Система и способ гидроконверсии тяжелой нефти
Номер патента: 26139
Опубликовано: 14.09.2012
Авторы: Беллусси, Джузеппе, ТАГЛИАБУЕ, Лоренцо, ПАТРОН, Луиджи, Пикколо, Винченцо
Формула / Реферат
Описаны система и способ полной и высокопроизводительной гидроконверсии тяжелой нефти, по существу включающие реактор с накоплением твердых частиц и отпарную (отгонную) секцию продуктов конверсии внутри или снаружи реактора. В частности, предлагаемая система состоит из реактора гидроконверсии с накоплением твердых частиц, в котором твердые частицы, извлекаемые из и образующиеся в процессе обработки исходного сырья (металлы в форме сульфидов и кокс), накапливаются до сверхвысоких уровней и секции выпаривания горячим газом реакционной жидкости, выполненной соответственно типу используемого реактора для прямого и непрерывного удаления продуктов конверсии, включая высококипящие продукты.
Текст
(51) 10 49/00 (2012.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СИСТЕМА И СПОСОБ ГИДРОКОНВЕРСИИ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ(57) Описаны система и способ полной и высокопроизводительной гидроконверсии тяжелой нефти, по существу включающие реактор с накоплением твердых частиц и отпарную(отгонную) секцию продуктов конверсии внутри или снаружи реактора. В частности, предлагаемая система состоит из реактора гидроконверсии с накоплением твердых частиц, в котором твердые частицы, извлекаемые из и образующиеся в процессе обработки исходного сырья (металлы в форме сульфидов и кокс), накапливаются до сверхвысоких уровней и секции выпаривания горячим газом реакционной жидкости, выполненной соответственно типу используемого реактора для прямого и непрерывного удаления продуктов конверсии, включая высококипящие продукты.(74) Тагбергенова Модангуль Маруповна Тагбергенова Алма Таишевна Касабекова Найля Ертисовна Настоящее изобретение относится к системе и способу,используемым для полной и высокопроизводительной конверсии сырой нефти,тяжелой сырой нефти, битумов из битуминозных песчаников, остатков при разгонке, тяжелых дистилляционных фракций, неасфальтированных дистилляционных остатков, синтетической нефти,полученной процессом Фишера-Тропша,растительных масел, нефти, извлеченной из кокса и горючих (битуминозных, нефтяных) сланцев, нефти,полученной термическим разложением отходов производства, полимерных масел, биомасс, в дистилляционные продукты с использованием катализаторов или каталитических композиций гидрирования, предпочтительно в суспензионной фазе и более предпочтительно на основе молибдена. Предлагаемая система состоит из реактора гидроконверсии с накоплением твердых частиц, в котором твердые частицы, извлекаемые из и образующиеся в процессе обработки исходного сырья (металлы в форме сульфидов и кокс),накапливаются до сверхвысоких уровней и секции выпаривания горячим газом реакционной жидкости,выполненной соответственно типу используемого реактора для прямого и непрерывного удаления продуктов конверсии, включая высококипящие продукты. Этот реактор позволяет удалять твердые частицы, извлекаемые из и произведенные обрабатываемым исходным сырьем, применением предельного числа промывок,которые подразумевают низкую реинтеграцию катализатора без необходимости отделения катализатора от реакционной среды для удаления твердых частиц. Эта отпарная секция позволяет проводить прямую экстракцию продуктов конверсии из реакционной жидкости, включая высококипящие продукты. Выходящий поток всех продуктов конверсии создается в паровой фазе непосредственно в реакционной секции, без выполнения последующих фаз разделения дистилляцией или экстракции растворителем. В процессах, используемых в гидроконверсии остатков тяжелых углеводородов, исходное сырье обработают приведением в контакт с водородом в присутствии катализатора гидрирования при подходящих температуре и давлении. Обрабатываемое исходное сырье непрерывно подают в реактор. Полная конверсия сырья за один проход реактора никогда не достигается, напротив она далека от требуемой степени. В промышленных условиях для достижения степени конверсии,равной по меньшей мере 70, сырье пропускают через последовательно размещенные по меньшей мере два реактора. Фракция необработанного исходного сырья обычно предназначается в качестве топлива или другого эквивалентного использования,которое дает небольшой экономический выигрыш и время от времени бывает экологически затруднительным. Для получения исключительно моторного топлива, то есть полной конверсии тяжелой нефти в продукты, предлагается осуществлять способ в 2 режиме рециркуляции не прореагировавшего асфальтенового остатка в реакцию, то есть остатка жидкого потока реактора, обычно удаляемого у выпускного отверстия парожидкостным фазовым сепаратором высокого давления, после извлечения продуктов конверсии, полученных дистилляцией 4,066,530),или дистилляцией и последующей экстракцией растворителем (Патент 5,932,090). Извлечение продуктов конверсии, содержащихся в жидкой фазе у выпускного отверстия реактора,чрезвычайно важно для минимизирования рециркуляции в реактор и увеличения производительности. Для этой цели необходима целая заводская секция для извлечения продуктов и разделения катализатора и не прореагировавшего остатка, чтобы удалить металлы, извлекаемые из исходного сырья, и кокс, произведенный в процессе реакции. Однако последовательность требуемых операций нелегко выполнить из-за образования кокса, когда жидкий вытекающий поток термически обрабатывают в отсутствии водорода, как например при вакуумной дистилляции для выделения высококипящих продуктов. Образование кокса также негативно действует на активность катализатора. В результате этого, было предложено(Патент 5,298,152) непрерывно рециркулировать жидкую фазу в атмосфере водорода при минимальном давлении, установив при этом точные пределы извлечения содержащихся высококипящих продуктов конверсии. Рециркуляция катализатора также может быть важна из-за агломерации асфальтенов и непосредственно осаждения катализатора (заявка на патент 