Способ замедленного коксования

 

Способ замедленного коксования заключается в том, что газойль, образующийся в нижней зоне мгновенного испарения фракционирующей коксовой колонны, подвергают фильтрации с целью удаления из него взвешенных твердых частиц, используя для этого фильтр, и последующей гидравлической очистке. Технический результат - отфильтрованный и очищенный таким образом газойль становится более пригодным для его обработки в установке для крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора или в другой установке, а удаление из газойля твердых частиц с использованием фильтра позволяет обработать газойль в установке для гидроочистки с неподвижным слоем катализатора, не опасаясь засорения (отравления) слоя катализатора. 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Предпосылки создания изобретения 1. Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к замедленному коксованию, в частности к способу замедленного коксования, в котором отводимые сверху из коксового барабана пары подаются во фракционирующую коксовую колонну, в которой они разделяются на верхнюю паровую фракцию, промежуточные жидкие фракции и образующийся в нижней зоне мгновенного испарения газойль.

2. Уровень техники Такого типа способ коксования подробно описан в патенте США 4518487, выданном на имя Graf и др. В описанном в этом патенте способе для лучшего распределения выходов получаемых на установке для коксования конечных продуктов предлагается образующийся в нижней зоне мгновенного испарения фракционирующей коксовой колонны газойль из колонны направлять на дальнейшую обработку, а не возвращать его снова в коксовый барабан, как это предусматривалось известными ранее способами коксования, которые подробно описаны в упомянутом выше патенте США 4518487.

При всех своих положительных особенностях описанный в патенте 4518487 способ обладает и определенным недостатком, заключающимся в сложности необходимого для дальнейшей обработки повышения качества образующегося в зоне мгновенного испарения газойля. Образующийся во фракционирующей колонне газойль состоит из значительного количества мелко измельченных твердых частиц и тяжелого вязкого мезофазного вещества. Мезофазное вещество представляет собой по существу жидкий кокс, который содержится в парах, выходящих из коксового барабана. С целью повысить ценность газойля, отбираемого из зоны мгновенного испарения фракционирующей коксовой колонны, его необходимо подвергать гидроочистке. Однако газойль, представляющий собой содержащее твердые частицы мезофазное вещество, при его прохождении через установку для гидроочистки быстро засоряет (отравляет) и делает неэффективным имеющийся в этой установке слой катализатора. Не прошедший гидроочистку газойль, образующийся в зоне мгновенного испарения, можно обрабатывать на установке для крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора (установка ПКК), однако из-за высокого содержания ароматических углеводородов и по другим причинам крекинг не прошедшего гидроочистку газойля не обеспечивает необходимого распределения выходов получаемых при этом конечных продуктов. Предпринимавшиеся ранее попытки отфильтровать отбираемый из зоны мгновенного испарения газойль с целью его последующей гидроочистки оказались безуспешными из-за быстрого забивания фильтра, сложностей с регенерацией фильтрующего материала и по другим причинам.

Краткое изложение сущности изобретения В соответствии с настоящим изобретением отбираемый из зоны мгновенного испарения газойль подвергают фильтрации для извлечения из него по существу всех содержащихся в нем твердых частиц, наличие которых приводит к засорению (отравлению) слоя катализатора установки для гидроочистки. Газойль с пониженным содержанием твердых частиц пропускается затем через установку для гидроочистки с неподвижным слоем катализатора, например, через установку для гидрокрекинга или гидравлический десульфоратор, в котором снижается содержание серы в газойле и модифицируется молекулярная структура его компонентов, ценность которых при их дальнейшей обработке за счет этого повышается.

Распределение выходов конечных продуктов, получаемых на установке для крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора (установке ПКК), из отбираемого из зоны мгновенного испарения газойля при его предварительной гидроочистке намного лучше распределения выходов конечных продуктов, получаемых при крекинге не прошедшего гидроочистку газойля.

Краткое описание чертежей Фиг.1 - технологическая схема известного процесса коксования, на усовершенствование которого направлено настоящее изобретение.

Фиг. 2 - технологическая схема предлагаемого способа по настоящему изобретению.

