Способ получения углеводородного топлива и пека

 

Изобретение касается производства углеводородного топлива и пека для крекинга тяжелого дизельного топлива. Процесс включает: предварительный нагрев исходного сырья до 460 - 505°С в трубчатом нагревателе в течение 245 - 605 с

подачу нагретого жидкого продукта в первый реакционный резервуар (РЗ) с одновременным вводом перегретого до 400 - 750°С водяного пара в его донную часть (время контакта 30 - 300 мин)

отделение от полученного пека жидкого продукта

обработку последнего в три ступени в трубчатом нагревателе и РЗ в аналогичных условиях. Регулирование на каждой ступени температуры нагретости жидкого продукта при подаче его из трубчатого нагревателя в РЗ проводят так, чтобы она находилась между T<SB POS="POST">1</SB> и T<SB POS="POST">2</SB>, определяемым по ф-лам: T<SB POS="POST">1</SB> = 400 - 100 EXP (-0,085Θ)

T<SB POS="POST">2</SB> = 440 - 90 EXP (-0,085*220), где Θ -время от начала загрузки предварительно нагретого жидкого продукта, мин

T - температура жидкого продукта, °С. Способ обеспечивает получение топлив с лучшими свойствами и более гомогенного пека. Выход крегированного газа до 5,5%, топлива до 64,1%, черной смолы до 31,1%. 7 ил., 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 10 г, 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

rlFH ГННТ СССР (21 ) 3675150/23-04 (22) 14.12.83 (31) 719492/82 (32) 15.12.82 (33) JP (46) 23.02.90. Бил. М 7 (71) Куреха Кагаку Когио Кабусики

Кайся (JP) (72) Такааки Аиба Итака Сумида, Кенитиро Куматория и Кендзиро

Каваэое (TP) (53) 662.75(088.8) (56) Заявка Японии К- 56-14 5978, кл. С 10 G 9/36.

Патент Японии Р" 57-15795, 01 . 04.82. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА И ПЕКА (57) Изобретение касается производства углеводородного топлива и пека для крекинга тяжелого дизельного топлива. Процесс включает: предварительный нагрев исходного сырья до 460-505 С в трубчатом нагревАтеле в течение 245Изобретение относится к способу те рмич ес к о го к рек ин га т яжело го д иэельного топлива с получением крекированного и ароматического пека, На фиг. 1 — 7 показаны диаграммы, характеризующие предлагаемый способ, и технологическая схема лредлагаемого способа, Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно нагревают тяжелое дизельное топливо до 460-505 С путем

„„SU„„) 545946 A 3

605 с; подачу нагретого жидкого продукта в первый реакционный резервуар (РЗ) с одновременным вводом перегретого цо 400-750 С водяного пара в его донную часть (время контакта

30-300 мин); отделение от полученного пека жидкого продукта; обработку последнего в три ступени в трубчатом нагревателе и РЗ в аналогичных условиях. Регулирование на каждой ступени температуры нагретости жидкого продукта при подаче его иэ трубчатого нагревателя в РЗ проводят так, чтобы она находилась между т, и Т» опре— деляемым по A-лам: Т, = 400-100 ехр (-О, 08 56); Т =440-90 ех р (-0, 08 5 е), где 6 — время от начала загрузки предварительно нагретого жидкого продукта, мин; Т вЂ” температура жидкого продукта, С, Способ обеспечивает получение топлив с луч— шими свойствами и более гомогенного пека. Выход крекированного газа до

5, 5Х, топлива до 64, 17, черной смолы до 31, 1 У.. 7 ил., 3 табл. пропуск ания этого топлива через трубчатый нагреватель в течение 245605 с, подают предварительно нагретое тяжелое дизельное топливо иэ трубчатого нагревателя в первый реакционный резервуар иэ множества реакционных резервуаров ° После завершения загрузки в этот реакционный резервуар осуществляют подачу предварительно нагретого тяжелого дизельного топлива во второй реакционный резервуар из множества реакии1545946 нных резерву»ров и в случ»е нали-. чия не менее трех реакционных резерву»ров — неирерывнун1 подачу предварительно нагретого тяжелого дизельного топлива иэ трубчатого нагрева5 тсля в соответствующие последующие ре »к ционные ре эе рв уары, однов ремен но вводят перегретый до 400-750 С

IIap при времени контакта 30-300 мин.