2006/00545333 А 1), эти явления могут быть предотвращены включением дополнительных операций и оборудования в секцию рециркуляции. Для устранения вышеперечисленных недостатков предложены определенные решения, в некоторых случаях содержащие дальнейшие усовершенствования процессов конверсии. Известно, что стадии процесса конверсии,которые являются не полностью удовлетворительными решениями, относятся кразделению и последующей рециркуляции катализатора для удаления твердых частиц,извлеченных из и произведенных обработкой исходного сырья. извлечению продуктов конверсии,содержащихся в жидкой фазе реакционной среды. Найдены система для осуществления гидроконверсии и соответствующий способ,которые полностью решают проблемы, с которыми в данный момент сталкиваются производители в процессах гидрокрекинга для полной конверсии тяжелых остатков в дистилляты. Система для гидроконверсии тяжелой нефти,первый объект настоящего изобретения, по существу состоит из реактора с накоплением твердых частиц и секции выпаривания продуктов конверсии внутри или снаружи указанного реактора. Для выполнения процесса используется гидроконверсионный реактор с накоплением твердых частиц, который может работать в сверхжестких условиях в отношении концентрации катализатора и температуры, соединенный со специфической секцией выпаривания горячим газом. Этот процесс позволяет прямое удаление твердых частиц, извлекаемых из и произведенных обрабатываемым исходным сырьем, а также получать продукты конверсии,включая высококипящее продукты, содержащиеся в жидкой фазе реакционной среды, непосредственно в выходящем потоке паровой фазы. Этот процесс может также произвольно быть выполнен с удалением части выходящего потока реактора в жидкой фазе. В предпочтительном варианте, с выходящим потоком исключительно в паровой фазе, катализатор и не переработанный остаток неизменно остаются в реакционной системе. Преимущества предлагаемого способа конверсии позволяют осуществлять гидрокрекинг при сверхжестких условиях реакции, как в отношении концентрации катализатора, так и в отношении температуры, выполнением реакции в условиях накопления твердых частиц. Выполнение процесса конверсии согласно предлагаемому способу позволяет решить проблемы и осложнения,связанные с разделением асфальтенового остатка и рециркуляцией катализатора в определенных и специализированных секциях завода. В данном случае, реакционная жидкость (а вместе с ней и катализатор), из которой ) твердые частицы,извлекаемые из и произведенные исходным сырьем,остающиеся в реакторе до накапливания в высоких концентрациях, удаляют напрямую промывкой, ) продукты конверсии, включая высококипящие,непрерывно удаляют выпариванием без удаления из реакционной системы. Возможность удержания катализатора и не переработанного остатка неизменно в реакционной среде предотвращает дезактивацию катализатора и также термическую дегидрогенизацию и, следовательно, коксование асфальтенов, частую причину формирования карбонатных отложений когда, альтернативно к выпариванию, высококипящие продукты извлекают вакуумной дистилляцией. Эти факторы, как известно, понижают степень гидроконверсии и отрицательно влияют на непрерывную работу завода. Использование предлагаемых гидроконверсионной системы и соответствующего способа также значительно упрощает процесс исключением, в данном случае, целой секции завода, необходимой для) обработки жидких стоков реактора экстракцией дистиллятов, средних дистиллятов и высококипящих продуктов) разделения и рециркуляции катализатора и асфальтенов. Ниже приводится подробное описание изобретения. Предлагаемая система гидроконверсии тяжелой нефти, первого объекта настоящего изобретения, по существу состоит из реактора с накоплением твердых частиц и секции выпаривания продуктов конверсии внутри или снаружи указанного реактора. Реактор перемешивается с получением однородной реакционной массы, функционирует при стационарных условиях и предпочтительно выбран из реактора с перемешиванием или барботажной башни. Также необходимо устранить все преграды в реакторе, который могут препятствовать однородному перемешиванию реакционной массы, такие как, например,неподвижные или подвижные каталитические слои,поскольку он разработан для работы в условиях,предполагающих значительное накопление твердых частиц. Отпарная секция может находиться в реакторе и размещаться для создания эффекта выпаривания предпочтительно в верхней части указанного реактора, при этом реактор заполняется частично. В предлагаемой системе может также содержаться парожидкостной сепаратор, находящий ниже по потоку реактора, возможно включающий циклон, и в этом случае отпарная секция может находитьсяили внутри реактора и размещаться для создания эффекта выпаривания предпочтительно в верхней части указанного реактора, при этом реактор является полностью заполненнымили снаружи реактора и размещаться между реактором и парожидкостным сепаратором или вниз по потоку, например в специальном сосуде,возможно работающем при пониженном давлении для создания эффекта выпаривания снаружи реактора и предпочтительно рециркуляции отогнанной жидкости в указанный реактор посредством насоса. Содержащая парожидкостной сепаратор система может также выполнена с комбинированием выпаривания, как внутри, так и снаружи реактора как описано выше. В предлагаемой системе реактор может быть снабжен средствами для внешней циркуляции реакционной массы, включающими насос и трубопровод рециркуляции,проходящий от отверстия в стенке в нижней части реактора до отверстия в стенке в верхней части реактора, в которой размещается отпарная секция для создания эффекта выпаривания введением в трубопровод рециркуляции горячего газа, подаваемого насосом. В предлагаемой системе реактор может быть снабжен внутренними средствами, включающими насос и трубопровод, для внутренней рециркуляции реакционной массы из нижней части в верхнюю часть реактора, в которой размещается отпарная секция для создания эффекта выпаривания введением в указанный трубопровод