Способ конверсии природного битума

Авторы патента:

C10G11/02 - отличающийся используемыми катализаторами

B82B3/00 - Изготовление или обработка наноструктур

Владельцы патента RU 2692756:

Корнеев Дмитрий Сергеевич (RU)

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к переработке тяжелых нефтей и природных битумов, и может быть использовано для получения бензиновой и дизельной фракций. Изобретение касается способа конверсии природного битума путем каталитического акватермолиза в присутствии наноразмерного порошка, отличающегося тем, что процесс ведут в автоклаве при температуре 450°С в присутствии воды в сверхкритическом состоянии, взятой в количестве 22% мас. на сырье, и наноразмерного порошка оксида железа трехвалентного со средним размером частиц 114 нм, взятого в количестве 0,01% мас. на сырье. Технический результат - получение более 65% мас. суммарного выхода бензиновых и дизельных фракций при конверсии природного битума. 1 табл., 3 пр.

Вследствие низкого содержания бензиновых и дизельных фракций, а также высокого содержания асфальтенов, смол (до 50% мас.), гетероатомных сера-, азот-, кислородсодержащих соединений и металлокомплексов в тяжелых нефтях и природных битумах, переработка с использованием стандартных технологий невозможна. Так как в нефтяных остатках данные компоненты сконцентрированы в большей степени, это также значительно затрудняет получение из них моторных топлив. Можно использовать ряд процессов: термический, каталитический и гидрокрекинг. При термическом крекинге тяжелого сырья, чтобы получить дополнительные количества легких фракций приходится проводить процесс при высоких температурах, что приводит к высоким выходам кокса и газа.

Гидрокрекинг перспективен, он предназначен для получения высокого количества ценных продуктов (нафта, дизельное топливо и газойль) из тяжелого углеводородного сырья. Для переработки тяжелой нефти используются жесткие условия, такие как высокое давление и температура в присутствии водорода и твердого катализатора. В процессе гидрокрекинга можно получить более высокие выходы целевых продуктов высокого качества, по сравнению с термическими процессами, но даже в этом случае он не является предпочтительным вариантом нефтеперерабатывающих заводов. Главным образом из-за более высоких инвестиционных и эксплуатационных затрат, связанных с высоким парциальным давлением водорода, необходимым для стимулирования каталитических реакций и замедления дезактивация катализатора.

Известен способ переработки облагораживания тяжелой нефти в присутствие молибден содержащего катализатора в среде водяного пара и водорода. Показано каталитическое влияние на процесс термического крекинга, приводящее к увеличению выхода жидких продуктов. Процесс проводят при температуре 450°С в реакторе проточного типа в атмосфере водорода и водяного пара. (Соснин Глеб А. Особенности структуры Mo-содержащего дисперсного катализатора в процессе облагораживания тяжелой нефти в среде водяного пара и водорода / ЖУРНАЛ СТРУКТУРНОЙ ХИМИИ. 2018. - №6. - С. 1357-1366). Недостатком способа является использование водорода при переработке сырья и дорогостоящий катализатор.

Известен способ разрушения смол и асфальтенов природного битума с содержанием смол и асфальтенов более 50% мас. в сверхкритической воде в процессе термолиза (Е.Б. Кривцов, Ю.О. Карпов, Головко А.К., Изменения структуры молекул смол и асфальтенов битума месторождения Баян-Эрхэт в процессе акватермолиза / Известия Томского политехнического университета. - 2013. - №3. - С. 86-91). Недостатком данного способа является высокая продолжительность процесса (4 часа) и увеличение выхода побочных продуктов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ каталитического крекинга тяжелых нефтей в присутствии наноразмерного порошка СеО₂ с различной кристаллической решеткой (Mehdi Dejhosseini and et. Catalytic Cracking Reaction of Heavy Oil in the Presence of Cerium Oxide Nanoparticles in Supercritical Water / Energy Fuels 2013, 27, 4624-4631). Недостатком данного способа является высокое содержание добавки (более 1% мас.), отсутствие возможности регенерации катализатора и его отделения от жидких продуктов крекинга, вследствие дорого получения катализатора.

Задачей изобретения является углубление процесса переработки тяжелого углеводородного сырья при низком содержании асфальтенов в продуктах крекинга и уменьшение побочных продуктов крекинга (газ и кокс).

Техническим результатом изобретения является получение более 65% мас. суммарного выхода бензиновых и дизельных фракций при конверсии природного битума.

Технический результат достигается проведением каталитического акватермолиза природных битумов в автоклавах в среде воздуха. В качестве добавки взят промышленный нано-размерный порошок Fe₂O₃ со средним размером частиц 114 нм, изготовленный ООО «ППТ». Количество добавки варьируется от 0,01 до 0,1% мас. на сырье, температура крекинга 450°С и продолжительность процесса 100 мин. Количество воды, добавляемой в процессе акватермолиза, составляло 22% мас. от сырья (Р=217,8 атм.).