Фиг. 3 - технологическая схема фильтра, который использован в предлагаемом в настоящем изобретении способе.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения На фиг. 1 в упрощенном виде показана технологическая схема описанного в патенте США 4518487 способа коксования. Как показано на фиг.1, поступающий по линии 10 на установку кокс проходит через печь 12 и подается в один из коксовых барабанов 14. Отбираемые из верхней части барабана 14 пары по линии 16 подаются во фракционирующую колонну 18. В зону мгновенного испарения колонны 18 по линии 20 подается распыляемый в колонне вторичный находящийся в жидком состоянии коксовый газойль, в результате взаимодействия которого с поступающими в колонну парами происходит осаждение взвешенных твердых частиц и конденсация высококипящих компонентов, содержащихся в потоке поступающих в колонну коксовых паров. По линии 22 из верхней зоны колонны 18 выводится поток влажного газа, а по линиями 24 и 26 отводятся промежуточные жидкие фракции. Образующийся в зоне мгновенного испарения газойль, в котором содержатся взвешенные твердые частицы и вязкое мезофазное вещество, выводится из нижней части фракционирующей колонны 18 по линии 28. В известных схемах этот образующийся в зоне мгновенного испарения газойль (ГЗМИ) сразу же подают на установку ПКК.

На фиг. 2 показана технологическая схема предлагаемого в настоящем изобретении способа. Общие для схем, показанных на фиг.1 и 2, элементы установки обозначены на этих чертежах одинаковыми позициями. В схеме по фиг.2 ГЗМИ подается в фильтр 30. После фильтра 30 ГЗМИ проходит через установку 32 для гидроочистки, а затем подается на установку 34 для крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора.

В качестве установки 32 для гидроочистки можно использовать либо гидравлический десульфоратор, либо установку для гидрокрекинга, которые должны иметь неподвижный слой катализатора. В известной схеме поток ГЗМИ нельзя пропустить через установку для гидроочистки с неподвижным слоем катализатора в связи с тем, что образующие газойль взвешенные твердые частицы и мезофазное вещество быстро засоряют (отравляют) неподвижный слой катализатора. Поэтому в известном процессе ГЗМИ, в котором содержится большое количество ароматических соединений, подается в неотфильтрованном виде на установку ПКК, работа которой при этом из-за высокого содержания ароматических соединений характеризуется бедным распределением выходов получаемых на ней конечных продуктов. Кроме того, в потоке ГЗМИ часто содержится достаточно большое количество серы, которая отрицательно влияет на качество конечного продукта. По этой причине в некоторых случаях ГЗМИ приходится использовать в качестве малоценного продукта, например, технологического топлива.

Было установлено, что если из потока ГЗМИ удалить все взвешенные в нем твердые частицы диаметром больше приблизительно 25 микрон, то поток ГЗМИ можно пропускать через установку для гидроочистки с неподвижным слоем катализатора, не опасаясь засорения (отравления) катализатора. Частицы диаметром 25 микрон составляют основную часть всех содержащихся в ГЗМИ твердых частиц, и после их удаления оставшиеся в потоке ГЗМИ мелкие частицы свободно проходят через неподвижный слой катализатора и не создают никаких серьезных проблем в отношении его засорения.

Предлагаемый в настоящем изобретении способ предусматривает возможность использования в нем любого фильтра, который позволяет с высокой эффективностью удалить из потока ГЗМИ по существу все частицы диаметром 25 микрон и более. Использование фильтров, которые удаляют из потока ГЗМИ более мелкие частицы с диаметром до 10 микрон, возможно, но не целесообразно по экономическим соображениям.

В качестве конкретного примера эффективно работающего фильтра можно назвать дисковый фильтр с подвергнутыми травлению металлическими фильтрующими элементами, выпускаемый фирмой PTI Technologies Inc., Newbury Park, Калифорния. Такой фильтр, состоящий из одного или нескольких фильтрующих элементов, образованных собранными друг с другом в пакет дисками, обладает очень высокой эффективностью, легко восстанавливается и относительно прост в эксплуатации. Процесс восстановления такого фильтра, который заключается в обратной его продувке газом высокого давления с последующей промывкой растворителем или без таковой, длится обычно от тридцати секунд до четырех минут, что позволяет размещать на установке только один фильтрующий блок вместе с отдельной емкостью, в которую во время продувки фильтра направляют подлежащий фильтрации ГЗМИ. В альтернативе установку можно оборудовать двумя или более соединенными с общим коллектором фильтрами, продувая каждый из них по отдельности и одновременно пропуская ГЗМИ через другой фильтр.

