Глава VII Деасфальтизация нефтяных остатков

Процесс деасфальтизации гудронов или концен­тратов сжиженными низкомолекулярными углеводо­родами, главным образом жидким пропаном, используется как при производстве высоковязких остаточ­ных масел, так и компонентов сырья для каталити­ческого крекинга и гидрокрекинга. На некоторых заводах деасфальтизат является компонентом мало­сернистых жидких котельных топлив.

При не очень жестких требованиях к качеству деасфальтизата, в основном по коксуемости (2—3 вместо 1,0—1,3 % масс. по Конрадсону), например для деасфальтизата — сырья крекинга — растворе­ние компонентов ведут пропан-бутановой смесью, а не техническим пропаном концентрацией 94— 98 % (масс.). БашНИИ НП разработан процесс деас­фальтизации остатков бензиновой фракцией, так называемый процесс добен.

Смолы и особенно асфальтены, — компоненты сырья, наименее растворимые в жидком пропане. На различной растворимости составляющих компо­нентов и основано использование пропана как деасфальтирующего растворителя. При температу­рах, близких к критической температуре пропана (около 96 °С), растворимость составных частей мас­ляного сырья уменьшается. С повышением темпе­ратуры процесса от 75 до 90°С улучшается качество деасфальтизата, но снижается его выход, так как из раствора выделяются преимущественно компоненты с высокими значениями плотности, коэффициента преломления и молекулярной массы; к ним, в ча­стности, относятся высокомолекулярные полицикли­ческие углеводороды.

Процесс деасфальтизации остаточного сырья техническим пропаном — жидкофазный процесс, осуществляемый во избежание испарения раствори­теля при давлении около 4 МПа. Выход деасфальти­зата соответствующего качества в значительной мере определяется характером сырья и колеблется в ши­роком диапазоне — от 26 до 90 % (масс.). С ужесто­чением требований к качеству деасфальтизата и уве­личением коксуемости сырья выход деасфальтизата уменьшается. Для одноступенчатых установок наиболее типичными являются деасфальтизаты вязкостью от 18 до 26 мм/с при температуре 100°С.

Производительность установок деасфальтизации весьма различна — от нескольких сотен до несколь­ких тысяч тонн сырья в сутки. На мощных установ­ках сырье подвергают деасфальтизации в двух или более параллельно действующих колоннах. Размеры колонн с жалюзийными неподвижными элементами в зонах контактирования следующие: диаметр 2,4— 3,6 м, высота 18—23 м. Удельная нагрузка живого поперечного сечения колонны 28—34 мм/ч); об­щий объем сырья и пропана определяется, исходя из их количеств и плотностей при 20°С. Кратность пропана к сырью (массовое соотношение 2,5 —4,5:1) выбирается тем большим, чем выше выход деасфаль­тизата. Процесс ведут в сравнительно узком интер­вале температур: верха колонны 75—85°С, низа 50—65°С.

Установка одноступенчатой деасфальтизации гудронов жидким пропаном

Целевым продуктом одноступенчатой установки деасфальтизации гудронов жидким пропаном является деасфальтизат, в котором концентрация парафино-нафтеновых углеводородов значительно выше, чем в сырье. Пропан растворяет предпочти­тельно парафиновые, парафино-нафтеновые и лег­кие ароматические углеводороды, присутствующие в гудроне или концентрате. Асфальтены, смолы и полициклические ароматические углеводороды концентрируются в побочном продукте — битуме деасфальтизации, который отводится в смеси с про­паном (30—35 % масс. на смесь) с низа деасфальтизационной колонны. Показатели качества деасфаль-тизатов:

Средняя молекулярная масса Плотность при 20°С, кг/м3 Вязкость при 100°С, мм2/с Коксуемость по Конрадсону, % (масс.) при производстве масляного сырья при производстве сырья для крекинга

500—650 895—930 18—26 0,8—1,3 реже (до 1,6) 2—3 (и более)

Содержание металлов (никеля и ванадия) в деасфальтизате значительно меньше, чем в сырье; глу­бокого же обессеривания не наблюдается.

Установка включает следующие основные сек­ции: деасфальтизации, регенерации пропана при высоком давлении (от 2,5 до 1,8 МПа), регенерации пропана при низком давлении (несколько превыша­ющем атмосферное). Технологическая схема уста­новки представлена на рис. VII-1.

Остаточное сырье (гудрон или концентрат) насо­сом / подается через паровой подогреватель 3 в сред­нюю часть деасфальтизационной колонны 4. На не­которых установках в сырье перед входом его в подо­греватель 3 вводят пропан (умеренное количество), причем во избежание гидравлического удара исполь­зуют смеситель.

Сжиженный пропан, забираемый из приемника 11 насосом 10, направляется через паровой подогрева­тель 2 в нижнюю зону колонны 4. В средней части колонны пропан в восходящем потоке контактирует с опускающимися более нагретым сырьем и внутрен­ним рециркулятом. В зоне контактирования рас­положены тарелки жалюзийного или насадочного типа. Для равномерного распределения по попереч­ному сечению колонны сырье и пропан вводятся в нее через распределители трубчатой конструкции с большим числом отверстий, обращенных вниз — для сырья и вверх — для пропана.

