Способ повышения антидетонационных свойств прямогонных бензинов

 

Изобретение относится к области переработки нефти, в частности к способу термического риформинга нафты, бензино-лигроиновых фракций и фракций газового конденсата. Глубокий одноходовый парофазный термический крекинг проводят при температуре 530 - 60^oC, давлении 3,0 - 7,5 МПа, времени пребывания от 5 с до 5 мин и фракционирование и сепарацию осуществляют при давлении 1,2 - 2, МПа. Способ позволяет повысить октановое число легких прямогонных нефтяных фракций на 20 - 30 пунктов. 1 ил., 2 табл.

Данное изобретение относится к области переработки нефти, в частности к способу термического крекинга (риформинга) нафты, бензино-лигроиновых, бензино-газойлевых фракций нефти и фракций газового конденсата. Способ позволяет повысить на 15-30 пунктов октановое число полученного бензина по сравнению с исходным. Простота технологического оформления способа позволяет его использовать на установках небольшой производительности и в местах, удаленных от центров нефтепереработки.

Известен способ повышения антидетонационных свойств прямогонных бензиновых фракций (нафты) термическим крекингом в чистом виде (US патент N 2021923, 1935) или в смеси с более тяжелыми фракциями прямой перегонки или крекинга (US патент N 2069847, 1937). Для увеличения производительности реакционного узла из сырья выделяется высокооктановая головная фракция, кипящая до 92^oC. Выделенная фракция присоединяется к товарному риформированному продукту. Продукты реакции разделяются во фракционирующей колонне после снижения давления (US патент N 2016339, 1935). Для прекращения реакции крекинга в поток продуктов из печи в специальный узел смешения подается "холодная струя" продукта-кулинг (US патент N 2032861, 1936). Легкие продукты крекинга отбираются в виде головного погона ректификационной колонны-стабилизатора (US патент N 2039894, 1935).

Наиболее близким по технологической сущности к предложенному способу является способ одноходового глубокого крекинга (риформинга) лигроина (С.Н.Обрядчиков. Технология нефти. , часть II, Гостоптехиздат, М., Л., 1952, с. 67-68, с. 85).

В соответствии с этим способом широкие бензино-лигроиновые фракции в паровой фазе подвергаются глубокому однопроходному термическому крекингу при температуре 520-530^oC и давлении в трубах 4,0-7,0 МПа с последующим выделением из реакционной смеси бензиновой фракции, антидетонационная характеристика которой существенно выше чем у исходного бензина. По схеме крекинг осуществляется в трубчатом реакторе (печи) при сверхкритических температуре и давлении. На выходе из печи давление и температура снижаются, и продукты направляются для разделения во фракционирующую колонну. Головной продукт охлаждается и разделяется в газосепараторе на углеводородный газ и нестабильный бензин. Снизу колонны отводится утяжеленный остаток (полимеры). Бензин из сепаратора для отделения растворенных газовых компонентов направляется в дополнительную ректификационную колонну - стабилизатор. Снизу стабилизатора отводится товарный бензин. Из газосепаратора получают топливный газ и пропан-бутановую фракцию (сжиженный газ).

К недостаткам этого способа следует отнести использование относительно низких температур крекинга. Для обеспечения приемлемой глубины конверсии сырья при рекомендованных температурах вынуждены обеспечивать весьма длительное время пребывания паров в зоне реакции и соответственно иметь реакционные трубы печи значительного объема и длины.

К недостаткам этого способа следует отнести также потери с жирным газом газосепаратора основной фракционирующей колонны значительных количеств фракций C₅ и выше, обусловленные применением пониженного давления системы.

Для устранения этих недостатков предлагается следующее.

1. Глубокий одноходовой парофазный крекинг вести при температуре 530-600^oC, давлении 3,0-7,5 МПа и времени пребывания паров в зоне реакции от 5 секунд (высокая температура) до 5 минут (низкая температура, низкое давление).

2. Фракционирование и сепарацию продуктов риформинга осуществлять при давлении 1,2-2,0 МПа. При этом жидкая фаза газосепаратора обогащается тяжелыми газовыми компонентами, а газовая фаза от них освобождается. Мероприятие не требует дополнительных затрат энергии, т.к. выполняется за счет снижения степени дросселирования давления потока после печи.

