RU2518080C2

RU2518080C2 - Heavy oil stock processing method and device

Info

Publication number: RU2518080C2
Application number: RU2011127933/04A
Authority: RU
Inventors: Альберт Ханифович Султанов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Премиум Инжиниринг"
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2014-06-10
Also published as: WO2013009218A9; WO2013009218A2; RU2011127933A; WO2013009218A3

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention is related to the sphere of heavy oil stock processing. The invention is related to the method of processing of heavy hydrocarbon stock, in which processing stock is heated with parallel preparation of overheated water vapour, heated processing stock and overheated water vapour are supplied to the first soaking chamber of a reactor with two successively arranged and connected between themselves soaking chambers; at that, capacity of the first soaking chamber is less of capacity of the second soaking chamber, and diameter and capacity of the second soaking chamber ensure reduction of pressure and temperature of reaction mixture, temperature of processing stock is set below the temperature in the first soaking chamber, and temperature of water vapour is set above the temperature in the first soaking chamber, temperature and pressure of processing stock and temperature and pressure of overheated water vapour are set to the values sufficient for thermal cracking at least of part of hydrocarbon stock in the first soaking chamber; at that, mean holding time of the reaction mixture in the first soaking chamber must be less than 0.1 second and mean holding time of the reaction chamber in the second soaking chamber must be at least 10 seconds, and reaction products are taken out of the second soaking chamber of a reactor. The invention also touches a hydrocarbon stock thermal clacking reactor, heavy hydrocarbon stock processing plant and other methods of hydrocarbon stock processing.

EFFECT: high stock conversion degree with minimum gas generation and losses.

20 cl, 5 tbl, 2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области переработки тяжелого нефтяного сырья, такого как тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти, природные битумы, нефтяных остатков, таких как остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки вакуумной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки процесса висбрекинга. Изобретение может быть использовано при переработке нефтяного сырья на нефтеперерабатывающих предприятиях и при облагораживании тяжелого нефтяного сырья в промысловых условиях.The present invention relates to the field of processing heavy petroleum feedstocks, such as heavy and superheavy oils, ultra-viscous oils, natural bitumen, oil residues such as atmospheric distillation residues and products based on them or containing them, vacuum distillation residues and products based on them or with their contents, the remains of the visbreaking process. The invention can be used in the processing of crude oil at refineries and in the refinement of heavy crude oil in field conditions.

Значительную часть мировых запасов углеводородного сырья составляют тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти и природные битумы (далее тяжелое нефтяное сырье). В условиях роста мирового потребления углеводородного сырья и на фоне снижения существующих запасов обычной нефти наблюдается увеличение доли тяжелого нефтяного сырья в общем объеме добычи нефти. Добыча, первичная подготовка и транспортировка тяжелого нефтяного сырья заметно сложнее аналогичных процессов по сравнению с обычной нефтью. Высокая плотность и вязкость тяжелого нефтяного сырья делает его подготовку значительно более энергоемкой и капиталоемкой. Независимо от способа транспортировки (трубопроводный транспорт, водный транспорт и т.д.) стоимость транспортировки тяжелого нефтяного сырья существенно выше по сравнению с обычной нефтью. Тяжелое нефтяное сырье, как правило, характеризуется низким содержанием моторных фракций, высоким содержанием серы, металлов и т.д. Такое сырье требует использование более дорогих, с точки зрения эксплуатационных и капитальных затрат, процессов на нефтеперерабатывающих заводах для получения конечных продуктов, соответствующих требованиям рынка. Таким образом, тяжелое нефтяное сырье обладает более низкой по сравнению с обычными нефтями коммерческой стоимостью. По этой причине, многие запасы такого сырья остаются неразработанными.A significant part of the world's hydrocarbon reserves are heavy and superheavy oils, ultra-viscous oils and natural bitumen (hereinafter referred to as heavy oil). Amid growing global consumption of hydrocarbons and a decrease in existing reserves of conventional oil, an increase in the share of heavy oil in the total volume of oil production is observed. The extraction, primary preparation and transportation of heavy crude oil is much more complicated than similar processes compared to conventional oil. The high density and viscosity of heavy petroleum feedstock makes its preparation much more energy intensive and capital intensive. Regardless of the method of transportation (pipeline transport, water transport, etc.), the cost of transporting heavy crude oil is significantly higher compared to conventional oil. Heavy crude oil is usually characterized by a low content of motor fractions, a high content of sulfur, metals, etc. Such raw materials require the use of more expensive, from the point of view of operating and capital costs, processes at oil refineries to obtain final products that meet market requirements. Thus, heavy crude oil has a lower commercial cost than conventional oils. For this reason, many reserves of such raw materials remain undeveloped.

Другая проблема заключается в том, что с увеличением доли тяжелого нефтяного сырья в общем объеме производства, также увеличивается количество образующихся на нефтеперерабатывающих заводах тяжелых нефтяных остатков. При этом существует мировая тенденция в сторону снижения объемов потребления остаточных котельных топлив и увеличения потребления моторных топлив, в первую очередь дизельного топлива. Для многих нефтеперерабатывающих заводов, особенно российских, ресурсы по увеличению мощности существующих производств, направленных на углубление переработки нефти, исчерпаны.Another problem is that with an increase in the share of heavy crude oil in total production, the amount of heavy oil residues formed at refineries also increases. At the same time, there is a global trend towards a decrease in the consumption of residual boiler fuels and an increase in the consumption of motor fuels, primarily diesel fuel. For many oil refineries, especially Russian, the resources to increase the capacity of existing industries aimed at deepening oil refining have been exhausted.

Это определяет необходимость разработки новых способов переработки тяжелых нефтяных остатков в светлые моторные фракции, желательно работающих без катализаторов и водорода и имеющих низкий порог рентабельной мощности. Отказ от использования катализаторов с одной стороны продиктован их относительно высокой стоимостью, сложностью обращения, эрозией внутренней поверхности рабочих аппаратов, так и тем фактом, что тяжелые нефтяные остатки содержат значительные количества металлов и других примесей, являющихся ядами для катализаторов с другой стороны.This determines the need to develop new methods for processing heavy oil residues into light motor fractions, preferably working without catalysts and hydrogen and having a low threshold for cost-effective power. The abandonment of the use of catalysts on the one hand is dictated by their relatively high cost, complexity of handling, erosion of the inner surface of the working apparatus, and the fact that heavy oil residues contain significant amounts of metals and other impurities, which are poisons for catalysts on the other hand.

Известен способ переработки тяжелой нефти с целью снижения вязкости, описанный в патенте US 5096566. Способ предполагает раздельный нагрев потока тяжелой нефти и потока газа, смешение горячего газа и горячей нефти под давлением и немедленное пропускание смеси тяжелая нефть/газ через маленькую форсунку или сопло. При этом происходит существенный перепад давления, и эжектированная смесь тяжелой нефти и газа в виде мелких капель нефти уносится высокотурбулентным потоком газа с образованием струи. Эта струя поступает в реакционную камеру, откуда происходит вывод нефти с пониженной вязкостью. Данный способ основан на разрушении дисперсной структуры тяжелой нефти и асфальтеновых агломератов за счет очень больших сдвиговых усилий, образующихся в процессе прохождения смеси через сопло.A known method for processing heavy oil to reduce viscosity is described in US Pat. No. 5,096,566. The method involves separately heating a heavy oil stream and a gas stream, mixing hot gas and hot oil under pressure, and immediately passing the heavy oil / gas mixture through a small nozzle or nozzle. In this case, a significant pressure drop occurs, and the ejected mixture of heavy oil and gas in the form of small drops of oil is carried away by a highly turbulent gas stream with the formation of a jet. This stream enters the reaction chamber, wherefrom the withdrawal of oil with reduced viscosity occurs. This method is based on the destruction of the dispersed structure of heavy oil and asphaltene agglomerates due to the very large shear forces generated during the passage of the mixture through the nozzle.

