Способ переработки тяжелого углеводородного нефтепродукта путем замедленного коксования

 

Изобретение относится к переработке тяжелого углеводородного нефтепродукта путем замедленного коксования и получения при этом кокса и жидких углеводородов. Изобретение позволяет повысить выход жидких продуктов и производительность установки за счет снижения отложений кокса в коксовой печи. Способ состоит в том, что сырье - тяжелый тлеводпроднын нефтепродукт нагревают до температуры коксования в коксовой печи, подвергают замедленному коксованию в коксовом барабане для получения кокса, содержащего летучие вещества в количестве не более 15 мас.%, пары из головной части коксового барабана извлекают и затем подвергают фракционированию в коксовой ректификационной колонне. Высококипящую фракцию паров из головной части коксового барабана удаляют из процесса, перед нагревом тяжелого углеводородного нефтепродукта в него добавляют углеводородный разбавитель с температурой кипения ниже температуры кипения высококипящей фракции, удаляемой из процесса. Сырье сначала соединяют с углеводородным разбавителем , загружают в уравнительный барабан, а затем направляют без добавления другого углеводородного материала в коксовую печь. Углеводородный разбавитель имеет т.кип.168- 454 С. В качестве углеводородного разбавителя используют поток из коксовой ректификационной колонны. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл. I (Л

СОЮЗ СОЩТСКИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

091 О1) С 10 В 55/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬ!ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3866303/26 (22) 07.03.85 (46) 07.02.91. Бюл. h" 5 (71) Коноко Инк (VS) (72) Харлан Джин tpah и Харри Ричард янссен (VS) (53) 665.642.4(088,8) (56) EP !! 0087968А, кл. С 10 В 55/00, 1983.

I (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЯЖЕЛОГО

УГЛЕВОДОРОДНОГО НЕФТЕПРОДУКТА ПУТЕМ

ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ (57) Изобретение относится к переработке тяжелого углеводородного нефтепродукта путем замедленного коксования и получения при этом кокса и жидких углеводородов, Изобретение позволяет повысить выход жидких продуктов и производительность установки эа счет снижения отложений кокса в коксовой печи. Способ состоит в том, что сырье — тяжелый глеводородный нефтепродукт нагревают до температуры коксования в коксовой печи, подвергают

Изобретение относится к переработке тяжелого углеводородного нефтепродукта путем замедленного коксования и получению при этом кокса и жидких углеводородов.

Цель изобретения — повышение выхода жидких продуктов и производительности установки за счет снижения отложений кокса в коксовой печи.

На чертеже представлена схема установки для осуществления способа.

Свежав загрузка для установки для коксования от линии 1 предварительно замедленному коксованию и коксовом барабане для получения кокса, содержащего летучие вещества в количестве не более 15 мас.7,, пары иэ головной части коксового барабана извлекают и затем подвергают фракционированию в коксовой ректификационной колонне.

Высококипящую фракцию паров из головной части коксового барабана удаляют из процесса, перед нагревом тяжелого углеводородного нефтепродукта в него добавляют углеводородный раэбавитель с температурой кипения ниже температуры кипения высококипящей фракции, удаляемой иэ процесса. Сырье сначала соединяют с углеводородным раэбавителем, загружают в уравнительный барабан, а эатем направляют без добавления другого углеводородного материала в коксовую печь. Углеводородный разбавитель имеет т.кцп.168Р

454 С, В качестве углеводородного разбавителя используют поток из коксовой ректификационной колонны. 4 э.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл. нагревается в теплообменниках 2, я затем подается к дну ректификационной колонны 3. Тяжелый газойль от тарелки 4 нагнетается через теплообменники 2 и парообразователь 5.