рециркуляции горячего газа, подаваемого насосом. В последних двух случаях система может также иметь парожидкостной сепаратор и произвольно еще одну отпарную секцию снаружи реактора и размещенную в парожидкостном сепараторе или ниже по потоку, например в специальном сосуде,3 возможно работающем при пониженном давлении для создания эффекта выпаривания снаружи реактора и обеспечения рециркуляции выпаренной жидкости в указанный реактор посредством насоса. Следующим объектом настоящего изобретения является применение реактора с накоплением твердых частиц, выбранного из реакторов с перемешиванием или барботажных башен для гидроконверсии тяжелой нефти. Другим объектом настоящего изобретения является способ гидроконверсии тяжелых продуктов. Способ конверсии тяжелой нефти, выбранной из сырой нефти, тяжелой сырой нефти, битумов из битуминозных песчаников, остатков при разгонке,тяжелых дистилляционных фракций,деасфальтированных дистилляционных остатков,синтетической нефти, полученной процессом Фишера-Тропша, растительных масел, нефти,извлеченной из кокса и горючих сланцев, нефти,полученной термическим разложением отходов производства,полимерных масел,биомасс,включает подвергание тяжелой нефти гидрообработке, выполняемому в подходящем реакторе с накоплением твердых частиц с соответствующим катализатором гидрирования в суспензионной фазе, в который подают водород или смесь водорода и 2, отличающийся тем, что включает одну или более фаз выпаривания подходящим горячим десорбирующим газом для получения продуктов конверсии исключительно в паровой фазе. Предлагаемая реакционная система для полной и высокопроизводительной конверсии тяжелой нефти в дистилляты основывается на специфической комбинации функциональных возможностей,получаемых как показано на фигурах 1-5 и описано ниже. Для получения высокопроизводительной и недорогой полной переработки тяжелой нефти в дистилляты, упрощения заводов и непрерывной их работы, важно определить специфические условия для- работы реактора с накоплением твердых частиц в сверхжестких условиях, ограничивая расход катализатора в экономически приемлемых пределах и производя удаление твердых частиц,произведенных исходным сырьем, непосредственно из реакционной секции извлечения высококипящих продуктов непосредственно из реакционной секции путем совмещения указанных условий с высокой степенью наполнения жидкостью,то есть эксплуатации,реактора. Известно,что повышение температуры гидрокрекинга для увеличения производительности процесса, вызывает, особенно выше определенных уровней, заметное образование кокса и также нерастворимых асфальтеновых смол, которые могут значительно ограничить возможность использования высоких концентраций катализатора. Для выполнения процесса в указанных условиях предлагается использовать реактор с накоплением твердых частиц. Катализатор или каталитическая композиция для гидрирования,предпочтительно в мелко диспергированном виде, может быть разлагаемым предшественником или предопределенным соединением на основе одного или более переходных металлах, предпочтительно молибдена. Этот катализатор первоначально загружаютпропорционально реакционному объему,его количество в реакционной среде постоянно поддерживается. Таким образом, катализатор почти самостоятельно поддерживает свою активность без какого либо вмешательства, что полностью исключает проблемы, связанные с дезактивацией катализатора, широко описанные в научной и патентной литературе. Требуемое количество катализатора поддерживается дополнительным его введением, в каждом случае без отделения катализатора от реакционной среды,при выполнении промывки жидкой фазы для удаления любых возможных накоплений твердых частиц,извлеченных из или произведенных обрабатываемым исходным сырьем. Это относится к обработке вакуумных остатков сырой нефти с высоким содержанием тяжелых металлов. В дополнение к получению тяжелых металлов также производится тяжелое исходное сырье,в особенности при работе в сверхжестких условиях гидрокрекинга и в зависимости от содержания карбонатного остатка, которым определяется изменение количества кокса, который больше не может быть переработан в дистилляты реакционной системой. При выполнении гидрокрекинга в сверхжестких условиях производство кокса может значительно превысить количество сульфидов металлов, извлеченных из исходного сырья. Применение предлагаемого способа позволяет накапливать в реакционной массе твердые частицы,производимые в процессе обработки исходного сырья (сульфиды металлов и кокс), в очень высоких концентрациях, например до 200 кг на м 3 и выше, не создавая неблагоприятного воздействия на активность катализатора и работу всей реакционной системы. Как только будет достигнут предустановленный уровень накопления, сульфиды металлов и кокс, произведенные обработкой исходного сырья, напрямую и непрерывно удаляют из реакционной среды промывкой. Количество катализатора, удаленного промывкой, восполняют в непрерывном или периодическом режиме, но в определенные интервалы времени. Если обрабатываемое исходное сырье имеет низкое содержание металлов и ограниченный карбонатный остаток, скорость накопления твердых частиц в реакционной среде минимальна, и, следовательно,необходимость в удалении произведенных твердых частиц промывкой незначительна и потребность в реинтеграции катализатора также минимальна. На основе выполненных экспериментов также оказалось полезным в отношении формирования кокса установитьповедение исходного сырья путем измерения количества нерастворимого осадка, производимого в реакции, согласно аналитической методике, специально разработанной для исследования асфальтеновых остатков с высоким содержанием твердых компонентов. Для этого реакционную массу разбавляют тетрагидрофураном,нерастворимые продукты,отделяемые фильтрацией, состоят из сульфидов металлов, изначально присутствовавших в исходном сырье, и кокса, образовавшегося в процессе реакции. Также могут присутствовать нерастворимые асфальтеновые смолы,предшественники кокса. Катализатор также