Данный способ решает только проблему снижения вязкости тяжелого нефтяного сырья и может быть использован на промыслах для решения вопроса транспортировки тяжелого нефтяного сырья, но не решает задачи переработки тяжелого нефтяного сырья и тяжелых нефтяных остатков с получением более легких продуктов. Также к недостаткам данного способа можно отнести тот факт, что в качестве газа рекомендуется использовать водород, который является дорогим и требующим отдельного производства для его получения.This method only solves the problem of reducing the viscosity of heavy crude oil and can be used in the fields to solve the problem of transporting heavy crude oil, but does not solve the problem of processing heavy crude oil and heavy oil residues to produce lighter products. The disadvantages of this method include the fact that it is recommended to use hydrogen as a gas, which is expensive and requires separate production for its production.

Также из уровня техники, соответствующего настоящему изобретению, известен процесс висбрекинга с выносной реакционной камерой, описанный в Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа, Уфа: Гилем, 2002 и получивший применение на многих нефтеперерабатывающих заводах. При ректификации нефтяного сырья под вакуумом образуются значительные количества вакуумного остатка. К сожалению, на многих российских нефтеперерабатывающих заводах вакуумные остатки используются в качестве основы для производства остаточных котельных топлив. Вязкость вакуумных остатков значительно превышает значения, регламентируемые требованиями к остаточным топливам. Для снижения вязкости, как правило, используются ценные дистиллятные фракции. Процесс висбрекинга направлен на термическую переработку тяжелых нефтяных остатков с целью снижения их вязкости и расхода ценного разбавителя. Режим процесса предполагает крекинг тяжелых углеводородов, входящих в состав сырья, за исключением асфальтенов, а также боковых углеводородных цепей полициклических соединений. Процесс ведется при температуре 480-500°C и времени реакции 1,5-2 минуты или при более низкой температуре 430-450°C и времени реакции 10-15 минут. Продукты реакции, как правило, фракционируют под вакуумом.Also, from the prior art corresponding to the present invention, a visbreaking process with an external reaction chamber is described, described in S. Akhmetov. Technology for the deep processing of oil and gas, Ufa: Gilem, 2002 and which has been used in many oil refineries. Upon rectification of crude oil under vacuum, significant amounts of vacuum residue are formed. Unfortunately, in many Russian refineries, vacuum residues are used as the basis for the production of residual boiler fuels. The viscosity of vacuum residues significantly exceeds the values regulated by the requirements for residual fuels. Valuable distillate fractions are typically used to reduce viscosity. The visbreaking process is aimed at the thermal processing of heavy oil residues in order to reduce their viscosity and the consumption of valuable diluent. The process mode involves cracking the heavy hydrocarbons that make up the raw material, with the exception of asphaltenes, as well as the side hydrocarbon chains of polycyclic compounds. The process is carried out at a temperature of 480-500 ° C and a reaction time of 1.5-2 minutes or at a lower temperature of 430-450 ° C and a reaction time of 10-15 minutes. The reaction products are usually fractionated in vacuo.

Основным недостатком данного процесса является низкая глубина переработки тяжелого нефтяного сырья при значительном выходе газов разложения (5-6% масс, на сырье). Продукт переработки используется в качестве остаточного топлива.The main disadvantage of this process is the low depth of processing of heavy petroleum feedstock with a significant yield of decomposition gases (5-6% of the mass of the feedstock). The processed product is used as residual fuel.

В патенте RU 2354681 описан способ высокотехнологичного термического крекинга тяжелых нефтяных остатков с повышением глубины переработки сырья и с более высоким выходом светлых дистиллятных фракций, в частности дизельных. Способ термического крекинга тяжелых нефтепродуктов, включает их подачу совместно с активной донорно-водородной добавкой как исходного сырья в зону крекинга и его термообработку. В качестве донорно-водородной добавки предлагается использовать воду в количестве 10-50 мас.%, а исходное сырье предлагается подавать в зону крекинга в виде водно-нефтяной эмульсии под сверхкритическим давлением 22,5-35,0 МПа. Предлагаемая температура термообработки 320-480°C.Patent RU 2354681 describes a method of high-tech thermal cracking of heavy oil residues with increasing depth of processing of raw materials and with a higher yield of light distillate fractions, in particular diesel. The method of thermal cracking of heavy petroleum products, includes feeding them together with an active hydrogen donor additive as a feedstock to the cracking zone and its heat treatment. It is proposed to use water in an amount of 10-50 wt.% As a donor-hydrogen additive, and the feedstock is proposed to be fed to the cracking zone in the form of a water-oil emulsion under supercritical pressure of 22.5-35.0 MPa. The proposed heat treatment temperature is 320-480 ° C.

Основным недостатком данного способа является проведение термообработки под экстремально высоким давлением. В первую очередь, одновременное воздействие высокой температуры и экстремально высокого давления создает множество сложностей с выбором материального исполнения и аппаратурного оформления. Также необходимо учитывать, что продукты реакции, содержащие легкие углеводороды и находящиеся в условиях ведения процесса, являются источником повышенной опасности.The main disadvantage of this method is the heat treatment under extremely high pressure. First of all, the simultaneous influence of high temperature and extremely high pressure creates many difficulties with the choice of material design and hardware design. It should also be borne in mind that reaction products containing light hydrocarbons and under process conditions are a source of increased danger.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа переработки тяжелого нефтяного сырья, такого как тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти, природные битумы, нефтяных остатков, таких как остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки вакуумной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки процесса висбрекинга, имеющего высокую эффективность, высокую глубину переработки сырья, низкий уровень газообразования, низкое коксообразование и низкий порог рентабельной мощности.The basis of the present invention is the creation of a method for the processing of heavy petroleum feedstocks, such as heavy and superheavy oils, ultra-viscous oils, natural bitumen, oil residues, such as residues of atmospheric distillation and products based on them or with their content, residues of vacuum distillation and products on based on them or with their content, the remains of the visbreaking process having high efficiency, high depth of processing of raw materials, low gas generation, low coke formation and low threshold are cost-effective power.

Задача, положенная в основу настоящего изобретения, решается с помощью способа переработки углеводородного сырья, заключающимся в том, что нагревают перерабатываемое сырье и параллельно готовят перегретый водяной пар, нагретое перерабатываемое сырье и перегретый водяной пар подают в первую реакционную камеру реактора, имеющего две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, при этом объем первой реакционной камеры меньше объема второй реакционной камеры, и диаметр и объем второй реакционной камеры обеспечивают снижение давления и температуры реакционной смеси, температуру перерабатываемого сырья устанавливают меньше температуры в первой реакционной камере, а температуру водяного пара устанавливают выше температуры в первой реакционной камере, температура и давление перерабатываемого сырья, температура и давление перегретого водяного пара устанавливаются на значения достаточные для осуществления термического крекинга, по меньшей мере, части углеводородного сырья в первой реакционной камере, при этом давление и температуру перерабатываемого сырья, давление и температуру перегретого пара устанавливают с обеспечением давления и температуры во второй реакционной камере, при которых протекание реакций термического крекинга является маловероятным, продукты реакции выводят из второй реакционной камеры реактора.The problem underlying the present invention is solved using a method of processing hydrocarbon feeds, which consists in heating the processed feed and simultaneously preparing superheated water vapor, heated processed feed and superheated water vapor are fed into the first reaction chamber of the reactor having two in series and interconnected reaction chambers, wherein the volume of the first reaction chamber is less than the volume of the second reaction chamber, and the diameter and volume of the second reaction chamber are they provide a decrease in pressure and temperature of the reaction mixture, the temperature of the processed raw materials is set lower than the temperature in the first reaction chamber, and the temperature of water vapor is set higher than the temperature in the first reaction chamber, the temperature and pressure of the processed raw materials, the temperature and pressure of superheated water vapor are set to values sufficient for thermal cracking at least a portion of the hydrocarbon feed in the first reaction chamber, wherein pressure and temperature are not of the processed raw material, the pressure and temperature of superheated steam are set to ensure pressure and temperature in the second reaction chamber, at which the occurrence of thermal cracking reactions is unlikely, the reaction products are removed from the second reaction chamber of the reactor.

