RU2429275C1 - Method for thermogenetic hydroconversion of hydrocarbon raw material and apparatus for realising said method - Google Patents
Method for thermogenetic hydroconversion of hydrocarbon raw material and apparatus for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2429275C1 RU2429275C1 RU2010110698/04A RU2010110698A RU2429275C1 RU 2429275 C1 RU2429275 C1 RU 2429275C1 RU 2010110698/04 A RU2010110698/04 A RU 2010110698/04A RU 2010110698 A RU2010110698 A RU 2010110698A RU 2429275 C1 RU2429275 C1 RU 2429275C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- hydrocarbon
- coolant
- raw material
- hydrocarbon raw
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области термогенетической гидроконверсии (гидропиролиза) высокомолекулярного углеродсодержащего сырья, включая сложные моноциклические и высокоароматизированные их тяжелые фракции, а также остатки первичной нефтепеработки, для получения целевых продуктов, являющихся ценным сырьем нефтехимического синтеза, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.The invention relates to the field of thermogenetic hydroconversion (hydropyrolysis) of high molecular weight carbon-containing raw materials, including complex monocyclic and highly aromatized heavy fractions thereof, as well as residues of primary oil refining, to obtain target products, which are valuable raw materials for petrochemical synthesis, and can be used in the chemical and petrochemical industries.
Известен способ, заключающийся в том, что исходное сырье для получения целевых продуктов подогревают до температур, когда колебательные уровни молекул возбуждаются и при достижении критической энергии происходит разрыв связей и образование из одной, с большей вероятностью тяжелой молекулы, двух более легких и т.д. [Дехтерман А.Ш. Переработка нефти по топливному варианту. М.: Химия, 1988 г. и др.].A known method is that the feedstock for obtaining the target products is heated to temperatures when the vibrational levels of the molecules are excited and when critical energy is reached, bonds break and two more lighter molecules are formed from a more likely heavy molecule, etc. [Dechterman A.Sh. Oil refining according to the fuel option. M .: Chemistry, 1988, etc.].
Недостатком известного способа является относительно низкое качество целевых продуктов.The disadvantage of this method is the relatively low quality of the target products.
Известен также способ, в котором в процессах каталитического крекинга сырье, а при гидрокрекинге сырье и водород, нагревают и направляют в реактор с катализатором, выходные продукты которого затем направляют в блок ректификации и приготовления целевых продуктов [Прокопюк С.Г., Масагутов P.M. Промышленные установки каталитического крекинга. М.: Химия, 1974].There is also known a method in which in catalytic cracking processes, the feed, and during hydrocracking, feed and hydrogen are heated and sent to a reactor with a catalyst, the output products of which are then sent to the rectification and preparation of the target products [Prokopyuk SG, Masagutov P.M. Industrial catalytic cracking plants. M .: Chemistry, 1974].
Недостатком известного способа также является относительно низкое качество целевых продуктов.The disadvantage of this method is also the relatively low quality of the target products.
Еще один из известных способов переработки высокомолекулярного углеродсодержащего сырья в более легкие соединения осуществляют в присутствии твердых пористых материалов, процесс проводят в две стадии, первая из которых представляет собой пропитку пористого материала углеродсодержащим сырьем, а вторая включает термическую обработку пропитанного пористого материала в анаэробных условиях, которую проводят путем его интенсивного нагрева высокочастотным электромагнитным излучением либо путем его интенсивного нагрева за счет кратковременного контакта с нагретой поверхностью, либо путем его интенсивного нагрева за счет пропускания через него электрического тока, а в качестве твердого пористого материала используют широкопористые оксидные матрицы, пористые металлы, металлсодержащие композиты или углеродные матрицы [RU 2381256, C1, C10G 15/08, 10.02.2010].Another known method of processing high molecular weight carbon-containing raw materials into lighter compounds is carried out in the presence of solid porous materials, the process is carried out in two stages, the first of which is the impregnation of the porous material with a carbon-containing raw material, and the second involves the thermal treatment of the impregnated porous material under anaerobic conditions, which carried out by intensive heating with high-frequency electromagnetic radiation or by intensive heating due to short contact with a heated surface, or by intensive heating by passing an electric current through it, and wide porous oxide matrices, porous metals, metal-containing composites or carbon matrices are used as solid porous material [RU 2381256, C1, C10G 15/08, 10.02 .2010].
