Спосіб термохімічної переробки нафти, сумішей на її основі, нафтопродуктів і важких нафтових залишків або формацій

1. Спосіб термохімічної переробки нафти, сумішей на її основі, нафтопродуктів і важких нафтових залишків або формацій, що включає попередній підігрів сировини при атмосферному тиску, який відрізняється тим, що у вихідну сировину у вигляді нафти, сумішей на її основі, нафтопродуктів і важких нафтових залишків або формацій до 3 49769 4 гляді нафтових гудронів у суміші з природними но, так і за рахунок турбулентності потоку у реакактиваторами крекінгу попередньо нагрівають до ційному апараті. температури крекінгу, піддають термокрекінгу в Застосування в запропонованому способі креприсутності термічно- або каталітично-активних кінгу вихідної сировини в саме у рідкому стані з або донорно-водневих добавок на протязі часу, доданням каталізатора дозволяє використовувати який забезпечує повну відгонку світлих дистилятбільш просте обладнання меншої місткості і потуних продуктів в апаратах, наприклад, з механічним жності, ніж те, яке потрібно для крекінгу сировини перемішуванням. Процес проводять при атмосфев паровій фазі, а також дає змогу використовувати рному тиску та температурі 390-430 °С, викорисяк сировину всі види і фракції нафтопродуктів. товуючи реторти Фішера або установки з твердим Процес може відбуватися при меншій температурі теплоносієм. Такий спосіб забезпечує вихід світ(від 320 °С , на відміну від 390-400 ° С у аналогах). лих дистилятних продуктів при переробці нафтоКрім того, одночасно збільшується вихід світлих вих гудронів до 60,5 мас. % (збільшення в порівнафтопродуктів, оскільки в реакційній зоні за рахунянні з першим аналогом до 23,2 мас. %) шляхом нок поверхні, що нагрівається, підтримується опвибору селективних активаторів термокрекінгу. тимальна температура для отримання найкращих Введення великої кількості добавок (от 0,6 результатів з виходу світлих нафтопродуктів. мас. % до 50 мас. % в залежності від сировини та Оскільки каталізатор додається у надмалій кількоактивної добавки) приводить до ускладнення техсті 0,0005 – 0,1 мас. %, це не призводить до занології процесу переробки нафтових залишків, що бруднення кубового залишку. Для покращення веде до збільшення енергетичних і матеріальних результату у реакційну суміш після додання катавитрат. Кубовий залишок після крекінгу забруднелізатора може бути введена гідрогеновмісна газоний великою кількістю активаторів, що утруднює ва суміш для відновлення ненасичених вуглеводйого подальше використання. Крім того, спосіб нів. Це, в свою чергу, поліпшує якість кінцевого придатний тільки для переробки нафтових гудропродукту. нів і не застосовується при первинній переробці Важливо, що запропоноване технічне рішення нафти, сумішей на її основі, фракцій нафти, мазує багатоваріантним за апаратурним оформлентів, газойлів, тощо. ням, тому процес переробки можна проводити і В основу корисної моделі поставлена задача при періодичному виробництві (в такому разі в створення способу термохімічної переробки нафякості апаратів крекінгу застосовують реакційні ти, сумішей на її основі, нафтопродуктів і важких апарати періодичної дії з поверхнею, що нагріванафтових залишків або фракцій, який би придатється), і при безперервному виробництві (в якості ний для всіх видів сировини, і забезпечував збільапаратів крекінгу при цьому використовують прошення виходу світлих нафтопродуктів. Також заточні реакційні апарати з поверхнею, що нагрівадачею способу є