Часть тяжелого газойпя иэ парообраэователя 5 извлекается в виде продукта через линию 6, часть его проходит вдоль линии 7 к выходам пара иэ коксового барабана 8, где она используется для охлаждения паров коксового барабана, часть его возвращается вдоль линии 9 к распылительным соп 1б27088 лам 10 в зону испарения ректификационной колонны 3, а оставшаяся часть возвращается к ректификационной колонне, через линию 11 в виде внут5 реннего рецикла. Во многих ректификационных колоннах установок для коксообраэования используется серия отражателей — сбрасывающие крьппки вместо распыпительных сопел для осуществления контакта между гаэойлем и входящими газами. Для этой цели могут использоваться тарелки или другие средства. Тяжелый газойль, добавляемый к сбрасывающим крьнпкам или тарелкам, осуществляет ту же функцию, что и распыляемая нефть.

Газы из коксового барабана через линию 12 поступают в зону исп, рення ректификационной колонны 3 ниже распылительных сопел 10, а наиболее тяжелые компоненты иэ входящих газов конденсируются за счет контакта с тяжелым газойлеи от распыпительных сопел 10. Сконденсированный материал опускается на дно зоны испарения, где он совмещается с поступающей свежей загрузкой. Любое количество тяжелого газойля от распылительных сопел

10, которое не испарилось в зоне испарения, также совмещается со свежей загрузкой в донной части зоны испарения.

Свежая загрузка из уравнительного барабана 13 затем направляется прямо без какого-либо добавления тяжелого рециклируемого продукта к печи 14 установки для коксования. Вместо тяжелого рециклируемого продукта, обычно используемого для предотвращения 40 осаждения кокса в трубах печи, к свежей загрузке добавляется количество дистиллята, достаточное для эффективного предотвращения осаждений кокса на трубах печи, это добавление осуществляется через линию 15 к свежей загрузке перед ее поступлением в печь установки для коксования.

Один из коксовых барабанов эаполо няется в то время как другой охлаж1

50 дается и опорожняется, а когда один из барабанов полностью заполняется коксом, то производится переключение подачи нагретой загрузки к пустому барабану. Пары из любого барабана 8 проходят по линии 12 пара к ректифика- ционной колонне 3. Небольшое количество тяжелого газойля от линии 7 доравляется к парам, выходящим из коксовог о барабана 8, для охлаждения паров и предотвращения осаждения кокса в линии 12.

Более легкий материал от линии 12 проходит через ректификационную колонну 3, а газы и нафта выходят через линию 16, Нафта конденсируется в сборнике 17 и извлекается по линии 18.

Часть нафты может быть возвращена обратно через линию 19. Пары иэ устанонки для коксования извлекаются в виде продукта через линию 20. Промежуточный дистиллят удаляется через линию 21, пар отгоняется в отгонной секции 22 и извлекается через линию

23 дистиллированного продукта.

При конструировании и действии установки для замедленного коксования печь является наиболее критическим узлом оборудования. Печь должна быть пригодна для нагрева заэгрузки до температур коксования, не позволяя образовываться коксу в трубах печи.

Когда трубы печи оказываются закоксованными, работа печи должна быть остановлена, а печь очищена. В некоторых случаях в трубы печи направляется пар для увеличения скорости в трубах и создания в них турбулентности как средства предотвращения осажпения кокса. Однако впрыск пара не обеспечивает достаточной энергии и, кроме

1ого, может вредно влиять на качество кокса, следовательно, такой способ обычно используется минимально. Кроме того, необходимо сохранять возможность впрыска пара для продувания труб печи в случае поломки насоса для подачи загрузки. Хорошо сконструированная и правильно используемая печь установки для коксования может нормально работать в течение многих месяцев без необходимости остановки для очистки труб.