Раствор деасфальтизата до выхода из колонны 4 нагревается в верхнем встроенном подогревателе 5 и далее отстаивается в самой верхней зоне колонны 4 от выделившихся при нагреве тяжелых фракций, так называемых «смол».

Пройдя регулятор давления 6, раствор деасфаль­тизата поступает в испаритель 14, обогреваемый водяным паром низкого давления, а затем в испари­тель 16, обогреваемый паром повышенного давления.

Водяной пар вводится в трубные пучки испарителей 14 и 16. Температура кипящего раствора в первом из них менее высокая, чем во втором. По пути из колонны 4 в испаритель 14 часть пропана переходит в парообразное состояние вследствие вскипания при снижении давления примерно с 4,0 до 2,4 МПа.

Выходящий из испарителя 16 раствор деасфаль-тизата, содержащий относительно небольшое коли­чество пропана (обычно не более 6 % масс.), обра­батывается в отпарной колонне 23 открытым водяным паром. С верха этой колонны уходит смесь пропановых и водяных паров, а с низа — готовый деасфальтизат, направляемый насосом 21 через холодильник 22 в резервуар. Полноту удаления пропана кон­тролируют по температуре вспышки деасфальти-зата.

Битумный раствор, выходящий из деасфальтизационной колонны снизу, непрерывно поступает через регулятор расхода 9 в змеевик печи 19. На выходе из этого змеевика значительная часть про­пана находится в парообразном состоянии. Пары отделяются от жидкости в горизонтальном сепара­торе 20, работающем под тем же давлением, что и испаритель 16. Остатки пропана отпариваются открытым водяным паром в битумной отпарной ко­лонне 25. Битум деасфальтизации откачивается с низа этой колонны поршневым насосом 26, за кото­рым следует холодильник 27.

Пары пропана высокого давления по выходе из аппаратов 14, 16 и 20 поступают через каплеотбой-ник 15 в конденсаторы-холодильники 13 и 12. Сжи­женный пропан собирается в приемнике 11. В кон­денсаторах-холодильниках 13 и 12 пары пропана конденсируются под давлением, близком, к рабочему давлению в аппаратах 16 и 20, т. е. при 1,7— 1,8 МПа. Этим достигается необходимый темпера­турный перепад между теплоотдающей и охлажда­ющей средами без применения компрессора. На не­которых установках пары пропана, выходящие из сепаратора 20 и освобожденные от увлекаемых ка­пель битума, являются теплоносителем для одного из испарителей.

Пары пропана низкого давления, выходящие в смеси с водяным паром из отпарных колонн 23 и 25, освобождаются от водяного пара в конденсаторе смешения 28 и затем, пройдя каплеуловитель 18, сжимаются компрессором 17 и направляются в кон­денсатор-холодильник 12а./ Потери пропана вос­полняются подачей его извне в приемник 11. Если пропан вводится в деасфальтизационную колонну через два внутренних распределителя, то пропан, направляемый в расположенный выше распредели­тель, предварительно нагревают до более высокой температуры (например, до 70 °С) по сравнению с пропаном, подаваемым через нижний распредели­тель (на схеме показан только один распределитель пропана).

На некоторых установках битумный раствор до входа в змеевик печи 19 подогревают в теплообмен­нике. Трубчатая печь ограждена противопожарной стеной. Во избежание прогара труб змеевиков печи очень важно обеспечить непрерывное поступление в них достаточного количества раствора или смеси его с экстрактом, добавленным для уменьшения вяз­кости битума деасфальтизации. Расход топлива зависит от его теплотворной способности, качества

подаваемого сырья, глубины его деасфальтизации и других факторов и составляет в среднем 15—30 кг на 1 т гудрона.

Для уменьшения уноса парами мелких капель жидкости в верхних частях аппаратов 23, 25 и 28 расположены отбойные тарелки 24 насадочного типа (слой из колец Рашига).

На установках деасфальтизации довольно боль­шой расход водяного пара, причем предусмотрена проверка чистоты его конденсата, поскольку при недостаточной плотности соединений в испарителях или подогревателях растворы, находясь под более высоким давлением, могут проникать в зоны кон­денсации водяного пара. На многих установках имеется колонна щелочной очистки от сероводорода паров технического пропана, выходящих из конден­сатора смешения 28.

Технологический режим установки при пере-.работке сернистого смолистого гудрона:

Температура, °С сырья при входе в колонну 4 вверху колонны 4 внизу колонны 4 в испарителе 14 в испарителе 16 битумного раствора при выходе из печи паров пропана на выходе из аппарата 28 Давление избыточное, МПа в приемнике 11 в колонне 4 в испарителе 14 в испарителе 16 паров пропана на выходе из компрессора 17 Кратность пропана к сырью (по объему)

130—170 75—85 50—65 60—85 160—170 210—250 30—40 1,7—1,8 3,7—4,4 2,2—2,4 1,7—2,0 1,8—2,0 (5—8):1

Удельный расход технического пропана на уста­новках одноступенчатой деасфальтизации равен 2— 4 кг на 1 т перерабатываемого гудрона.

Ниже в таблицах приведены характеристики и выходы деасфальтизатов, полученных одноступен­чатой деасфальтизацией концентратов и гудронов разного качества.

ТАБЛИЦА