Способ переработки углеводородсодержащего сырья

(51) 10 7/00 (2006.01) 10 9/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ пород, и направлено на повышение выхода ценных продуктов, таких как углеводородные топлива и продуктов,используемых в химической промышленности как сырье для дальнейшей переработки. Способ переработки нефтебитуминозных пород осуществляют путем его монотонного нагрева в реакторе до 450-500 С со скоростью 6,0-13,0 град/мин с одновременной подачей предварительно нагретого до 400-450 С испаряющего агента - пропан-бутановой смеси в зону реакции со скоростью 0,33-0,8 от массы исходного сырья в 1 мин, при этом испаряющий агент подают в реактор снизу при его прогреве до температуры 50-55 С. В результате реализации заявляемого способа получают углеводороды с температурой кипения н.к.-180 С 15,3-19,3 мас.180-240 С 32,8-36,3 мас.240-350 С 25,2-30,7 мас. .(72) Мансуров Зулхаир АймухаметовичТулеутаев Берикказы Кадыржанович Онгарбаев Ердос КалимуллаулыТлеуберд ЕрболСултанов Фаиль РазифовичИманбаев Ержан ИманбайулыФранк Берендт(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт проблем горения Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ(57) Изобретение относится к области переработки углеводородсодержащего сырья, а именно, к термической переработке нефтебитуминозных Изобретение относится к области переработки углеводородсодержащего сырья, а именно, к термической переработке нефтебитуминозных пород, и направлено на повышение выхода ценных продуктов, таких как углеводородные топлива и продуктов,используемых в химической промышленности как сырье для дальнейшей переработки. В настоящее время актуальной проблемой является рациональная переработка природных ресурсов с использованием экологически обоснованных безотходных, ресурсосберегающих технологий и утилизацией всех компонентов сырья. В Казахстане нефтебитуминозные породы залегают на небольшой глубине в объеме более 1,5 млрд.т, что создает благоприятные условия для их успешного применения в качестве нового доступного и дешевого сырья. Известен способ переработки тяжелого углеводородного сырья включает подачу нагретого сырья в реакционный объем, пропускание нагретого активирующего неокислительного газа через объем сырья с получением более легких углеводородных фракций на верхнем выходе из реактора и более тяжелых углеводородных остатков на нижнем выходе из реактора. При этом сырье нагревают до температуры не ниже температуры начала его кипения, активирующий газ нагревают до температуры не ниже 300 С. Исходное сырье и тяжелые углеводородные остатки переработки подают на рециркуляцию в реакционную зону ниже верхнего уровня жидкости. Предпочтительна подача на рециркуляцию углеводородных фракций с температурой кипения выше 350 С в реакционную зону ниже уровня подачи тяжелого углеводородного сырья. На еще более низкий уровень можно подавать на рециркуляцию легкие углеводороды с температурой кипения ниже 350 С. В качестве углеводородных фракций с температурой кипения выше 350 С используют боковые погоны вакуумной колонны, а с температурой кипения ниже 350 С боковые погоны атмосферной колонны. Предпочтительно в сырье и/или рециркулирующие тяжелые остатки добавляют фракции с температурой начала кипения более 350 С. (Патент РФ 2217472, МПК С 10 7/00, 01 3/14, опубл. 27.11.2003). Переработка известным способом нефтебитуминозных пород не обеспечивает высокий выход углеводородов с температурой кипения до 350 С,Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ переработки углеводородсодержащего сырья путем его монотонного нагрева от 80-375 С до 580-620 С,причем средняя скорость нагрева сырья в указанном интервале составляет 5-30 С в мин,предпочтительно 15-25 С, и интенсифицируют подачей испаряющего агента со средней скоростью подачи испаряющего агента 0,3-1,2 в минуту от исходного веса сырья в реакционной зоне, с последующим выделением образующихся жидких,газообразных продуктов и кокса. В качестве 2 испаряющего агента используют углеводороды С 1 - С 4 или природный газ, или газы переработки углеводородсодержащего сырья (нефти, гудрона,сланцев и их смесей),не содержащие окислительных компонентов или азот, или