Обычно при производстве кокса топливного или анодного сорта рециклируется примерно 0,05-0,7 объема тяжелого рециклируемого материала на каждый объем свежей загрузки в установку для коксования. Такой рециклируемый материал улучшает действие печи установки для коксования, а также обеспечивает растворяющее действие, что предотвращает осаждения кокса в трубах печи. Обычный тяжелый рецнклируемый материал представляет собой смесь сконденсированного материала от линии подачи паров из коксово7 16? 7088 8 дистилляции сырой нефти, но может быть остатком атмосферной нефти при использовании установки атмосферной дистилляции сырой нефти ° В некоторых случаях могут коксоваться и другие

5 загрузки вместо нефтяных остатков: каменноугольная смола, 6итумно-песчаная смола, пиролизная смола, суспензия нефтепродуктов или декантированная нефть из крекинг-установки с псевдоожиженным слоем, а также сланцевое масло. Кроме того, могут использоваться смеси любых из указанных веществ.

Приемлемые условия проведения процесса коксования те, которые обеспечивают получение кокса, содержащего испаряемых веществ не более, чем примерно 15 мас.7,, а преимущественно

6-12 мас.7,. Такие условия включают температуры на выходе из печи установки для коксования преимущественно 496-498 С, температура выходяших о паров из коксового барабана 413-454 Г,)5 преимущественно примерно 446 Г, а цаво ление в коксовом барабане 0,355,27 кг/см, преимущественно 1,052.

1,4 кг/см . Использование в коксоZ вом барабане давления ниже атмосферного неприемлемо, так как экономические факторы процесса быстро ухудшаются по мере приближения давления в коксовом барабане к атмосферному, а действие коксового барабана при пониженном давлении опасно вследствие вероятности поступления кислорода (воздуха) в барабан, который содержит углеводороды, при 482 С. Кроме того, процент свежей загрузки зна40 чительно уменьшается, а увеличивается выход более желаемых жидких продуктов (табл.1).

Ректификационные колонны установок для коксования не предназначены

45 для получения чистых фракций, поэтому тяжелый гаэойль иэ установки для коксования может содержать небольшие количества материала, кипящего при 288 С, в то время как потоки дистиллята могут иметь небольшие количества материала, кипящего при 394 С, а в некоторых случаях

0 возможно и при 454 Г ° Однако колио чество такого высококипящего материала в дистилляте из установки для коксования (такого, как отводится по линии 21) весьма незначительно и его вклад в общий выход кокса иэ такого небольшого количества высококипящего материала незначителен.

Кроме того, сконденсированные пары из коксового барабана и неиспаренный тяжелый гаэойль являются относительно высококипящии материалом ,о (454 С) и могут значительно влиять на общий выход кокса, если их совмещать со свежей загрузкой, Сущность изобретения состоит в полном устранении иэ загрузки в печь установки для коксования материала с дна зоны испарения ректификационной колонны при проведении процесса замедленного коксования, осуществляемого при таких условиях, когда создается замедленный кокс топливного или анодного сортов, имеющий содержание летучих меньше, чем примерно 15 мас.l. Это достигается эа счет удаления иэ пропесса материалов, которые обычно совмещались со свежей загрузкой в качестве рециклируемых, и замены их в количестве, достаточном для эффективного предотвращения осаждений кокса на трубах печи установки пля коксования, углеводородным разбавителем, имеюшим диапазон кипения более низкий, чем диапазон кипения у обычного тяжелого рециклирующего продукта.

Сконденсированные пары иэ КоКсоВо го барабана, которые опускаются в донную часть зоны испарения в ректификационной колонне, и неиспаренная часть тяжелого газойля, который добавляется в зону испарения, собираются и выводятся иэ процесса вместо того, чтобы совмещаться со свежей загрузкой в качестве рециклируемого материала, а его заменяет более низкокипящий углеводородный дистиллят.

Пример. Проводят два опыта с использованием одних и тех же загруэок и условий процесса коксования за исключением того, что в одном случае в качестве рециклируемого продукта используется обычный тяжелый рециклируемый продукт (?О .по объему на каждые 100 ч, по объему свежей загрузки), а в другом случае — дистиллированный углеводородный материал, имеющий диапазон кипения 265-343 С (20 ч. по объему на каждые 100 ч.по объему свежей загрузки).