11оддерживают температуру жидкой фазы тяжелого дизельного топлива в реак нининых ре зервуарах в течение загрузки этого топлива из трубчатого нагрев»телsI s реакционный реэерву»р между Т, и Т,, где Т, и Т соответственно определяются формулами

400 — 100 ехр(-0, 085 ); (1 ) т, = 440 — 90 ехр(-0,0858), (2) 20 где H — время от начала загрузки предварительно нагретого тяжелого дизельного топлива, мин;

Т вЂ” температура жидкого продук- 25 т» в реакционном ре зервуаре, 9

С °

Р> качестве тяжелого дизельного и остаточные масла термического кре— кинга. Термический крекинг тяжелого дизельного топлива осуществляется в системе, включ»ющей трубчатые нагрев»тели и множество реакционных резервуаров одних и тех же размеров и конструкции.

На фиг. 1 показана температура жидкой фазы в реакционном резервуаре к»к функция времени, н» фиг. 2— скорость потока перегретого пара, вдуваемого в реакционный резервуар, как функция времени, причем р — мак— симальная скорость потока.

Способ повышения температуры жидкой фазы в реакционном резервуаре поддерживают на специально оговоренном урон Hp к ак, например, на фиг . 1 где темпер»тура жидкой фазы в реакционном резервуаре отложена по оси ординат, а время от начала загрузки оставшейся основной части тяжелого дизельного топлива — ио oc H абс35

45

55 иис с, Б ч»стности, крив»я 1 (фиг. 1 ) вилюс трирует изменение темпе ра туры жиш.ой фазы н ре»кциоииом резервуаре топлива, используемого как исходное сырье в изобретении, могут быть ос — 30 т»точные масла от дистилляции при

»тмосферном или пониженном давлениях

Но времени т.е. характер повышения и понижения температуры жидкой фазы) в одном цикле предлагаемого способа (пример 1 ) и, как видно иэ кривых 1, Т и ТТ, температуру жидкой фазы поддерживают между Т, и Т в любой. момент времени от начала загрузки оставшейся основной части тяжелого дизельного топлива до окончания загрузки, при этом кривые

I u II соответствуют формулам (1) и (2) . Аналогичное положение по кривой 2, иллюстрирующей изменение Т во времени в опыте примера 2, Как результат поддержания Т в указанном диапазоне между Т, н Т,, впроцессе загрузки оставшейся основной части тяжелого дизельного топлива в реакционный резервуар,и после загрузки, достигается цель изобретения, заключающаяся в получении крекингового топлива благоприятного качества при максимально возможном выходе вместе с получением гомогенного пека с благоприятными свойствами в части коксообразования и с минимально возможным в количественном отношенин слоем кокса в реакционном ре эерв уаре и тем самым в обеспечении длительной устойчивой работы установки термического крекинга тяжелого дизельного топлива (табл. 2 и 3, при. меры 1 и 2). Крекинговое топливо, полученное по и редлагаемому способу, богатое алифатическими углеводородами и, соответственно, пригодно в качестве мазута.

В случае, когда Т не иодд рживают в пределах между Т, и Т, в частности на ранней стадии загрузки оставшейся основной части тяжелого дизельного топлива, а именно поддержаниее возрастающего характера Т, нарушено в результате некоторого ошибочного регулирования указанных факторов, получают следующий ре эультат.

Кривая 3 (фиг. ) ), представляющая изменение Т L (С) в сравнительном примере 2 во времени, отклоняется вниз от кривой I, характеризующей изменение Т „, во времени, в частнос— ти на ранней стадии загрузки, как результат регулирования ук»з»нных A»K торов по сравнению с результатами регулирования в сравнительном примере 2 (табл. 1 ), выхо;I к реI IIIII ового топлива ниже, чем в пример»х ) и 2, хотя качество пека являет я почти

154 таким же, клк н пГ»п>o1> >õ 1 н 2, результаты демонстрируют более низкий промьппленный уровень способа в сраннительном примере 2 с учетAM стоимости крекингоного топлива и огромного количества тяжелого дизельного топлива, подвергаемого термическому крекингу на производстве в промьппленном масштабе °