Недостатком и этого способа является относительно низкое качество целевых продуктов.The disadvantage of this method is the relatively low quality of the target products.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ подготовки исходного углеводородного сырья для дальнейшей углубленной переработки, включающий нагрев сырья и теплоносителя, в качестве которого используют водород или легкие водородсодержащие среды, подачу их в реакционную камеру, при этом жидкое (например, нефть, нефтяные остатки) исходное углеводородное сырье нагревают или нагревают и подвергают термическому и/или термомеханическому крекингу и подают в реактор-смеситель без катализатора, молекулярный водород или легкие водородсодержащие среды, обогащенные водородом, в частности газ и легкие погоны бензиновых фракций, получаемые в процессе подготовки, при необходимости подогревают отдельно от сырья, направляют при большем давлении, чем давление в реакторе-смесителе, на стадию получения активного атомарного водорода в реактор с нагретым до необходимой температуры катализатором, после которого активный водород направляют в реактор-смеситель в зону крекинга сырья на стадию интенсивного смешивания крекируемого сырья и активного водорода для проведения реакции, продукты реакции после реактора-смесителя направляют на стадию разделения, легкие целевые фракции реакции, преимущественно с температурой конца кипения до 360°С, направляют на стадию получения легких целевых товарных продуктов (сжиженного газа, бензина, керосина, дизельного топлива), тяжелый остаток после стадии разделения, преимущественно с температурой начала кипения 360°С, частично или полностью направляют для получения тяжелых товарных продуктов (битума, кокса) и/или частично или полностью направляют на повторную обработку по данному способу в начало процесса на смешение с исходным сырьем или отдельно на стадию нагрева и крекинга сырья, твердые углеводороды (например, уголь, сланец, продукты растительного происхождения) направляют на стадию мелкодисперсного размельчения и вводят в исходное сырье и/или в тяжелый остаток разделения перед его смешением с исходным сырьем или перед подачей на стадию нагрева и крекинга сырья, газообразные углеводороды также вводят в исходное сырье и/или в тяжелый остаток разделения перед его смешением с исходным сырьем или перед подачей на стадию нагрева и крекинга сырья, причем стадии крекинга, нагрева водорода или водородсодержащих сред и катализатора, получения активного атомарного водорода, смешения крекируемого сырья с активным водородом и разделения на легкую часть и тяжелый остаток могут быть совмещены в одном аппарате [RU 2376340, C1, C10G 47/22, 20.12.2009].The closest in technical essence to the proposed one is a method of preparing the original hydrocarbon feedstock for further in-depth processing, including heating the feedstock and a heat carrier, which use hydrogen or light hydrogen-containing media, feeding them into the reaction chamber, while liquid (for example, oil, oil residues ) the hydrocarbon feed is heated or heated and subjected to thermal and / or thermomechanical cracking and fed to a reactor-mixer without a catalyst, molecular hydrogen or light hydrogen-containing environments enriched with hydrogen, in particular gas and light shoulder straps of gasoline fractions obtained in the preparation process, if necessary, are heated separately from the feedstock, sent at a higher pressure than the pressure in the mixing reactor, to the stage of production of active atomic hydrogen in a reactor with heated to the required temperature, the catalyst, after which the active hydrogen is sent to the mixing reactor in the cracking zone of the feedstock to the stage of intensive mixing of the cracked feedstock and active hydrogen for the reaction, the reaction products after the reactor-mixer are sent to the separation stage, light target reaction fractions, mainly with a boiling point of up to 360 ° C, are sent to the stage of obtaining light target commercial products (liquefied gas, gasoline, kerosene, diesel fuel), heavy the residue after the separation stage, mainly with a boiling point of 360 ° C, is partially or completely directed to obtain heavy commercial products (bitumen, coke) and / or partially or completely sent for re processing by this method at the beginning of the process for mixing with the feedstock or separately to the stage of heating and cracking of the feedstock, solid hydrocarbons (e.g. coal, slate, vegetable products) are sent to the stage of fine grinding and introduced into the feedstock and / or heavy residue separation before mixing it with the feedstock or before feeding the raw materials to the heating and cracking step, gaseous hydrocarbons are also introduced into the feedstock and / or a heavy separation residue before mixing it with the feedstock m or before feeding the raw materials to the heating and cracking stage, the cracking, heating of hydrogen or hydrogen-containing media and catalyst stages, production of active atomic hydrogen, mixing of the raw material to be cracked with active hydrogen and separation into the light part and heavy residue can be combined in one unit [RU 2376340, C1, C10G 47/22, 12/20/2009].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкое качество целевого продукта.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low quality of the target product.