В соответствии с данным способом достигается низкий уровень газообразования, так как во второй реакционной камере реакция термического крекинга практически прекращается и, соответственно, снижается вероятность образования короткоцепочных углеводородов и твердых остатков, что означает низкое газообразование и низкое коксообразование при высокой степени конверсии сырья.In accordance with this method, a low level of gas formation is achieved, since the thermal cracking reaction practically stops in the second reaction chamber and, accordingly, the probability of the formation of short-chain hydrocarbons and solid residues is reduced, which means low gas formation and low coke formation with a high degree of conversion of the feed.

Для осуществления данного способа используется стандартная аппаратура, а конструкция реактора является простой для промышленного исполнения. Соответственно, для воплощения данного способа требуются низкие затраты, что означает низкий порог рентабельной мощности. Данный способ может быть использован при низкой мощности по сырью, что позволяет его применение даже в промысловых условиях.To implement this method, standard equipment is used, and the design of the reactor is simple for industrial execution. Accordingly, for the implementation of this method requires low costs, which means a low threshold of cost-effective power. This method can be used at low power for raw materials, which allows its use even in field conditions.

При переработке тяжелого углеводородного сырья, такого как тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти, природные битумы, и нефтяные остатки, таких как остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки вакуумной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки процесса висбрекинга, достигается максимальная эффективность способа, так как достигается высокая степень переработки сырья, а именно, высокая степень снижения средней молекулярной массы сырья.In the processing of heavy hydrocarbon feedstocks, such as heavy and superheavy oils, ultra-viscous oils, natural bitumen, and oil residues, such as atmospheric distillation residues and products based on them or containing them, vacuum distillation residues and products based on them or containing them , the remains of the visbreaking process, the maximum efficiency of the method is achieved, since a high degree of processing of raw materials is achieved, namely, a high degree of reduction in the average molecular weight of the raw material.

Предпочтительно обеспечивают среднее время пребывания реакционной смеси в первой реакционной камере менее 0,1 секунды. В данном случае обеспечивается необходимая степень конверсии сырья при ограничении образования короткоцепочных углеводородов и твердых остатков, соответственно, низкое газообразование и коксообразование.Preferably, the average residence time of the reaction mixture in the first reaction chamber is less than 0.1 second. In this case, the necessary degree of conversion of the feedstock is provided while limiting the formation of short-chain hydrocarbons and solid residues, respectively, low gas formation and coke formation.

Также предпочтительно обеспечивают среднее время пребывания реакционной смеси во второй реакционной камере не менее 10 секунд. В данном случае обеспечивается стабилизация продуктов реакции.It is also preferable to provide an average residence time of the reaction mixture in the second reaction chamber of at least 10 seconds. In this case, stabilization of the reaction products is ensured.

Кроме того, согласно данному способу, перерабатываемое сырье до подачи в первую реакционную камеру реактора нагревают до температуры в интервале от на 30°C меньше до на 15°C больше температуры начала термического разложения углеводородного сырья. Это позволяет минимизировать нежелательные процессы газообразования и коксообразования в теплообменной аппаратуре. Кроме того, при данном уровне нагрева сырья, реакция термического крекинга в реакторе проводится с наибольшей эффективностью, так как для начала реакции термического крекинга требуется сообщить сырью сравнительно небольшое количество энергии.In addition, according to this method, the processed raw materials are heated to a temperature in the range from 30 ° C less to 15 ° C higher than the temperature at which thermal decomposition of the hydrocarbon feed is started before being fed into the first reaction chamber of the reactor. This allows you to minimize undesirable processes of gas formation and coke formation in heat exchange equipment. In addition, at this level of heating of the feedstock, the thermal cracking reaction in the reactor is carried out with the greatest efficiency, since a relatively small amount of energy is required to be supplied to the feedstock to initiate the thermal cracking reaction.

Также, согласно данному способу, готовят водяной пар с температурой от 500°C до 800°C. Такая температура перегретого водяного пара является достаточной для инициирования реакции термического крекинга сырья, нагретого до указанной выше температуры, и не является избыточной, то есть сырью не сообщается избыточное количество энергии, которое может вызвать повышение образования короткоцепочных углеводородов и увеличение энергетических затрат процесса.Also, according to this method, water vapor is prepared at a temperature of from 500 ° C to 800 ° C. Such a temperature of superheated water vapor is sufficient to initiate the thermal cracking reaction of the raw material heated to the above temperature, and is not excessive, that is, the raw material does not communicate an excessive amount of energy, which can cause an increase in the formation of short-chain hydrocarbons and an increase in energy costs of the process.

Согласно настоящему изобретению, кратность подачи водяного пара к сырью составляет от 0,6 кг водяного пара на 1 кг сырья до 1,5 кг водяного пара на 1 кг сырья. В отношении указанных выше параметров сырья и водяного пара, данное количество пара достаточно для обеспечения необходимой для реакции термического крекинга сырья и дополнительно достаточно для обеспечения функции ингибирования реакции поликонденсации с участием образовавшихся радикалов. При этом данное количество водяного пара не является избыточным и не оказывает заметного отрицательного влияния на целевые реакции.According to the present invention, the feed rate of water vapor to the feed is from 0.6 kg of water vapor per 1 kg of feed to 1.5 kg of water vapor per 1 kg of feed. With respect to the above parameters of the feed and water vapor, this amount of steam is sufficient to provide the thermal cracking of the feed necessary for the reaction and additionally sufficient to provide the function of inhibiting the polycondensation reaction involving the formed radicals. Moreover, this amount of water vapor is not excessive and does not have a noticeable negative effect on the target reactions.

Кроме того, перед нагревом сырья, в углеводородное сырье может быть добавлена вода в количестве до 15% масс. Это снизит вероятность нежелательного на этапе нагрева термического крекинга углеводородного сырья и снизит образование коксовых отложений на поверхности теплообменных аппаратов.In addition, before heating the feedstock, up to 15% by weight of water may be added to the hydrocarbon feedstock. This will reduce the likelihood of undesirable hydrocarbon feedstock cracking during the thermal cracking phase and reduce the formation of coke deposits on the surface of heat exchangers.

Также задача, положенная в основу настоящего изобретения, решается с помощью реактора термического крекинга углеводородного сырья, содержащего две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, при этом объем первой реакционной камеры меньше объема второй реакционной камеры, первая реакционная камера имеет средства подачи сырья и перегретого водяного пара, вторая реакционная камера имеет средство вывода продуктов реакции, диаметр и объем второй реакционной камеры выполнены с возможностью обеспечения снижения давления и температуры реакционной смеси до температуры и давления, при которых протекание реакций термического крекинга является маловероятным.Also, the problem underlying the present invention is solved using a thermal cracking reactor for hydrocarbon feedstock containing two reaction chambers arranged in series and interconnected, the volume of the first reaction chamber being less than the volume of the second reaction chamber, the first reaction chamber has means for supplying raw materials and superheated water vapor, the second reaction chamber has a means of outputting reaction products, the diameter and volume of the second reaction chamber are configured to provide lowering the pressure and temperature of the reaction mixture to the temperature and pressure at which the occurrence of thermal cracking reactions is unlikely.

