Способ получения исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел

 

Способ получения исходного сырья для производства высококачественных смазочных базовых масел, согласно изобретению, включает использование непереработанного масла, которое получают на установке для гидрокрекинга, с получением исходных масел для высококачественых смазочных базовых масел, в этом способе часть или все количество непереработанного масла из установки для гидрокрекинга непрерывно подают на вторую установку для вакуумной перегонки и в этой установке получают различные виды сырья для смазочных базовых масел с желаемыми величинами вязкости, при этом на этой установке для вакуумной перегонки эффективно удаляются нежелательные многоярусные ароматические соединения и тяжелые труднокрекируемые углеводороды, которые могут накапливаться в возвращаемом в цикл потоке масла и которые могут вызвать быстрое ухудшение работы катализатора и ухудшение селективности продуктов, подаваемых на установку для гидрокрекинга в режиме рециркуляции. 9 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 ил.

Изобретение относится к способу получения исходного сырья для высококачественного смазочного базового масла из непереработанного масла, в частности к созданию более эффективного способа, а также к способу непрерывного получения основы высококачественного смазочного масла из непереработанного масла, полученного в установке для гидрокрекинга, работающей в режиме рециркуляции.

В общем гидрокрекинг топлив представляет собой способ конверсии вакуумного газойля (ВГО), полученного на вакуумной перегонкой установке (V1), в углеводороды, используемые в качестве топлива, такие, как дизельное топливо (фиг. 1). Исходный ВГО содержит большое количество примесей, таких, как сера, азот, кислород, металлы и другие вещества, не только вредные для каталитической системы, но также нежелательные для целевых продуктов. Такие примеси удаляются в установке гидрообработки (R1), и полученный гидрообработанный ВГО подвергается гидрокрекингу в основном реакторе (R2) для превращения его основной части в легкие углеводороды. Вытекающие из реактора потоки вначале разделяют на обогащенный водородом газ и жидкие углеводороды, причем обогащенный водородом газ возвращается в цикл назад в вышеуказанные реакторы (R1 и R2), а жидкие углеводороды фракционируют на несколько различных сортов нефтяных продуктов в серии ректификационных колонн (Fs). Поскольку практически невозможно осуществить 100%-ную конверсию в процессе реакции, часть загруженного сырья, не превращенная в дизельное топливо и более легкие фракции, остается в виде отстоя.

В действительности установки для гидрокрекинга обычно сконструированы таким образом, что конверсия за один проход (конверсия, получаемая при одном проходе через установку гидрокрекинга) составляет примерно 60%. Непереработанное масло (НПМ) затем или выгружается на хранение в виде полупродукта (этот режим работы называется однократным), или возвращается в цикл в основной реактор (R2) для дальнейшего крекинга для увеличения общей конверсии (этот режим работы называется режимом рециркуляции). Будучи смесью высоконасыщенных углеводородов, НПМ обладает многими желательными характеристиками, такими, как высокий индекс вязкости, который является одним из самых важных свойств основы смазочных масел. В табл. 1 приведены типичные свойства ВГО и НПМ при полной конверсии 85% и конверсии за один проход, равной 60%.

С экономической точки зрения более предпочтительно использовать НПМ для основы высококачественного смазочного масла после дальнейшей переработки, такой, как депарафинизация и стабилизация, чем применять его как продукт для смешения с нефтяным топливом или возвращать его в цикл в установку для гидрокрекинга. Известно, что некоторые нефтеперегонные заводы выпускают основу для смазочных масел с очень высоким индексом вязкости, используя НПМ, полученные при гидрокрекинге топлива. Например, на заводе получают основу смазочного масла с ОВИВ (очень высокий индекс вязкости) на установке для получения основ смазочных масел, используя НПМ из установки для гидрокрекинга с однократным режимом работы. Установка для гидрокрекинга расположена далеко от завода для получения основы смазочного масла.

Однако вышеуказанный обычный способ производства основы смазочного масла из НПМ на такой установке порождает несколько проблем. НПМ, полученные на установке для гидрокрекинга топлив, подают на завод для производства основы смазочных масел. В этом способе используются несколько установок, включая установку вакуумной перегонки, установку экстракции растворителя, установку депарафинизации растворителя и т.д. В "комбинированном процессе крекирования и очистки" способ становится громоздким и обеспечивает довольно низкую производительность.