Требуемый технический результат относительно способа заключается в повышении качества целевого продукта.The required technical result regarding the method is to improve the quality of the target product.
Требуемый технический результат достигается тем, что в способе осуществления термогенетической гидроконверсии углеводородного сырья, основанном на предварительной подготовке углеводородного сырья и теплоносителя в виде водородосодержащей среды, включающей их нагрев, последующее интенсивное смешивание для осуществления термохимической реакции, охлаждение продуктов термохимической реакции и выделение из них легких целевых продуктов, в качестве теплоносителя используют смесь водяного пара и нормированного количества свободного водорода, которую при предварительной подготовке нагревают до температуры 1500…1700°С при давлении 45…50 атм, углеводородное сырье при предварительной подготовке насыщают легким водородосодержащим газом и нагревают до 200…250°С при давлении 60…80 атм, а интенсивное смешивание предварительно подготовленного углеводородного сырья с предварительно подготовленным теплоносителем проводят путем формирования ускоренного потока теплоносителя со скоростями движения 250…300 м/с и впрыскивания диспергированного углеводородного сырья в ускоренный поток теплоносителя в области ограниченного объема для обеспечения интенсивного смешивания во временном интервале 0,001…0,01 с.The required technical result is achieved by the fact that in the method for thermogenetic hydroconversion of hydrocarbon feedstocks, based on preliminary preparation of the hydrocarbon feedstock and coolant in the form of a hydrogen-containing medium, including heating them, subsequent intensive mixing for the thermochemical reaction, cooling the products of the thermochemical reaction and isolating light target ones from them products, a mixture of water vapor and a normalized amount of free the cost, which during pre-treatment is heated to a temperature of 1500 ... 1700 ° C at a pressure of 45 ... 50 atm, the hydrocarbon feed during pre-treatment is saturated with a light hydrogen-containing gas and heated to 200 ... 250 ° C at a pressure of 60 ... 80 atm, and intensive mixing of the pre-prepared hydrocarbon feed with a pre-prepared coolant is carried out by forming an accelerated flow of coolant with speeds of 250 ... 300 m / s and injection of dispersed hydrocarbon feed into accelerated sweat a coolant in a limited volume to provide intensive mixing during a time interval of 0.001 ... 0.01 s.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что количество водорода по отношению к водяному пару в теплоносителе определяется разностью средних массовых отношений углерод/кислород исходного углеводородного сырья и легких целевых продуктов в сумме с их попутными полупродуктами.In addition, the required technical result is achieved in that the amount of hydrogen with respect to water vapor in the coolant is determined by the difference in the average carbon / oxygen mass ratios of the hydrocarbon feed and light target products in total with their associated intermediates.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что углеводородное сырье при предварительной подготовке насыщают легким водородосодержащим газом до 3…5% масс к углеводородному сырью.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the hydrocarbon feed during pre-treatment is saturated with a light hydrogen-containing gas up to 3 ... 5% of the mass of the hydrocarbon feed.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве легкого водородосодержащего газа используют метан и/или этан и/или пропан.In addition, the required technical result is achieved by the fact that methane and / or ethane and / or propane are used as a light hydrogen-containing gas.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что диспергирование углеводородного сырья при его впрыскивании в ускоренный поток теплоносителя осуществляют до частиц микронных размеров 0,0003…0,003 мм.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the dispersion of hydrocarbon materials during its injection into the accelerated flow of the coolant is carried out to particles with micron sizes of 0.0003 ... 0.003 mm.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что охлаждение продуктов термохимической реакции перед выделением из них легких целевых продуктов производится до температуры не выше 500°С.In addition, the required technical result is achieved in that the products of the thermochemical reaction are cooled before the isolation of light target products from them to a temperature not exceeding 500 ° C.