зменшення кількості добавок і як ється). наслідок - покращення якості кубового залишку. Це У випадку каталітичного крекінгу висока катав свою чергу призведе до зменшення енергетичлітична дія нанодисперсного каталізатора у вигляних і матеріальних витрат на переробку вихідної ді нанопорошку, або стабілізованого нанопорошку, сировини при безперервному й періодичному виабо розбавленого стабілізованого нанопорошку за робництві. рахунок рівномірного розподілу в об'ємі вихідної Поставлена задача вирішується тим, що в сировини дозволяє досягти крекінгу за більш низьспособі термохімічної переробки нафти, сумішей кої температури (зменшення нижньої межі темпена її основі, нафтопродуктів і важких нафтових ратурного діапазону), за умов використання надзалишків або формацій, що включає попереднє низьких концентрацій його в реакційній суміші нагрівання вихідної сировини до температури кре(0,0005 – 0,1 мас. %), внаслідок чого також зменкінгу, подальший крекінг протягом часу, що забезшуються матеріальні та енергетичні витрати. Випечує повний відгін світлих дистилятних нафтопкористання наднизьких концентрацій каталізатора родуктів, крекінг здійснюють в рідкому стані забезпечує чистоту кубового залишку. Крім того, вихідної сировини в інтервалі температур 320-470 використання наднизьких концентрацій каталіза°С. Причому в якості апаратів крекінгу використотора дає можливість відмовитись від застосування вують проточні реакційні апарати або реакційні додаткових реакційних апаратів крекінгу, не зміапарати періодичної дії з поверхнею, що нагріванює загальну технологічну схему процесу термоється. У випадку каталітичного крекінгу перед похімічної переробки нафти, сумішей на її основі, переднім нагріванням або після попереднього нанафтопродуктів і важких нафтових залишків, а грівання вихідної сировини і перед крекінгом у тому технологія процесу переробки вихідної сировихідну сировину додають нанодисперсний каталівини спрощується, і зменшуються витрати каталізатор, що складається з нанопорошку металів визатора та енергетичні витрати на переробку нафбраних з ряду: перехідних металів, оксидів перехіти, сумішей на її основі, нафтопродуктів і важких дних металів III та IV груп періодичної системи нафтових залишків. елементів розміром 1-100 нм., твердих кислот, Запропонований спосіб придатний для перенаприклад цеолітів, гетерополікислот, хлориду робки сирої нафти, сумішей нафти з газовим коналюмінію розміром часток 10нм - 10 мкм. - та їх денсатом, мазутів, газойлів, гудронів, тощо, прикомбінації у кількості 0,0005 – 0,1 мас. %. Каталічому здійснення способу при первинній переробці затор додають у вигляді нанопорошку, стабілізосирої нафти забезпечує підвищення виходу світваного нанопорошку, розбавленого стабілізованолих нафтопродуктів вже на першій стадії технолого нанопорошку. Каталізатор може гічного процесу переробки нафти. перемішуватися з вихідною сировиною як механічТаким чином, використання корисної моделі, 5 49769 6 що заявляється, дозволяє підвищити вихід світлих ферному тиску на апараті для розгону нафти та нафтопродуктів, спростити технологію процесу нафтопродуктів АРНС проводили процес дистиляпереробки та зменшити витрати на переробку нації нафти без додавання каталізаторів і в присутфти, сумішей на її основі, нафтопродуктів і важких ності каталізаторів. нафтових залишків; значно зменшити забруднення Каталізатор у вигляді стабілізованого нанопокубового залишку у випадку каталітичного крекінгу. рошку додавали в нафту перед нагріванням. КреБагатоваріантність апаратурного оформлення дає кінг проходив під час дистиляції. Як каталізатор можливість використовувати запропоновану коривикористовували залізо, оксид заліза, тверді киссну модель як при періодичному, так і при безпелоти: гетерополікислоту Н3РМо14О40. цеоліт ZSMрервному виробництві. 