В последней стадии термического крекинга пек, образованный н жидкой фазе реакционного резервуара, периодически отбирают на анализ для из— мерения температуры его размягчения, и в момент времени, когда точка размягчения пробы пека достигает заданного уровня, содержимое реак— ционного резервуара охлаждают смешением с холодным продуктом для прекращения термическог о крекинга, Предлагаемый способ дает большее количество крекингоного топлива благоприятного свойства в ниде мазута и более гомогенного пека при длительной стабильной работе установки термического крекинга благодаря использованию двух трубчатых нагревателей и двух реакционных резервуаров непрерывно и последовательно, поочередно, без образования значительного количества кокса в реакционном резервуаре.

Пример 1, Смесь остаточного масла, полученного путем дистилляции нефти при пониженном давлении, и остаточного масла, полученного дистилляцией нефти при пониженном давлении, имеющая уд. вес (15 С/4 С) 1,023, используется в качестве сырьевого материала, имеющего следующий состав, мас.Х: остаточный углерод Couradson 22,3; эола 0,14; сера 4, 25; азот 0,48.

Сырье (тяжелое дизельное топливо), хранимое в резервуаре, нагретом до

1 50 С, нагревают н устройстве, содержащем дна трубчатых нагревателя и два реакционных резервуара (каждьгй с внутренним диаметром 300 мм и высотой 2000 мм), снабженных мешалкой, вращающейся со скоростью 50 об/мин (фиг, 3, где показана технологическая схема предлагаемого способа), при условиях, приведенных н табл. 1.

В частности, 8,2 кг сырья, соответствующего час ти сырья, подвергнутой термическому крекингу эа один цикл н одном из двух реакционных

5946 6 резсрнулрон, ннолят со с коростью потокл (расход< м) >0 кг/ч н клчестне пернонлчлльн< и злгрузкн н первый реакционный резерв ул р че ре з первый трубчатый нагреватель, где первоначальную загрузку преднлрительно подогревают до 327 С . После этого ко— личество сырья, соответствующее ос—

10 тавшейся основной члсти сь>рья, подвергнутой термическому крекингу за один цикл в реакционном реэернулре> нап ран ляют из ре эе рн уа рл н пе рн ый реакционный резервуар со скоростью подачи 38 кг/ч в течение. 120 мин через второй трубчатый нагреватель, о где сырье нагревают до 490 С.

Одновременна с началом загрузки основной части сырья перегретый

20 водяной плр с температурой приблизительно 690 С и давлением 8 кгс/см (0,8 MIIa) вводят н первый реакционный резервуар через его донную часть с одновременным соблюдением задан25 ной технологической программы (фиг. "), в результате ускоряется термический крекинг сырья, который уже начат, и крекингоный газ отводится из первого реакционного резервуара вместе с водяным паром. Таким путем выведенный газообразный продукт крекинга (к рек ингоный газ) превращается в крекингоное топливо и высококипящую фракцию в отдельном аппарате, при этом вькококипящ ло фракцию направляют но второй трубчатый нагреватель в качестве рисайкла после смешения с сырьем.

Введение перегретого пара про40 должают до тех пор, пока температура размягчения материала, выходящего в первый реакционный резервуар (пек), не достигает 185 С в пределах заданного диапазона 184 — 187 С, затем пек быстро подвергают смешению

45 с холодным продуктом (квенчингу) и выводят из первого реакционного резервуара °

Характер изменения температуры жидкой фазы н первом реакционном

50 резервуаре но времени приведен на кривой 1 (фиг. 1 ) от начала загрузки основной части сырья до окончания отделения пека.

После завершения загрузки основ— ной части сырья в первый реакционный резервуар те же самые технологические операции по вводу первой загрузки и вводу оснонн<>й части сырья

1 5Ã.5946

<и. ущеc THëë«lò на .н тором ре ак пион НоМ р< .<ернуаре в течение второго пикла, а после окончания отделения пека иэ первого реакцисшного резервуара его переводят н запас до тех пор, пока

Hp используют в следующем цикле (тре. тий цикл) поток (н устройстве) .