Высокая распространенность и доступность оксида железа и воды, являющейся активным каталитическим агентом и донором водорода соответственно, позволяет использовать их для эффективной переработки тяжелого сырья с низкими капитальными затратами. В процессе акватермолиза протекает интенсивная деструкция алифатических и нафтеновых структур, а также частичное гидрирование ароматических циклов с последующим их распадом. Кроме того, высокое содержание в системе активного водорода блокирует реакции рекомбинации макрорадикалов, что способствует снижению выхода смолисто-асфальтеновых веществ и кокса с образованием максимальных количеств светлых фракций. Магнитные свойства оксида железа позволяют выделять его из жидких продуктов акватермолиза магнитной сепарацией и дают возможность его регенерации с последующим использованием. Эксперименты проведены на примере высоковязкого (1999,8 сСт) природного битума (978,1 кг/м³) с высоким содержанием серы (4,74% мас.) и смолисто-асфальтеновых веществ (32,4% мас.) и низким содержанием бензиновых (4,6% мас.) и дизельных (27,9% мас.) фракций. Количественную оценку выхода фракций определяют термогравиметрическим методом. Примеры конкретного выполнения.

Эксперименты проводились в автоклавах объемом 12 см³ в среде воздуха, загрузка сырья составляла 7 грамм во всех экспериментах.

Пример 1. К 7 г исходного битума добавляют 0,1% мас. наноразмерного порошка Fe₂O₃ и 22% мас. воды для достижения сверхкритических условий воды. Процесс проводят в автоклаве при температуре 450°С в среде воздуха в течение 100 минут. Показатели процесса приведены в таблице 1.

Пример 2. К 7 г исходного битума добавляют 0,05% мас. наноразмерного порошка Fe₂O₃ и 22% мас. воды для достижения сверхкритических условий воды. Процесс проводят в автоклаве при температуре 450°С в среде воздуха в течение 100 минут. Показатели процесса приведены в таблице 1.

Пример 3. К 7 г исходного битума добавляют 0,01% мас. наноразмерного порошка Fe₂O₃ и 22% мас. воды для достижения сверхкритических условий воды. Процесс проводят в автоклаве при температуре 450°С в среде воздуха в течение 100 минут. Показатели процесса приведены в таблице 1.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход бензиновых и дизельных фракций и снизить содержание асфальтенов и кокса в составе продуктов крекинга тяжелого углеводородного сырья при низком содержании добавки наноразмерного порошка оксида железа трехвалентного.

Способ конверсии природного битума путем каталитического акватермолиза в присутствии наноразмерного порошка, отличающийся тем, что процесс ведут в автоклаве при температуре 450°С в присутствии воды в сверхкритическом состоянии, взятой в количестве 22% мас. на сырье, и наноразмерного порошка оксида железа трехвалентного со средним размером частиц 114 нм, взятого в количестве 0,01% мас. на сырье.

Изобретение предназначено для лакокрасочной, резинотехнической, электротехнической, пищевой промышленности, а также может быть использовано при изготовлении адсорбентов.

Способ переработки нефтяных остатков в дистиллятные фракции // 2664550

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к переработке тяжелых нефтяных остатков в процессе инициированного термокрекинга, и может быть использовано для получения дополнительного количества топлив дистиллятных фракций (с температурой кипения до 360°С).

Способ конверсии гудронов // 2664548

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к переработке гудронов, и может быть использовано для получения из них бензиновой и дизельной фракций. Описан способ переработки гудронов в бензиновые и дизельные фракции методом каталитического крекинга, инициированного твердофазной добавкой, отличающийся тем, что в качестве добавки используют порошок карбоната кальция с размером частиц 60-100 мкм, взятого в количестве 0,19-8,76% мас., процесс проводят при температурах 450-500°С в автоклаве в течение 30-120 мин.

Способ получения легкой нефти // 2662218

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии и, в частности, к способу получения легкой нефти. Описан способ получения легкой нефти, включающий в себя стадии: 1) подвергания тяжелой нефти висбрекингу при перемешивании со скоростью 30-50 об/мин с получением промежуточного продукта; и 2) подвергания промежуточного продукта каталитическому крекингу при перемешивании со скоростью 30-50 об/мин в присутствии катализатора с получением легкой нефти.

Катализатор деструктивного гидрирования тяжелого углеводородного сырья и способ его применения // 2659223

Изобретение относится к области технологических процессов и может быть использовано в горном деле для интенсификации добычи тяжелого углеводородного сырья, в частности высоковязких нефтей и природных битумов, а также в области нефтепереработки тяжелых нефтей и остаточных нефтяных фракций.