В обоих случаях используется остаток вакуумного масла (536 C),èèåþщий плотность в градусах Американско1627088

ro барабана и неисплренного тяжелого газойля, имеющего диапазон т.кип.

399-5104С или вышее, хотя н нем могут присутствовать небольшие количестна компонентов, кипящих ниже 399 С.

0 5

При работе установки для коксования согласно известному способу сконденсированные пары и неиспаренный тяжелый газойль совмещаются со свежей загрузкой в нижней части ректификационной колонны, в результате по крайней мере небольшое количество тяжелого рециклируемого материала совмещается со свежей загрузкой. Это небольшое ко- личество составляет примерно 0,05 объема от рециклируемого продукта на каждый объем свежей загрузки.

В случаях, когда загрузка имеет низкое качество, например предстлвля- 20 ет собой остатки с очень низкой плотностью, то необходимо иметь ро 0,30,7 объема рециклируемого продукта нл каждый объем свежей загрузки рля того, чтобЫ предотвратить обрлзовлние кокса 25 в печи. Использование более высоких количеств рециклируемого продуктл нежелательно, поскольку он вредно воздействует нл произворительность установки для коксовлния и увеличиваеч ны- 30 ход кокса и пересчете нл процент от свежей загрузки, Увели ение выхода кокса при использовании больших количеств рециклируемого продукта из тяжелого материала является результа35 том образования коксл иэ самого рециклируемого материала. Это нежеллтельно, поскольку окс является наименее ценным продуктом при оперллии коксообразования. 10

Тяжелый газойль доблвляется к зоне испарения ректифцкационной колонны 3 для конденсации тяжелых паров из коксового барабана и очистки материала, поступающего к зоне испарения от линии 12 пара, Однако сконренсированные пары коксового барабана и неиспаренный тяжелый газойль из ронной части рекчифи ;ационной колонны 3 удаляются из процесса вдоль линии 24 и не используются для обеспечения всего выхода кокса, как в известных способах.

Материал иэ донной части ректификациоиной колонны 3 может поступать к установке вакуумной дистилляции, в ко55 торой дистиллированная часть извлекается в виде перегретых паров, или же материал может быть гидродесульфурирован и/или использован в качестве загрузки к другому узлу очлсчкл, такому как крекинг-устал лкл с лсF. R доожиженным слоем.

По прерлаглемому способу тяжелый рециклируемый продукт злменяетсл дистиллированным материалом из ректификационной колонны установки .для коксования. Такой рециклируемый дистиллированный млтерилл имеет диаллзон кипения более низкий, чем у тяжелого рециклируемого продуктл, он отбирается из лилии 23 дистиллиронлнного продукта через линию 15 рециркуляции дистиллятл и солмещлется со свежей загрузкой, поступающей по линии 1.

Рециркулируемый дистиллят или рлзбавитель н соответствии с изобретением должен быть угленодородним материалом, имеющим диапазон т.кип.168454 С, преимущественно ?32-399 С, л наиболее преимущественно ?65-343 С.

Обычно разблнич ель поступает оч ректификационной колонны установки для кокcoBàHèÿ, но н отдельних случлях могут использоваться рлэблнители и от других источников.

Требуемое количество рлэблвителя таково, чтобы обеспо коить нормальную работу печи. Тлкое коли егтво может быть клк максимум 0,7 объема рлзбанич еля на объем свежей элгруэки для таких злгруэок, которые имеют очень сильную тенденцию к коксообрлзонлнию в трубах печи. Это количество также является функцией конструкции печи и условий действия лечи и обычно должно определяться для каждой конкретной загрузки и xawpnA печи установки для коксовлния. Преимущестненное количество рлзблнителя это минимальное количество, которое обеспечивает действие печи без существенного образования кокса в трубах печи. Использование в количестве большем, чем минимально необходимое для предотнращения значительного коксообразования н трубах печи, не является существенно вредным, но может ухудшить эффективность и производительность процесса.