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству для реализации предложенного способа является устройство, содержащее блоки нагрева сырья и водорода, блоки получения конечных продуктов, блок термического и/или термомеханического (некаталитического) крекинга жидкого (например, нефти, мазута, остатков нефтепереработки и нефтехимии) исходного сырья, блок нагрева молекулярного водорода или легких водородсодержащих сред, обогащенных водородом, например, природного или попутного газа, газа и легких фракций нефтепереработки и нефтехимии, в частности газа и легких фракций, получаемых в процессе переработки, реактор или пакет реакторов с нагретым до необходимой температуры катализатором для получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов (блок получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов) для реакции с нагретым и/или крекируемым сырьем, причем давление в блоке нагрева водорода и/или водородсодержащих сред в реакторе или пакете реакторов с катализатором больше, чем давление в блоке нагрева и/или крекинга сырья, продукты реакции используют в блоках получения товарных продуктов для их выработки, и/или установка дополнена блоком разделения для окончания реакции крекируемого сырья и активного водорода и/или легких радикалов и разделения продуктов реакции на легкие целевые фракции реакции, преимущественно с температурой конца кипения до 350-360°С, которые частично или полностью используют в блоках получения легких целевых товарных продуктов для выработки сжиженного газа, бензина, керосина, дизельного топлива, продуктов нефтехимии и других легких продуктов на месте подготовки и переработки сырья или на удаленных блоках получения легких товарных продуктов, и/или частично используют в реакторе с катализатором для получения активного атомарного водорода и/или легких радикалов, и/или частично используют вместе с исходным сырьем, и тяжелые фракции (остаток) после блока разделения, преимущественно с температурой начала кипения 360°С и выше, которые частично или полностью используют в блоках получения тяжелых товарных продуктов для выработки битума, кокса и других тяжелых продуктов на месте переработки или на удаленном блоке получения тяжелых товарных продуктов, и/или частично или полностью используют для повторной обработки по данной полезной модели вместе с исходным сырьем или отдельно на следующем блоке подготовки и переработки, а отношение поверхности реактора или реакторов с катализатором к объему зоны нагрева и/или крекинга сырья должно быть увеличено так, чтобы максимально увеличить область взаимодействия (реакции) атомарного водорода и/или легких радикалов и нагретого или крекируемого сырья для эффективного использования реагирующих продуктов [RU 89854, U1, C10G 1/00, 20.12.2009].The closest in technical essence to the proposed device for implementing the proposed method is a device containing blocks for heating raw materials and hydrogen, blocks for producing final products, a block for thermal and / or thermomechanical (non-catalytic) cracking of liquid (for example, oil, fuel oil, oil refining and petrochemical residues) feedstock, a unit for heating molecular hydrogen or light hydrogen-containing media enriched with hydrogen, for example, natural or associated gas, gas and light fractions webs and petrochemicals, in particular gas and light fractions obtained during processing, a reactor or reactor pack with a catalyst heated to the required temperature to produce active atomic hydrogen and / or light radicals (unit for producing active atomic hydrogen and / or light radicals) for the reaction with heated and / or cracked raw materials, and the pressure in the block for heating hydrogen and / or hydrogen-containing media in the reactor or reactor package with the catalyst is greater than the pressure in the block for heating and / or cracking the raw material, the products are stocks are used in blocks for obtaining commodity products for their production, and / or the installation is supplemented with a separation unit for terminating the reaction of cracked raw materials and active hydrogen and / or light radicals and separating the reaction products into light target reaction fractions, mainly with a boiling point up to 350-360 ° С, which are partially or fully used in the units for producing light target commercial products for the production of liquefied gas, gasoline, kerosene, diesel fuel, petrochemical products, and other light products natural preparation and processing of raw materials or at remote units for the production of light commercial products, and / or partially used in a reactor with a catalyst to produce active atomic hydrogen and / or light radicals, and / or partially used together with the feedstock, and heavy fractions (residue) after the separation unit, mainly with a boiling point of 360 ° С and higher, which are partially or fully used in the blocks for producing heavy commercial products for the production of bitumen, coke and other heavy products at the processing site or at a remote unit for the production of heavy commercial products, and / or partially or completely used for reprocessing according to this utility model together with the feedstock or separately at the next preparation and processing unit, and the ratio of the surface of the reactor or reactors with the catalyst to the volume of the heating zone and / or cracking of the feed should be increased so as to maximize the area of interaction (reaction) of atomic hydrogen and / or light radicals and heated or cracked feed for effective use I have reactive products [RU 89854, U1, C10G 1/00, 12/20/2009].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкий выход целевого продукта.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low yield of the target product.
Требуемый технический результат относительно устройства заключается в повышении выхода целевого продукта.The required technical result regarding the device is to increase the yield of the target product.