Применение такого реактора обеспечивает возможность регулирование давления подачи сырья, температуры сырья, давления и температуры перегретого пара с обеспечения давления и температуры во второй реакционной камере, при которых протекание реакций термического крекинга является маловероятным, что на практике означает практически полную и моментальную остановку реакции термического крекинга сырья и, соответственно, возможность обеспечения низкого газообразования и низкого коксообразования при высокой степени конверсии сырья.The use of such a reactor makes it possible to control the feed pressure, feed temperature, pressure and temperature of superheated steam to provide pressure and temperature in the second reaction chamber, at which the occurrence of thermal cracking reactions is unlikely, which in practice means an almost complete and instantaneous shutdown of the thermal cracking reaction of raw materials and, accordingly, the ability to provide low gas formation and low coke formation with a high degree of conversion of raw materials.

Кроме того, конструкция реактора является простой для промышленного исполнения. Соответственно, изготовления данного реактора требуются низкие затраты, что означает низкий порог рентабельной мощности. Данный реактор может быть использован при низкой мощности по сырью, даже в промысловых условиях.In addition, the design of the reactor is simple for industrial execution. Accordingly, the manufacture of this reactor requires low costs, which means a low threshold of cost-effective power. This reactor can be used at low power for raw materials, even in field conditions.

В соответствии с экспериментальными данными, предпочтительно, объем второй реакционной камеры больше объема первой реакционной камеры минимум в пять раз. При такой разнице объемов возможно регулирование параметров процесса с получением стабильных условий в первой и второй реакционных камерах. При меньшей разнице объемов, становиться сложным регулирование параметров процесса с обеспечением протекания реакции термического крекинга в первой реакционной камере и прекращения реакции термического крекинга во второй реакционной камере.According to experimental data, preferably, the volume of the second reaction chamber is at least five times larger than the volume of the first reaction chamber. With such a difference in volumes, it is possible to control the process parameters to obtain stable conditions in the first and second reaction chambers. With a smaller volume difference, it becomes difficult to control the process parameters to ensure that the thermal cracking reaction takes place in the first reaction chamber and terminates the thermal cracking reaction in the second reaction chamber.

Предпочтительно средства подачи сырья и перегретого водяного пара выполнены с обеспечением приложения сдвиговых усилий в отношении сырья. Сдвиговые усилия в отношении сырья обеспечивают разрушение надмолекулярных структур в составе сырья, например, асфальтеновых агломератов, что обеспечивает вовлечение этих углеводородов в реакции крекинга.Preferably, the means for supplying raw materials and superheated water vapor are provided to provide shear forces for the raw materials. Shear forces in relation to raw materials ensure the destruction of supramolecular structures in the composition of raw materials, for example, asphaltene agglomerates, which ensures the involvement of these hydrocarbons in the cracking reaction.

Также реактор термического крекинга может содержать несколько первых реакционных камер, соединенных со второй реакционной камерой, при этом объем второй реакционной камеры больше суммы объемов первых реакционных камер минимум в пять раз. В данном случае увеличивается единичная производительность реактора при сохранении всех его преимуществ.Also, the thermal cracking reactor may contain several first reaction chambers connected to the second reaction chamber, the volume of the second reaction chamber being at least five times greater than the sum of the volumes of the first reaction chambers. In this case, the unit productivity of the reactor is increased while retaining all its advantages.

Предпочтительно первая реакционная камера выполнена с возможностью обеспечения среднего времени пребывания реакционной смеси в первой реакционной камере менее 0,1 секунды.Preferably, the first reaction chamber is configured to provide an average residence time of the reaction mixture in the first reaction chamber of less than 0.1 second.

В данном случае обеспечивается необходимая степень конверсии сырья при ограничении образования короткоцепочных углеводородов и твердых остатков, соответственно, низкое газообразование и коксообразование.In this case, the necessary degree of conversion of the feedstock is provided while limiting the formation of short-chain hydrocarbons and solid residues, respectively, low gas formation and coke formation.

Также предпочтительно вторая реакционная камера выполнена с возможностью обеспечения среднего времени пребывания реакционной смеси во второй реакционной камере не менее 10 секунд. В данном случае обеспечивается стабилизация продуктов реакции.Also preferably, the second reaction chamber is configured to provide an average residence time of the reaction mixture in the second reaction chamber of at least 10 seconds. In this case, stabilization of the reaction products is ensured.

Также задача, положенная в основу настоящего изобретения, решается с помощью установки переработки тяжелого углеводородного сырья, содержащей средство нагрева тяжелого углеводородного сырья, средство подготовки перегретого водяного пара, реактор термического крекинга углеводородного сырья, систему разделения продуктов реакции и систему рекуперации тепла, при этом реактор термического крекинга углеводородного сырья содержит две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, объем первой реакционной камеры меньше объема второй реакционной камеры, первая реакционная камера имеет средства подачи сырья и водяного пара, вторая реакционная камера имеет средство вывода продуктов реакции, диаметр и объем второй реакционной камеры обеспечивают изменение давления и температуры реакционной смеси до температуры и давления, при которых протекание реакций термического крекинга является маловероятным, средство нагрева тяжелого углеводородного сырья и средство подготовки водяного пара подключены к первой реакционной камере, и система разделения продуктов реакции и система рекуперации тепла подключены ко второй реакционной камере.Also, the problem underlying the present invention is solved by using a heavy hydrocarbon feed processing plant comprising means for heating heavy hydrocarbon feeds, a means for preparing superheated water vapor, a thermal cracking reactor for hydrocarbon feedstocks, a separation system for reaction products and a heat recovery system, wherein the thermal reactor hydrocarbon cracking contains two reaction chambers arranged in series and interconnected, the volume of the first reaction amers are smaller than the volume of the second reaction chamber, the first reaction chamber has means for supplying raw materials and water vapor, the second reaction chamber has a means for outputting reaction products, the diameter and volume of the second reaction chamber provide a change in pressure and temperature of the reaction mixture to a temperature and pressure at which thermal reactions occur cracking is unlikely, a means for heating the heavy hydrocarbon feed and a means for preparing water vapor are connected to the first reaction chamber, and the system Nia reaction products and heat recovery system connected to the second reaction chamber.

При применении настоящей установки достигается низкий уровень газообразования, так как во второй реакционной камере реакция термического крекинга практически прекращается и, соответственно, снижается вероятность образования короткоцепочных углеводородов и твердых остатков, что означает низкое газообразование и низкое коксообразование при высокой степени конверсии сырья.When using this installation, a low level of gas formation is achieved, since the thermal cracking reaction practically stops in the second reaction chamber and, accordingly, the probability of the formation of short-chain hydrocarbons and solid residues decreases, which means low gas formation and low coke formation with a high degree of conversion of raw materials.

В состав данной установки входит стандартная аппаратура, а конструкция реактора является простой для промышленного исполнения. Соответственно, при строительстве и эксплуатации данной установки требуются низкие затраты, что означает низкий порог рентабельной мощности. Данная установка может быть использована при низкой мощности по сырью и даже в промысловых условиях.The structure of this installation includes standard equipment, and the design of the reactor is simple for industrial design. Accordingly, during the construction and operation of this installation low costs are required, which means a low threshold for cost-effective power. This installation can be used at low power for raw materials and even in field conditions.

