Способ регулирования процесса термического крекинга высоковязкого нефтяного сырья

 

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к процессам термического крекинга высоковязкого нефтяного сырья. Способ включает нагрев сырья в трубчатой печи, выдержку продуктов крекинга в реакционной камере и разделение продуктов крекинга на газ, бензин и крекинг-остаток. При этом определяют массовое содержание сероводорода в газе крекинга, вязкость сырья и текущее значение вязкости крекинг-остатка, рассчитывают величину коэффициента снижения вязкости из соотношения КСВ=2,15С-3,6, где С - содержание сероводорода, мас.%. Из отношения вязкости нефтяного сырья к КСВ определяют минимальную расчетную вязкость крекинг-остатка, с учетом разницы расчетного и текущего значений вязкости крекинг-остатка осуществляют корректировку режима процесса путем повышения температуры сырьевого потока на выходе из реакционной камеры или снижения его расхода на входе в нее. Изобретение позволяет обеспечить оптимальный подбор условий крекинга путем экспрессного определения оптимальных величин коэффициентов снижения вязкости (КСВ) и соответственно минимальных значений вязкости получаемых крекинг-остатков. При этом исключается большой объем экспериментальных исследований процесса крекинга нефтяного сырья. 1 табл.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности, к процессам термического крекинга высоковязкого нефтяного сырья.

Известен способ термического крекинга высоковязкого нефтяного сырья, включающий крекинг утяжеленного сырья (гудрона) при температуре 470-490^oС в одной печи, и легкой флегмы (фракция 200-350^oС) во второй печи при 520-540^oС с последующей выдержкой обоих потоков, выводимых из этих печей, в реакционной камере и разделением продуктов крекинга на газ, бензин и крекинг-остаток, направляемый в котельное топливо (А.Д. Судовиков "Установка термического крекинга". -М.: Химия, 1977 год).

Недостатком данного способа является низкая загрузка второй печи при переработке высоковязкого гудрона, что вынуждает вовлекать в составе легкой флегмы концевые фракции бензина крекинга. Кроме того, крекирование гудронов при таких условиях не дает значительного снижения вязкости крекинг-остатка.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является способ термического крекинга высоковязкого нефтяного сырья, в котором нагрев сырья осуществляют до 455-465^oС, а выдержку продуктов крекинга в реакционной камере осуществляют при 420-425^oС в течение 4-15 мин (Патент РФ 2125078, 1999 г.).

Недостатком данного способа является необходимость экспериментального подбора условий крекинга путем изменения температуры и времени пребывания массы в реакционной камере в широких пределах для оптимизации глубины процесса и достижения максимального значения коэффициента снижения вязкости (КСВ), определяемого отношением величины условной вязкости сырья ВУ₈₀ к величине ВУ₈₀ крекинг-остатка, выкипающего выше 180^oС.

Изобретение направлено на экспрессное определение оптимальной величины коэффициента снижения вязкости для различных видов высоковязкого нефтяного сырья без проведения большого объема экспериментальных исследований процесса крекинга.

Это достигается тем, что в способе термического крекинга высоковязкого сырья, включающем нагрев сырья в трубчатой печи, выдержку продуктов крекинга в реакционной камере с последующим разделением их на газ, бензин и крекинг-остаток, определяют массовое содержание сероводорода в газе крекинга, вязкость сырья и текущее значение вязкости крекинг-остатка, рассчитывают величину коэффициента снижения вязкости из соотношения КСВ=2,15С-3,6, где С - содержание сероводорода, мас.%; из отношения вязкости нефтяного сырья к КСВ определяют минимальную расчетную вязкость крекинг-остатка, с учетом разницы расчетного и текущего значений вязкости крекинг-остатка осуществляют корректировку режима процесса путем повышения температуры сырьевого потока на выходе из реакционной камеры или снижения его расхода на входе в нее.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

ПРИМЕРЫ 1-4. Гудрон смеси башкирских нефтей (ГСБН) плотностью 1014 кг/м³, содержанием серы 3,9% и условной вязкостью ВУ₈₀=344 с подвергали крекингу при 455-465^oС и различной глубине отбора крекинг-остатка, выкипающего выше 180^oС, от сырья. Газ крекинга анализировали газохроматографическим методом для определения компонентного состава и содержания сероводорода. При выходе крекинг-остатка 91,9% (на гудрон) его вязкость BУ₈₀ была равна 20 с, при выходе крекинг-остатка-89,2% его вязкость BУ₈₀ была равна 14 с, при выходе крекинг-остатка 87,0% его вязкость BУ₈₀ равна 11 с, при выходе крекинг-остатка 85,2% его вязкость BУ₈₀ равна 16 с. Содержание сероводорода в газах крекинга изменилось в пределах 15,5-15,9%.