Требуемый технический результат достигается в устройстве, содержащем корпус с каналом реактора, установленную в нижней части корпуса закалочную камеру, сопряженную с каналом реактора, установленное в верхней части корпуса средство для ввода теплоносителя, сопряженного с каналом реактора, и расположенное на вертикальной оси корпуса средство для ввода углеводородного сырья, при этом средство для ввода углеводородного сырья выполнено в виде трубы с выходным элементом, которая расположена в нижней части средства для ввода теплоносителя, канал реактора выполнен в виде реакционной зоны в области ограниченного объема и нижнего участка, сопряженного с закалочной камерой и имеющего форму расширяющегося вниз конуса, причем конечный участок трубы выполнен вертикальным и ориентированным по вертикальной оси устройства, а выходной элемент трубы расположен в нижней части средства для ввода теплоносителя и выполнен с сопловыми отверстиями.The required technical result is achieved in a device containing a housing with a reactor channel, a quenching chamber installed in the lower part of the body, a conjugate to the reactor channel, means for introducing a heat transfer medium coupled to the reactor channel, installed in the upper part of the body, and means for introducing located on the vertical axis of the body hydrocarbon raw materials, while the means for introducing hydrocarbon raw materials is made in the form of a pipe with an outlet element, which is located in the lower part of the means for introducing the coolant, the reactor channel is made in the form of a reaction zone in the region of a limited volume and a lower section, conjugated with a quenching chamber and having the shape of a cone expanding downward, the pipe end section being made vertical and oriented along the vertical axis of the device, and the pipe outlet element is located at the bottom of the input means coolant and is made with nozzle holes.
На чертеже представлена конструкция устройства для реализации термогенетической гидроконверсии (гидропиролиза) углеводородного сырья.The drawing shows the design of a device for the implementation of thermogenetic hydroconversion (hydropyrolysis) of hydrocarbons.
Устройство содержит корпус 1 с каналом 2 реактора, а также установленную в нижней части корпуса 1 закалочную камеру 3, сопряженную с каналом 2 реактора.The device comprises a housing 1 with a
Кроме того, устройство содержит установленное в верхней части корпуса 1 средство 4 для ввода теплоносителя, сопряженного с каналом 2 реактора, и расположенное на вертикальной оси корпуса 1 средство 5 для ввода углеводородного сырья.In addition, the device contains installed in the upper part of the housing 1 means 4 for entering the coolant associated with the
При этом средство 5 для ввода углеводородного сырья выполнено в виде трубы 6 с выходным элементом 7, которая расположена в нижней части средства 4 для ввода теплоносителя, а канал 2 реактора выполнен в виде верхнего участка 8, имеющего зону 9 разгона теплоносителя в форме сужающегося конуса, реакционной зоны 10 в области ограниченного объема и нижнего участка 11, сопряженного с закалочной камерой 3 и имеющего форму расширяющегося вниз конуса, причем конечный участок трубы 6 выполнен вертикальным и ориентированным по вертикальной оси устройства, а выходной элемент 7 трубы с выходной областью 13 расположен в нижней части средства 4 для ввода теплоносителя и выполнен с сопловыми отверстиями 14.In this case, the means 5 for introducing hydrocarbon raw materials is made in the form of a
Устройство, в котором реализуется предложенный способ осуществления термогенетической гидроконверсии (гидропиролиза) углеводородного сырья, работает следующим образом.A device that implements the proposed method for the implementation of thermogenetic hydroconversion (hydropyrolysis) of hydrocarbons, works as follows.
В качестве теплоносителя используют смесь водяного пара и нормированного количества свободного водорода, которую при предварительной подготовке нагревают до температуры 1500…1700°С при давлении 45…50 атм.A mixture of water vapor and a normalized amount of free hydrogen is used as a heat carrier. During preliminary preparation, it is heated to a temperature of 1500 ... 1700 ° С at a pressure of 45 ... 50 atm.
Углеводородное сырье при предварительной подготовке насыщают легким водородосодержащим газом и нагревают до 200…250°С при давлении 60…80 атм, а интенсивное смешивание предварительно подготовленного углеводородного сырья с предварительно подготовленным теплоносителем проводят путем формирования ускоренного потока теплоносителя со скоростями движения 250…300 м/с и впрыскивания диспергированного углеводородного сырья в ускоренный поток теплоносителя в области ограниченного объема для обеспечения интенсивного смешивания во временном интервале 0,001…0,01 с.During preliminary preparation, the hydrocarbon feed is saturated with a light hydrogen-containing gas and heated to 200 ... 250 ° C at a pressure of 60 ... 80 atm, and intensive mixing of the pre-prepared hydrocarbon feed with the pre-prepared coolant is carried out by forming an accelerated coolant flow with speeds of 250 ... 300 m / s and injecting dispersed hydrocarbon feedstocks into the accelerated coolant flow in a region of limited volume to provide intensive mixing in temporary and interval with 0.001 ... 0.01.