присутствует пропорционально используемому количеству. Измеренное количество продуктов, нерастворимых в подаваемом тетрагидрофуране (1), меньше количества присутствующих нерастворимых смол,количества кокса и сульфидов металлов,производимых в процессе реакции, удаляемых промывкой. Было экспериментально найдено, что это значение значительно увеличивается, когда условия гидрокрекинга становятся более жесткими,со скоростью, превышающей 3 кг на тонну обрабатываемого исходного сырья. Исходя из этого уровня 1, для того, чтобы процесс мог осуществляться в присутствии высокой концентрации катализатора на основе молибдена, не ниже 5 кг на м 3 реакционной среды, и предпочтительно не ниже 8 кг на м 3, выбирают скорость накопления твердых частиц в реакционной среде не ниже 50 кг на м 3 и предпочтительно не ниже 100 кг на м 3, в особенности когда характеристики исходного сырья и жестких условий реакции являются такими, которые приводят к образованию остатков, нерастворимых в тетрагидрофуране в количестве по меньшей мере 3 кг на тонну сырья. Как только после пуска реактора достигается предустановленный уровень накопления,сульфиды металлов и кокс,образующиеся в процессе обработки исходного сырья, непосредственно и непрерывно удаляются из реакционной среды промывкой пропорционально произведенному количеству. Периодичность и требуемый объем промывки зависят от скорости, с которой производятся кокс и сульфиды металлов, и от концентрации твердых частиц в реакционной среде в стационарных условиях. Осуществление процесса согласно описанному выше позволяет без труда удерживать промывку на уровне ниже 2 относительно подаваемого исходного сырья. Реактор с накоплением твердых частиц предпочтительно работает под давлением водорода или смеси водорода и сероводорода, в пределах от 100 до 200 атм (10,1-20,3 МПа), при температуре в пределах от 380 до 480 С. Преимущества реактора с высоким накоплением твердых веществ заключаются в возможности функционирования в сверхжестких условиях эксплуатации, и как следствие при более высоких уровнях температуры,а также с образованием продуктов, нерастворимых в тетрагидрофуране, количество которых достигает или превышает 10 кг на тонну обрабатываемого исходного сырья. Удаление продуктов конверсии из жидкой реакционной фазы, включая высококипящие продукты, получают посредством горячего газа отпарной секции, выполненной соответственно реактору,с которым она соединена. Предпочтительным десорбирующим газом является водород и его смеси, возможно полученные из рециркулируемых газов. Газ, направляемый в отпарную секцию, когда она размещается внутри реактора, не должен проникать в реагирующую массу во избежание нежелательного увеличения объема удерживаемого газа, то есть чтобы предотвратить увеличение степени наполнения реактора жидкостью и вместе с этим снижение производительности системы. В отличие от десорбирующего газа,скорость потока реакционного водорода, подаваемого у основания реактора через устройство, подходящее для получения лучшего распределения газа, определяют на основе времени прохождения секции реактора,верхний предел определяют также, независимо от высоты секции и, следовательно, скорости потока подаваемого исходного сырья. Реакционная система, функционирующая при вышеописанных условиях, позволяет осуществлять выпаривание высококипящих продуктов,в особенности фракций с точкой кипения выше температуры реактора при высокой степени наполнения реактора жидкостью, из-за низкого коэффициента удерживания газа,который обеспечивается пределами, установленными для скорости потока газа, вводимого в нижнюю часть реактора. Благодаря использованию гидроконверсионной системы как описано выше,выходящий поток реактора находится исключительно в паровой фазе, получаемой полной конверсией в дистилляты подаваемого исходного сырья. Из-за специфических условий функционирования реакционной секции с постоянным объемом жидкости и без выходящего потока жидкости, скорость подаваемого потока не может быть установлена предварительно, но обязательно и исключительно устанавливается по конверсионной способности реакционной системы. Практически,скорость подаваемого потока регулируется указателем уровня, расположенным у поверхности раздела жидкость/пар (/), которая может находиться внутри или снаружи реактора. Таким образом регулируемая скорость потока исходного сырья может изменяться от 50 до 300 кг/ч на м 3 реакционного объема в зависимости от степени жесткости заданных условий реакции. Для получения эффективной экстракции высококипящих продуктов конверсии из жидкой реакционной фазы, выпаривание осуществляют водородом, нагретым до температуры, близкой к температуре реакции, и предпочтительно нагретым до температуры выше температуры реакции. Эти условия также предпочтительны для реакционной жидкости, на стадии выпаривания температура также должна быть близкой к или выше температуры, при которой из реактора удаляются продукты конверсии. Используемая для выпаривания скорость потока водорода зависит от количества обрабатываемого исходного сырья. Водород используется в количестве по меньшей мере 0,1 кг на килограмм вновь поступающего на обработку исходного сырья,подаваемом предпочтительно противотоком. Когда используемый для выпаривания(десорбирующий) водород приводят в контакт с ограниченным объемом реакционной жидкости, как в случаях, представленных на фигурах 3, 4 и 5,жидкость после выпаривания рециркулируют посредством насоса Р со скоростью потока, по меньшей мере равной 20 скорости потока подаваемого исходного сырья. Реакционный водород рециркулируют в основание реактора. Для достижения продуктивной работы реакционной системы должна быть получена максимальная степень наполнения реактора жидкостью(при минимальном удерживании газа), указанная скорость потока должна быть менее 2500 кг/ч для каждого м 2 секции реактора независимо от высоты реактора. В промышленных реакторах реакционный водород, рециркулируемый в основание реактора,вводят соответственно количеству, необходимому для удаления