Способ получения нефтяного кокса

 

Изобретение относится к способам получения нефтяного кокса и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности. Сущность: способ включает нагрев исходного сырья, подачу его в нижнюю часть основной ректификационной колонны, получение вторичного сырья смешением продуктов реакции с исходным сырьем внизу колонны, разделение оставшихся продуктов реакции, нагрев вторичного сырья до температуры коксования, подачу его в предварительно разогретый реактор, коксование и заполнение реактора коксом, пропарку, охлаждение и выгрузку полученного кокса. Продукты реакции, выводимые из реактора при проведении стадий его разогрева и пропарки полученного кокса, отводят в отдельную колонну и подвергают разделению на жидкую и паровую фазы. Паровую фазу подают на разделение в основную ректификационную колонну. Жидкую фазу выводят из системы. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам получения нефтяного кокса и может использоваться в нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности.

Известны способы получения нефтяного кокса, из которых наиболее распространенным и промышленно освоенным является процесс замедленного коксования.

В способе [1] предварительно нагретые нефтяные остатки выдерживают 3-30 мин с отделением легких фракций, выкипающих до 400^оС. Такой прием позволяет увеличить коксуемость исходного сырья, что приводит к увеличению производительности установки. Однако повышенная коксуемость и выдержка нефтяного сырья способствует увеличению закоксовывания оборудования, загрязнения продуктов, особенно жидких, коксовой мелочью, повышению времени простоев на чистку змеевиков от углеродистых отложений.

Для улучшения качества получаемого кокса в известном способе замедленному коксованию подвергают смесь нефтяного дистиллятного крекинг-остатка и экстракта селективной очистки масляной фракции, выкипающей выше 420^оС. Кокс улучшенной структуры получают из смеси нефтяных остатков и ароматизированной каменноугольной смолы.

Известен способ непрерывного коксования [2] в котором для поучения высококачественного кокса используют смесь дистиллятного крекинг-остатка и фракцию термического крекинга, выкипающую выше 400-420^оС, что позволяет увеличить выход кокса на 2 мас. (12,5% против 10,5% без добавки фракции термокрекинга).

Для улучшения качества целевого кокса в известном способе замедленное коксование ароматизированного сырья проводят в токе азота, который подают в барабан в течение последних 8 часов. Однако при этом значительно уменьшается выход кокса (26,6% против 57,5% без азота).

Известен способ получения нефтяного кокса [3] путем термического крекинга исходного сырья широкой разновидности (декантированного масло, термическая смола, пиролизная этиленовая смола, угольные смолы). Процесс предусматривает несколько стадий, в том числе предварительную обработку сырья (температура 230-315^оС, время 5-120 мин). Для снижения коксообразования в печах при предварительном нагреве в сырье вводится 50-100 ppm серы. Способ связан со сложностью эксплуатационных операций, многостадиен.

Известные способы обладают одним общим недостатком не решаются технологические вопросы по улучшению работы аппаратов, их минимальному закоксовыванию на стадиях, предшествующих образованию "целевого" кокса, сохранению достаточно длительного пробега между остановками на очистку от "нежелательного" кокса, отлагающегося на стенках оборудования, аппаратов, змеевиков печей.

Одним из известных решений, направленных на улучшение работы установок замедленного коксования, является способ [4] в котором первичное сырье не подается в ректификационную колонну на смешение с исходным сырьем, а поступает в колонну-сепаратор, где происходит отделение имеющихся в сырье ассоциатов. Однако при оформлении процесса без рециркуляции тяжелых газойлевых фракций ухудшается качество и структура целевого кокса, так как сырье обедняется вторичными ароматизированными фракциями, наиболее желательными при получении нефтяного кокса. Кроме того, в способе ухудшаются условия теплообмена, так как нагрев исходного (первичного) тяжелого нефтяного сырья значительно упрощается, если его подавать в ректификационную колонну и смешивать с продуктами реакции, выводимыми из реакционной зоны с температурой 420-500^оС; усложняется отгонка легких фракций из сырья, а повышенное их содержание в первичном сырье приводит к увеличению пористости целевого кокса и уменьшению его механической прочности. При частичной рециркуляции и подаче нижнего продукта в колонну-сепаратор по способу [4] вторичное сырье, поступающее в реакционные змеевики печей и далее на коксование в камеры содержит значительное количество механических примесей, что вызывает закокосовывание оборудования, особенное интенсивное при попадании коксовых частичек из реактора коксования на стадиях его пропарки и разогрева продуктами реакции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ получения нефтяного кокса путем замедленного коксования тяжелого нефтяного сырья, который является наиболее простым и промышленно освоенным [5] Данный способ осуществляют следующим образом.