В предпочтительном варианте блок фильтрации, схема которого показана на фиг.3, состоит из собственно фильтра 30, линии 36 подачи, линии 38 отвода из фильтра очищенной жидкости, газового аккумулятора 40 и сборника 42 продуктов продувки. ГЗМИ подается в фильтр 30 по линии 36 и после фильтрации выводится из него по линии 38. Когда сопротивление фильтра 30 достигает предельно допустимой величины, подача ГЗМИ в фильтр прекращается, и открывается установленный на аккумуляторе 40 быстродействующий клапан (не показан). Содержащийся в аккумуляторе 40 сжатый газ проходит через фильтр 30 в обратном направлении и выдувает из него собравшиеся в нем твердые частицы, которые либо собираются в сборнике 42, либо подаются на обработку в соответствующую установку, либо идут в отходы. Предпочтительно, чтобы продувка фильтра происходила автоматически и начиналась в тот момент, когда сопротивление фильтра достигнет предельно допустимой величины. Падение сопротивления фильтра после продувки до величины, близкой к нулю, означает практически полное удаление из фильтра собравшихся в нем твердых частиц. Как уже было отмечено выше, после продувки фильтра сжатым газом его при необходимости можно промывать в противотоке соответствующим растворителем.

Наиболее предпочтительный вариант осуществления способа Ниже рассмотрен наиболее предпочтительный вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа на примере установки, технологическая схема которой показана на фиг.2.

Кокс из коксовой печи 12 подается в один из коксовых барабанов 14, а образующиеся в нем коксовые пары подаются в нижнюю часть фракционирующей коксовой колонны 18. В нижней части колонны 18 находится зона мгновенного испарения, в которой происходит распыление подаваемого в колонну 18 по линии 20 потока тяжелого газойля, в результате взаимодействия которого с поступающими в колонну коксовыми парами происходит конденсация высококипящих компонентов и осаждение взвешенных твердых частиц. Образующийся в зоне мгновенного испарения газойль, в котором содержатся сконденсировавшиеся коксовые пары, твердые частицы и вязкое мезофазное вещество, выводится из фракционирующей колонны 18 по линии 28. Полезные продукты, полученные в колонне 18, выводятся из нее по линиям 22, 24 и 26. Образовавшийся в зоне мгновенного испарения газойль (ГЗМИ) по линии 28 подается в фильтр 30, где из него удаляются взвешенные твердые частицы диаметром более 25 микрон. Прошедший через фильтр ГЗМИ подается на установку 32 для гидроочистки со слоем катализатора, предпочтительно гидравлический десульфоратор, в котором происходит обессеривание ГЗМИ и/или его структурная модификация, что создает возможности для последующего крекинга ГЗМИ в псевдоожиженном слое катализатора.

Отфильтрованный ГЗМИ не засоряет (не отравляет) имеющийся в установке для гидроочистки катализатор, а прошедший гидроочистку ГЗМИ представляет собой продукт с небольшим содержанием серы, в результате обработки которого на установке ПКК обеспечивается лучшее по сравнению с обработкой не прошедшего через гидравлический десульфоратор ГЗМИ распределение выходов конечных продуктов. Как уже было отмечено выше, для поддержания нормального режима работы описанную установку можно оборудовать одним или несколькими блоками фильтрации с периодической или последовательной продувкой их сжатым газом для использования или удаления собирающихся в них твердых частиц.