продуктов конверсии, которые поэтому должны быть получены посредством комбинированной отпарной секции. Реактор может работать с частичным наполнением вытекающими потоками в основном в паровой фазе и с отпарной секцией, размещенной внутри реактора. Реактор может работать с полным объемом с двухфазными / вытекающими потоками, в котором отпарная секция располагается внутри и десорбирующий газ вводится в верхнюю часть реактора и распределяется по всей поверхности. Реактор может быть снабжен внешней циркуляцией реакционной массы посредством насоса в этом случае, десорбирующий газ может быть введен нисходящим потоком циркуляционным насосом, который функционирует со скоростью потока по меньшей мере равной 20 скорости потока вновь поступающего на обработку исходного сырья. Реактор может работать с полным объемом с двухфазными/ вытекающими потоками,направляемыми в фазовый сепаратор с циклонным эффектом, в котором десорбирующий газ вводят в отделенную жидкую фазу, предпочтительно в противотоке, и в котором оставшуюся жидкость рециркулируют в реактор, возможно посредством насоса со скоростью потока, равной по меньшей мере 20 скорости потока обрабатываемого исходного сырья в этом случае, десорбирующий газ может также вводиться в верхнюю часть реактора и распределяться по всей поверхности. Реактор может быть снабжен внешней циркуляцией реакционной массы посредством насоса в этом случае, десорбирующий газ может вводиться нисходящим потоком циркуляционным 6 насосом, который функционирует со скоростью потока по меньшей мере равной 20 скорости потока вновь поступающего на обработку исходного сырья. Реактор может быть снабжен насосом для внутренней рециркуляции реакционной массы в этом случае, десорбирующий газ может вводиться в трубопровод нисходящим потоком указанным насосом со скоростью потока, равной по меньшей мере 20 скорости потока вновь поступающего на обработку исходного сырья. В двух последних вариантах двухфазный / поток, вытекающий из реактора, может быть направлен в фазовый сепаратор с возможным циклонным эффектом, в котором десорбирующий газ вводят в отделенную жидкую фазу,предпочтительно в противотоке. Пять конструктивных исполнений настоящего изобретения представлены на приложенных фигурах 1-5, которые, однако, нельзя рассматривать как ограничивающие объем и сущность изобретения. На фиг. 1 схематично изображена система,состоящая из реактора и отпарной секции. Горячий газ вводят в верхнюю часть реакторадля облегчения экстракции высококипящих продуктов в особенности известных как тяжелые газойли, в противном случае извлекаемые вакуумной дистилляцией. Десорбирующий газ может состоять из реакционных газов,рециркулируемых в реактор после конденсации углеводородов. Реактор, который однородно перемешивается, работает при стационарных условиях и является реактором с перемешиванием или реактором типа барботажной башни, этот последний тип реактора является предпочтительным для однородного перемешивания,которое обеспечивается в каждом микроэлементе реакционной среды, и отсутствия препятствий внутри башни, которые могут затруднить циркуляцию жидкой массы. В случае барботажной башни газообразный кинетический вектор, который гарантирует гидродинамический режим реактора,состоит из того же самого водорода, соответственно водородсодержащей смеси, необходимой для реакции. Реакционный водород подается в основание реактора через соответственно разработанное устройство(распределительное устройство) для получения лучшего распределения и наиболее приемлемого среднего размера пузырьков газа и, следовательно, эффективного однородного перемешивания в каждом микроэлементе реакционной среды. Насос может быть установлен внутри основания реактора для осуществления более быстрого смешивания исходного сырья,вновь поступающего в реакционную среду. В месте, где обрабатываемое исходное сырье входит в контакт с водородом в присутствии катализатора, реактор оборудован системой регулирования уровня, которая может произвольно использовать систему индикации уровня ядерным лучом. Регулятор уровня подает команду на подачу обрабатываемого исходного сырья, скорость потока которогоуравновешивает скорость потокапродуктов, извлеченных из паровой фазы. Скорость потока , установленная индикацией уровня, увеличивается с увеличением температуры реактора. На Фиг. 2 схематично изображена система,состоящая из реактора, отпарной секции и парожидкостного сепаратора,в которой выпаривание осуществляется в верхней части реактора. Выпаривание посредством газа, водорода или его смесей, высококипящих продуктов, произведенных в процессах гидрокрекинга, может также быть объединено с реакторами, разработанными для работы с реакционной средой, занимающей весь объем реактора, с двухфазными(жидкость)/(пар) вытекающими потоками и извлечением паровой фазы в следующем сосуде возможно с циклонным эффектом, из которого потоки отделенной жидкости возвращают в реактор. Производимая поверхность раздела /, от которой осуществляют ввод для регулирования скорости подаваемого исходного сырья, размещается в этом сосуде. Газ вводят посредством распределительного устройства в верхней части реактора. На Фиг. 3 схематично изображена система,состоящая из реактора, отпарной секции и парожидкостного сепаратора,в которой выпаривание осуществляют снаружи реактора. В случае реактора, работающего при полном объеме и, следовательно, с двухфазными стоками,выпаривание высококипящих продуктов осуществляют другим путем введением десорбирующего газа,предпочтительно в противотоке, в жидкую фазу подачи сосуд-циклонотпарная секция двухфазными стоками,поступающими непосредственно из реактора. Установленная поверхность раздела/ обеспечивает ввод для регулирования скорости подачи исходного сырья. Жидкая фаза со дна отпарной секции рециркулируется в реактор специальным насосом Р. Действием на скорость потока этого насоса регулируется почасовое количество высококипящих продуктов, извлекаемых из реактора, и, следовательно, концентрация высококипящих продуктов в реакционной