ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2176661

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ИЗ НЕФТИ
Имя изобретателя: Фалькевич Г.С.; Виленский Л.М.; Ростанин Н.Н.; Хавкин В.А.; Курганов В.М.
Имя патентообладателя: Фалькевич Генрих Семенович; Ростанин Николай Николаевич
Адрес для переписки: 109263, Москва, ул. Малышева, 26, корп. 2, кв.95, Н.Н.Ростанину
Дата начала действия патента: 2000.01.21
Использование: нефтепереработка и
нефтехимия. Сущность: нефть подвергают
первичной переработке с получением
прямогонного бензина, прямогонных средних
дистиллятов и сырья для гидрокрекинга.
Проводят гидрокрекинг полученного сырья и
выделение из продуктов гидрокрекинга
бензина и средних дистиллятов.
Каталитической конверсии подвергают
прямогонный бензин и хотя бы тяжелую часть
бензина, полученного при гидрокрекинге с
использованием катализатора, содержащего
цеолит группы пентасилов и гидрирующий/дегидрирующий
компонент, в условиях образования
ароматических углеводородов из парафинов и
нафтенов. Осуществляют каталитическую
конверсию пропан-бутановой фракции с
использованием катализатора, содержащего
цеолит группы пентасилов и гидрирующий/дегидрирующий
компонент, в условиях образования
ароматических углеводородов и водорода.
Смесь продуктов каталитической конверсии
газов и бензинов, направляют на разделение
с получением водородсодержащего газа, хотя
бы часть которого используют для
гидрокрекинга, пропан-бутановой фракции,
которую направляют на каталитическую
конверсию, и высокооктанового бензина.
Технический результат - упрощение
технологии процесса.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к способам
переработки углеводородов, включающим
гидрокрекинг и риформинг, и может быть
использовано в нефтепереработке.
Технологическая схема НПЗ
определяется потребностью в
нефтепродуктах и качеством
перерабатываемой нефти. Для максимального
производства моторных топлив реализуют
топливные схемы с глубокой переработкой
нефти, включающие крекинг, гидрокрекинг,
гидроочистку, риформинг. Типичная схема
такого НПЗ приведена в "Справочнике
нефтехимика", ред. Огородников С.К., Л.:
Химия, 1978, т. 1, с. 54 /прототип/. Известный
способ получения моторных топлив из нефти
включает ее первичную переработку с
получением бензина, средних дистиллятов и
сырья для гидрокрекинга, гидрокрекинг
полученного сырья и выделение из продуктов
гидрокрекинга легкого бензина, тяжелого
бензина и средних дистиллятов,
каталитическую конверсию прямогонного
бензина и полученного при гидрокрекинге
тяжелого бензина. Каталитическую конверсию
бензинов осуществляют в процессе
риформинга на катализаторах, содержащих
благородные металлы, в условиях
образования ароматических углеводородов
из нафтенов.
Для обеспечения моторным топливом
расположенных в удаленных районах Сибири
нефте- и газодобывающих предприятий
предусматривается строительство в этих
районах малотоннажных заводов по
переработке нефти, имеющих простую схему с
минимальным числом стадий для обеспечения
приемлемого срока окупаемости. Описаны /Рудин
М.Г., Охтинский О.А., "Нефтепереработка и
нефтехимия", 1992 г. , N 10, с. 10-14/ проекты
малотоннажных НПЗ по производству моторных
топлив, включающие первичную переработку
нефти на установках ЭЛОУ-АТ или ЭЛОУ-АВТ,
риформинг бензиновой фракции,
гидродепорафинизацию дизельной фракции,
производство битумов. Секция риформинга
включает блок предварительной
гидроочистки.
