Способ регулирования качества нефтяного пека

 

Способ заключается в том, что качество пека, получаемого вакуумной перегонкой крекинг-остатка, регулируют путем изменения доли отгона термогазойля в зависимости от коксуемости крекинг-остатка и заданных температуры размягчения и содержания летучих веществ пека в пределах D₁-D₂ согласно формулам, приведенным в описании изобретения. 3 табл.

Изобретение относится к области регулирования процесса получения пека и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, электродной, коксохимической и других отраслях промышленности.

Известен способ регулирования качества высокотемпературного пека, получаемого термокрекингом, путем пластификации пека фракцией дистиллята, выкипающей при температуре выше 360^оС [1] Недостаток этого способа необходимость дополнительной стадии компаундирования пека с пластификатором, при этом требуется большой объем аналитической работы для подбора соотношения пека и пластификатора в зависимости от их качества.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения связующего, заключающийся в том, что нефтепродукты подвергают термическому крекингу с последующей вакуумной перегонкой крекинг-остатка до получения пека с температурой размягчения 60-90^оС [2] Недостатком данного способа является сложность контроля качества пека из-за необходимости отбора проб и проведения их анализа, так как кроме температуры размягчения требуется выдержать в определенных интервалах важный показатель пека выход летучих веществ.

Кроме того длительный промежуток времени между подачей сырья и корректировкой режима в вакуумной колонне приводит к негибкости процесса регулирования и получению в промышленных условиях нестабильного по качеству пека.

Цель изобретения стабилизация качества получаемого пека за счет оперативного регулирования качества в процессе получения пека.

Предлагаемый способ регулирования качества пека, получаемого вакуумной перегородкой крекинг-остатка, заключается в том, что в зависимости от коксуемости исходного крекинг-остатка и заданных температуры размягчения и выхода летучих веществ пека, изменяют долю отгона термогазойля в пределах D₁-D₂ согласно следующим формулам: D₁=max1- 1- (1) D₂= min1- 1- (2) где а, b, d, m коэффициенты, зависящие от качества исходного сырья крекинга; С_к коксуемость крекинг-остатка; D₁, D₂ минимальная и максимальная доли отгона термогазойля, в пределах которых обеспечивается заданное качество пека; V₁, V₂ заданный нижний и верхний пределы содержания летучих веществ в пеке; t₁, t₂ заданный нижний и верхний пределы температуры размягчения пека.

В уравнениях (1), (2) в фигурных скобках первый член определяется зависимостью доли отгона от выхода летучих веществ, а второй член зависимостью доли отгона от температуры размягчения пека.

Способ осуществляют следующим образом.

Углеводородное сырье подвергают крекингу с последующей вакуумной перегонкой полученного крекинг-остатка до получения нефтяного пека и термогазойля. При этом качество получаемого пека регулируют изменением доли отгона термогазойля в пределах D₁-D₂ согласно вышеприведенным зависимостям.

На лабораторной установке была проведена серия опытов.

Дистиллятное сырье (смеси экстрактов масляного производства, тяжелого газойля каталитического крекинга и газойля коксования) Ново-Уфимского НПЗ (НУНПЗ) подвергали термокрекингу. Для каждого опыта определяли коксуемость получаемого крекинг-остатка С_к. Затем из крекинг-остатков вакуумной перегородкой отогнали термогазойль. При этом получили пеки различного качества. Были определены температура размягчения t и содержание летучих V полученных пеков. Путем математической обработки полученных данных с использованием вышеприведенных зависимостей (1) и (2) были определены коэффициенты уравнений а, b, d, m.

Аналогичная серия опытов была проведена для определения коэффициентов уравнений а, b, d и m при использовании в качестве исходного сырья крекинга гудрона западно-сибирской нефти НУНПЗ.

Значения коэффициентов для крекинг-остатков НУНПЗ приведены в табл. 1.

П р и м е р 1. По техническим условиям ТУ 38.401-66-64-91 требуется получить нефтяной пек ПНК-1 с температурой размягчения t не менее 85^оС и содержанием летучих веществ V не более 70% Требуется определить минимальную долю отгона термогазойля для получения пека с вышеприведенными показателями из дистиллятного крекинг-остатка НУНПЗ с коксуемостью С_к 23% Для этого были проведены следующие расчеты.

Из уравнения (1) следует, что содержание летучих веществ в получаемом пеке будет ниже максимального V₂, если доля отгона термогазойля будет выше D₁=1-. Подставляя в это выражение значения коэффициентов а и m из табл. 1, значения коксуемости дистиллятного крекинг-остатка С_к 23% и максимального содержания летучих веществ V₂ 70% по ТУ, находят, что С_к 31% Кроме того, из уравнения (1) следует, что для того, чтобы температура размягчения была выше минимального значения t₁ 85^оС, необходимо отогнать дистиллята больше, чем D₁1 Поставляя в это выражение значения b, d, m из табл. 1 С_к 23% t₁ 85^оС, получают второе значение минимальной доли отгона D₁ 28% Оба требования ТУ удовлетворяются, если доля отгона выше наибольшего из полученных значений D₁, т. е. при D ≥31%
П р и м е р 2. По техническим условиям ТУ 38.401-66-75-92 требуется получить нефтяной пек ПНК-2 марки А с температурой размягчения в пределах 75-85^оС и содержанием летучих веществ в пределах 71-74^оС. Проводят расчет для определения минимальной и максимальной долей отгона термогазойля для получения пека с вышеприведенными показателями того же сырья, что и в примере 1.