среде,другие условия (температура реактора, температура газа и скорость потока) остаются неизменными. Скорость потока насоса Р по меньшей мере равна 20 скорости потока вновь поступающего на обработку исходного сырья. Реактор и отпарная секция могут работать при разных температурах,позволяющих температуре реактора и температуре отпарной секции быть оптимизированными независимо друг от друга. Горячий газ отпарной секции, водород и его смеси, также используются для обеспечения теплового баланса реактора и подвода тепла для испарения продуктов конверсии,и исключения использования высокотемпературных теплообменников, частых источников образования кокса. На Фиг. 4 схематично изображена система,состоящая из реактора и отпарной секции, в которой реактор снабжен средствами для внешней циркуляции реакционной массы. В случае реактора гидрокрекинга с внешней циркуляцией реакционной массы, в котором возвращаемая жидкость размещается в верхней области реактора,выпаривание продуктов конверсии, включая высококипящие продукты,может быть осуществлено введением горячего газа в поток, нагнетаемый насосом. Во внешний циркуляционный контур для способствования газожидкостному контакту могут быть вставлены статические мешалки. И в этом случае, действием на скорость потока циркуляционного насоса Р регулируется количество высококипящих продуктов,извлеченных из реактора,и,следовательно,концентрация высококипящих продуктов в реакционной среде,другие условия (температура реактора, температура и скорость потока десорбирующего газа) остаются неизменными. Скорость потока насоса Р по меньшей мере равна 20 скорости потока, вновь поступающего на обработку исходного сырья. На Фиг. 5 схематично изображена система,состоящая из реактора и отпарной секции, в которой реактор снабжен средствами для внутренней рециркуляции реакционной массы. Далее представлена реакционная секция,используемая в реакторе гидрокрекинга с насосом рециркуляции реакционной массы, размещенным в нижней части внутри реактора. Десорбирующий газ направляют в нижнюю часть циркуляционного контура в поток, нагнетаемый насосом Р. Жидкость и газ вводят в верхнюю часть реактора. В трубопровод у выпускного отверстия насоса могут быть помещены статические мешалки для способствования газожидкостному контакту. И в этом случае, значение скорости потока Р при той же температуре реактора, температура и скорость потока газа определяются количеством извлекаемых высококипящих продуктов. Скорость потока насоса Р по меньшей мере равна 20 скорости потока,вновь поступающего на обработку исходного сырья. Комбинирование схем фигур 1 -5 также возможно. В частности следующие схемы, например, могут быть комбинированыфиг. 2 и 3, для которых получается схема на фигуре 3,интегрированная дополнительной отпарной секцией,в которой указанное выпаривание осуществляется в верхней части реакторафиг. 3 и 4, для которых получается схема на фигуре 4, интегрированная парожидкостным сепаратором вытекающих потоков реакторафиг. 3 и 5, для которых получается схема на фигуре 5, интегрированная парожидкостным сепаратором вытекающих потоков реактора. Ниже приведен Пример для лучшей иллюстрации изобретения,но его нельзя рассматривать как ограничивающий объем и сущность предлагаемого изобретения. Пример 1 В системе согласно фигуре 3 используется реактор типа барботажной башни, который функционирует с полным заполнением, в котором выпускное отверстие двухфазных стоков размещено в верхней крышке. Двухфазные стоки направляют в фазово-отпарной сепаратор,соединенный с реактором. Жидкая фаза собирается в нижней части сепаратора и подвергается выпариванию в противотоке с водородом, вводимым со скоростью потока,равной 77 кг на каждые 100 кг обрабатываемого исходного сырья. После удаления высококипящих продуктов жидкость рециркулируют в реактор посредством насоса Р со скоростью потока, равной 1,3 скорости потока обрабатываемого исходного сырья. Выходящий поток реакционной системы состоит исключительно, без промывки, из паровой фазы,которая выходит из линии сепаратор-отпарная секция. Водород, который необходим для подачи в реакцию и поддерживания перемешивания реакционной массы,вводится посредством соответственно разработанного распределительного устройства в основание реактора со скоростью потока, равной 1150 кг/ч на м 2 внутреннего горизонтального сечения реактора. Водород нагревают до 520 С для компенсирования температуры подаваемого исходного сырья,состоящего из вакуумного остатка, полученного из канадского битума фирмы , содержащего 5,1 серы, 19 асфальтенов от н-пентана и 1 менее 1 кг/т. Определение нерастворимых в тетрагидрофуране продуктов осуществляют по следующей методике. Взвешивают количество образца приблизительно в пределах от 1 до 5 г. Растворяют образец в нескольких миллилитрах ТГФ и полностью переносят его посредством последовательных промывок в подходящую по размерам колбу. Затем вновь добавляют ТГФ до получения разбавления образца в 40 раз (мас/мас). Обрабатывают раствор в ультразвуковой ванне в течение приблизительно 10 минут переносят колбу во вращающийся испаритель и выдерживают раствор при перемешивании при температуре 50 С в течение 5 минут, не допуская испарение растворителя. Оставляют колбу при комнатной температуре на 30 минут. Фильтруют раствор под вакуумом при помощи тефлоновых фильтров пористостью 5 мкм. Последовательно извлекают ТГФ любые возможные частицы нерастворимых продуктов, остающихся на дне колбы. Несколько раз промывают фильтр ТГФ и дают осадку высохнуть в течение приблизительно одной минуты. Переносят фильтр с осадком в капсулу (контейнер) Петри. Сушат под вакуумом при 150 С в течение 30 минут. Извлекают из сушильного шкафа и охлаждают в течение 5 минут. Взвешивают фильтр. Полученное твердое вещество сравнивают по весу с исходным образцом. Катализатор загружаютв момент запуска реактора. В этом определенном случае количество октоата молибдена (выраженный как молибден) в количестве 7 кг загружают на каждый м 3 реакционного объема. При предустановленных