Перспективным для использования на
малотоннажных НПЗ является процесс
переработки прямогонных бензинов в
высокооктановые, обогащенные
ароматическими углеводородами, без их
предварительной гидроочистки, с
использованием катализаторов на основе
цеолитов группы пентасилов. Типичный
процесс осуществляют при температуре 260-800oC,
предпочтительно 370-480oC, и объемной
скорости подачи сырья 0,5-10 час-1 /US,
патент N 3890218, C 10 G 35/06, 1975/. Известен
цеоформинг - способ переработки
низкооктановых бензиновых фракций,
выкипающих до 200-220oC, на цеолитном
катализаторе, не содержащем драгоценных
металлов, путем каталитической
изомеризации и ароматизации парафиновых и
дегидрирования нафтеновых углеводородов
негидроочищенного сырья без циркуляции
водородсодержащего газа /Степанов В.Г., Ионе
К.Г., "Химическая промышленность", 1996 г.,
N 3, с. 59-70/. Описан способ получения
высокооктановых топлив из прямогонной
бензиновой фракции н.к. -140oC с
использованием цеоформинга /Агабалян Л.Г. и
др. "Химия и технология топлив и масел",
1988 г., N 5, с. 6-7/: из сырья в насадочной колонне
выделяют фракцию н.к. -58oC, которую
используют в качестве компонента товарного
бензина, и фракцию 58-140oC, которую
направляют на цеоформинг; продукты
цеоформинга в блоке сепарации,
стабилизации и ректификации разделяют на
углеводородный газ C1-C4, целевую
бензиновую фракцию и фракцию 185 - к.к.,
которую используют в качестве компонента
дизельного или котельного топлива.
В качестве высокооктанового компонента
бензина может быть использован концентрат
ароматических углеводородов, который
получают из легких алифатических
углеводородов в описанных в патентной
литературе процессах их превращения на
цеолитных катализаторах /Дорогочинский А.З.
и др. "Ароматизация низкомолекулярных
парафиновых углеводородов на цеолитных
катализаторах", М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1989 г.,
вып. 4/. В качестве сырья могут быть
использованы сжиженные газы, выделенные из
попутного или нефтезаводского газа.
Продуктами превращения легких парафинов
являются водород, топливный газ и
ароматические углеводороды.
Предлагаемый способ получения моторных
топлив позволяет получать высокооктановый
бензин и низкозастывающее дизтопливо без
строительства дорогостоящих установок по
производству водорода или классического
риформинга бензинов. Среднедистиллятные
топлива с высоким выходом получают при
гидрокрекинге прямогонного сырья, а
высокооктановый бензин и необходимый для
гидрокрекинга водородсодержащий газ - при
каталитической переработке прямогонного
бензина и бензина гидрокрекинга, а также
при каталитической переработке пропан-бутановой
фракции, образующейся при конверсии
бензинов, и углеводородов C3+,
содержащихся в попутном газе, выделяемом
при добыче нефти. Объем перерабатываемого
попутного газа определяется потребностью
завода в водороде. Вовлечение в переработку
попутного газа позволяет рационально
использовать углеводородное сырье и
увеличить производство моторных топлив из
нефти за счет снижения жесткости процесса
каталитической переработки низкооктановых
бензинов и увеличения выхода жидкого
продукта.
Предложенная комбинация известных
способов переработки углеводородного
сырья при балансе процессов гидрокрекинга
и каталитической конверсии бензинов и
газов по водороду позволяет создать
экономичную и гибкую технологию получения
моторных топлив, эффективную при
малотоннажном производстве.
Предлагаемый способ получения моторных
топлив из нефти включает первичную
переработку нефти с получением
прямогонного бензина, прямогонных средних
дистиллятов и сырья для гидрокрекинга,
гидрокрекинг полученного сырья и выделение
из продуктов гидрокрекинга бензина и
средних дистиллятов, каталитическую
конверсию бензинов и отличается тем, что
каталитической конверсии подвергают
прямогонный бензин и хотя бы тяжелую часть
бензина, полученного при гидрокрекинге,
конверсию осуществляют с использованием
катализатора, содержащего цеолит группы
пентасилов и гидрирующий/дегидрирующий
компонент, в условиях образования
ароматических углеводородов из парафинов и
нафтенов, осуществляют каталитическую
конверсию пропан-бутановой фракции с
использованием катализатора, содержащего
цеолит группы пентасилов и гидрирующий/дегидрирующий
компонент, в условиях образования
ароматических углеводородов и водорода,
получают смесь продуктов каталитической
конверсии газов и бензинов, направляют ее
на разделение с получением
водородсодержащего газа, хотя бы часть
которого используют для гидрокрекинга,
пропан-бутановой фракции, которую
направляют на каталитическую конверсию, и
высокооктанового бензина.