ПРИМЕРЫ 5-8. Гудрон смеси татарских нефтей (ГСТН) плотностью 1022 кг/м³, содержанием серы 3,1% и условной вязкостью BУ₈₀=255 с подвергали крекингу в тех же условиях. При выходе крекинг-остатка 89,5 (на гудрон) его вязкость BУ₈₀ была равна 71 с, при выходе крекинг-остатка 86,4% его вязкость BУ₈₀ была равна 40 с, при выходе крекинг-остатка 83,5% его вязкость BУ₈₀ была равна 21 с, при выходе крекинг-остатка 80,6% его вязкость BУ₈₀ была равна 48 с. Содержание сероводорода в газах крекинга изменялось в пределах 7,2-7,6%.

ПРИМЕРЫ 9-12. Гудрон смеси западно-сибирских нефтей (ГСЗСН) плотностью 1013 кг/м³, содержанием серы 1,25% и условной вязкостью BУ₈₀=80 с подвергали крекингу в тех же условиях. При выходе крекинг-остатка 93,2% (на гудрон) его вязкость BУ₈₀ была равна 32 с., при выходе крекинг-остатка 88,1% его вязкость BУ₈₀ была равна 21 с, при выходе крекинг-остатка 85,1% его вязкость BУ₈₀ была равна 12 с, при выходе крекинг-остатка 82,3% его вязкость BУ₈₀ была равна 17 с. Содержание сероводорода в газах крекинга изменилось в пределах 4,4-4,8%.

ПРИМЕРЫ 13-15 (по предлагаемому способу). По данным экспериментов и анализов величины содержания сероводорода (с) в газе крекинга изменяются в зависимости от происхождения сырья и составляют: для ГСБН от 15,5 до 15,9% (средняя 15,7); для ГСТН от 7,2 до 7,6% (средняя 7,4%); для ГСЗСН от 4,4 до 4,8% (средняя 4,6).

Как было установлено в экспериментах, разброс в значениях содержания сероводорода в газе крекинга одного и того же сырья невелик и составляет 0,4 абс.%. Поэтому при определении величины КСВ и минимальной вязкости BУ₈₀ крекинг-остатка можно использовать результаты текущих анализов газа крекинга на сероводород.

По уравнению КСВ=2,15С-3,6 были определены расчетные величины КСВ, которые составили: для ГСБН - 30,2 для ГСТН - 12,3 для ГСЗСН - 6,3
Величины КСВ безразмерны (в относительных единицах).

Были определены минимальные расчетные вязкости крекинг-остатков для данных видов сырья по уравнению ВУ₈₀ крекинг-остатка = BУ₈₀ гудрона/КСВ, которые составили:
для ГСБН - 344/30,2=11,4 с (пример 13);
для ГСТН - 255/12,3=20,7 с (пример 14);
для ГСЗСН - 80/6,3=12,7 с (пример 15).

Эти значения хорошо совпадают с результатами, полученными в примерах 3,7,11, которые демонстрируют минимальные вязкости крекинг-остатков. Все данные по примерам сведены в таблицу. Таким образом, в результате применения данного способа можно оперативно определять оптимальные величины коэффициента снижения вязкости для различных видов высоковязкого нефтяного сырья и соответствующие минимальные расчетные вязкости получаемых крекинг-остатков, что в свою очередь определяет оптимальные условия крекинга при получении котельного топлива, а именно, сопоставив текущее и расчетное значение вязкости ВУ₈₀ крекинг-остатка и установив разницу, приступают к корректировке режима процесса термического крекинга:
а) путем повышения температуры сырьевого потока на выходе из реакционного змеевика (в пределах от 450 до 490^oС);
б) путем снижения расхода потока сырья, поступающего в реакционный змеевик.

Если при повторном анализе крекинг-остатка на вязкость ВУ₈₀ обнаруживается совпадение значений текущей и расчетной вязкостей, режим процесса выдерживают в установившихся параметрах.

Формула изобретения

Способ регулирования процесса термического крекинга высоковязкого нефтяного сырья, включающий нагрев сырья в трубчатой печи, выдержку продуктов крекинга в реакционной камере и разделение продуктов на газ, бензин и крекинг-остаток, отличающийся тем, что определяют массовое содержание сероводорода в газе крекинга, вязкость сырья и текущее значение вязкости крекинг-остатка, рассчитывают величину коэффициента снижения вязкости из соотношения
КСВ=2,15С-3,6,
где С - содержание сероводорода, мас.%,
из отношения вязкости нефтяного сырья к КСВ определяют минимальную расчетную вязкость крекинг-остатка, с учетом разницы расчетного и текущего значений вязкости крекинг-остатка осуществляют корректировку режима процесса путем повышения температуры сырьевого потока на выходе из реакционной камеры или снижения его расхода на входе в нее.

РИСУНКИ

Рисунок 1