условиях реакции (Т 420 С Р 160 бар (160-105 Па тонна вакуумного остатка, полученного из канадского битума фирмы,производит 3,987 кг остатка,нерастворимого в тетрагидрофуране, 0,639 кг которого относятся к сульфидам металлов(предпочтительнои ), содержавшимся в исходном сырье, остальное составляют кокс и нерастворимые асфальтеновые смолы. В рассматриваемой случае остатки,нерастворимые в тетрагидрофуране, оставляют накапливаться в течение нескольких дней до достижения процентного содержания в 13(соответствующее 70 кг на м 3 реакционного объема кокса и сульфидов металлов), и после этого начинают промывку для выравнивания количества твердых частиц, извлеченных из и произведенных исходным сырьем, для удерживания созданной константы уровня. Скорость потока подаваемого исходного сырья,показанная индикацией уровня, расположенной на поверхности раздела/ десорбирующего устройства, при предустановленных условиях реакции равна 133 кг/ч на м 3 реакционного объема,в равновесии с количеством продуктов,извлеченных в паровой фазе. Эффективность отпарной секции контролируют анализом содержания высококипящих продуктов в жидкой фазе (фракция с точкой кипения ниже 480 С). Действием десорбирующего водорода при 380 С температура жидкой фазы отпарной секции составляет 406 С, что соответствует концентрации высококипящих продуктов в жидкости,рециркулируемой в реактор, равной 23. Увеличением температуры десорбирующего водорода достигается повышение температуры выпаренной жидкости. Повышение температуры жидкости отпарной секции до 430 С приводит к снижению концентрации высококипящих продуктов до 14. Продукты конверсии, извлеченные из паровой фазы, содержат 80 из 480- фракции. На основе установленных характеристик эти продукты могут быть обработаны гидроочистителем с неподвижным слоем для заданных технических условий по С и . Реакционная система способна работать в непрерывном режиме в течение длительного времени без уменьшения активности катализатора или производительности реактора,подтверждаемых результатами физико-химического контроля,производимого периодически на контрольной пробе катализатора. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система для гидроконверсии сырой нефти,отличающаяся тем, что состоит по существу из реактора с накоплением твердых частиц,выбранного из реактора с перемешиванием или реактора типа барботажной башни, и секции выпаривания продуктов конверсии внутри или снаружи указанного реактора. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что отпарная секция находится внутри реактора и предпочтительно размещена так, чтобы создавать эффект выпаривания в верхней части реактора, при этом указанный реактор является частично наполненным. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что также содержит парожидкостной сепаратор,произвольно включающий циклон. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что отпарная секция находится внутри реактора и предпочтительно размещена так, чтобы создавать эффект выпаривания в верхней части реактора, при этом указанный реактор является полностью заполненным. 5. Система по п.3, отличающаяся тем, что отпарная секция находится снаружи реактора и предпочтительно размещена так, чтобы создавать эффект выпаривания снаружи реактора и обеспечивать рециркуляцию выпаренной жидкости посредством насоса в указанный реактор. 6. Система по п.1, отличающаяся тем, что реактор снабжен средствами для внешней циркуляции реакционной массы, включающими насос и трубопровод рециркуляции, проходящий от отверстия в стенке в нижней части реактора до отверстия в стенке в верхней части реактора,отпарная секция размещена так, чтобы создавать эффект выпаривания в указанный трубопровод рециркуляции в поток, нагнетаемый циркуляционным насосом. 7. Система по п.1, отличающаяся тем, что внутри реактора содержатся также средства,включающие насос и трубопровод для внутренней рециркуляции реакционной массы из нижней части в верхнюю часть реактора, отпарная секция размещена так,чтобы создавать эффект выпаривания в указанный трубопровод рециркуляции. 8. Система по п.5, отличающаяся тем, что внутри реактора находится дополнительная отпарная секция, размещенная так, чтобы создавать эффект выпаривания в верхней части указанного реактора. 9. Система по п.6 или 7, отличающаяся тем,что содержит парожидкостной сепаратор, возможно включающий циклон, и также произвольно содержит снаружи реактора дополнительную отпарную секцию, размещенную так, чтобы создавать эффект выпаривания снаружи реактора и обеспечивать рециркуляцию выпаренной жидкости насосом в указанный реактор. 10. Применение реактора с накоплением твердых частиц, выбранного из реактора с перемешиванием или реактора типа барботажной башни для гидроконверсии тяжелой нефти. 11. Способ гидроконверсии тяжелой нефти,выбранной из сырой нефти, тяжелой сырой нефти,битумов,извлеченных из битуминозных песчаников, остатков при разгонке, тяжелых дистилляционных фракций, деасфальтированных дистилляционных остатков, синтетической нефти,полученной процессом Фишера-Тропша, растительных масел, нефти, извлеченной из кокса и горючих сланцев, нефти, полученной термическим разложением отходов производства, полимерных масел, биомассы, включающий подвергание тяжелой нефти гидрообработке, отличающийся тем, что гидроконверсию осуществляют в реакторе с накоплением твердых частиц, выбранном из реактора с перемешиванием или реактора типа барботажной башни,в присутствии соответствующего катализатора гидрирования в суспензионной фазе, в который подают водород или смесь водорода и 2, и включает одну или более фаз выпаривания подходящим горячим десорбирующим газом с получением продуктов конверсии исключительно в паровой фазе. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что не переработанная тяжелая нефть неизменно остается в реакционной среде. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что катализатор гидрирования неизменно остается в реакционной среде. 