Первичная переработка нефти включает
удаление воды и соли в процессе
электрообессоливания и разделение на
фракции при атмосферной или атмосферной и
вакуумной перегонке. Продуктами первичной
переработки нефти в предлагаемом способе
получения моторных топлив являются
прямогонный бензин, прямогонные средние
дистилляты - предпочтительно зимнее и/или
летнее дизтопливо, а также сырье для
гидрокрекинга - мазут или тяжелый вакуумный
газойль - фракция с началом кипения, как
правило, не ниже 330oC и концом кипения
500oC или более.
Гидрокрекинг прямогонного сырья
осуществляют с целью получения
высококачественного реактивного и/или
дизельного топлива, а также
дополнительного количества бензина. Для
максимального производства светлых
продуктов процесс осуществляют при
давлении 13-17 МПа, при температуре 340-440oC,
при объемной скорости подачи сырья 0,3-1,0 час-1,
при кратности циркуляции
водородсодержащего газа 1000-2000 нм3/м3,
с рециркуляцией фракций продукта,
выкипающих выше целевого топлива.
Гидрокрекинг с рециркуляцией позволяет
получать до 85 мас.% дизельного топлива или
до 80 мас.% реактивного топлива с
одновременным получением около 12 или 15 мас.%
соответственно бензиновых фракций. Расход
водорода на сырье составляет 2,7-3,2 мас.% по
реактивно-топливному варианту и 2,3-2,5 мас.%
по дизельно-топливному /Курганов В.М.,
Папуша Л.В. "Нефтепереработка и
нефтехимия", 1996 г., N 10, с. 21-24/. Ряд
запатентованных катализаторов и процессов
одностадийного гидрокрекинга вакуумных
дистиллятов и мазута для получения
авиационных и дизельных топлив приведен в
обзоре /Коновальчиков О.Д. и др. "Катализаторы
и процессы одностадийного гидрокрекинга
для получения среднедистиллятных топлив",
М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1995 г./. Остаток
гидрокрекинга может быть использован как
котельное топливо или сырье для
термического крекинга или коксования.
Для реализации на малотоннажных заводах
предпочтителен одноступенчатый
гидрокрекинг вакуумного газойля при
среднем давлении с рециклом
непревращенного сырья. При давлении 7-10 МПа
качество фракции 160-360oC продукта
гидрокрекинга, как правило, соответствует
экологически чистому дизтопливу. При этом
расход чистого водорода в процессе
гидрокрекинга составляет не более 1,6 мас.%
на сырье. Прямогонные дизельные фракции,
полученные при первичной переработке
сернистой нефти, могут быть использованы
без гидроочистки при смешении с дизельными
дистиллятами, полученными при
гидрокрекинге.
При одноступенчатом гидрокрекинге
получают до 15 мас. % бензиновых фракций.
Легкий бензин /фракция н.к. -85oC, в
основном углеводороды C5 и C6/
является высокооктановым и может быть
использован как компонент товарного
бензина, тогда как тяжелый бензин
гидрокрекинга /углеводороды C7+/ имеет
октановое число не более 60 п. по моторному
методу. Весь бензин, полученный при
гидрокрекинге, или его тяжелую часть в
смеси с прямогонным бензином направляют на
каталитическую переработку.
При гидрокрекинге получают 3-15 мас.% на сырье
газа, содержащего сероводород. Сероводород
выделяют и используют для получения серы, а
очищенный газ используют в качестве
топливного.
Каталитическую переработку бензиновых
фракций и газов осуществляют с целью
получения высокооктанового бензина и
водорода. При реализации предлагаемого
способа получения моторных топлив может
потребоваться гидроочистка прямогонных
средних дистиллятов и соответствующее
дополнительное количество водорода.
Производство водорода по этому способу,
однако, ограничено и при определенном
качестве нефти может быть недостаточным
даже для обеспечения гидрокрекинга.