Предварительно нагретое сырье (первичное сырье) поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где смешивается с продуктами, выводимыми из реактора на всех стадиях его работы, включая разогрев, заполнение коксом и последующую припарку. За счет контакта первичного сырья с продуктами реакции происходит отгонка легких фракций, обогащение его рециркулирующими фракциями и накопление коксообразующих компонентов. Смесь исходного (первичного) сырья с рециркулятом (вторичное сырье) снизу ректификационной колонны подается в нагревательную печь и затем в один из реакторов для осуществления процесса коксования и выделения продуктов реакции.

Реакторы для коксования, в которые поступает вторичное сырье, работают поочередно следующим образом. Нагретое сырье сначала с помощью распределителя поступает снизу в один из реакторов. Процесс замедленного коксования является непрерывным по подаче сырья, выводу газообразных и жидких продуктов и периодическим по выгрузке кокса из реактора. Газообразные и жидкие продукты выводят сверху реактора и направляют в ректификационную колонну для разделения на газ, бензиновые фракции, газойль и для получения вторичного сырья. После заполнения реактора коксом его отключают от потока сырья, который переключают в следующий подготовленный реактор, продолжая процесс коксования в нем аналогичным образом. Заполненный коксом первый реактор пропаривают с целью выделения из кокса дистиллятных нефтяных фракций. При пропарке вместе с дистиллятными фракциями происходит частичный унос из кокса мелочи, которая вместе с жидкими продуктами и паром выносится в ректификационную колонну. Это является нежелательным явлением, так как коксовая мелочь затем вместе со вторичным сырьем поступает в трубопроводы, змеевики печей и способствует ускорению закоксовывания оборудования, сокращению межремонтных пробегов. Кроме того, частички кокса загрязняют жидкие продукты, например газойль, который выводится с установки в виде попутной целевой продукции, увеличивая в нем содержание механических примесей. Поэтому дальнейшее использование газойлевой фракции возможно лишь после удаления из нее механических примесей.

После стадии пропарки кокс охлаждают водой и выгружают, а реактор подготавливают к работе для нового цикла коксования. Основной стадией подготовки реактора является его разогрев, который осуществляют вначале водяным паром, а затем парами продуктов реакции из работающего реактора. На этой стадии в колонну также, как и во время пропарки, попадают твердые коксовые частицы, оставшиеся на стенках реактора. Для устранения этого на выходе из реактора устанавливают сетчатый фильтр. Однако мелкие пылевидные частицы не задерживаются сеткой и заносятся в колонну со всеми нежелательными последствиями, описанными выше. При уменьшении же размеров проходных отверстий резко увеличивается сопротивление, растет давление в реакторе, а фильтр быстро выходит из строя. В связи с этим усложняется обслуживание установки, увеличиваются расходы на ее эксплуатацию, возрастают простои установки, снижается производительность, работа становится нестабильной, что в целом снижает эффективность процесса получения нефтяного кокса путем замедленного коксования.

Целью изобретения является повышение эффективности эксплуатации установки замедленного коксования, увеличение межремонтных пробегов, улучшение качества сырья коксования за счет снижения в нем механических примесей и утяжеления фракционного состава.

Поставленная цель достигается тем, что продукты реакции, выводимые из реактора при проведении стадий разогрева реактора и пропарки полученного кокса, отделяют от общего потока и отводят в отдельную колонну, где подвергают разделению на жидкую и паровую фазы, причем паровую фазу подают на разделение в основную ректификационную колонну, а жидкую фазу выводят из системы.

Отличительными признаками изобретения является то, что, продукты, выводимые из реактора при проведении стадий разогрева реактора и пропарки полученного кокса, отводят в отдельную колонну и подвергают разделению на жидкую и паровую фазы, причем паровую фазу подают на разделение в основную ректификационную колонну, а жидкую фазу выводят из системы.

Такие технические приемы позволяют исключить попадание механических примесей вниз колонны с реакционным потоком и их накопление во вторичном сырье. В результате этого устраняются причины закоксовывания низа ректификационной колонны, горячих сырьевых насосов, змеевиков печей.

Отличительные признаки предлагаемого способа являются существенными и использование новых технических решений, представленных этими признаками, не было известно ранее. Неожиданный эффект, выявленный в изобретении, проявился в резком увеличении продолжительности межремонтной (непрерывной) работы установки, повышении стабильности ее работы, снижении содержания механических примесей и утяжелении вторичного сырья сырья коксования.