Количество водорода по отношению к водяному пару в теплоносителе определяется разностью средних массовых отношений углерод/кислород исходного углеводородного сырья и легких целевых продуктов в сумме с их попутными полупродуктами. Углеводородное сырье при предварительной подготовке насыщают легким водородосодержащим газом до 3…5% масс к углеводородному сырью. В качестве легкого водородосодержащего газа используют метан и/или этан и/или пропан.The amount of hydrogen with respect to water vapor in the coolant is determined by the difference in the average carbon / oxygen mass ratios of the hydrocarbon feed and light target products in total with their associated intermediates. During preliminary preparation, hydrocarbon feeds are saturated with light hydrogen-containing gas up to 3 ... 5% of the mass of hydrocarbon feed. Methane and / or ethane and / or propane are used as a light hydrogen-containing gas.
Генезис реакций термохимического гидрирования «первого порядка», проходящих одновременно с деструктивными процессами при заданной температуре, требует строго определенной концентрации свободного водород, необходимого для полной гидроконверсии конкретного углеводородного сырья в определенный качественно-количественный состав образуемого пирогаза, что и соответствует номинальному уровню процессов массообмена в этих условиях. При этом количество свободного водорода в горячем теплоносителе определяется в каждом конкретном случае из разности массовых отношений углерод/водород исходного углеводородного сырья и искомых целевых продуктов с их попутными полупродуктами. Недостаток свободного водорода вызывает коксообразование, избыток - снижение уровня процессов обмена импульсом ухудшением, соответственно, всех итоговых показателей процессов тепло- и массообмена. Ускорение потока теплоносителя до скоростей 250-300 м/с и его газодинамическое формирование на оси устройства в реакционной зоне так, что равномерно распределенная по всей зоне разгона теплоносителя кинетическая энергия потока горячего теплоносителя собирается (как бы сворачивается по сферическому сечению) практически в «точку», многократно увеличивая потенциал газодинамического воздействия горячего теплоносителя на углеводородное сырье (обмен импульсом).The genesis of first-order thermochemical hydrogenation reactions that occur simultaneously with destructive processes at a given temperature requires a strictly defined concentration of free hydrogen, which is necessary for complete hydroconversion of a particular hydrocarbon feedstock to a specific qualitatively-quantitative composition of the formed pyrogas, which corresponds to the nominal level of mass transfer processes in these conditions. The amount of free hydrogen in the hot coolant is determined in each case from the difference in the mass ratios of carbon / hydrogen of the hydrocarbon feedstock and the desired target products with their associated intermediates. A lack of free hydrogen causes coke formation, an excess - a decrease in the level of momentum exchange processes by a deterioration, respectively, of all the final indicators of heat and mass transfer processes. The acceleration of the coolant flow to speeds of 250-300 m / s and its gas-dynamic formation on the axis of the device in the reaction zone so that the kinetic energy of the hot coolant flow uniformly distributed over the entire acceleration zone of the coolant is collected (as if collapsed over a spherical section) almost to the “point” , repeatedly increasing the potential of the gas-dynamic effect of hot coolant on hydrocarbon raw materials (momentum exchange).
Следующей важной процедурой предложенного способа является то, что, поскольку при предварительной подготовке углеводородного сырья его насыщают легким водородосодержащим газом, газовые пузырьки, физически растворенные в жидком углеводородном сырье, существенно снижают его вязкость, а при определенных условиях на три-четыре порядка снижают так называемую «объемную прочность» на разрыв-разрушение сплошности.The next important procedure of the proposed method is that since during the preliminary preparation of the hydrocarbon feedstock it is saturated with a light hydrogen-containing gas, gas bubbles physically dissolved in the liquid hydrocarbon feedstock significantly reduce its viscosity, and under certain conditions they reduce the so-called “by three to four orders of magnitude” volumetric strength ”for breaking-breaking continuity.