Пример 1 Представленные в данном примере результаты были получены на промышленной установке для коксования производительностью 440 баррелей в день газойля, получаемого в зоне мгновенного испарения, которые подавали на рассчитанный на удаление частиц диаметром выше 25 микрон дисковый фильтр с подвергнутыми травлению металлическими фильтрующими элементами. Прошедший через фильтр поток ГЗМИ подавали на установку ПКК и в течение первых двух недель постоянно контролировали работу фильтра, отмечая, что в потоке ГЗМИ, поступающем на установку ПКК, действительно отсутствуют твердые частицы диаметром больше 25 микрон. Получив подтверждение эффективной работы фильтра, отфильтрованный поток ГЗМИ в течение нескольких следующих недель пропускали через гидроочиститель с неподвижным слоем катализатора.

Фильтр был спроектирован таким образом, что когда его сопротивление достигало 20 фунтов/кв. дюйм, автоматически начиналась его обратная продувка сжатым газом. Эффективность обратной продувки фильтра сжатым газом подтверждалась практически мгновенным падением до нуля измеряемого перепада давления на фильтре. В течение полного цикла работы коксового барабана обратную продувку фильтра проводили приблизительно через каждые два часа.

Около 50 об.% содержащихся в получаемом в зоне мгновенного испарения газойле твердых частиц составляли частицы диаметром больше 25 микрон. В прошедшем через фильтр ГЗМИ практически полностью отсутствовали твердые частицы диаметром свыше 25 микрон, а общее количество оставшихся в нем твердых частиц было настолько мало, что в течение нескольких недель, когда отфильтрованный ГЗМИ пропускали через гидроочиститель, установка работала нормально. В таблице приведены полученные в различные дни и характеризующие эффективность фильтрации результаты проверки содержания в ГЗМИ взвешенных твердых частиц.

Приведенный выше пример свидетельствует об эффективности использования дискового фильтра с подвергнутыми травлению металлическими фильтрующими элементами для удаления взвешенных твердых частиц из образующегося в зоне мгновенного испарения газойля и возможности обработки отфильтрованного ГЗМИ в гидроочистителе с неподвижным слоем катализатора без засорения (отравления) катализатора, которое всегда происходит при обработке неотфильтрованного ГЗМИ.

Все рассмотренные выше конкретные варианты и детали описанного способа служат только для иллюстрации настоящего изобретения и не исключают возможности внесения в них различных очевидных для специалиста в данной области техники изменений и усовершенствований, которые при этом по своей сути и форме не должны выходить за объем изобретения.

Формула изобретения

1. Способ замедленного коксования, в котором отбираемые из верхней части коксового барабана пары подаются во фракционирующую коксовую колонну, в которой они разделяются на пары, отбираемые из верхней части колонны, промежуточные жидкие фракции и образующийся в зоне мгновенного испарения газойль, в котором содержится значительное количество твердых частиц, отличающийся тем, что образующийся в зоне мгновенного испарения газойль подвергают фильтрации, после чего отфильтрованный образовавшийся в зоне мгновенного испарения газойль пропускают через установку для гидроочистки с неподвижным слоем катализатора.

2. Способ замедленного коксования по п.1, в котором во время фильтрации из газойля удаляют по существу все твердые частицы, размер которых превышает 25 мкм.

3. Способ замедленного коксования по п.1, в котором установка для гидроочистки представляет собой установку для гидрокрекинга.

4. Способ замедленного коксования по п.1, в котором установка для гидроочистки представляет собой установку для гидродесульфуризации.

5. Способ замедленного коксования по п.4, в котором прошедший через установку гидродесульфуризации образовавшийся в зоне мгновенного испарения газойль подают в установку для крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора.

6. Способ замедленного коксования по п.1, в котором фильтрацию газойля осуществляют путем пропускания его через фильтрующий элемент, состоящий из нескольких собранных друг с другом в пакет подвергнутых травлению металлических дисков.

7. Способ замедленного коксования по п.6, в котором фильтрующий элемент периодически продувают в обратном направлении.

8. Способ замедленного коксования по п.6, в котором используют несколько фильтрующих элементов, которые последовательно продувают в обратном направлении, так что по крайней мере через один из фильтрующих элементов всегда можно пропустить подлежащий фильтрации образующийся в зоне мгновенного испарения газойль и удалить из него содержащиеся в нем твердые частицы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4