Поэтому предлагается также способ
производства моторных топлив, включающий
каталитическую конверсию углеводородов C3+,
содержащихся в попутном газе, выделяемом из
нефти на промыслах. Каталитическую
переработку активных в
дегидроциклодимеризации компонентов C3+
попутного газа осуществляют в смеси с
пропан-бутановой фракцией. Условия
каталитической переработки бензинов и
объем используемого попутного газа
определяются из требований производства
заданного количества высокооктанового
бензина и водорода, необходимого для
осуществления гидрокрекинга, а также для
гидроочистки прямогонных средних
дистиллятов. Разумеется, возможны случаи,
когда потребность в водороде полностью
обеспечивается переработкой только
нефтяного сырья.
Повышение детонационной стойкости
перерабатываемых на цеолитсодержащих
катализаторах бензиновых фракций
происходит в основном при конверсии
алифатических парафинов и нафтенов в
ароматические углеводороды и водород, а
также при крекинге нормальных парафинов.
Использование катализаторов, содержащих
цеолиты группы пентасилов, позволяет
ограничить образование тяжелых
ароматических углеводородов. Гидрирующие/дегидрирующие
компоненты в составе катализатора - обычно
частично или полностью восстановленные из
оксидов и других соединений по известным
методикам металлы /Zn, Ga, Cd, Pt, Pd и другие/ -
позволяют повысить селективность
образования ароматических углеводородов,
активность катализатора и
продолжительность его работы до
регенерации. Катализатор может включать и
другие компоненты.
Условия каталитической конверсии
бензиновых фракций зависят от их состава,
от требований к качеству продукта и от
активности используемого катализатора.
Типичные условия следующие: температура
380-500oC, давление до 3 МПа, объемная
скорость подачи сырья до 5 час-1. Из
прямогонного бензина с концом кипения 180oC
можно получить с выходом не менее 80% бензин
с октановым числом 76-80 п. по моторному
методу, содержащий около 30 мас.%
ароматических углеводородов. В более
жестких условиях получают обогащенный
ароматическими углеводородами продукт с
меньшим выходом - 65-75%, включающий тяжелый
компонент с концом кипения 220-260oC,
который можно использовать в составе
дизтоплива. Октановое число бензина при
этом, как правило, не ниже 93 п. по
исследовательскому методу.
При конверсии бензина образуется 20-30 мас.%
на сырье водородсодержащего газа /около 60
об. % водорода/, включающего 70-75 мас.% пропана
и бутана. Пропан-бутановую фракцию
перерабатывают в концентрат ароматических
углеводородов и водород путем
каталитической конверсии в условиях
дегидроциклодимеризации легких парафинов.
Как и при конверсии бензинов, используют
известные катализаторы, содержащие цеолит
группы пентасилов и гидрирующий/дегидрирующий
компонент, например, 0,1-5,0% галлия /US 4636483, 1987 г.,
В 01 J 29/06/; 0,99-5% галлия и 0,01-1% цинка /US 4392989, 1983 г.,
В 01 J 29/30/; 0,2-1% галлия и 0,1-2% редкоземельного
металла /US 4855522, 1989 г., C 07 C 12/02/; 0,1-10% цинка и
металла из групп IВ или VIII Периодической
системы, германия, рения, редкоземельных
металлов /US 4128504, 1978 г., B 01 J 29/06/; 0,5-5,0% цинка,
0,1-2,0% железа и 0,1-2,0% галлия /RU 2133640, 1999 г. , В 01 J
29/46/; 0,5-3% оксида цинка, 0,5-3% оксидов
редкоземельных элементов, а также 0,5-2%
пятиокиси фосфора /RU 2100075, 1997 г., В 01 J 29/40/.
Условия каталитической конверсии пропан-бутановой
фракции следующие: температура 500-650oC,
давление до 3 МПа, объемная скорость подачи
сырья до 10 час-1. В предпочтительном
варианте каталитическую конверсию газов,
как и бензинов, осуществляют в стационарном
слое катализатора. Продукт содержит
ароматические углеводороды /до 60 мас.% на
превращенное сырье/, до 6 мас.% водорода,
метан и этан, образующиеся в результате
крекинга сырья и продуктов, а также
непревращенные пропан и бутан.