водород,или благородные газы, или газы, образующиеся непосредственно в процессе. Желательно подавать испаряющий агент в точку ввода с температурой,равной температуре сырья в этой точке. Целесообразно также зону реакции разделить на две части и подачу сырья осуществлять в первую часть зоны реакции, в которой ее монотонно нагревают до температуры в диапазоне 360-430 С, газообразные и жидкие продукты отбирают из этой части зоны реакции, непрореагировавшее сырье подают во вторую часть зоны реакции, где ее нагревают до температуры 520-580 С, а испаряющий агент с общим расходом 0,3-1,2 в минуту от исходного веса сырья в зоне реакции распределяют между первой и второй частями зоны реакции пропорционально весу сырья в соответствующих частях зоны реакции. Получаемый во второй части зоны реакции твердый продукт - кокс отбирают из конца второй части зоны реакции. Желательно среднюю скорость нагрева перерабатываемого сырья при движении его от точки ввода в первой части зоны реакции до точки вывода кокса из второй части зоны реакции поддерживать в пределах 325 С в минуту. (Патент РФ 2112008, МПК 10 7/00, 10 9/00, опубл. 27.05.1998). Недостатком известного способа является его высокая энергоемкость и сложность. Задачей заявляемого технического решения ставится разработка способа переработки углеводородсодержащего сырья в виде природных ресурсов Республики Казахстан, а именно,нефтебитуминозных пород. Техническим эффектом поставленной задачи является пониженная энергоемкость способа, его упрощение, повышенный выход углеводородов с температурой кипения до 350 С и утилизация отходов переработки нефтебитуминозных пород. Задача решается тем, что способ переработки нефтебитуминозных пород путем его монотонного нагрева в реакторе до 450-500 С со скоростью 6,0-13,0 град/мин с одновременной подачей предварительно нагретого до 400-450 С испаряющего агента - пропан-бутановой смеси в зону реакции со скоростью 0,33-0,8 от массы исходного сырья в 1 мин, при этом испаряющий агент подают в реактор снизу при его прогреве до температуры 50-55 С. Отличительным признаком заявляемого технического решения является то, что в качестве углеводородсодержащего сырья используют нефтебитуминозные породы, их нагрев до 450-500 С, а испаряющий агент предварительно нагревают до 400-450 С и подают в реактор снизу при его прогреве до температуры 50-55 С. Нефтебитуминозные породы (НБП) состоят в основном из минеральной части в виде песка и органической, представляющей собой природный битум. Нефтебитуминозные породы при нагреве до 50-55 С разжижаются,и органическая составляющая свободно вступает в реакцию с пропан-бутановой смесью с образованием углеводородов с температурой кипения до 350 С. Предварительно нагретую до 400-450 С пропанбутановую смесь подают в реактор снизу, прогревая минеральную часть нефтебитуминозной породы в виде песка, обладающий высокой теплоемкостью,который,в свою очередь,поддерживает температуру в реакторе. Подача пропан-бутановой смеси в реактор снизу обеспечивает ее полный контакт с углеводородсодержащим сырьем и, являясь также газом-носителем, транспортирует по всему объему реактора выделившиеся углеводородные фракции в результате термодеструкции органической части НБП, что способствует достижению технического эффекта поставленной задачи - повышение выхода углеводородов с температурой кипения до 350 С. При нагреве НБП до температуры 450-500 С происходит деструкция и разложение органической части НБП с образованием тяжелого нефтяного остатка, содержащего асфальтены, в которых концентрируются металл-порфириновые комплексы,являющиеся катализаторами(Надиров Н.