Также реактор термического крекинга в составе установки переработки тяжелого углеводородного сырья может содержать несколько первых реакционных камер, соединенных со второй реакционной камерой, при этом объем второй реакционной камеры больше суммы объемов первых реакционных камер минимум в пять раз. В данном случае увеличивается единичная производительность реактора и установки в целом при сохранении всех преимуществ.Also, a thermal cracking reactor as part of a heavy hydrocarbon feed processing plant may contain several first reaction chambers connected to a second reaction chamber, the volume of the second reaction chamber being at least five times greater than the sum of the volumes of the first reaction chambers. In this case, the unit productivity of the reactor and the plant as a whole is increased while maintaining all the advantages.

При переработке тяжелого углеводородного сырья, такого как тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти, природные битумы, и нефтяные остатки, таких как остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки вакуумной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки процесса висбрекинга, достигается максимальная эффективность процесса, так как достигается высокая степень переработки сырья, а именно, высокая степень снижения средней молекулярной массы сырья.In the processing of heavy hydrocarbon feedstocks, such as heavy and superheavy oils, ultra-viscous oils, natural bitumen, and oil residues, such as atmospheric distillation residues and products based on them or containing them, vacuum distillation residues and products based on them or containing them , the remains of the visbreaking process, the maximum efficiency of the process is achieved, since a high degree of processing of raw materials is achieved, namely, a high degree of reduction in the average molecular weight of the raw material.

Также задача, положенная в основу настоящего изобретения, решается с помощью способа переработки углеводородного сырья, заключающегося в том, что нагревают перерабатываемое сырье до температуры в интервале от на 30°C меньше до на 15°C больше температуры начала термического разложения углеводородного сырья, параллельно готовят перегретый водяной пар с температурой от 500°C до 800°C, нагретое перерабатываемое сырье и перегретый водяной пар подают в полый реактор, где происходит реакция термического крекинга сырья, выводят продукты реакции из реактора.Also, the problem underlying the present invention is solved by a method of processing hydrocarbon feeds, which consists in the fact that the processed feed is heated to a temperature in the range from 30 ° C to 15 ° C higher than the temperature at which the thermal decomposition of the hydrocarbon feed begins; superheated water vapor with a temperature from 500 ° C to 800 ° C, heated processed raw materials and superheated water vapor are fed into a hollow reactor, where the reaction of thermal cracking of the raw material takes place, reaction products are removed from eaktora.

В соответствии с указанным способом основная масса сырья после его нагрева находится в предкритическом по отношении к реакции термического крекинга состоянии. В результате при смешении с перегретым водяным паром происходит очень быстрый нагрев сырья до температур, при которых начинаются реакции термического крекинга сырья. На практике можно сказать о том, что происходит практически мгновенная инициализация реакции термического крекинга. При этом благодаря способу подвода энергии, а именно подводу энергии путем смешения потоков сырья и перегретого пара, инициализация реакции происходит в отношении всего объема сырья в один момент времени.In accordance with this method, the bulk of the raw material after its heating is in a state that is critical to the reaction of thermal cracking. As a result, when mixed with superheated water vapor, the raw materials are very rapidly heated to temperatures at which thermal cracking reactions of the raw materials begin. In practice, we can say that there is an almost instantaneous initialization of the thermal cracking reaction. Moreover, thanks to the method of supplying energy, namely, the supply of energy by mixing the flows of raw materials and superheated steam, the reaction is initialized in relation to the entire volume of raw materials at one time.

Таким образом исключается чрезмерный перегрев части сырья и наличие недостаточно нагретой части сырья, как в случае в висбрекингом или другими известными способами крекинга, основанных на передаче тепловой энергии через поверхность теплообмена, например, стенки трубок. Часть сырья, которая ближе к стенке, получает больше энергии, чем часть сырья, расположенная в центре трубки. Кроме того, в случае передачи энергии через поверхность теплообмена, из-за неравномерного нагрева сырья, необходимо подавать большее, чем необходимо для реакции крекинга количество энергии. Это означает, что, в соответствии с заявленным способом, общее количество затрачиваемой процессом энергии ниже.In this way, excessive overheating of a part of the raw material and the presence of an insufficiently heated part of the raw material, as in the case of visbreaking or other known cracking methods based on the transfer of thermal energy through a heat exchange surface, for example, tube walls, are eliminated. The part of the raw material that is closer to the wall receives more energy than the part of the raw material located in the center of the tube. In addition, in the case of energy transfer through the heat exchange surface, due to uneven heating of the raw material, it is necessary to supply more energy than is necessary for the cracking reaction. This means that, in accordance with the claimed method, the total amount of energy spent by the process is lower.

Кроме того, отсутствие чрезмерного перегрева части сырья снижает образование короткоцепочных углеводородов, а значит снижает газообразование и коксообразование.In addition, the absence of excessive overheating of part of the feedstock reduces the formation of short-chain hydrocarbons, and therefore reduces gas formation and coke formation.

Как отмечалось выше, данный способ является менее энергоемким, по сравнению с известными способами, при достижении одной степени конверсии сырья. Соответственно снижаются энергетические и операционные расходы на переработку сырья, что означает снижение порога рентабельной мощности.As noted above, this method is less energy-intensive, in comparison with known methods, while achieving one degree of conversion of raw materials. Accordingly, energy and operating expenses for the processing of raw materials are reduced, which means lowering the threshold for profitable capacity.

Кроме того, для осуществления данного способа используется стандартная аппаратура. Соответственно, для воплощения данного способа требуются низкие затраты, что означает низкий порог рентабельной мощности. Данный способ может быть использован при низкой мощности по сырью, что позволяет его применение даже в промысловых условиях.In addition, standard equipment is used to implement this method. Accordingly, for the implementation of this method requires low costs, which means a low threshold of cost-effective power. This method can be used at low power for raw materials, which allows its use even in field conditions.

Предпочтительно реакцию термического крекинга сырья проводят в реакторе, имеющем две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, при этом объем первой реакционной камеры меньше объема второй реакционной камеры.Preferably, the thermal cracking reaction of the feed is carried out in a reactor having two reaction chambers arranged in series and interconnected, the volume of the first reaction chamber being less than the volume of the second reaction chamber.

Применение такого реактора обеспечивает возможность регулирования давления подачи сырья, температуры сырья, давления и температуры перегретого пара с обеспечения давления и температуры во второй реакционной камере, при которых протекание реакций термического крекинга является маловероятным, что на практике означает практически полную и моментальную остановку реакции термического крекинга сырья и, соответственно, возможность обеспечения низкого газообразования и низкого коксообразования при высокой степени конверсии сырья.The use of such a reactor makes it possible to control the feed pressure, feed temperature, pressure and temperature of superheated steam to provide pressure and temperature in the second reaction chamber, at which the occurrence of thermal cracking reactions is unlikely, which in practice means an almost complete and instantaneous stop of the thermal cracking reaction of raw materials and, accordingly, the ability to provide low gas formation and low coke formation with a high degree of conversion of raw materials.