Эффективное диспергирование углеводородного сырья до частиц микронных размеров путем его ввода в реакционную область со скоростями 2-4 м/с при интенсивном смешивании с теплоносителем позволяет реализовать термогенетический процесс полной реконверсии углеводородного сырья и формирование парогазового потока с линейной скоростью не менее 200 м/с. Такие скорости парогазового потока при давлениях порядка 40 атм. За счет высокого газодинамического воздействия практически полностью исключается возможность конденсации углерода (коксообразования) даже на охлажденных рабочих поверхностях.Effective dispersion of hydrocarbon feedstock to micron-sized particles by introducing it into the reaction region at speeds of 2-4 m / s with intensive mixing with a coolant allows the thermogenetic process of complete conversion of hydrocarbon feedstock and the formation of a gas-vapor stream with a linear velocity of at least 200 m / s to be realized. Such steam-gas flow velocities at pressures of the order of 40 atm. Due to the high gas-dynamic effect, the possibility of carbon condensation (coke formation) is almost completely eliminated even on chilled working surfaces.
Интенсивное закалочное охлаждение выходящего из реакционной зоны парогазового потока до температур не выше 500°С, например методом «труба в трубе», позволяет выделить легкие целевые продукты.Intensive quenching cooling of the gas-vapor stream leaving the reaction zone to temperatures no higher than 500 ° C, for example, by the pipe-in-pipe method, makes it possible to isolate light target products.
Пример осуществления изобретения.An example embodiment of the invention.
В качестве горячего теплоносителя использовался атмосферный водяной пар с температурой 450°С, который перегревался в смесительной стехиометрической камере сгорания водорода в кислороде до температуры 1500°С при давлении 45 атм.Atmospheric water vapor with a temperature of 450 ° С was used as a hot heat carrier, which was overheated in a mixing stoichiometric hydrogen combustion chamber in oxygen to a temperature of 1500 ° С at a pressure of 45 atm.
В водяном паре создавался избыток свободного водорода, необходимый для достаточного уровня насыщения им образуемого в процессе гидроконверсии состава продуктов пирогаза.An excess of free hydrogen was created in the water vapor, which was necessary for a sufficient level of saturation of the pyrogas products formed during the hydroconversion process.
При интенсивном смешении горячего теплоносителя с потоком мазута обеспечивались следующие параметры:With intensive mixing of the hot heat carrier with the fuel oil flow, the following parameters were provided:
- температура торможения 1400°С;- braking temperature 1400 ° С;
- давление торможения 40 атм;- braking pressure 40 atm;
- линейная скорость 250-300 м/с.- linear speed 250-300 m / s.
Используемый мазут имел следующие характеристики:The fuel oil used had the following characteristics:
- плотность 0,96-0,97 г/см3;- density 0.96-0.97 g / cm 3 ;
- температура начала кипения 300-330°С;- boiling point 300-330 ° C;
- коксуемость по Корнрадсону 9-11;- coking ability according to Kornradson 9-11;
- вязкость условная при 80°С - 18-27;- viscosity conditional at 80 ° С - 18-27;
- калорийность 9700 ккал/кг.- calorie content of 9700 kcal / kg.
Перед подачей в устройство мазут предварительно при давлении 60-80 атм насыщали водородосодержащим газом до 3-5% масс к сырью и подогревают до 200°С. Подготовленный мазут через сопловые отверстия впрыскивался непосредственно в сформированный горячий теплоноситель таким образом, что оказывался в зоне столбового столкновении его высокоскоростных потоков. Подобная организация импульсного (за время 0,5 миллисекунды) газодинамического взаимодействия теплоносителя и сырья приводила к эффективному дроблению всей массы потока мазута до частиц субмикронных размеров, образуя практически идеальную гомогенность газообразной смеси.Before being fed to the device, fuel oil was preliminarily saturated at a pressure of 60-80 atm with a hydrogen-containing gas to 3-5% of the mass of the feed and heated to 200 ° C. The prepared fuel oil was injected directly through the nozzle openings into the formed hot coolant in such a way that it was in the zone of column collision of its high-speed flows. Such an organization of the pulsed (during 0.5 millisecond) gas-dynamic interaction of the coolant and the feedstock led to the effective crushing of the entire mass of the fuel oil stream to particles of submicron sizes, forming almost perfect homogeneity of the gaseous mixture.
В этих условиях при соотношении горячий теплоноситель/сырье, равном 3/1, собственно термогенетический процесс гидроконверсии мазута проходил при чрезвычайно интенсивном тепло- и массообмене, что надежно обеспечивало полную завершенность (и глубину) реакции «первого порядка» за время примерно 5 миллисекунд с равномерной температурой процесса примерно 900°С (перед закалкой).Under these conditions, with a hot coolant / raw material ratio of 3/1, the thermogenetic process of hydroconversion of fuel oil itself took place under extremely intense heat and mass transfer, which reliably ensured complete completion (and depth) of the “first order” reaction in about 5 milliseconds with uniform process temperature of approximately 900 ° C (before quenching).