Минимальное значение доли отгона D₁ определяют аналогично примеру 1, используя уравнение (1), в котором верхний предел содержания летучих веществ V₂ по ТУ равен 74% а нижний предел температуры размягчения t₁по ТУ равен 75^оС. Подставляя эти данные, получают из (1) D₁ 26,9%
Максимальное значение доли отгона определяет верхний предел температуры размягчения t₂ и нижний предел содержания летучих V₁.

Для дистиллятного крекинг-остатка С_к 23% а 112, b 2,39, d 3,72, m 1,60 (табл. 1). Согласно ТУ на нефтяной пек ПНК-2 марки А, V₁= 71% t₂ 85^оС. Поставляя эти значения в уравнение (2), получают D₂ min{30,3% 27,8% 27,8% Таким образом для получения нефтяного пека НПК-2 марки А из дистиллятного крекинг-остатка НУНПЗ требуется отогнать 26,9-27,8% термогазойля.

П р и м е р 3. По техническим условиям ТУ 38.401-66-75-92 требуется получить нефтяной пек ПНК-2 марки Б с температурой размягчения в пределах 85-95^оС и содержанием летучих веществ в пределах 68-71% из того же сырья, что в примерах 1 и 2.

По расчетам, проведенным аналогично примеру 2, определяют минимальную долю отгона термогазойля D₁ 30,3% максимальную D₂ 31,3%
П р и м е р ы 4-6. Аналогично вышеприведенным примерам было рассчитано количество отгоняемого термогазойля для получения пека из крекинг-остатка гудрона НУНПЗ.

Все данные по примерам 1-6 приведены в табл. 2.

Правильность рассчитанного количества отгоняемого термогазойля по примерам 1-6 для получения пека заданного качества подтверждается следующим. В лабораторных условиях в колбе по Богданову из дистиллятного крекинг-остатка НУНПЗ отгоняли под вакуумом 31% дистиллята (как рассчитано в примере 1). При этом температура размягчения получаемого пека составила 82,5^оС, содержание летучих веществ 73,8% что удовлетворяет требованиям ТУ на нефтяной пек ПНК-2 марки А. Данные согласно проведенному опыту приведены в табл. 3.

Аналогично подвергали этот же дистиллятный крекинг-остаток НУНПЗ вакуумной разгонке до получения, как рассчитано в примере 2: 26,9 мас. дистиллята (опыт 2), 27,4 мас. (опыт 3) и 27,8 мас. (опыт 4); как рассчитано в примере 3: 30,3 мас. (опыт 5) и 31,3 мас. (опыт 6).

Данные по температуре размягчения и содержанию летучих веществ, полученных по опытам 2-6 пеков, также приведены в табл. 3. Опыты 7-12. Аналогично опытам 1-6 подвергали вакуумной разгонке крекинг-остаток гудрона западно-сибирской нефти НУНПЗ, отогнав, как рассчитано в примере 4: 46,7 мас. дистиллята (опыт 7); как рассчитано в примере 5: 41,9 мас. (опыт 8), 43,5 мас. (опыт 9) и 45,0 мас. (опыт 10); как рассчитано в примере 6: 45,6 мас. дистиллята (опыт 11) и 48,5 мас. (опыт 12). Данные приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 2 и 3, при вакуумной разгонке крекинг-остатков НУНПЗ согласно рассчитанному количеству отгоняемого термогазойля получены различные марки пеков, удовлетворяющие техническим условиям.

Таким образом предлагаемый способ позволит по сравнению с прототипом обеспечить, изменяя долю отгона термогазойля, получение пека различных марок. Поддерживая на одном уровне количество отгоняемого термогазойля, способ обеспечивает стабилизацию качества получаемого пека.

Способ характеризуется простотой в осуществлении и гибкость, позволяет учитывать изменения как в составе сырья, так и в материальном балансе вакуумной перегонки крекинг-остатка, что можно легко контролировать по расходным показателям получаемых продуктов (способ-прототип характеризуется негибкостью и неоперативностью из-за значительной разницы во времени (примерно 2-5 ч) между подачей сырья и коррекцией режима вакуумной колонны, которая становится возможной после анализа отобранных проб на температуру размягчения и выход летучих веществ. Это приводит к получению нестабильного по качеству пека).

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА НЕФТЯНОГО ПЕКА, включающий вакуумную перегонку крекинг-остатка до получения продукта с заданной температурой размягчения, отличающийся тем, что изменяют долю отгона термогазойля в зависимости от коксуемости крекинг-остатка и заданных температуры размягчения и содержания летучих веществ пека в пределах D₁ D₂ согласно математическим выражениям


где C_к коксуемость крекинг-остатка;
a, b, d, m коэффициенты, зависящие от качества исходного сырья крекинга;
D₁, D₂ минимальная и максимальная доли отгона термогазойля, в пределах которых обеспечивается заданное качество пека;
V₁, V₂ заданные верхний и нижний пределы содержания летучих веществ в пеке;
t₁, t₂ заданные нижний и верхний пределы температуры размягчения пека.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2