Способ термокаталитической переработки высококипящих углеводородных фракций

 

Изобретение относится к нефтепереработке и может использоваться при термокаталитической переработке высококипящих нефтяных фракций, а также жидких углеводородных продуктов угольного происхождения. Способ термокаталитической переработки высококипящих углеводородных фракций включает обработку их водяным паром на катализаторе в проточном режиме, в качестве катализатора используют обогащенную железную руду, предварительно подвергнутую механохимическому активированию, процесс проводят при 450 - 500^oC с объемной скоростью подачи сырья 0,5 ч^-1. Технический результат - увеличение выхода дистиллятных фракций, возможность создания процесса непрерывного действия без периодической замены отработанного катализатора. 2 табл.

Изобретение относится к нефтепереработке и может использоваться при термокаталитической переработке высококипящих нефтяных фракций, а также жидких углеводородных продуктов угольного происхождения.

Известен способ термокаталитической переработки тяжелых нефтяных фракций (1) обработкой нагретого мазута в слое гетерогенного катализатора в проточном режиме при повышенной температуре с использованием водяного пара в качестве испаряющего агента, с применением в качестве катализатора широкопористого алюмо-железо-окисного контакта, получающегося при вспенивании и обжиге природных глин. Контакт обеспечивает очистку сырья от смол, асфальтенов, металлов, эффективно адсорбируя их благодаря большому объему пор (SU 1819285).

Наиболее близким по технической сущности является способ получения дизельной фракции из нефтяных остатков (2), заключающийся в том, что исходный мазут подвергают термоконтактному крекингу в присутствии катализатора - обогащенной железной руды, взятой в виде окатышей или концентрата и водяного пара при 490-570^oC с последующей гидроочисткой полученной дизельной фракции (SU 1771482).

Недостатком данного способа является низкий выход дизельной фракции, высокое содержание в ней серы, кроме того, используемый катализатор быстро закоксовывается, что определяет необходимость его периодической замены на свежий.

Целью изобретения является увеличение выхода дистиллятной фракции, выкипающей до 350^oC, возможность создания процесса термического крекинга углеводородного сырья непрерывного действия без периодической замены отработанного катализатора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе термокаталитической переработки высококипящих углеводородных фракций обработкой водяным паром при повышенной температуре на железорудном катализаторе согласно изобретению катализатор диспергируют в сырье после предварительного механохимического активирования в активаторе центробежно-планетарного типа в среде воды и процесс проводят при 450-500^oC.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительными признаками являются осуществление предварительной механохимической обработки катализатора в активаторе центробежно-планетарного типа в среде воды, введение катализатора путем диспергирования в сырье, проведение процесса при температуре 450-500^oC.

Механохимическая обработка катализаторов в энергонапряженном активаторе центробежно-планетарного типа приводит к резкому увеличению удельной поверхности образцов. Она сопровождается не только интенсивным диспергированием частиц катализатора, но и агрегированием последних с образованием рыхлых агрегатов - агломератов. Средний размер агломератов в сто и более раз меньше среднего размера исходных частиц. Образующиеся агломераты характеризуются высоким содержанием крупных пор. Наличие последних определяет способность катализатора адсорбировать асфальтены, смолы, металлы, чем достигается очистка сырья от этих примесей. Кроме того, происходит снижение концентрации серы в дистиллятной фракции за счет взаимодействия последней в условиях процесса термокаталитического превращения с оксидами железа с образованием пирротита.

Введение катализатора путем диспергирования в сырье приводит к его равномерному распределению в высокодисперсном состоянии, что позволяет проводить процесс в непрерывном режиме.

Способ осуществляют следующим образом.

Механохимическую обработку катализатора проводят в энергонапряженном активаторе центробежно-планетарного типа (АГО-2) из расчета 0,30 г катализатора (2,5 мас. % к весу сырья). В барабан активатора емкостью 0,15 литра загружают 8,8 г рудного катализатора и 110 г стальных шаров диаметром 8 мм. До полного заполнения барабана добавляют 80 мл дистиллированной воды, после чего его закрывают и производят обработку в течение 30 минут при скорости вращения барабана 1820 об/мин. В этих условиях центробежное ускорение, развиваемое мелющими телами, составляет 600 м/с².

Полученную пульпу катализатора диспергируют в сырье при интенсивном перемешивании. Полученная смесь сырья и высокодисперсного катализатора подается в реактор с объемной скоростью 0,5 час^-1, где при 450-500^oC смешивается с водяным паром, подающимся в нижнюю часть реактора. Водяной пар и образующиеся газообразные продукты крекинга способствуют вспениванию смеси, что препятствует осаждению катализатора в нижней части реактора. Полученные продукты разделяют на дистиллятные фракции, остаток и отработанный катализатор. Последний может быть использован в качестве сырья для выплавки стали или регенерирован простыми термическими методами.

Пример 1.

Через реактор проточного типа пропускают нефтяной мазут, в котором диспергирован активированный катализатор, добавленный в количестве 2 вес.%. В качестве катализатора используют концентрат, полученный обогащением железной руды и используемый в дальнейшем в качестве сырья для производства стали (табл. 1 в конце описания). В реакторе мазут смешивают с водяным паром, нагретым до температуры процесса. Соотношение сырье : водяной пар составляет 1: 1 по весу, объемная скорость подачи сырья 0,5 ч^-1, температура в реакторе 450^oC.

Продукты реакции разделяют на конденсированные и газообразные в сепараторе. В жидких продуктах определяют содержание дистиллятных фракций. При этом выход газов составил 1,0 вес.%, фракции, выкипающей до 200^oC, 3,0 вес.%, фракции, выкипающей от 200^oC до 350^oC, 36,2 вес.%.

Пример 2-3.

Аналогично примеру 1, за исключением того, что температура процесса парокрекинга составляла 470^oC и 500^oC. Результаты приведены в табл. 2 (см. в конце описания).

Пример 4.

Аналогично примеру 1, за исключением того, что в качестве сырья используют высококипящую часть (выкипающую выше 350^oC) продуктов гидрогенизации угля. Результаты приведены в табл. 2.

Пример 5. Реализация способа по прототипу. В качестве окисного катализатора используют железорудные окатыши, через стационарный слой которого при температуре 530^oC пропускают сырье с объемной скоростью подачи 1,25 ч^-1, при массовом соотношении водяной пар:мазут - 1:1. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Увеличение температуры процесса выше 500^oC приводит к снижению выхода дистиллятных фракций, выкипающих до 350^oC, за счет резкого увеличения выхода газообразных продуктов и кокса. При температурах ниже 450^oC скорость процесса парокрекинга невелика, что определяет низкий выход дистиллятных фракций.

Преимуществом предлагаемого способа термокаталитической переработки высококипящих углеводородных фракций является высокий выход дистиллятных фракций, возможность проведения процесса в непрерывном режиме и снижение содержания серы в продуктах превращения.

Источники информации 1. Авторское свидетельство N 1819285, кл. C 10 G 11/05, 25/09, 1993.

2. Авторское свидетельство N 1771482, кл. C 10 G 69/04, 1992.

Формула изобретения

Способ термокаталитической переработки высококипящих углеводородных фракций обработкой водяным паром при повышенной температуре на железорудном катализаторе, отличающийся тем, что катализатор диспергируют в сырье после предварительного механохимического активирования в активаторе центробежно-планетарного типа в среде воды и процесс проводят при 450 - 500^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2