Катализатор процесса облагораживания углеводородного сырья и способ его приготовления // 2659076

Предложен катализатор облагораживания тяжелого нефтяного сырья состава MoS2/MoO2, представляющий собой наночастицы на основе Mo-содержащих фаз, формирующийся «in situ» в присутствии воды с размерами 4-330 нм, содержанием фазы MoS2 5-82 мас.%, координационное число фаз MoS2 и MoO2 3,0-5,0 и 4,0-6,0.

Способ получения углеводородных продуктов из керогенсодержащих пород // 2641914

Изобретение относится к способу получения синтетической нефти из твердых горючих сланцев. Способ получения высококачественной синтетической нефти из горючих сланцев включает: предварительную подготовку горючего сланца путем его измельчения, удаления из него механических примесей до фракций до 0,5 мм и сушку до постоянной массы, смешивание полученного горючего сланца с вакуумным газойлем, на который предварительно воздействовали электромагнитными волнами мощностью 0,1-0,8 кВт в течение 1-10 ч и частотой 40-60 МГц, в массовых соотношениях от 1:10 до 10:1, введение каталитической добавки, включающей нафтенат кобальта и/или гексакарбонил молибдена из расчета 0,5-25 г каталитической добавки на 1 кг смеси вакуумного газойля и горючего сланца, при этом содержание нафтената кобальта в каталитической добавке от 10 до 100 мас.%, а гексакарбонил молибдена - от 0 до 90 мас.%, гомогенизацию полученной смеси в перемешивающем устройстве при температуре не ниже 60°C до получения однородной смеси, гидрирование при температурах 300-550°C в течение 0,05-6 ч с избыточным давлением H2, при объемном соотношении H2:полученная смесь от 2:1 до 20:1, термоэкстракцию полученного продукта в течение 0,5-6 ч с использованием растворителя в количестве 1-20 л на 1 кг полученной смеси, отделение экстракта от сухого остатка и упаривание жидкой части.

Способ конверсии тяжелого нефтяного сырья // 2636309

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к переработке тяжелого нефтяного сырья, и может быть использовано для получения бензиновой и дизельной фракций.

Способ переработки тяжелых нефтяных остатков // 2626393

Настоящее изобретение относится к способу переработки тяжелых нефтяных остатков, включающему каталитический крекинг сырья при температуре выше 370°С с ипользованием железосодержащего катализатора.

Способ переработки мазута и тяжелого нефтяного сырья в дистиллятные фракции // 2624864

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к процессам каталитического крекинга мазута и тяжелого нефтяного сырья, направленным на повышение выхода светлых фракций.

Способ получения анизотропных нефтяных пеков // 2668870

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения анизотропного нефтяного пека. Способ производится в две стадии, в качестве сырья используется нефтяной высокотемпературный связующий пек с заданными свойствами, на первой стадии перед входом в проточный реактор производится очистка реакционной смеси от неплавких компонентов с помощью фильтра.

Способ получения анизотропного нефтяного пека // 2668444

Изобретение относится к области нефтепереработки. Способ получения анизотропных нефтяных пеков производится в две стадии.

Способ получения анизотропного нефтяного пека // 2668444

Способ получения модифицированного битумного вяжущего для дорожных покрытий (варианты) // 2630529

Группа изобретений относится к области переработки тяжелых остатков первичной перегонки и вторичной переработки нефти, тяжелых нефтяных отходов, битумов и может быть использована в дорожном строительстве.

Способ получения сульфокатионитов из тяжелых нефтяных остатков // 2623574

Изобретение описывает способ получения сульфокатионитов из тяжелых нефтяных остатков, включающий обработку сырья концентрированной серной кислотой при перемешивании, отмывание целевого продукта водой до удаления избытка серной кислоты (рН 7), удаление воды и сушку целевого продукта.

Привитой полимер и термообратимо сшитая композиция битум/полимер, содержащая такой привитой полимер // 2606499

Изобретение раскрывает привитой полимер, содержащий цепь основного полимера Р, содержащую сопряженные диеновые звенья; по меньшей мере одну боковую привитую цепь G, представленную следующей общей формулой (1)R-(OCH2CH2)m-S-, (1)где R представляет собой насыщенную, линейную или разветвленную углеводородную цепь, содержащую по меньшей мере 18 атомов углерода, а m представляет собой целое число, варьирующееся в диапазоне от 0 до 20, при этом указанная привитая цепь G связана с цепью основного полимера Р через атом серы из формулы (1); и по меньшей мере одну привитую цепь G’, представленную следующей общей формулой (4)-S-R’-S-, (4)где R’ представляет собой углеводородную группу, насыщенную или ненасыщенную, линейную или разветвленную, циклическую и/или ароматическую, содержащую от 2 до 40 атомов углерода, необязательно содержащую один или несколько гетероатомов, при этом указанная привитая цепь G’ связана с цепью основного полимера Р с использованием каждого атома серы из формулы (4).