41, хлорид алюмінію АlСl3; комбінацію Fe та цеоліЗастосування способу ілюструють наступні ту Y. Результати дистиляції зразків наведено в приклади. таблицях: в таблиці 1- вихід фракцій дистиляції 1. Як вихідна сировина використовувались три для трьох різних зразків сирої нафти без додаванрізні зразки сирої нафти: «Urals», «Kirkuk», «Light». ня каталізатора, в таблицях 2-7 - зміна виходу сві1.1. В лабораторних умовах стандартним метлих нафтопродуктів після додавання каталізатотодом для дистиляції нафтопродуктів при атмосрів. Таблиця 1 Вихід фракцій дистиляції для трьох різних зразків сирої нафти Фракції Гази Бензинова Дизельна Залишок Діапазон температур кипіння (°С) от 40 40-180 180-360 вище 360 «Urals» 1 13 22 64 Вихід (мас. %) «Kirkuk» 18 31 51 «Light» 22 27 51 Таблиця 2 Зміна виходу світлих нафтопродуктів після додавання 0.004 мас. % Fe Фракції Бензинова Дизельна Діапазон температур кипіння (°С) 40-180 180-360 «Urals» +4 +7 Зміна виходу (мас. %) «Kirkuk» «Light» +5 +3 +6 +5 Таблиця 3 Зміна виходу світлих нафтопродуктів після додавання 0.01 мас. % оксиду заліза Фракції Бензинова Дизельна Діапазон температур кипіння (°С) 40-180 180-360 «Urals» +2 +7 Зміна виходу (мас. %) «Kirk.uk» «Light» +2 +1 +7 +5 Таблиця 4 Зміна виходу світлих нафтопродуктів після додавання 0.01 мас. % гетерополікислоти Н3РМo13О40 Фракції Бензинова Дизельна Діапазон температур кипіння (°С) 40-180 180-360 «Urals» +1 +5 Зміна виходу (мас. %) «Kirkuk» «Light» +3 +9 +6 Таблиця 5 Зміна виходу світлих нафтопродуктів після додавання 0.04 мас. % цеоліту ZSM-41 Фракції Бензинова Дизельна Діапазон температур кипіння (°С) 40-180 180-360 «Urals» +2 +4 Зміна виходу (мас. %) «Kirkuk» «Light» +3 +2 +6 +8 7 49769 8 Таблиця 6 Зміна виходу світлих нафтопродуктів після додавання 0.1 мас. % АlСl3 Фракції Бензинова Дизельна Діапазон температур кипіння (°С) 40-180 180-360 «Urals» +8 +14 Зміна виходу (мас.%) «Kirkuk» «Light» +3 +3 +8 +12 Таблиця 7 Зміна виходу світлих нафтопродуктів після додавання 0,001 мас. % Fe та 0,01 мас. % цеоліту Y Фракції Бензинова Дизельна Діапазон температур кипіння (°С) 40-180 180-360 «Urals» +5 +8 Дистиляція нафти у присутності каталізаторів забезпечила збільшення виходу світлих нафтопродуктів на 6-22 %. Таким чином, за умов виробництва додавання каталізаторів у вигляді стабілізованих нанопорошків безпосередньо в потік нафти перед трубчатою піччю або після трубчатої печі перед колоною атмосферної перегонки та крекінг нафти в рідкому стані дозволять збільшити вихід фракції світлих нафтопродуктів без змін технологічних параметрів процесу перегонки нафти Зміна виходу (мас.%) «Kirk.uk» «Light» +4 +5 +9 +6 та без використання додаткових реакційних апаратів крекінгу. В лабораторних умовах в герметичному металевому реакторі проводили ізохоричне нагрівання сирої нафти до температури 420 °С та витримку при 420 °С на протязі 40 хвилин. Результати подальшої дистиляції нафти при атмосферному тиску на апараті для розгону нафти та нафтопродуктів АРНСнаведено в таблиці 8. Таблиця 8 Зміна виходу світлих нафтопродуктів після ізохоричного прогріву нафти при температурі 420 °С Фракції Бензинова Дизельна Діапазон температур кипіння (°С) 40-180 180-360 «Urals» +1 +4 Ізохоричний прогрів нафти при температури 420 °С на протязі 40 хвилин перед дистиляцією обумовив збільшення виходу світлих нафтопродуктів за рахунок крекінгу сирої нафти в рідкому стані на 5-10 %. 