Увеличение производства водорода для
компенсации его расхода в процессах
гидрокрекинга и гидроочистки может быть
достигнуто при увеличении жесткости
процесса каталитической конверсии
бензинов. При этом возрастает содержание
ароматических углеводородов в бензине-продукте
и его октановое число, а также
увеличивается выход пропан-бутановой
фракции, при конверсии которой также
получают дополнительное количество
водорода. Однако при конверсии бензинов в
жестком режиме уменьшается выход жидкого
продукта и еще в большей степени -
высокооктанового бензина.
В предпочтительном варианте реализации
способа каталитическую конверсию бензинов
осуществляют в относительно мягком режиме,
в условиях получения в качестве жидкого
продукта бензина с октановым числом не
более 80 п. по моторному методу.
Каталитическую конверсию пропан-бутановой
фракции осуществляют в смеси с
углеводородами C3+, содержащимися в
попутном газе, увеличивая таким образом
производство водорода и высокооктанового
компонента бензина. Вовлекаемые в
переработку компоненты C3+ попутного
газа выделяют из попутного газа или
используют в его составе. То есть, пропан-бутановую
фракцию смешивают с попутным газом или с
углеводородами C3+, выделенными из
него известными методами, и полученное
сырье направляют на каталитическую
конверсию.
Смесь продуктов каталитической конверсии
бензинов и газов направляют на разделение.
Методами сепарации и ректификации выделяют
стабильный высокооктановый бензин,
обогащенный ароматическими углеводородами,
пропан-бутановую фракцию, которую
направляют на каталитическую переработку
газов, и водородсодержащий газ, хотя бы
часть которого используют в процессе
гидрокрекинга прямогонного сырья.
Концентрирование водорода до необходимой
для гидрокрекинга при среднем давлении /8-12
МПа/ концентрации 90-95 об.% осуществляют на
мембранных модулях или с помощью
короткоцикловой адсорбции. Полученный
водород может быть использован также в
процессах гидроочистки прямогонных
средних дистиллятов.
Полученные по предлагаемому способу
моторные топлива являются товарными или
используются как компоненты при
компаундировании.
На чертеже приведена блок-схема
переработки нефти и попутного газа по
предлагаемому способу.
 |
Сырая нефть 1 имеет следующие
характеристики:
Плотность при 20oC, кг/м3 - 826,6
Кинематическая вязкость при 20oC, мм2/с
- 23,38
Содержание, мас.%:
ванадий - 2Ч10-4
никель - 1,71Ч10-4
сера общая - 0,51
азот - 0,12
смола - 9,60
парафин /Тпл 43oC/ - 1,90
Температура застывания, oC - -51
Температура вспышки, oC - 14
Коксуемость, % - 2,14
|
Нефть имеет следующий фракционный состав: 2
мас.% нефти выкипает до 54oC, 10% - до 151oC,
20% - до 227oC, 30% - до 277oC, 40% - до 326oC,
50% - до 383oC, 60% - до 438oC, 70% - до 490oC,
80% - до 562oC, 90% - до 634oC, 95% - до 661oC,
98% - до 676oC.
Блок первичной переработки нефти включает
электрообессоливающую установку, на
которой снижается содержание в нефти воды
до 0,1 мас.%, а также атмосферную и вакуумную
колонны для выделения прямогонного бензина
II /н.к. - 180oC, прямогонного дизтоплива
зимнего III и летнего IV и вакуумного газойля V
/фракция 350-590oC/ - прямогонного сырья
гидрокрекинга. В блоке первичной
переработки получают также углеводородный
газ VI, который после сероочистки используют
на собственные нужды, и вакуумный остаток VII,
который используют для получения битума.