В вышеупомянутом случае это особенно имеет место, так как существующая установка вакуумной перегонки была сконструирована вначале для переработки остатка, полученного в атмосферном перегонном аппарате (АО). Необходимо даже смешивать НПМ с более тяжелым сырьем, таким, как остаток от вакуумной перегонки (ВО) перед подачей его в установку вакуумной перегонки. Для лучшего уяснения предпосылок создания изобретения приведено описание типичной установки гидрокрекинга топлив, работающей в режиме рециркуляции. Ссылки даны на фиг. 1.

Остаток от атмосферной перегонки (АО) подают в первую установку вакуумной перегонки (V1) для получения вакуумного газойля (ВГО). ВГО затем подвергают гидрообработке в первом реакторе (R1) для удаления примесей, таких, как сера, азот, кислород и металлы. Полученный обработанный ВГО затем подвергают гидрокрекингу с получением различных углеводородов во втором реакторе (R2). Эти углеводороды разделяют в нескольких ректификационных колоннах (Fs), получая различные легкие масла и дизельное топливо. Однако не все крекированные углеводороды превращаются в дизельное топливо и более легкие продукты. Значительная часть углеводородов остается непереработанной. Большая часть такого непереработанного масла возвращается во вторую установку (R2) для дальнейшей конверсии. В случае вакуумного газойля с высокой конечной точкой кипения, однако, в потоке внутреннего рецикла в установке для гидрокрекинга топлив могут постепенно аккумулироваться тяжелые крекируемые углеводороды и конденсированные многоядерные ароматические соединения. Избыточная концентрация этих соединений может вызвать быстрое падение активности катализатора и ухудшение селективности. Для того чтобы избежать такой нестабильности в работе, становится необходимым удалять эти соединения из системы при помощи небольшого потока непереработанного масла и поддерживать необходимый уровень активности при осуществлении реакции. Для этой цели в общем в установке для гидрокрекинга, работающей в режиме рециркуляции, небольшая часть остатков ректификации возвращается в вакуумную колонну (V1).

Цель такой схемы рециркуляции заключается в отводе части труднокрекируемых компонентов и многоядерных ароматических соединений в вакуумный остаток. Такая схема также позволяет свести к минимуму количество непереработанного масла, которое должно быть удалено из остатков ректификации. Типичная скорость рециркуляции в вакуумную колонну составляет 15-25 об.% жидкости от общего количества непереработанного масла.

Кроме того, непереработанное масло из установки для гидрокрекинга с высокой конверсией характеризуется средней вязкостью в пределах 4,0-4,5 ccm при 100^oC, которая слишком низка для получения основы смазочного масла 150 Neutral. Смазочное масло 150 Neutral - это один из сортов, на которые имеется большой спрос, оно имеет вязкость 5,5-6,0 ccm при 100^oC. Соответственно значительное количество непереработанного масла на большинстве нефтеперерабатывающих заводов, как указано выше, не используется для получения смазочных масел и теряется обычно в виде дистиллятного нефтяного топлива.

Цель изобретения заключается в решении указанных проблем, встречающихся при осуществлении известных способов, и в создании способа получения исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел. Данное изобретение дает возможность использовать требующуюся часть непереработанного масла во время работы установки для гидрокрекинга в режиме рециркуляции, тем самым максимально используются возможности способа.

Это изобретение является первой попыткой получать непрерывно исходное сырье для высококачественного смазочного базового масла с очень высоким индексом вязкости и низкой летучестью на установке для гидрокрекинга в режиме рециркуляции.

В соответствии с первой формой реализации изобретения (фиг. 2) вышеуказанная цель может быть достигнута созданием способа получения исходного сырья для высококачественного базового смазочного масла, включающего стадии перегонки атмосферного остатка (АО) под вакуумом в первой установке для вакуумной перегонки (V1) с получением вакуумного газойля (ВГО); гидрообработки вакуумного газойля на первой реакционной установке (R1) для удаления из него примесей; гидрокрекинга обработанного вакуумного газойля на второй установке (R2) для получения легких углеводородов; осуществление серии фракционных перегонок (Fs) для разделения легких масел и непереработанного масла; подачи указанного непереработанного масла на вторую установку вакуумной перегонки (V2) для получения исходного сырья для высококачественного смазочного базового масла, имеющего желательные величины вязкости, и возвращение в цикл оставшейся части непереработанного масла из второй установки для вакуумной перегонки (V2) во вторую реакционную установку (R2).