Также задача, положенная в основу настоящего изобретения, решается с помощью способа «Способ переработки углеводородного сырья», заключающегося в том, что сырью передается первое количество энергии путем нагрева перерабатываемого сырья до температуры в интервале от на 30°C меньше до на 15°C больше температуры начала термического крекинга углеводородного сырья с использованием поверхностного теплообмена, параллельно готовят перегретый водяной пар с температурой от 500°C до 800°C, передают сырью второе количество энергии путем смешения нагретого сырья и перегретого водяного пара в реакторе, при этом смешение сырья и перегретого водяного пара осуществляют с обеспечением передачи сырью третьего количества энергии путем механического воздействия потока перегретого пара на поток нагретого сырья в реакторе, при этом суммарное количество подводимой энергии регулируется с целью повышения скорости реакций крекинга по наиболее слабым связям молекул в составе сырья при минимальной скорости образования короткоцепочных радикалов, выдерживают оптимальное время пребывания реакционной смеси в полости реактора для обеспечения протекания реакций термического крекинга сырья, выводят продукты реакции из реактора.Also, the problem underlying the present invention is solved using the method "Method for processing hydrocarbon raw materials", which consists in the fact that the raw material transfers the first amount of energy by heating the processed raw materials to a temperature in the range from 30 ° C less to 15 ° C more the temperature at which thermal cracking of hydrocarbon feeds begins using surface heat exchange; in parallel, superheated water vapor is prepared with a temperature of 500 ° C to 800 ° C; a second amount of energy is transferred to the feedstock by mixing heat raw materials and superheated water vapor in the reactor, while the raw materials and superheated water vapor are mixed to ensure that the raw materials transfer a third amount of energy by mechanical action of the superheated steam stream on the heated raw material stream in the reactor, while the total amount of energy supplied is regulated in order to increase the reaction rate cracking on the weakest bonds of molecules in the composition of the raw materials at a minimum rate of formation of short-chain radicals, withstand the optimal residence time of the reaction the mixture in the cavity of the reactor to ensure the occurrence of reactions of thermal cracking of raw materials, remove the reaction products from the reactor.

В соответствии с указанным способом основная масса сырья после передачи ему первого количества энергии находится в предкритическом по отношении к реакции термического крекинга состоянии. В результате при передачи сырью второго и третьего количества энергии происходит очень быстрый нагрев сырья до температур, при которых начинаются реакции термического крекинга сырья. На практике можно сказать о том, что происходит практически мгновенная инициализация реакции термического крекинга. При этом благодаря способу подвода энергии, а именно подводу энергии путем смешения потоков сырья и перегретого пара, инициализация реакции происходит в отношении всего объема сырья в один момент времени.In accordance with the specified method, the bulk of the raw material after the transfer of the first amount of energy to it is in a state that is critical of the thermal cracking reaction. As a result, when raw materials transfer the second and third amounts of energy, the raw materials are very rapidly heated to temperatures at which thermal cracking reactions of the raw materials begin. In practice, we can say that there is an almost instantaneous initialization of the thermal cracking reaction. Moreover, thanks to the method of supplying energy, namely, the supply of energy by mixing the flows of raw materials and superheated steam, the reaction is initialized in relation to the entire volume of raw materials at one time.

При передаче сырью третьего количества энергии путем механического воздействия потока перегретого пара на поток нагретого сырья осуществляется разрушение надмолекулярных структур в составе сырья, например, асфальтеновых агломератов, что обеспечивает вовлечение этих углеводородов в реакции крекинга и, соответственно, увеличивается степень конверсии сырья и увеличивается выход светлых углеводородов.When raw materials transfer a third amount of energy by mechanical action of a superheated steam stream to a heated raw material stream, supramolecular structures in the composition of the raw material, for example, asphaltene agglomerates, are destroyed, which ensures the involvement of these hydrocarbons in the cracking reaction and, accordingly, the degree of conversion of the raw material increases and the yield of light hydrocarbons increases .

Для осуществления данного способа используется стандартная аппаратура. Соответственно, для воплощения данного способа требуются низкие затраты, что означает низкий порог рентабельной мощности. Данный способ может быть использован при низкой мощности по сырью, что позволяет его применение даже в промысловых условиях.To implement this method, standard equipment is used. Accordingly, for the implementation of this method requires low costs, which means a low threshold of cost-effective power. This method can be used at low power for raw materials, which allows its use even in field conditions.

Предпочтительно реакцию термического крекинга сырья проводят в реакторе, имеющем две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, при этом реакции крекинга протекают преимущественно в первой реакционной камере, объем которой меньше объема второй реакционной камеры и давление подачи сырья, температуру сырья, давление и температуру перегретого пара устанавливают с обеспечением давления и температуры во второй реакционной камере, при которых протекание реакций термического крекинга является маловероятным.Preferably, the thermal cracking reaction of the feed is carried out in a reactor having two reaction chambers arranged in series and interconnected, the cracking reactions taking place mainly in the first reaction chamber, the volume of which is less than the volume of the second reaction chamber and the feed pressure, feed temperature, pressure and temperature of the superheated the steam is set to provide pressure and temperature in the second reaction chamber, at which the course of thermal cracking reactions is unlikely nym.

Применение такого реактора и регулирование давления подачи сырья, температуры сырья, давления и температуры перегретого пара с обеспечением давления и температуры во второй реакционной камере, при которых протекание реакций термического крекинга является маловероятным, на практике означает практически полную и моментальную остановку реакции термического крекинга сырья и, соответственно, возможность обеспечения низкого газообразования и низкого коксообразования при высокой степени конверсии сырья.The use of such a reactor and the regulation of feed pressure, feed temperature, pressure and temperature of superheated steam to provide pressure and temperature in the second reaction chamber, at which the occurrence of thermal cracking reactions is unlikely, in practice means an almost complete and instantaneous stop of the reaction of thermal cracking of the feed and accordingly, the possibility of providing low gas formation and low coke formation with a high degree of conversion of raw materials.

Далее приводится описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:The following is a description of preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг.1 изображает реактор переработки углеводородного сырья, согласно настоящему изобретению;figure 1 depicts a hydrocarbon processing reactor according to the present invention;

фиг.2 - технологическая схема установки переработки углеводородного сырья, согласно настоящему изобретению.figure 2 is a process diagram of a hydrocarbon processing plant according to the present invention.

Как показано на фиг.1, реактор 1 переработки углеводородного сырья, согласно настоящему изобретению, состоит из двух соединенных между собой реакционных камер: первой реакционной камеры 2 и второй реакционной камеры 3.As shown in FIG. 1, the hydrocarbon feed processing reactor 1 according to the present invention consists of two interconnected reaction chambers: a first reaction chamber 2 and a second reaction chamber 3.

В первую реакционную камеру вводят сырье и перегретый водяной пар. Процесс в первой реакционной камере ведут при давлении P₁ и температуре T₁.Raw materials and superheated water vapor are introduced into the first reaction chamber. The process in the first reaction chamber is carried out at a pressure of P ₁ and a temperature of T ₁ .

Предпочтительно давление процесса в первой реакционной камере Pi устанавливают в интервале от 15 до 45 кгс/см² Preferably, the process pressure in the first reaction chamber Pi is set in the range from 15 to 45 kgf / cm ²

Предпочтительно температуру процесса в первой реакционной камере T₁ устанавливают в интервале от 400°C до 500°C.Preferably, the process temperature in the first reaction chamber T _{1 is} set in the range from 400 ° C to 500 ° C.

Конкретные значения давления P₁ и температуры T₁выбирают в первую очередь в зависимости от состава перерабатываемого углеводородного сырья. Также на данные значения влияет желаемый состав получаемых продуктов.The specific values of pressure P ₁ and temperature T ₁ are selected primarily depending on the composition of the processed hydrocarbon feed. Also, the desired composition of the resulting products affects these values.

Так для сырья, представленного в таблице 1, при экспериментальном испытании способа, согласно настоящему изобретению, было установлено P₁=32 кгс/см² и Т₁=470°C.So for the raw materials shown in table 1, during experimental testing of the method according to the present invention, it was found that P ₁ = 32 kgf / cm ² and T ₁ = 470 ° C.

При давлении P₁ и температуре T₁ процесса происходит термический крекинг (разложение) углеводородов. При этом реакции крекинга углеводородов протекают с преимущественным образованием длинноцепочных радикалов. Давление P₁ и температура T₁ процесса регулируются с целью снижения скорости реакций крекинга, ведущих к образованию легких углеводородов C₁-С₄, которые образуют газовую фракцию и являются нежелательными.At a pressure P ₁ and a temperature T _{1 of the} process, thermal cracking (decomposition) of hydrocarbons occurs. In this case, hydrocarbon cracking reactions proceed with the predominant formation of long chain radicals. The pressure P ₁ and the temperature T _{1 of the} process are regulated in order to reduce the rate of cracking reactions leading to the formation of light hydrocarbons C ₁ -C ₄ , which form a gas fraction and are undesirable.