В частности, работа термического крекинга тяжелого дизельного топлива в устройстве осуществляется неи рерын но поочередно, исполь зуя один из двух реакционных резервуаров, 11ате риальный баланс и физические с нойс тва полученного таким образом пека, а также толщина слоя кокса, образованного в первом реакционном резервуаре н процессе термического крекинга иэ пека, представлены в табл. 2 и 3 соотнетственно.

Пример 2. Это же сырье подвергают термическому крекингу аналогично примеру 1 за исключением рабочих условий, приведенных в табл. 1. Характер изменения температуры жидкой фазы в первом реакционном ре з ерн уаре изображен н в иде кривой 2 (фиг. 1), а результаты термического крекинга прин<1дены н табл. 2 и 3, Пример ы 1 и 2 (сравнительные), То же самое сырье, что и в примере 1, подверган1т термическому крекингу в том же устройстве, .что и в примерах 1 и ? при соответствующих рабочих условиях (табл. 2, сравнительные примеры 1 и 2 соответственно) .

Несмотря на то, что рабочие условия н сравните.<п ных примерах 1 и 2 почти одинаковы с условиями н примерах 1 и 2, характерны изменения температуры жидкой фа зы в реак ционном резервуаре во времени н сравнительных примерах 1 (криная 3) и 2 (к рива я 4 ), ко торые отличаю тс я один от другого и, кроме того, от примеров l и 2 соответственно н связи с различием H рабочих условиях, включа я и ук а за нные фа к торы.

Результаты сраннительных примеров

1 и 2 также предстанлеHbl D табл. 2 и 3 для сравнения г результатами примерон 1 и 2.

I1 р и и е р 3. Тот же сырьевой материал подвергают термиче<-кому крекингv по примеpv 1 3;1 и<.кл1<>чение и v< .«н ий, 1<р<<н елен вы-.. н табл, 1 (примеp

Изменение температуры жидкой фазы н первом реакционном сосуде г. течением времени приведено на фиг,4 (кривая 5) от начала загрузки основ— ной части сырьевого материала до завершения извлечения черной смолы, Пример ы 4 и 5. Тот же сырьевой материал подвергают термичес— кому крекингу так же, как н примере 1, за исключением следующих условий функционирования> приведенных в табл. 1. График изменения температуры жидкой фазы в первом реакционном сосуде приведен на фиг. 5 в виде кривых б и 7, а результаты термического крекинга — и табл. ? и 3 °

В с рав ните льном п риме ре 1 (табл. 3) температура жидкой фазы в первом реакционном резервуаре (фиг. 1 кривая 3) н течение загрузки, основной части сырья вьш1е, чем температура, определенная формулой (2), и характеризуется кривой TI (фиг. 1) от начала загрузки благодаря нарушению н регулировке указанных факторов (табл. 1 ), содержание хинолиннерастворимого компонента н полученном пеке больше и размер оптически аниэотропного вещества, диспергированного в пеке (меэофаза), больше, чем в пеке, полученном в примерах 1 и 2, где температуру жидкой фазы н первом реакционном резервуаре поддерживают между Т, и Т,, определяемыми соответственно формулами (1) и (2) благодаря ре гулированию указанных факторов (таРл. 2 ) . Результаты, проявляющиеся в свойствах пека, полученного в сравнительном примере 1, свидетельствуют о том, что пек значительно гетерогеннее, и с учетом толщины слоя кокса, образованного из пека в реакционном резервуаре, длительная стабильная работа установки термического крекинга тяжелого дизельного топлива не доказана в рабочих условиях сравнительного примера 1 в одном и ТоМ же реакционном резервуаре.