Реализация определенных выше значений основных управляющих параметров процесса гидроконверсии мазута обеспечила следующий качественно-количественный выход продуктов в % масс пирогаза.The implementation of the above-defined values of the main control parameters of the fuel oil hydroconversion process ensured the following qualitative and quantitative yield of products in% mass of pyrogas.
Полученный результат был закреплен интенсивной закалкой (примерно 5 миллисекунд) всего парогазового потока до температуры 450°С.The obtained result was fixed by intensive hardening (approximately 5 milliseconds) of the entire vapor-gas flow to a temperature of 450 ° C.
Таким образом, благодаря предложенному способу достигается требуемый технический результат, поскольку благодаря реализуемым параметрам взаимодействия теплоносителя и углеводородного сырья обеспечивается эффективное их взаимодействие, что обеспечивает повышение качества и количества выходного целевого продукта.Thus, thanks to the proposed method, the required technical result is achieved, since due to the implemented parameters of the interaction of the heat carrier and hydrocarbon feedstock, their effective interaction is ensured, which ensures an increase in the quality and quantity of the target product.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010110698/04A RU2429275C1 (en) | 2010-03-23 | 2010-03-23 | Method for thermogenetic hydroconversion of hydrocarbon raw material and apparatus for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010110698/04A RU2429275C1 (en) | 2010-03-23 | 2010-03-23 | Method for thermogenetic hydroconversion of hydrocarbon raw material and apparatus for realising said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2429275C1 true RU2429275C1 (en) | 2011-09-20 |
Family
ID=44758700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010110698/04A RU2429275C1 (en) | 2010-03-23 | 2010-03-23 | Method for thermogenetic hydroconversion of hydrocarbon raw material and apparatus for realising said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2429275C1 (en) |
-
2010
- 2010-03-23 RU RU2010110698/04A patent/RU2429275C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8691079B2 (en) | Compression reactor and process for hydroprocessing | |
| KR101988813B1 (en) | Sulfur removal from heavy hydrocarbon feedstocks by supercritical water treatment followed by hydrogenation | |
| RU2636151C2 (en) | Conversion of heavy fossil hydrocarbons and modernization using radio frequency or microwave energy | |
| EP2616174B1 (en) | Sulphur removal from hydrocarbon by means of super critical water and hydrogen donor. | |
| CN101240193B (en) | Coal tar multistage hydrogenation treatment technique | |
| US7922895B2 (en) | Supercritical water processing of extra heavy crude in a slurry-phase up-flow reactor system | |
| US20140239232A1 (en) | Apparatus and method for hydrocarbon pyrolysis | |
| CN102224221A (en) | Conversion of co-fed methane and low hydrogen content hydrocarbon feedstocks to acetylene | |
| AU2012359147A1 (en) | Process and system for generating synthesis gas | |
| US20070289898A1 (en) | Supercritical Water Processing of Extra Heavy Crude in a Slurry-Phase Up-Flow Reactor System | |
| CN104781217A (en) | Plant and process for preparing ethylene | |
| CN102260529A (en) | Combined method for processing inferior heavy oil | |
| CN103275757A (en) | Oil-gas coupling poly-generation method in coal chemical engineering industry | |
| US20150361010A1 (en) | Apparatus and process for the conversion of methane into acetylene | |
| WO2010085168A1 (en) | Method and plant for the preparation and deep conversion of hydrocarbon raw materials | |
| RU89854U1 (en) | INSTALLATION OF PREPARATION AND DEEP PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
| RU2429275C1 (en) | Method for thermogenetic hydroconversion of hydrocarbon raw material and apparatus for realising said method | |
| WO2011087877A2 (en) | Compression reactor and process for hydroprocessing | |
| RU2376340C1 (en) | Method of crude hydrocarbon preparation for further advanced cracking | |
| RU78793U1 (en) | SCHEME FOR PREPARATION AND IN-DEPTH PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
| WO2005073346A1 (en) | Process and installation for high temperature processing of heavy petroleum residues | |
| US20140058160A1 (en) | Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor | |
| CN113614207A (en) | Process for pyrolysis of hydrocarbon feedstock and apparatus for carrying out the process | |
| RU2780649C2 (en) | Method and apparatus for processing heavy oil products with water vapor | |
| US20140058159A1 (en) | Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130324 |