В соответствии со второй формой воплощения изобретения (фиг. 3) указанная цель может быть также достигнута созданием способа получения исходного сырья для высококачественного базового смазочного масла, включающего стадии перегонки атмосферного остатка (АО) под вакуумом на первой установке вакуумной перегонки (V1) с получением вакуумного газойля (ВГО); гидрообработки вакуумного газойля на первой реакционной установке (R1) для удаления из него примесей; гидрокрекинга обработанного вакуумного газойля на второй реакционной установке (R2) для получения легких углеводородов; осуществление серии фракционных перегонок (Fs) для разделения легких масел и непереработанного масла; подачи только части указанного непереработанного масла на вторую установку вакуумной перегонки (V2) для получения исходного сырья для высококачественного смазочного базового масла, имеющего желательные величины вязкости, и возвращение в цикл оставшейся части непереработанного масла из второй установки для вакуумной перегонки (V2) во вторую реакционную установку (R2), при этом остаток непереработанного масла из указанных установок для фракционной перегонки (Fs) возвращается в указанную вторую реакционную установку (R2).

На фиг. 1 представлена блок-диаграмма, иллюстрирующая работу обычной установки для гидрокрекинга в режиме рециркуляции; на фиг. 2 - блок-диаграмма, иллюстрирующая установку для гидрокрекинга и способ получения исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел согласно первому варианту изобретения; на фиг. 3 - блок-диаграмма, иллюстрирующая установку для гидрокрекинга и способ получения исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел согласно второму варианту изобретения.

Примеры осуществления На фиг. 3 показаны установка для осуществления гидрокрекинга топлива и схема способа получения исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел в соответствии с первой формой воплощения изобретения.

Как показано на фиг. 3, атмосферный остаток (АО) подают на первую установку вакуумной перегонки (V1) для получения вакуумного газойля, который затем подвергают обработке гидрированием на первой реакционной установке (R1).

Реакция гидрирования протекает с удалением примесей, таких, как сера, азот, кислород и металлы, из ВГО. Полученный обработанный вакуумный газойль поступает на вторую реакционную установку (R2), где обработанный вакуумный газойль подвергается гидрокрекингу с получением разнообразных легких углеводородов. Эти углеводороды разделяются в серии ректификационных установок (Fs) с получением различных легких масел, включая дизельное топливо.

В то же время значительное количество исходных углеводородов остается непереработанным. Все эти непереработанные масла поступают на вторую установку вакуумной перегонки (V2), где ВГО перегоняется с получением исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел в соответствии с первым вариантом изобретения. В то время как масла с желательной вязкостью фракционируются из ВГО на второй установке вакуумной перегонки (V2) и затем подвергаются депарафинизиции и стабилизации для получения смазочного базового масла, остальную часть ВГО возвращают на вторую реакционную установку (R2).

На фиг. 3 показаны установка для гидрокрекинга и схема способа получения исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел согласно второму варианту изобретения. Как показано на этой схеме, часть ВГО отбирают на вторую установку для вакуумной перегонки (V2), в то время как другую часть возвращают на вторую реакционную установку (R2).

В соответствии с изобретением предусмотрена дополнительная установка вакуумной перегонки (V2), работающая под вакуумом, в которой может быть получено исходное сырье высококачественных смазочных базовых масел с соответствующими величинами вязкости.

Например, если требуется, можно получить 150 Neutral с определенной вязкостью, на которое существует большой спрос, и 100 Neutral с вязкостью в пределах -3,8-4,2 ccm при 100^oC.

Предпочтительно осуществлять работу второй колонны для вакуумной перегонки (V2) при температуре -300-380^oC и давлении - 20-300 мм Hg в нижней части колонны согласно изобретению.

Возвращаясь к фиг. 1, иллюстрирующей известный способ, следует отметить, что количество ВГО, которое возвращается на вторую реакционную установку (R2), составляет примерно 60-70% в расчете на исходный ВГО. Примерно 75-85% НПМ (приблизительно 50-56,7% ВГО) возвращают на вторую реакционную установку (R2) по линии 2 и примерно 15-25% НПМ (приблизительно 10-16,7% ВГО) возвращают на первую установку для вакуумной перегонки (V1) по линии 1.