На чертеже представлена принципиальная схема предложенного способа.

Сырье-1 - нафта, бензино-лигроиновая фракция, фракция газового конденсата через теплообменник-2 поступает в трубчатую печь-3, где при давлении 3,0-7,5 МПа и температуре 530-600^oC подвергается термическому крекингу-риформингу. Давление в печи поддерживается посредством редукционного клапана-4. Поток продуктов крекинга охлаждается свежим сырьем в теплообменнике-2 и за счет смешения с потоком кулинга-5 и далее поступает в основную фракционирующую колонну-6. С низа колонны отводится остаток-7, а с "глухой" тарелки - промежуточная фракция-8. При использовании утяжеленного сырья промежуточная фракция после охлаждения может отводиться в качестве товарного продукта-8.

Головной поток основной колонны охлаждается в конденсаторе-холодильнике и поступает в газосепаратор-9. С помощью клапана 4 в системе фракционирующей колонны поддерживается заданное давление. Это давление способствует конденсации подавляющей части бензиновых компонентов головного погона. Парогазовая смесь-11 сбрасывается в топливную сеть. Жидкая фаза-10 направляется во вторую фракционирующую колонну-стабилизатор-12. Головная фракция стабилизатора охлаждается и разделяется в газосепараторе-13 на топливный газ 14 и товарный сжиженный газ-15. Если нет потребности в сжиженном газе, охлаждение головного потока ведут таким образом, чтобы исключить полную конденсацию рефлюкса. Остаток колонны-12 после охлаждения является товарным стабильным бензином. Его октановая характеристика может на 20-30 пунктов превосходить октановое число исходного сырья.

На пилотной установке, моделирующей приведенную схему, были подвергнуты риформингу 8 различающихся по составу фракций бензина и газового конденсата. В результате были получены нижеследующие значения константы скорости уравнения мономолекулярной реакции крекинга первого порядка ( K(100-X) или ln100/100-X где K - константа скорости, τ - время, с, X - количество молей исходного вещества, распадающееся за время τ.

Температура, ^oC 485 500 520 530 540 550 Константа скорости · 10^-3 0,4 0,7 1,9 3,2 5,3 8,7 Температурный коэффициент скорости реакции - 1,6.

Нижеследующие примеры иллюстрируют преимущества предложенного способа.

Пример I.

Система риформинга работает при температуре в реакционной зоне от 520^oC и давлении 4 МПа. При конверсии 17% потребное время пребывания паров составляет

После реализации режима по предложенному способу с температурой реакционной зоны 530^oC при той же степени конверсии потребное время пребывания составляет 57 сек.

Пример II.

Система риформинга работает при температуре в реакционной зоне от 520 до 530^oC. Потребное время пребывания паров составляет от 260 до 57 сек. После реализации режима по предлагаемому способу, т.е. 540, 550, 580^oC соответствующее потребное время пребывания паров в реакционном змеевике составляет соответственно 34, 21, 5 секунд. Соответственно уменьшается объем реакторных труб и при равном диаметре их длина и масса.

Пример III.

Система фракционирования работает при давлении 0,4 - 0,8 МПа. При этом в газовой фазе сепаратора содержится 22-19,6% углеводородов C₅, C₆ и выше (табл. 1). После повышения давления до 1,2-2,0 МПа содержание указанных бензиновых фракций в сбрасываемом газе снижается до 5,6-2,5% (табл. 2).

Формула изобретения

Способ повышения антидетонационных свойств легких прямогонных нефтяных фракций, включающий глубокий одноходовой парофазный термический крекинг сырья, последующее фракционирование продуктов крекинга, сепарацию головного погона колонны фракционирования и стабилизацию бензина в отдельной колонне, отличающийся тем, что термический крекинг проводят при температуре 530 - 600^o, давлении 3,0 - 7,5 МПа, времени пребывания от 5 с до 5 мин и фракционирование и сепарацию осуществляют при давлении 1,2 - 2,0 МПа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2