14. Способ по п.11, отличающийся тем, что твердые частицы, извлеченные из и произведенные обрабатываемой тяжелой нефтью,удаляют исключительно промывкой. 15. Способ по п.11, отличающийся тем, что катализатор загружают в реактор в момент запуска реакции гидрирования пропорционально объему реактора и его количество непрерывно поддерживают в реакционной среде. 16. Способ по п.14, отличающийся тем, что катализатор,присутствующий в промывке,возвращают в реактор в непрерывном или периодическом режиме. 17. Способ по п.11, отличающийся тем, что катализатор гидрирования является разлагаемым предшественником или его предустановленным соединением на основе одного или более переходных металлов. 18. Способ по п.17, отличающийся тем, что переходным металлом является молибден. 19. Способ по п.18, отличающийся тем, что количество переходного металла, содержащегося в загружаемом в реактор катализаторе, выраженное как концентрация молибдена составляет, по меньшей мере, 5 кг на м 3 реакционной среды. 20. Способ по п.19, отличающийся тем, что количество переходного металла, содержащегося в загружаемом в реактор катализаторе, выраженное как концентрация молибдена, составляет, по меньшей мере, 8 кг на м 3 реакционной среды. 21. Способ по п.19, отличающийся тем, что реактор функционирует с уровнем накопления твердых частиц, по меньшей мере, 50 кг на м 3 реакционной среды. 22. Способ по п.21, отличающийся тем, что реактор функционирует с уровнем накопления твердых частиц, по меньшей мере, 100 кг на м 3 реакционной среды. 23. Способ по п.11, отличающийся тем, что стадию гидрообработки выполняют при температуре в пределах от 380 до 480 С и давлении в пределах от 100 до 200 атм (10,1-20,3 Мпа). 9 24. Способ по п.11, отличающийся тем, что стадия гидрообработки производит продукты,нерастворимые в тетрагидрофуране (1), в количестве, по меньшей мере, 3 кг на тонну обработанного исходного сырья. 25. Способ по п.11, отличающийся тем, что реактор имеет внутри поверхность раздела /,десорбирующий газ распределяют по всей секции предпочтительно в верхней части. 26. Способ по п.11, отличающийся тем, что реактор функционирует при полном объеме с двухфазными стоками /, десорбирующий газ вводят в верхнюю часть реактора и распределяют по всей секции. 27. Способ по п.11, отличающийся тем, что реактор снабжен внешней циркуляцией реакционной массы посредством насоса,десорбирующий газ вводят нисходящим потоком циркуляционным насосом, который функционирует со скоростью потока, равной, по меньшей мере, 20 скорости потока вновь поступающего на обработку исходного сырья. 28. Способ по п.11, отличающийся тем, что реактор функционирует при полном объеме с двухфазными стоками /, направляемыми в фазовый сепаратор с циклонным эффектом, в котором десорбирующий газ вводят в отделенную жидкую фазу, предпочтительно в противотоке, и в котором остаточную жидкость рециркулируют в реактор со скоростью потока, равной, по меньшей мере, 20 скорости потока обрабатываемого исходного сырья. 29. Способ по п.28, отличающийся тем, что десорбирующий газ также вводят в верхнюю часть реактора и распределяют по всей секции. 30. Способ по п.28, отличающийся тем, что жидкость рециркулируют в реактор посредством насоса. 31. Способ по п.11, отличающийся тем, что реактор снабжен внешней циркуляцией реакционной массы посредством насоса,десорбирующий газ подают нисходящим потоком циркуляционным насосом, который функционирует со скоростью потока, равной, по меньшей мере, 20 скорости потока обрабатываемого исходного сырья. 32. Способ по п.11, отличающийся тем, что реактор снабжен внутренним насосом рециркуляции реакционной массы, десорбирующий газ вводят в трубопровод нисходящим потоком указанным насосом, который функционирует со скоростью потока, равной, по меньшей мере, 20 скорости потока обрабатываемого исходного сырья. 33. Способ по п.31 или 32, отличающийся тем,что двухфазные/ стоки, вытекающие из реактора направляют в фазовый сепаратор с возможным циклонным эффектом, в котором десорбирующий газ вводят в отделенную жидкую фазу, предпочтительно в противотоке. 34. Способ по п.11, в котором скорость потока исходного сырья, необходимая для поддерживания объема реакционной жидкости постоянным,изменяется от 50 до 300 кг/ч на м 3 реакционного объема. 35. Способ по п.11, отличающийся тем, что используемый в реакции водород рециркулируют в основании реактора со скоростью потока менее 2500 кг/ч на м 3 секции реактора, и десорбирующий газ вводят со скоростью потока, по меньшей мере,0,1 кг/кг исходного сырья, вновь поступающего на обработку в каждую отпарную секцию. 36. Способ по п.11, отличающийся тем, что часть жидкости извлекают из нижней части реактора посредством подходящего насоса и рециркулируют в верхнюю часть реактора,выпаривание осуществляют введением газа в поток,нагнетаемый насосом. 37. Способ по п.11, отличающийся тем, что реакционную жидкость рециркулируют в верхнюю часть реактора посредством подходящего насоса,размещенного в нижней части реактора,выпаривание осуществляют введением газа в поток,нагнетаемый насосом. 38. Способ по п.11, отличающийся тем, что десорбирующий газ представляет собой водород или водородсодержащую смесь. 39. Способ по п.38, отличающийся тем, что водородсодержащую смесь удаляют из секции рециркуляции реакционного газа. 40. Способ по п.11, отличающийся тем, что десорбирующий газ используют в качестве источника тепла для испарения продуктов конверсии. 41. Способ по п.11, отличающийся тем, что десорбирующий газ используют для термического уравновешивания реактора.
МПК / Метки
МПК: C10G 49/00
Метки: тяжелой, нефти, способ, гидроконверсии, система
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/13-26139-sistema-i-sposob-gidrokonversii-tyazhelojj-nefti.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Система и способ гидроконверсии тяжелой нефти</a>
Предыдущий патент: Газогенератор и способ для газификации твердого сыпучего топлива под давлением
Следующий патент: Временная дренажная система и способ временного дренажа
Случайный патент: Способ получения субстанции препарата кожного действия