Согласно изобретению, все количество или часть ВГО поступает на вторую установку для вакуумной перегонки (V2), где он фракционируется с образованием сырья для высококачественного смазочного базового масла с требуемой вязкостью. Сырье для смазочного базового масла составляет примерно 15-25% от ВГО, что равно количеству, возвращаемому на первую установку вакуумной перегонки (V1) по известному способу (фиг. 1). Остальное количество, равное примерно 75-85% от общего количества ВГО, возвращается в цикл на вторую реакционную установку (R2).

Согласно изобретению, отношение общего количества ВГО со стадии фракционной перегонки (Fs) к количеству ВГО, возвращаемого на вторую реакционную установку, предпочтительно равно 1,05-2,0:1.

В соответствии с изобретением отношение ВГО, поступающего на вторую установку вакуумной перегонки (V2), к ВГО, возвращаемому на вторую реакционную установку (R2) из второй установки для вакуумной перегонки (V2), предпочтительно составляет примерно 1,05-4,0:1.

Как описано выше, не является необходимым возвращать ВГО на первую установку для вакуумной перегонки (V1) согласно изобретению.

Изобретение является первой попыткой использовать ВГО для непрерывного получения высококачественного смазочного базового масла с очень высоким индексом вязкости и низкой летучестью на установке для гидрокрекинга при рециркуляции неиспользованной части ВГО на установку для гидрокрекинга.

Предпочтительная форма воплощения изобретения далее будет описана со ссылкой на конкретные примеры.

Пример 1. Вакуумный газойль со свойствами, приведенными в табл. 1, перерабатывают на установке для гидрообработки (R1) с объемной скоростью жидкости 2·10 ч^-1 в присутствии катализатора, доступного из Nippon Ketjen Company, Japan, модель HC-K, при средней температуре слоя в реакторе, равной 386,1^oC, и давлении на входе в реактор 2523 ф/дюйм² (примерно 17200 кПа), подавая водород со скоростью 7520 кфут³/баррель.

Затем полученный вакуумный газойль вместе с непереработанным маслом поступает на установку для гидрокрекинга (R2) с объемной скоростью жидкости 1,26 ч^-1 и обрабатывается в присутствии катализатора, производимого UOP Incorporated, USA, модель HC-22, при средней температуре слоя в реакторе, равной 393,8^oC, и давлении на входе в реактор 2500 ф/дюйм² (примерно 17200 кПа), подавая водород со скоростью 7520 кфут³/баррель.

Все количество обработанного масла затем подвергают серии разделений и фракционных перегонок (Fs), как показано на фиг. 3, для получения дизельного топлива и более легких продуктов и с получением фракции 380^oC + непереработанное масло со свойствами, приведенными в табл. 1.

Все количество непереработанного масла загружают на установку вакуумной перегонки (V2), где температура в верхней и в нижней частях колонны составляет 80^oC и 325^oC соответственно, и давление в верхней части и в нижней части колонны равно 75 мм Hg и 150 мм Hg соответственно, и перегоняют с получением легкого дистиллята (i) 33,0 об.% жидк., 100N дистиллята (ii) 8,3 об.% жидк., среднего дистиллята (iii) 11,7 об.% жидк., и остатка (iv) 150N легкого дистиллята 47,0 об.% жидк.

Из вышеуказанных дистиллятов 100N и 150N, составляющие 25% от непереработанного масла, подают на установку для вакуумной перегонки (V2), то есть 5% 100N и 20% 150N отводят, а остальные дистилляты смешивают и возвращают на установку для гидрокрекинга (R2). Свойства дистиллятов приведены в табл. 2.

Пример 2. Вакуумный газойль со свойствами, приведенными в табл. 1, перерабатывают на установке для гидрообработки (R1) с объемной скоростью жидкости 2·10 ч^-1 в присутствии катализатора, производимого Nippon Ketjen Company, Japan, модель HC-K, при средней температуре слоя в реакторе, равной 385,9^oC, и давлении на входе в реактор 2523 ф/дюйм² (примерно 17200 кПа), подавая водород со скоростью 5710 кфут³/баррель.

Затем переработанное масло подвергают разделению и фракционной перегонке (Fs), как показано на фиг. 3, получая дизельное топливо и более легкие продукты и фракцию 380^oC + непереработанное масло со свойствами, приведенными в табл. 1.