В результате после прохождения реакции в первой реакционной камере 2, средняя молекулярная масса молекул углеводородов получаемого продукта становится ниже средней молекулярной массы углеводородного сырья. Таким образом получается более легкий продукт.As a result, after the reaction in the first reaction chamber 2, the average molecular weight of the hydrocarbon molecules of the resulting product becomes lower than the average molecular weight of the hydrocarbon feed. Thus, a lighter product is obtained.

В известных способах разложения тяжелого нефтяного сырья, для повышения степени переработки сырья применяют более жесткие условия, что приводит в увеличению газообразования и, соответственно, к ухудшению материального баланса процесса и к необходимости применения системы газоразделения большой мощности, а также к необходимости транспортировки или утилизации газообразных продуктов, что бывает затруднительно в промысловых условиях.In the known methods for the decomposition of heavy petroleum feedstocks, more stringent conditions are used to increase the degree of processing of the feedstock, which leads to an increase in gas production and, consequently, to a deterioration of the material balance of the process and to the necessity of using a high-power gas separation system, as well as the need for transportation or disposal of gaseous products , which is difficult in fishing conditions.

На состав конечного получаемого продукта влияет способ и количество энергии, подводимой к молекулам углеводородов для проведения реакции крекинга.The composition of the final product obtained is affected by the method and amount of energy supplied to the hydrocarbon molecules to carry out the cracking reaction.

При использовании подвода энергии только через поверхность теплообменного оборудования часть молекул сырья, находящаяся непосредственно у поверхности теплообменного оборудования, получает энергию, значительно превосходящую энергию, необходимую для крекинга молекул с образованием крупных радикалов, это вызывает излишнее дробление молекул с образованием короткоцепочных радикалов. Данные короткоцепочные радикалы далее участвуют в различных реакциях, проходящих преимущественно по радикально-цепному механизму, и приводят к образованию низкомолекулярных углеводородов.When using energy supply only through the surface of heat exchange equipment, a part of the raw material molecules located directly on the surface of the heat exchange equipment receives energy significantly exceeding the energy required for cracking molecules with the formation of large radicals, this causes excessive fragmentation of molecules with the formation of short-chain radicals. These short-chain radicals are further involved in various reactions that take place predominantly by the radical-chain mechanism, and lead to the formation of low molecular weight hydrocarbons.

Такой принцип крекинга лежит в основе процесса висбрекинга, где основной целью является снижение вязкости остаточного нефтепродукта. Вязкость является мерой внутреннего сопротивления жидкости течению и она, как правило, возрастает при наличии у молекул в составе жидкости короткоцепочных боковых ответвлений. В процессе висбрекинга преимущественно происходит крекинг боковых цепей, это снижает вязкость основной части нефтяного остатка, при этом образуется до 5-6% масс. углеводородных газов и около 10-15% масс. бензиновой фракции.This cracking principle underlies the visbreaking process, where the main goal is to reduce the viscosity of the residual oil product. Viscosity is a measure of the fluid’s internal resistance to flow and, as a rule, increases when molecules in the fluid contain short-chain side branches. In the process of visbreaking, cracking of the side chains predominantly occurs, this reduces the viscosity of the bulk of the oil residue, and up to 5-6% of the mass is formed. hydrocarbon gases and about 10-15% of the mass. gasoline fraction.

Согласно настоящему изобретению используется комбинированный способ подвода энергии к сырью для проведения реакции крекинга.According to the present invention, a combined method of supplying energy to raw materials for conducting a cracking reaction is used.

Углеводородное сырье нагревается любым известным способом до температуры Т₀, находящейся в диапазоне от температуры на 30°C ниже температуры начала термического разложения сырья при давлении процесса P₁ до температуры на 15°C выше температуры начала термического разложения сырья при давлении процесса Р^The hydrocarbon feed is heated by any known method to a temperature T ₀ ranging from a temperature 30 ° C below the start temperature of the thermal decomposition of the feed at process pressure P ₁ to a temperature of 15 ° C above the start temperature of the thermal decomposition of the feed at process pressure P ^

Фактическое значение температуры начала термического разложения сырья может быть определено расчетным методом, но на практике более точным является экспериментальное определение в лабораторных условиях. Здесь под температурой начала термического разложения сырья понимается температура, при которой начинаются процессы разложения, заметные при наблюдении невооруженным глазом, т.е. над поверхностью тяжелого нефтяного сырья становятся видны газы разложения в виде восходящих потоков.The actual value of the temperature of the onset of thermal decomposition of raw materials can be determined by the calculation method, but in practice the experimental determination in laboratory conditions is more accurate. Here, the temperature of the beginning of the thermal decomposition of raw materials is understood as the temperature at which decomposition processes begin, which are noticeable when observed with the naked eye, i.e. Decomposition gases in the form of ascending flows become visible above the surface of heavy oil feedstocks.

Таким образом, на данном этапе, в случае если температура Т₀ ниже температуры начала термического разложения сырья, углеводородному сырью сообщается энергия близкая к необходимой для крекинга, но не достаточная для его осуществления.Thus, at this stage, if the temperature T _{0 is} lower than the temperature of the onset of thermal decomposition of the feed, the hydrocarbon feed is supplied with energy close to that required for cracking, but not sufficient for its implementation.

В некоторых случаях в тяжелом нефтяном сырье может содержаться некоторое количество компонентов с более низкой температурой начала термического разложения и термически менее стабильных, чем основная часть сырья. Такая ситуация возможна, например, при смешении в состав тяжелого нефтяного сырья остатков, полученных из различных технологических процессов на НПЗ. В таком случае при подборе оптимальных параметров процесса необходимо ориентироваться на основную часть сырья. Если вести нагрев сырья на первой стадии исходя из температуры начала термического разложения термически нестабильного компонента сырья, то подведенного на данной стадии количества энергии может быть недостаточно для осуществления реакции термического крекинга в основной части сырья.In some cases, in heavy petroleum feedstocks, a certain amount of components may be contained with a lower temperature of the onset of thermal decomposition and thermally less stable than the bulk of the feedstock. Such a situation is possible, for example, when residues obtained from various technological processes at a refinery are mixed into the composition of heavy crude oil. In this case, when selecting the optimal process parameters, it is necessary to focus on the main part of the raw material. If the raw materials are heated in the first stage based on the temperature of the onset of thermal decomposition of the thermally unstable component of the raw material, the amount of energy supplied at this stage may not be enough to carry out the thermal cracking reaction in the main part of the raw material.

Однако, в соответствии с экспериментальными данными, Т₀ не должна превышать температуру начала термического разложения сырья более чем на 15°C, так как дальнейший нагрев может вызвать нежелательные процессы газообразования и коксообразования в теплообменных аппаратах до поступления сырья в реактор.However, in accordance with experimental data, T ₀ should not exceed the temperature of the onset of thermal decomposition of raw materials by more than 15 ° C, since further heating can cause undesirable processes of gas formation and coke formation in heat exchangers before the raw materials enter the reactor.

Следует отметить, что согласно настоящему изобретению, для предотвращения нежелательного на этом этапе термического крекинга углеводородного сырья и образования коксовых отложений на поверхности теплообменных аппаратов, целесообразно добавлять в нагреваемое углеводородное сырье некоторое количество воды в пределах до 15% масс. в расчете на подаваемое углеводородное сырье.It should be noted that according to the present invention, to prevent unwanted thermal cracking of hydrocarbon feed at this stage and the formation of coke deposits on the surface of heat exchangers, it is advisable to add a certain amount of water in the range of up to 15 wt% to the heated hydrocarbon feed. per feed hydrocarbon feed.

