Термическая переработка нефтепродуктов

Введение
Существующие в настоящее время способы переработки нефти делятся на две группы - первичные и вторичные процессы переработки нефтяного сырья (или недеструктивные и деструктивные).
Первичные процессы переработки нефтяного сырья включает такие процессы как: обессоливание и обезвоживание, очистка от механических примесей, стабилизация (выделение растворенных углеводородных газов), разделение (перегонка) на отдельные фракции по температурам кипения и т.д. Эти процессы протекают без изменения структуры содержащихся в нефти углеводородов.
К вторичным процессам переработки нефтяного сырья относятся процессы, при которых изменяется структура входящих в состав нефти углеводородов, с целью получения различных нефтепродуктов и сырья для нефтехимической промышленности. Вторичные процессы в свою очередь подразделяются на термические (протекающие при повышенных температурах) и термокаталитические (протекающие при повышенных температурах и в присутствии катализаторов).
Целью работы является изучение и анализ патентных документов по термической переработке нефтепродуктов.
Поставлены следующие задачи:
Рассмотреть основные виды термической переработки и ее принципы;
Изучить и описать несколько патентов по термической переработке нефтепродуктов;
Привести достоинства и недостатки выбранных способов переработки;
Сделать выводы по проделанной работе.
1 Основные представления о термической переработке
Термические процессы переработки нефтепродуктов связаны с расщеплением углеводородов под влиянием теплового воздействия, которое определяется температурой, давлением и продолжительностью пребывания сырья в зоне высокой температуры.
В зависимости от исходного сырья и глубины разложения углеводородов (УВ) термические процессы проводят при 450…720 °С и давлении до 7 МПа. К ним относятся:
термический крекинг нефтепродуктов при высоком давлении;
пиролиз – высокотемпературный крекинг при низком давлении жидкого и газообразного нефтяного сырья;
коксование тяжелых нефтяных фракций при невысоком давлении.
Эти методы отличаются друг от друга условиями и степенью расщепления УВ.
Термический крекинг под высоким давлением – это распад органических соединений нефти под влиянием высоких температур и давления (t = 470 – 540 °С; р = 4,0 – 6,0 МПа). Сырьем в этом случае являются низкооктановый бензин первичной перегонки, керосиновая и дизельная дистиллятные фракции, мазуты первичной перегонки, масляные гудроны и др. В результате крекинга получают крекинг-бензин, крекинг-керосин, товарный топочный мазут и крекинг-газ.
Коксование – это термический крекинг тяжелых нефтяных остатков, проводимый с целью получения нефтяного кокса (при давлении 0,1…0,4 МПа и температуре 450…550 °С) или увеличения выхода светлых нефтепродуктов.
Сырьем для коксования являются тяжелые нефтяные остатки: мазуты и гудроны первичной перегонки нефти, крекинг-остатки, асфальты установок очистки масляного производства, смолы пиролиза и др. От состава сырья, его качества и условий проведения процесса зависят выход и качество получаемых продуктов. В результате коксования получают товарный нефтяной кокс, газ, бензин и керосино-газойлевые фракции (дистилляты коксования). Наивысший выход кокса получают при условии содержания в исходном сырье наибольшего количества асфальто-смолистых соединений.
Пиролиз – термический крекинг, проводимый при температуре 750…900 °С и давлении, близком к атмосферному, с целью получения сырья для химической промышленности.
Сырье для пиролиза: легкие углеводороды, содержащиеся в газах (природных, нефтяных из стабилизационных установок), бензины первичной перегонки, лигроиновая фракция, керосины термического крекинга, керосино-газойлевая фракция и т

. п.
Пиролизу может подвергаться жидкое и газообразное нефтяное сырье. При пиролизе газообразных углеводородов температура процесса выше, чем при пиролизе жидкого сырья. Выбор сырья определяется целевым продуктом пиролиза.
В результате пиролиза получают пиролизный газ и смолы (жидкие продукты). Состав газа зависит от условий пиролиза (температуры, времени контакта, качества сырья). Пиролиз может проводиться для получения этилена, пропилена, бутадиена или ацетилена [1, 2].
2 Патентный поиск
2.1 Способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов ИТЭР
В работе [3] предложен один из способов термического крекинга, который можно использовать при переработке тяжелых нефтей, остатков атмосферной и вакуумной перегонки нефтей, отходов нефтепереработки. Он направлен на создание высокотехнологичного способа термического крекинга тяжелых нефтяных остатков с повышением глубины переработки сырья и с более высоким выходом светлых дистиллятных фракций, в частности дизельных.
Изобретение относится к способу термического крекинга тяжелых нефтепродуктов, включающего их подачу совместно с активной донорно-водородной добавкой как исходного сырья в зону крекинга и его термообработку, в качестве донорно-водородной добавки используют воду в количестве 10…50 мас.%, исходное сырье подают в зону крекинга в виде водно-нефтяной эмульсии под сверхкритическим давлением 22,5…35,0 МПа, при котором проводят термообработку при температуре 320…480 °С.
Техническая сущность способа ИТЭР состоит в том, что тяжелые нефтепродукты совместно с водой подают в реакционные трубы печи крекинга, в которых процесс начинается, развивается и завершается.
Специальной предварительной подготовки сырья не требуется - воду подают либо непосредственно в поток нефтяного сырья перед входом в конвекционную и/или радиационную камеру печи крекинга, либо в поток нефтяного сырья до насосов высокого давления, либо вода изначально связана с тяжелым нефтяным сырьем в случае переработки нефтешлама.
Это значительно упрощает аппаратное оформление процесса крекинга (по сравнению с каткрекингом и гидрокрекингом) и дает возможность получить более высокую глубину переработки тяжелых нефтяных остатков. По данной технологии могут перерабатываться не только мазуты и гудроны, но и нефтяные шламы с содержанием механической примеси до 30% мас., переработка которых обычно представляет собой насущную задачу.
Отличие данного способа от других известных способов переработки заключается в том, что переработка нефтяных остатков происходит с водой, в реакционных трубах печи крекинга с рабочими температурами 320…480 °С, при сверхкритическом давлении 22,5…35,0 МПа обрабатываемой эмульсии вода - нефтяное сырье.
2.2 Способ переработки жидких нефтяных продуктов и устройство для его осуществления
Данный способ, описанный в работе [4] состоит в измельчении жидких нефтепродуктов на капли путем непрерывного гидравлического распыления и последующем термическом фракционировании, при этом средний размер капель не превышает 0,30 мм, а отрезок времени между распылением и фракционированием не превышает 5 мин.
Изобретение относится к средствам переработки нефтепродуктов и может быть использовано для управления переработкой жидких нефтяных продуктов с целью повышения ее эффективности.
При этом для увеличения выхода светлых фракций, выкипающих до 200°С, нефть распыляют путем воздействия на микрообъемы жидкости напряжений сдвига, возникающих при интенсивной турбулизации, а для увеличения выхода фракций, выкипающих в интервале от 200 до 350°С, нефтепродукты распыляют под воздействием напряжений сжатия, возникающих при ударе жидкости о преграду