2. Вихідна сировина - три різні зразки мазуту: Зміна виходу (мас. %) «Kirkuk» «Light» +3 +1 +7 +5 М-40, М-100, Ф-12. 2.1. Крекінг 100 мл сировини проводили в лабораторних умовах на апараті для розгону нафти та нафтопродуктів АРНС. Крекінг проходив в інтервалі температур 380-420 °С. Результати дистиляції продуктів крекінгу зразків мазуту наведено в таблиці 9. Таблиця 9 Вихід фракцій дистиляції продуктів крекінгу для трьох різних зразків мазуту Фракції Гази Бензин Дизель Залишок Діапазон температур кипіння (°С) від 40 40-180 180-360 вище 360 М-40 2,0 20 51,5 26,5 У порівнянні з аналогом (1) спосіб забезпечив збільшення виходу світлих нафтопродуктів для мазуту М-40 на 7,6%, , для мазуту М-100 - на 8,5 мас. %. 2.2. Каталітичний крекінг 100мл сировини проводили в лабораторних умовах на апараті для Вихід (мас. %) М-100 Ф-12 2,3 20,5 47,7 27,5 1,9 22 51 25,1 розгону нафти та нафтопродуктів АРНС у присутності стабілізованого нанопорошку цеоліту ZSM-41 в кількості 0.005 мас. % в інтервалі температур 380-420 °С. Каталізатор додавали у вихідну сировину перед нагріванням. Результати дистиляції продуктів крекінгу зразків мазуту наведено в таб 9 49769 10 лиці 10. Таблиця 10 Вихід фракцій дистиляції продуктів крекінгу для трьох різних зразків мазуту при додаванні 0.005 мас. % цеоліту ZSM-41 Фракції Гази Бензин Дизель Залишок Діапазон температур кипіння (°С) від 40 40-180 180-360 вище 360 Вихід (мас.%) М-40 М-100 Ф-12 2,5 21 53,5 23 2,8 21,5 48,7 29 1,7 25 52,3 21 У випадку каталітичного крекінгу в порівнянні з аналогом (1) спосіб забезпечив збільшення виходу світлих нафтопродуктів для мазуту М-40 на 11,6 мас. % , для мазуту М-100 - на 10,5 %. 3. Як вихідна сировина використовувались три різні зразки гудрону: СБ 20/40, СБ 40/60, НПЗ «Га личина». 100 мл гудрону крекірували за умов, наведених в прикладі 2.2, але в якості каталізатора використовували стабілізований нанопорошок цеоліту Y в кількості 0.005мас. %. Результати дистиляції продуктів крекінгу зразків гудрону наведено в таблиці 11. Таблиця 11 Вихід фракцій дистиляції продуктів крекінгу для трьох різних зразків гудрону при додаванні 0.005мас. % цеоліту Y Діапазон температур кипіння (°С) Гази від 40 Світлий дистилят 40-180 Залишок вище 360 Фракції У порівнянні з аналогом (2) спосіб забезпечує збільшення виходу світлих нафтопродуктів на 5 16,2 мас. %, в порівнянні з аналогом (1) - на 12,3 24,2 мас. %. Таким чином, використання запропонованого способу переробки нафти, сумішей на її основі, нафтопродуктів і важких нафтових залишків, крім спрощення технології процесу переробки та зменшення матеріальних і енергетичних витрат, дозволяє підвищити вихід світлих нафтопродуктів. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Вихід (мас. %) СБ 40/60 НПЗ «Галичина» 3,5 3,0 65,5 67 31 30 СБ 20/40 2,3 68,2 29,5 Збільшення виходу світлих нафтопродуктів більш значне у випадку каталітичного крекінгу, причому для отримання такого ефекту потрібна наднизька концентрація каталізатора в реакційній суміші, що обумовлює значне зменшення забруднення кубового залишку, не змінює загальну технологічну схему процесу термохімічної переробки нафти, сумішей на її основі, нафтопродуктів і важких нафтових залишків. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601