Способ переработки тяжелой нефти и битума // 2600733

Настоящее изобретение относится к способу переработки тяжелой нефти или битума с получением синтетических углеводородных продуктов, включающему: (а) обеспечение источника исходного сырья, содержащего тяжелую нефть или битум, (б) обработку указанного исходного сырья с образованием одной или большего количества перегнанных фракций и неперегоняемой низшей фракции, (в) подачу указанной низшей фракции в контур получения сингаза для получения потока сингаза, обедненного водородом, за счет реакции некаталитического частичного окисления, при этом в упомянутом потоке сингаза, обедненного водородом, отношение Н2:СО составляет от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 1:1, и взаимодействие указанного сингаза в реакторе Фишера-Тропша с синтезированием углеводородных продуктов, (г) добавление внешнего источника водорода к указанному обедненному водородом сингазу для оптимизации синтеза упомянутых синтетических углеводородных продуктов, по меньшей мере один из которых представляет собой синтетическое нефтяное сырье (варианты) и к способу переработки неперегнанной низшей фракции битума или тяжелой нефти с получением синтетических углеводородных продуктов.

Способ получения мезофазного пека путем гидрогенизации высокотемпературной каменноугольной смолы // 2598452

Изобретение относится к способу получения в промышленном масштабе мезофазного пека из высокотемпературной каменноугольной смолы. Способ включает удаление солей и нерастворимой в хинолине фракции из высокотемпературной каменноугольной смолы с целью получения крекинг-остатка, предварительную дистилляцию крекинг-остатка с целью получения остатка с температурой кипения выше 230°C и формирование из него гидрогенизируемого исходного сырья; каталитическую гидроочистку гидрогенизируемого исходного сырья с целью получения гидроочищенного масла и гидрогенизированного растворителя с высокой температурой кипения в интервале 300-360°С; дистилляцию гидроочищенного масла с целью получения гидрогенизированного пека; термическую полимеризацию гидрогенизированного пека с целью получения мезофазного пека.

Смешивающая расходная резервуарная система // 2593996

Изобретение относится к улучшенным системам и способам для хранения суспензий и работы с ними. Расходная резервуарная система для хранения суспензии, включающей углеводороды и катализатор, содержит резервуар для хранения, имеющий первый конец, наклоненный в направлении впуска для рециркуляции, второй конец и, по меньшей мере, одну стенку, окружающую внутренний объем между первым и вторым концами; впуск для суспензии в сообщении по текучей среде с внутренним объемом, причем впуск для суспензии расположен между первым концом и вторым концом упомянутого резервуара; выпуск в сообщении по текучей среде с внутренним объемом, причем выпуск расположен между первым концом и впуском для суспензии; упомянутый впуск для рециркуляции в сообщении по текучей среде с внутренним объемом у первого конца резервуара для хранения, причем впуск для рециркуляции расположен в нижней точке и/или в самой нижней точке наклонного дна; насос, имеющий всасывающую линию в сообщении по текучей среде с выпуском; клапан рециркуляции в сообщении по текучей среде с выпускной линией насоса и впуском для рециркуляции; выпускной клапан в сообщении по текучей среде с выпускной линией насоса; и дефлектор потока во внутреннем объеме упомянутого резервуара, расположенный так, чтобы перенаправлять поток между впуском для суспензии и впуском для рециркуляции.

Способ энергосберегающей, не оказывающей негативного воздействия на окружающую среду экстракции легких фракций нефти и/или топлива из природного битума из нефтеносного сланца и/или нефтеносных песков // 2576250

Изобретение относится к экстракции легких фракций нефти и/или топлива из природного битума из нефтеносного сланца и/или нефтеносных песков. В способе природный битум экстрагируют путем водной сепарации из нефтеносного сланца и/или нефтеносных песков при образовании твердого остатка, летучие углеводороды отгоняют из природного битума перегонкой, при этом остается нерастворимый нефтяной кокс, включающий до 10% серы, газообразные углеводороды от перегонки разделяют путем фракционной конденсации на легкие фракции нефти, сырую нефть и различные топлива.

Способ окисления алюминия, катализатор окисления алюминия и наноматериал на основе оксида алюминия (варианты) // 2692721

Изобретение может быть использовано при получении адсорбентов, носителей для катализаторов, наполнителей композиционных материалов, теплоизоляционных материалов.