Пригодными загрузками в процесс могут быть любые обычные загрузки для процесса замедленного коксования. Наиболее обычной загрузкой для получения кокса топливного или анодного сорта является нефтяной остаток.

Обычно остаток представляет собой вакуумный остаток иэ узла вакуумной

1627088

Т а б л и ц а 1

Выход кокса,ìàñ.X

Содержание фракции, Х

288-343 С

343-394 С

394-454 С

>454 С

10,3

22,1

33,5

32,7

1,3

4,5

12,8

31,3

0,8

6,3

27,5

65,4 го нефтяного института 4,4, коксовое число Couradson 23,5 мас.7,, характеристический фактор по классификации нефтяной компании "К1ниверсал Ойл Про дактс" "К" 11,5 и содержание серы

3,5 мас.7, который коксуется в коксовом барабане при давлении 1,4 кг/см

2. и в верхней части коксового барабана 446ОС.

Распределение веществ н продукте для двух опытов приведено в табл.2.

Как видно из табл.?, достигается уменьшение выхода кокса более чем на 6Х (34,66 вместо 32,53) в случае использование дистиллированного углеводорода, имеющего диапазон кипения 265-343 С вместо обычного тяжео

) лого рециклируемого продукта иэ установки для коксования. Соответственно, достигается увеличение примерно на 57. Ся+ жидкостей (58,84 вместо 55,99), Подобное уменьшение выхода кокса и увеличение выхода жидкостей при различных исходных загрузках достигается при таких же или отличающихся условиях коксования, что важно для удаления из процесса материала, который обычно используется в качестве рециклируемого продукта.

Количество летучих веществ в сыром коксе 9,87. (известный способ) и

9,47 (предлагаемый).

Формула изобретения

1. Способ переработки тяжелого углеводородного нефтепродукта путем замедленного коксования, заключающийся в том, что сырье — тяжелый углеводородный нефтепродукт нагреФракция тяжелого гаэойля иэ установки коксования вают до темпера1уры коксования в коксовой печи, подвергают замедленному коксованию в коксовом бараба5 не для получения кокса, содержащего летучие вещества в количестве не более 15 мас.7,, пары из головной части коксового барабана извлекают и затем подвергают фракционированию в коксовой ректификационной колонне, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода жидких продуктов и производительности установки эа счет снижения отложений кокса в коксовой печи, высококипящую фракцию паров из головной части коксового барабана удаляют из процесса, перед нагревом тяжелого углеводородного нефтепродукта в него добавляют углеводородный разбавитель с температурой кипения ниже температуры кипения высококипящей фракции, удаляемой из процесса.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что сырье сначала соединяют с углеводородным разбавителем, загружают в уравнительный барабан, а затем направляит непосредственно в коксовую печь.

30 3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю m и и с я тем, что углеводородный разбавитель имеет температуру кипения 168-454 С.

4. Способ по пп.1-3, о т л и ч а35 ю шийся тем, что н качестве углеводородного разбавителя используют боковой поток из коксовой ректификационной колонны.

5. Способ по и. 4, и т л и ч а ю40 шийся тем, что в сырье перед загрузкой в кзксовуи печь вводят только углеводородньпt разбавитель.

Выход кокса по фракциям по отношению к общему выходу кокса, Х

1627088

Таблица 2

Количество,мас. X

Компоненты

Иввест- Предланый гаемый

Составитель P.Ãîðÿèíîâà

Редактор И.Шулла Техред JI.Îëèéíûê Корректор М,Самборская

Заказ 291 Тирах 332 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

«Ы

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

1,s 1

Водород

Метан

Общее С

Общее С>

Общее С

Жидкости (С >+)

Сырой кокс

1,00

0,09

3,65

1,32

1,58

1 71

55,99

34,66

1,00

0,09

3,53

1,16

1,32

1,54

58,84

32,53