П р и м е р 1. (см. чертеж). Исходное сырье (поток I) гудрон (остаток вакуумной перегонки смеси западно-сибирских и волжских нефтей) с плотностью 0,983 г/см³ при 20^оС, коксуемостью по Конрадсону 10,2 мас. вязкостью кинематической при 100^оС 202 мм²/с нагревают в конвекционной части печи 1 до температуры 380-400^оС и подают вниз ректификационной колонны 2 на смешение с продуктами реакции (поток II), выводимыми из реактора 3 на стадии коксования, т.е. заполнения реактора коксом. Продукты реакции в колонне разделяются на газ (поток III), бензиновые (поток IУ), газойлевые (поток У) и рециркулирующие фракции, непосредственно смешиваемые с исходным сырьем в кубе колонны 2. Полученное "вторичное" сырье сырье коксования (поток УI) имеет содержание механических примесей 0,02 мас. Начало кипения вторичного сырья 290^оС, до 400^оС выкипает 18,0 об. Это сырье поступает в реакционную часть печи 1, в которой нагревается до температуры 495-500^оС, а затем его подают на коксование в реактор 3^I через распределитель потоков четырехходовой кран 4. После заполнения реактора 3^I коксом его отключают, а поток вторичного сырья УI начинают подавать через распределитель 4 во второй реактор 3^II, где протекает коксование и заполнение второго реактора коксом. В первом реакторе 3^I начинают проводить стадию пропарки полученного кокса. Отпаренные из кокса продукты дистиллятные фракции (поток УII) выводят из первого реактора 3^I отдельно от продуктов реакции (поток II), выводимых из реактора 3^II, в котором проводят стадию коксования и заполнения его коксом. Выделенные продукты (поток УII) подвергают разделению на жидкую и паровую фазы в отдельной колонне-разделителе 5, причем паровую фазу (поток УШ) подают в ректификационную колонну 2 на разделение без смешения с исходным гудроном (поток I), а жидкую фазу (поток IХ) выводят снизу колонны 5 с установки.

После стадии пропарки кокса в первом реакторе 3^I его охлаждают и выгружают, а реактор 3^I подвергают стадии разогрева, подавая в него сначала водяной пар (в.п.), а затем часть продуктов реакции (поток Х) из второго реактора 3^II. Поток, выходящий из первого реактора на стадии разогрева (поток УII), не смешивают с основным потоком продуктов второго реактора (поток II), а отдельно подают в ту же колонну 5, в которой разделяли продукты стадии пропарки кокса, и подвергают разделению как было описано для этой стадии. Длительность стадии накопления кокса составляет 24 ч. Такое же время необходимо для подготовки реактора к следующему циклу работы, а именно для стадии пропарки, охлаждения, выгрузки кокса, разогрева реактора. Поэтому после подготовки первого реактора, как описано выше, поток вторичного сырья переключают вновь на первый реактор, начиная в нем стадии коксования и накопления кокса, а второй реактор отключают для проведения подготовительных операций.

Межремонтный пробег установки составляет 140 сут непрерывной работы.

П р и м е р 2. Процесс проводят согласно примеру 1, но в качестве исходного сырья коксования используют дистиллятный крекинг-остаток на основе смеси нефтей как в примере 1. Плотность крекинг-остатка 1,028 г/см³ при 20^оС, коксуемость 11,5 мас. вязкость кинематическая при 100^оС 20,5 мм²/с, индекс корреляции 108 у.е.

Механические примеси во вторичном сырье, полученном без подачи на смешение продуктов, выводимых из реактора при проведении стадий разогрева реактора и пропарки получаемого кокса, которые выделяют из основного потока, отсутствуют (менее 0,005 мас.). Начало кипения вторичного сырья 300^оС, до 400^оС выкипает 16,0 об. Продолжительность работы установки между ремонтами составляет 180 сут.

П р и м е р 3. Процесс проводят по известному способу [5] В качестве сырья используют гудрон как в примере 1. Показатели приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным: 1. Снизить содержание механических примесей в сырье коксования от отсутствия до 0,02 мас. за счет исключения попадания коксовых частиц, выносимых из реактора на стадиях разогрева и пропарки кокса.

2. Утяжелить вторичное сырье и снизить содержание легких фракций, выкипающих до 400^оС на 7-9% за счет подачи паровой фазы из колонны-разделителя в ректификационную колонну без смешения с исходным сырьем.

3. Увеличить продолжительность работы установки между ремонтами в 1,5-2 раза за счет сокращения времени простоев на ремонты для очистки оборудования от нежелательных углеродистых отложений (змеевиков печей, низа ректификационной колонны, сырьевых насосов, трубопроводов).

4. Стабилизировать работу установки и облегчить ее обслуживание.

Таким образом, в целом значительно повышается эффективность работы установок замедленного коксовании, улучшаются технико-экономические показатели.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕФТЯНОГО КОКСА путем замедленного коксования, включающий нагрев исходного сырья, подачу его в нижнюю часть основной ректификационной колонны, получение вторичного сырья смешением продуктов реакции с исходным сырьем внизу колонны, разделение оставшихся продуктов реакции, нагрев вторичного сырья до температуры коксования, подачу его в предварительно разогретый реактор, коксование и заполнение реактора коксом, пропарку, охлаждение и выгрузку полученного кокса, отличающийся тем, что продукты реакции, выводимые из реактора при проведении стадий его разогрева и пропарки полученного кокса, отводят в отдельную колонну и подвергают разделению на жидкую и паровую фазы, причем паровую фазу подают на разделение в основную ректификационную колонну, а жидкую фазу выводят из системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2