведенные в табл.2,совпадают с данными лабораторных анализов исходного сырья, соответствующими 39 мас.ч. на 1 млн. ч, никеля7и 139 мас,ч, по весу на 1 млн, ч.ванадия.Таким образом, 902 никеля (39-4) -39 х 100 и 937, ванадия (93-13)193 х 00, первоначально присутствующие в исходном сырье; удаляют изнего,П р и м е р 2, Воду в жидком виде вводят на дно стояка со скоростью0,34 фута на Фунт исходного сырья, ОУправление стояком осуществляют аналогично примеру 1, но температуру на.выводном конце стояка поддерживаютравной 547,7 ОС. Инертные твердые вещества подают на дно колонны при 5743,3 С и при отношении количестваинертного твердого вещества к сырью,равном 16,2 чтоб поддерживать повышенное значение температуры стояка иобеспечить генерирование количества 20тепла, необходимого для испарения воды в жидком виде. Затем в стояк подают газообразный водород со скоростью 22 стандартных кубических футов на баррель исходного сырья при 25обеспечении выхода по продукту, атакже по балансу по углероду, никелюи ванадию, такого же, как и в примере 1. При этом условиях время нахождения .сырья в устройстве уменьшается от 2,5 до 2 с.П р и м е р 3. Воду в жидком виде вводят в основание стояка при условиях, аналогичных примеру 2. Чтобподдерживать время нахождения углево- З 5дородов, равное 2,5 с (как это впримере 1), впрыскивают исходноесырье в точке, расположенной в колонне в 3,04 м от дна стояка (8,6 Еот высоты стояка). Выход продукта и 40балансы материалов остаются фактически такими же, как в примере 2.П р и м е р 4. Проводят аналогично примеру 1, но инертные твердыевещества подают на дно стояка при 45752,2 С, а воду в жидком виде подаютна дно стояка со скоростью 0,31 Футана фунт исходного сырья. На выводномконце стояка поддерживают температуру, равную 533,3 С, и вводят рецирку лируемый газ на дно стояка со скоростью О,8 фута на фунт исходногосырья. Рециркулируемый газ содержит1,18 мас.Е сероводорода.Выход по продукту и балансы Факти чески аналогичны, полученным в примере 1, за исключением того, что уменьшается производство газообразного 518 8 водорода с 226 до 27 стандартных кубических футов на баррель свежего сырья и снижаетсявремя нахождения до 1,9 с.П р и м е р 5. Исходное сырье впрыскивают в стояк в точке, находящейся на высоте 8,89 м от дна стояка (537, от высоты стояка)Поддерживают температуру на выводном конце стояка, равную 543,3 С, а твердые инертные вещества подают на дноостояка при 748,8 С. Условия работы стояка сохраняют аналогичными примеру 1, но скорость введения исходного сЫрья уменьшают до 1750 баррелей в день. Время нахождения внутри стояка поддерживают равным 2,5 с, поскольку исходное сырье впрыскивают в точке, расположенной на расстоянии от дна, соответствующем 532 высоты стояка вместо 347 высоты стояка. Выход продукта и балансы материалов фактически аналогичныполученным попримеру 1.П р и м е р 6. Проводят аналогично примеру 1, но исходное сырье, инертные твердые вещества и пар вводят в стояк, представленный на фиг.2. Полная длина этого стояка 36,57 м, причем протяженность участка верхнего потока 28,95 м, а участка поперечного потока 3,04 м, участок нижнего потока имеет протяженность 4,57 м. Проектная производительность этого устройства 10000 баррелей в день.Исходное сырье вводят по линии 23 наверх секции нижнего потока стояка (в точке, высота которой составляет 87,57 длины стояка). Определяют время нахождения в установке, равное 0,5 с, а температуру на выходе стояка лоддерживают равной 565,56 С. Выход продукта и балансы материалов аналогичны полученным по примеру 5.П р и м е р 7. Проводят аналогично примеру 6, но исходное сырье вводят со скоростью 5000 баррелей в день. Поддерживают время нахождения сырья внутри стояка равным 0,5 с, вводя теперь исходное сырье в стояк в точке, расположенной на 27,4 м от дна (752 от длины стояка). Выход продукта и балансы материалов остаются Фактически такими же, как и в примере 6.П р и м е р 8. 12-дневный пробег проведен на пилотной установке, Общая высота колонны составляет 35,3 м инжекционные насадки на высотах 11,9 и 18,9 м от дна.Результаты приведены в табл.3 и 4,1 1 1 1 1 ф 1 ж а Ф 11 1 1 М 1 Х 1 л 1 0 1 ХА 0 И ЭС 0 О 1 6 РХ И Ф 1" о Е А о Е О о м ж 10 лЭ Еф бЕжС фО щ фС а. ох о - Ео Щ Ю 1 3 ж э о Е 4 ф МооЕ ОХ флЦОлохяС 0 4 Хц ХО,Хж з оРч М О о1 1 1 1 1 1 О 1 о1 1 1 1 1 1 1,5 ала аль нас Л 35 37 41 49 43 Вал адядмас. 97 186 201 1 2 20 222 170 222 1 олла С 5 об. 291,1 290 281,6 274,4 25 об,й 6 3 50 обЛ Выход лродтатоа, ласЛ,5 3,8 11,6 10,4 9,8 10,4 209 16,2 15, 12 1,5 1,4,0 59,3 612 39 23,0 22,из об амкну р м в течение 0,5-3,83 с,системе контактор - ре следующего отделения п парогазового по".ока о го теплоносителя, соде испарившийся остаток н содержанием углерода и разделительной зоне, о рогазового потока до т же температуры при кое н и я 5 енератор, полученного отработанножащего не Способ пол путем селективно контактировании ения Дистиллятов а ения прине 0 тяныха с мелко 5оносителем,ртным газом желых татков нертного га ти с высо дисттерсным инертнподаваемым, вместв нижнюю часть кол п и металло н аждени перату рой пр анно и 5 вертикальет термический крекинг, регенерацииотработанного теплоносителя обработкой его в регенераторе кислородсодержащим газом для выжига остатка нефти, нагрева теплоносителя и рециркуляции его на контактирование в нижнюю часть контактора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, нефтянойостаток вводят в контактор в точки, 10расположенные по его высоте по ходудвижения потока теплоносителя и инертного газа. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве инертного газа используют водяной пар, воду, углеводороды и серосодержащее соединениего3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что поток из контактора поступает в разделительную 1299518 14зону или снизу вверх , или сверху вниз.4, Устройство для получения дистиллятов, включающее вертикальныйконтактор со средствами для вводасырья, инертного газа и твердого теплоносителя, камеру разделения парогазового потока и твердого теплоносителя, соединенную с контактором,средство для охлаждения паров, соединенное с камерой разделения, камеру регенерации и нагрева теплоносителя со средствами для подачи кислородсодержащего газа, соединенную снижней частью контактора, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения эффективности процесса,контактор в верхней части выполненП-образной формы, средства для вводасырья расположены по высоте контактора и в П-образной его части по ходу движения потока теплоносителя иинертного газа.1299518 и Составитель Т.РаевскаРедактор И.Дербак Техред М.Моргентал Корректор А.Зимокосо Заказ 906/64ВНИИП писное тета СССРкрытийая наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприя Тираж 464 И Государственного коми делам изобретений и о 5, Москва, Ж-З 5, Раушс