Половину (50%) непереработанного масла возвращают на установку для гидрокрекинга (R2), а другую половину (50%) загружают в установку для вакуумной перегонки (V2), где температура в верхней и в нижней частях колонны составляет 80^oC и 325^oC соответственно, и давление в верхней части и в нижней части колонны равно 75 мм Hg и 150 мм Hg соответственно, и перегоняют с получением легкого дистиллята (i) 32,9 об.% жидк., 100N дистиллята (ii) 8,4 об.% жидк. , среднего дистиллята (iii) 11,8 об.% жидк., и остатка (iv) 150N дистиллята 46,9 об.% жидк.

Из вышеуказанных дистиллятов 100N и 150N, составляющие 50% от непереработанного масла, подают на установку для вакуумной перегонки (V2), то есть 10% 100N и 40% 150N отводят, а остальные дистилляты смешивают и возвращают на установку для гидрокрекинга (R2). Свойства дистиллятов приведены в табл. 3.

Как очевидно из примеров и таблиц, согласно изобретению, можно получать исходное сырье для высококачественных смазочных базовых масел 100N и 150N, обладающих очень высоким индексом вязкости и низкой летучестью.

Кроме того, отвод части НПМ предотвращает накапливание тяжелых труднокрекируемых углеводородов и конденсированных многоядерных ароматических соединений и позволяет более эффективно использовать производительность установки для вакуумной перегонки (V1) и установки для проведения гидрообработки (R1), осуществляя обработку вакуумного газойля в том же количестве, что и отводимое сырье для смазочных базовых масел. Следовательно, доказано, что изобретение позволяет очень эффективно использовать возможности оборудования.

Хотя предпочтительная форма воплощения изобретения была раскрыта с целью иллюстрации, специалистам ясно, что возможны различные модификации, добавления и замены, не выходящие за рамки изобретения, сущность которого отражена в формуле изобретения.

Формула изобретения

1. Способ получения исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел путем перегонки атмосферного остатка под вакуумом на первой установке вакуумной перегонки с получением вакуумного газойля, гидрообработки вакуумного газойля на первой реакционной установке для удаления из него примесей, гидрокрекинга обработанного вакуумного газойля на второй реакционной установке с получением легких углеводородов, проведения ряда фракционных перегонок для отделения легких масел от непереработанного масла, отличающийся тем, что все количество непереработанного масла подают на вторую установку вакуумной перегонки с получением исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел, имеющих требуемые вязкости, и возвращением оставшейся части непереработанного масла второй установки вакуумной перегонки на вторую реакционную установку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходное сырье для смазочных базовых масел с требуемыми вязкостями подвергают последующим депарафинизации и стабилизации.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура в нижней части колонны второй установки вакуумной перегонки составляет 300 380^oС, давление 20 300 мм рт.ст.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение всего количества непереработанного масла из ректификационных колонн и непереработанного масла, возвращаемого на вторую реакционную установку, составляет 1,05 2,0 1.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение непереработанного масла, подаваемого на вторую установку вакуумной перегонки, и непереработанного масла, возвращаемого на вторую реакционную установку из второй установки вакуумной перегонки, составляет 1,05 4,0 1.

6. Способ получения исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел путем перегонки атмосферного остатка под вакуумом на первой установке вакуумной перегонки с получением вакуумного газойля, гидрообработки вакуумного газойля на первой реакционной установке для удаления из него примесей, гидрокрекинга обработанного вакуумного газойля на второй реакционной установке с получением легких углеводородов, проведения ряда фракционных перегонок для отделения легких масел от непереработанного масла, отличающийся тем, что только часть непереработанного масла подают на вторую установку вакуумной перегонки с получением исходного сырья для высококачественных смазочных базовых масел, имеющих требуемые вязкости, и возвращением оставшейся части непереработанного масла второй установки вакуумной перегонки на вторую реакционную установку, при этом возвращают остаток непереработанного масла со стадий фракционной перегонки на вторую реакционную установку.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что исходное сырье для смазочных базовых масел с требуемыми вязкостями подвергают последующим депарафинизации и стабилизации.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что температура в нижней части колонны второй установки вакуумной перегонки составляет 300 380^oС, давление 20 300 мм рт.ст.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что соотношение всего количества непереработанного масла из ректификационных колонн и непереработанного масла, возвращаемого на вторую реакционную установку, составляет 1,05 2,0 1.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение непереработанного масла, подаваемого на вторую установку вакуумной перегонки, и непереработанного масла, возвращаемого на вторую реакционную установку из второй установки вакуумной перегонки, составляет 1,05 4,0 1.

Приоритет по признакам: 17.05.93 по пп.1 5; 01.12.93 по пп.6 10.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6