С другой с ороны, хотя в сравнительном примере ? не возникает никакихх проблем н отношении с войс тв пека, полученного в сравнительном примере 1, где температура жидкой фазы н реакционном ре эервуа ре (фиг . 1, кривая 4 ) ниже температуры, определенной по формуле (1) и иллюстрируемой кривой по меньшей мере от

I >45946 начала загрузки основной части сырья благодаря нарущепию в регулировании упомянутых фак торов (табл. 1 ) выход крекингового топлива в сравнительном примере ? ниже, чем в примерах 1 и 2 приблизительно на 2 мас.7, Формула изобретения

1О

Способ получения углеводородного топлива и пека .путем термического крекинга тяжелого дизельного топлива, включающий предварительный нагрев исходного сырья до 4ЬО-505 С в трубчатом нагревателе в течение 245Ь05 с, подачу нагретого жидкого продукта в первый реакционный резервуар с одновременным вводом перегретого до 400-750оС водяного пара в его донную часть при. их непос редс твенном контакте в течение 30-300 мин с получением пека и отделением жндТаблнцe1

Реакционные условия

С рав н и тель ный. п ример

1 j 2

1 1

Этапы и различные факторы

1 I

8,2 10>5 13,0 17,0 1 1>0 3,8 21,7

327 327 300 300 320 340 310

420 420 605 245 409 426 430

380 380 380 350 370 385 389

495

478 480

490 485 460 505

120

120 120 120 120 170 120

30 50 30 40 30 10

12>2 12>8 5>0 13 ° О 17>0 12>0 13>6

690 690 550 400 750 690 690

10 20 0 10 10 О 30

20 30 60 30 20 10 30

"На выходе перво> о трубчатого подогревателя.

""На выходе второе трубчатого подогревателя.

Начальная загрузка: количество, кг температура> С" время нагревания, с

Скорость загрузки основной части сырьевого материала, кг/ч

Температура основной части сырьевого материала, подаваемого в первый реакционный сосуд, С""

Время загрузки основной части сырьевого материала в первый реакционный сосуд> мин

Время реакции после завершения загрузки, мии

Иаксимальная объемная скорость перегретого пара р на фиг. 2, d и 7, кг/ч

Температура перегретого пара, С

Время В, мин

Время 01, мин

График подъема и снккения температуры жидкой фазы в первом реакционном сосуде, кривые (Ф»г>0

Номер реактора кого продукта и пс следующей трехступенчатой обработкой его в трубчатом нагревателе и реакционном резервуаре в аналогичных условиях, о тлич ающийс я тем, что, с целью повьппения качества пека, процесс ведут при регулировании на каждой ступени температуры нагретого жидкого продукта при подаче его из тручатого нагревателя в реакционный резервуар таким образом, чтобы она находилась между 71 и Т» определяемым по следующим формулам

Т = ч00 — 100 ехр(-0,0856);

Т = 440 - 90 ехр(-0>0856), где 0 — время от начала загрузки

20 предварительно нагретого жидкого продукта, мин;

Т вЂ” температура жидкого продукта.

1545946

Т а б л и ц а 2

Материальный баланс

Продукт

5 сравнительному

Крекированный газ

Крекированное топливо

Черная смола

Таб лица 3

Свойства черной смолы и толщина коксового остатка в реакционном сос уде

Сравнительные приме ры

Пока за тели

Пример

4 5

1 2

2 3

185 186 186 186

184 . 185

185

18,0

1,0 0,8 0,7 1,0 0,9

2,2 0,7 сло я мм

"Определяют в соответствии с Промышленными Стандартами Японии (ПСЯ)

К-721 О.

""Определяют в соответствии с Промышленными Стандартами Японии (ПСЯ)

К-2425.

«" «Определяют под микроскопом.

Точка размягчения, С"

Содержание нерас— тв оримой в хинолине компоненты, мас,Х»»

Размер оптически анизотропных тел, микрон"""

Толщина коксового

Выход, мас.7, по примеру

5,3 5,0 4,8 5,5 5,3 5,3 5,3

64,0 64,1 64,0 63 8 63,9 64 5 62,1

30,7 30,9 31,1 30,7 30,8 30,2 32,7

17 ° 7 17эО 18э 2 17в8 19å0 16 7

50-100 40-80 30-40 70-100 40-90 200-1000 30-50

1 э45946

Время

О

ВРемя за рузки реащии примере 2

Фиг.1! 5459ч6 гг

Редактор 1",. Йулла

Заказ 498 Тираж 439 Подписное

BNQK11 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производств нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Ю ф

1 в

В

Составитель Н. Богданова

Техред А.Кравчук Корректор В. Гирняк