К. Высоковязкие нефти и природные битумы. Т.2. Алматы, 2001. - с.344.) Таким образом, реализация заявляемого способа переработки НБП обеспечивает условия для термокаталитического крекинга,следствием чего является повышение выхода углеводородов с температурой кипения до 350 С при пониженной температуре нагрева углеводородсодержащего сырья, в отличие от известного способа. Таким образом,использование нефтебитуминозных пород, подача в реактор предварительно прогретого до 400-450 С испаряющего агента снизу, позволяет снизить температуру нагрева реактора подачи пропанбутановой смеси до 50-55 С и температуру нагрева углеводородсодержащего сырья до 450-500 С, а также упростить способ переработки углеводородсодержащего сырья в виде природных ресурсов Республики Казахстан, осуществляя его одну стадию при атмосферном давлении с получением жидких органических продуктов. Температура нагрева реактора с содержащимся в нем нефтебитуминозной породы до 450-500 С подобрана экспериментально. Минеральная часть нефтебитуминозной породы после ее термической переработки (термолиза) представляет собой песок, покрытый коксом,выделившимся в ходе химической реакции. Свойства, полученного побочного продукта при переработке НБП,идентичны свойствам гидрофобного песка, который в наши дни активно применяют в инновационных подходах в строительстве и сельском хозяйстве (Хисамов Р.С. Эффективность выработки трудноизвлекаемых запасов нефти Учебное пособие. Альметьевск,2007. - с.173 Иванов О.В., Трохименко М.С., О перспективах поисков альтернативных источников углеводородного сырья в надсолевых отложениях Прикаспийской впадины // Нефте-битуминозные породы. Перспективы использования. Алма-Ата,1982. - с.21-25). Скорость нагрева реактора и скорость подачи испаряющего агента определена наименьшим коксованием сырья и наибольшим выходом углеводородов с температурой кипения до 350 С. Заявляемый способ переработки углеводородсодержащего сырья выполняют следующим образом. Нефтебитуминозную породу загружают в реактор при комнатной температуре и включают печь. НБП монотонного нагревают до 50-55 С со скоростью 6,0-13,0 град/мин. Затем в реактор снизу подают предварительно нагретую до 400-450 С пропан-бутановую смесь со скоростью 0,33-0,8 от массы исходного сырья в 1 мин и продолжают нагрев с той же скоростью до 450-500 С. Жидкие продукты термической переработки поступают в сборные емкости, а газ направляется в ловушку с сухим льдом в ацетоне и полностью конденсируется. В результате реализации заявляемого способа получают углеводороды с температурой кипения н.к.-180 С 15,3-19,3 мас.180-240 С 32,8-36,3 мас.240-350 С 25,2-30,7 мас. . Минеральная часть нефтебитуминозной породы в виде песка, покрытого коксом, оседает на дно реактора. Образовавшийся осадок, обладающий высокой гидрофобностью,утилизируют и используют в строительстве, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства Республики Казахстан. Пример 1 Нефтебитуминозную породу месторождения Мунайлы-Мола Республики Казахстан, содержащую 16 мас.органической части, 84 мас.минеральной части, загружают в реактор при комнатной температуре и включают печь. НБП монотонного нагревают до 50 С со скоростью 13,0 град/мин. Затем в реактор снизу подают предварительно нагретую до 450 С пропанбутановую смесь со скоростью 0,8 от массы исходного сырья в 1 мин и продолжают нагрев с той же скоростью до 500 С. Жидкие продукты термической переработки поступают в сборные емкости, а газ направляется в ловушку с сухим льдом в ацетоне и полностью конденсируется. В результате реализации заявляемого способа получают углеводороды с температурой кипения н.к.-180 С 19,3 мас.180-240 С 35,7 мас.240-350 С 25,2 мас. . Способ 2, 3 таблицы 1 выполняют аналогично примеру 1. Кол-во органической части, мас.Кол-во минеральной части, мас.Скорость подачи пропан-бутановой смеси, от массы исходного сырья в 1 мин Скорость нагрева НБП, градус/мин Температура реактора подача пропан-бутановой смеси, С Температура нагрева реактора, С Температура нагрева пропан-бутановой смеси, С Выход н.к. - 180 С углеводородов с 180-240 С температурой 240-350 С кипения, мас.Тяжелые остатки после 350 С ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Способ переработки углеводородсодержащего сырья путем его монотонного нагрева в реакторе до 450-500 С со скоростью 6,0-13,0 град/мин с одновременной подачей испаряющего агента пропан - бутановой смеси в зону реакции со скоростью 0,33-0,8 от массы исходного сырья в 1 мин, отличающийся тем, что в качестве углеводородсодержащего сырья используют нефтебитуминозные породы, их нагрев до 450500 С, а испаряющий агент предварительно нагревают до 400-450 С и подают в реактор снизу при его прогреве до температуры 50-55 С.