Прямогонный бензин II и попутный газ VIII,
содержащий 17,5 мас.% углеводородов C3+, а
также бензин IX из блока гидрокрекинга
поступают в блок каталитической
переработки бензинов и газов, включающий
реактор со стационарным слоем катализатора
для каталитической конверсии бензинов,
реактор со стационарным слоем катализатора
для каталитической конверсии газов, а также
оборудование для нагревания сырья и
разделения потока смеси продуктов методами
сепарации и ректификации. Конверсию газов
осуществляют при температуре 520-550oC,
давлении 1,0 МПа, объемной скорости подачи
сырья 4 час-1, на катализаторе,
содержащем 65% цеолита ЦВМ группы пентасилов,
2% цинка и оксид алюминия в качестве
связующего компонента. При этом за проход
превращается 80% пропан-бутановой фракции с
селективностью по ароматическим
углеводородам 51%. Такой же катализатор
используют для конверсии бензинов при
температуре 400-480oC, давлении 1,0 МПа,
объемной скорости подачи сырья 2 час-1.
При сепарации охлажденного потока
продуктов получают водородсодержащий газ Х
/63,3 об. % водорода/, который направляют в блок
гидрокрекинга, при деэтанизации жидкого
продукта из сепаратора - газ на собственные
нужды, при дебутанизации продукта получают
стабильный жидкий продукт и пропан-бутановую
фракцию, которую в смеси с попутным газом
направляют в реактор каталитической
конверсии газов. Из стабильного жидкого
продукта в бензиновой колонне выделяют
бензин XI с октановым числом 93 по
исследовательскому методу, а остаток -
фракцию 180-220oC /поток XII/ - используют
как компонент дизтоплива.
В блоке гидрокрекинга осуществляют
безостаточную переработку вакуумного
газойля в двухступенчатом процессе по
схеме, приведенной в журнале "Нефтегазовые
технологии", 1995 г., N 3, с. 55. На первой
стадии при давлении 8,2 МПа, температуре 410-425oC
и объемной скорости подачи сырья 1 час-1
используют алюмокобальтмолибденовый
катализатор, содержащий 2% CoO, 11% MoO3 и 87%
Al2O3. На второй стадии при
давлении 8 МПа, температуре 330-410oC и
объемной скорости подачи сырья 0,9 час-1
используют катализатор, содержащий 6% CoO, 16%
MoO3, 8% модифицированного цеолита У и 70%
Al2O3. Кратность циркуляции
водородсодержащего газа - 700 н.м3/м3
сырья. Выход бензина IX на жидкое сырье
составляет 30,6%, выход дизтоплива XIII - 59,2%.
Циркулирующий водородсодержащий газ и
сбрасываемые газы очищают от серы и жидкие
серосодержащие стоки направляют на
производство серы /блок сероочистки и
производства серы на схеме не указан/.
Концентрирование водорода для восполнения
его расхода осуществляют в блоке
гидрокрекинга на мембранных модулях.
В таблице приведен материальный баланс
производства моторных топлив из
обессоленной и обезвоженной нефти.
Указанный в балансе газ включает
соединения серы.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения моторных топлив из нефти,
включающий первичную переработку нефти с
получением прямогонного бензина,
прямогонных средних дистиллятов и сырья
для гидрокрекинга, гидрокрекинг
полученного сырья и выделение из продуктов
гидрокрекинга бензина и средних
дистиллятов, каталитическую конверсию
бензинов, отличающийся тем, что
каталитической конверсии подвергают
прямогонный бензин и хотя бы тяжелую часть
бензина, полученного при гидрокрекинге,
конверсию осуществляют с использованием
катализатора, содержащего цеолит группы
пентасилов и гидрирующий/дегидрирующий
компонент, в условиях образования
ароматических углеводородов из парафинов и
нафтенов, осуществляют каталитическую
конверсию пропан-бутановой фракции с
использованием катализатора, содержащего
цеолит группы пентасилов и гидрирующий/дегидрирующий
компонент, в условиях образования
ароматических углеводородов и водорода,
получают смесь продуктов каталитической
конверсии газов и бензинов, направляют ее
на разделение с получением
водородсодержащего газа, хотя бы часть
которого используют для гидрокрекинга,
пропан-бутановой фракции, которую
направляют на каталитическую конверсию и
высокооктанового бензина.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что
каталитическую конверсию пропан-бутановой
фракции осуществляют в смеси с
углеводородами С3+, содержащимися в
попутном газе.
Версия для печати
Дата публикации 07.04.2007гг

вверх
|