Параллельно нагреву сырья, как это описано выше, согласно настоящему изобретению, осуществляется подготовка водяного пара.In parallel with the heating of the feed, as described above, according to the present invention, the preparation of water vapor.

Для этих целей одним из существующих способов генерируется перегретый водяной пар с температурой Т_вп от 500°C до 800°C. Температура перегретого водяного пара выбирается исходя из количества энергии, которое необходимо сообщить тяжелому нефтяному сырья для проведения процесса крекинга. Давление перегретого водяного пара выбирается в соответствии с технологическими параметрами реактора и должно обеспечивать его нормальную работу.For these purposes, one of the existing methods generates superheated water vapor with a temperature T _int from 500 ° C to 800 ° C. The temperature of superheated water vapor is selected based on the amount of energy that must be reported to heavy crude oil for the cracking process. The pressure of superheated water vapor is selected in accordance with the technological parameters of the reactor and should ensure its normal operation.

Данные значения температуры определены экспериментальным путем. Конкретные значения указанной температуры зависят от перерабатываемого сырья и желаемого состава продуктов переработки.These temperature values are determined experimentally. The specific values of the indicated temperature depend on the processed raw materials and the desired composition of the processed products.

Далее нагретое углеводородное сырье и перегретый водяной пар поступают в реактор 1, а именно в первую реакционную камеру 2.Next, the heated hydrocarbon feed and superheated water vapor enter the reactor 1, namely, the first reaction chamber 2.

Углеводородное сырье поступает в реакционную полость первой реакционной камеры 2 через множество каналов 4 углеводородного сырья.The hydrocarbon feed enters the reaction chamber of the first reaction chamber 2 through a plurality of channels 4 of the hydrocarbon feed.

Перегретый водяной пар подается в реакционную полость реакционной камеры 2 через один или несколько каналов 5 водяного пара.Superheated water vapor is supplied to the reaction cavity of the reaction chamber 2 through one or more channels 5 of water vapor.

Конструкция первой реакционной камеры 2, а именно расположение каналов углеводородного сырья и каналов водяного пара, обеспечивает такое взаимодействие потоков углеводородного сырья и перегретого водяного пара, при котором происходит интенсивное перемешивание потоков углеводородного сырья и водяного пара и, соответственно, интенсивный теплообмен и механическое взаимодействие со значительными сдвиговыми усилиями.The design of the first reaction chamber 2, namely, the location of the hydrocarbon feed channels and water vapor channels, provides such an interaction of the hydrocarbon feed streams and superheated water vapor in which intensive mixing of the hydrocarbon feed and water vapor flows and, accordingly, intensive heat transfer and mechanical interaction with significant shear forces.

В частности, как показано на фиг.1 поток перегретого водяного пара пересекается с потоками сырья под прямым или близким к прямому углом.In particular, as shown in FIG. 1, the flow of superheated water vapor intersects the flows of raw materials at a right or near right angle.

В результате образуется большая площадь поверхности контакта углеводородного сырья и водяного пара, что приводит к интенсивному теплообмену.As a result, a large contact surface area of the hydrocarbon feed and water vapor is formed, which leads to intense heat transfer.

В результате смешения потоком перерабатываемого сырья и перегретого водяного пара в первой реакционной камере устанавливается температура T₁ выше температуры сырья Т₀ и ниже температуры перегретого водяного пара Т_вп.As a result of mixing the stream of processed raw materials and superheated water vapor in the first reaction chamber, a temperature T _{1 is set} above the temperature of the raw material T ₀ and below the temperature of the superheated water vapor T _VP .

Таким образом температура перегретого водяного пара Т_вп устанавливается выше температуры реакции термического крекинга сырья, а именно выше температуры в первой реакционной камере T₁.Thus, the temperature of superheated water vapor T _{VP is} set above the reaction temperature of the thermal cracking of the feed, namely, above the temperature in the first reaction chamber T ₁ .

Таким образом происходит интенсивная передача второй части тепловой энергии от водяного пара к потоку углеводородного сырья путем смешения.In this way, the second part of the thermal energy is intensively transferred from water vapor to the hydrocarbon feed stream by mixing.

Третья часть энергии передается от водяного пара к углеводородному сырью в виде кинетической энергии при механическом взаимодействии потоков.The third part of the energy is transferred from water vapor to hydrocarbon feed in the form of kinetic energy during mechanical interaction of the flows.

Суммарно полученной углеводородным сырьем энергии достаточно для инициирования и осуществления реакции термического крекинга.The total energy received by the hydrocarbon feed is sufficient to initiate and carry out the thermal cracking reaction.

При этом, благодаря описанному выше способу подвода энергии, энергия подводится ко всему объему углеводородного сырья практически равномерно. Что означает, отсутствие перегретой части сырья и недостаточно нагретой части сырья, как в случае в висбрекингом или другими известными способами крекинга, основанных на передаче тепловой энергии через поверхность теплообмена, например, стенки трубок. Часть сырья, которая ближе к стенке, получает больше энергии, чем часть сырья, расположенная в центре трубки. Кроме того, в случае передачи энергии через поверхность теплообмена, из-за неравномерного нагрева сырья, необходимо подавать большее, чем необходимо для реакции крекинга количество энергии.At the same time, thanks to the method of supplying energy described above, energy is supplied to the entire volume of hydrocarbon raw materials almost uniformly. Which means the absence of an overheated part of the raw material and an insufficiently heated part of the raw material, as is the case with visbreaking or other known cracking methods based on the transfer of thermal energy through a heat exchange surface, for example, tube walls. The part of the raw material that is closer to the wall receives more energy than the part of the raw material located in the center of the tube. In addition, in the case of energy transfer through the heat exchange surface, due to uneven heating of the raw material, it is necessary to supply more energy than is necessary for the cracking reaction.

Таким образом, описанный выше способ подвода тепла к углеводородному сырью является энергетически более равномерным, по сравнению с подводом тепла через поверхность теплообмена.Thus, the method of supplying heat to hydrocarbon feed materials described above is energetically more uniform than supplying heat through a heat exchange surface.

Кроме того, при использовании заявленного способа подвода тепла снижается образование короткоцепочных радикалов. Данные радикалы далее участвуют в различных реакциях, проходящих преимущественно по радикально-цепному механизму, и приводят к образованию низкомолекулярных углеводородов, которые образуют газовую фракцию.In addition, when using the claimed method of heat supply, the formation of short-chain radicals is reduced. These radicals then participate in various reactions that take place predominantly by the radical chain mechanism, and lead to the formation of low molecular weight hydrocarbons that form the gas fraction.

Расположение каналов 4 углеводородного сырья и каналов 5 водяного пара обеспечивает такое взаимодействие потоков углеводородного сырья и перегретого водяного пара, при котором происходит механическое взаимодействие со значительными сдвиговыми усилиями. Данные сдвиговые усилия, возникающие в первой реакционной камере 2, обеспечивают разрушение надмолекулярных структур в составе сырья, например, асфальтеновых агломератов, что обеспечивает вовлечение этих углеводородов в реакции крекинга.The arrangement of the hydrocarbon feed channels 4 and the water vapor channels 5 provides such an interaction of the hydrocarbon feed streams and superheated water vapor, in which there is a mechanical interaction with significant shear forces. These shear forces occurring in the first reaction chamber 2 provide for the destruction of supramolecular structures in the composition of raw materials, for example, asphaltene agglomerates, which ensures the involvement of these hydrocarbons in the cracking reaction.

Предпочтительное среднее время пребывания реакционной смеси в первой реакционной камере составляет менее 0,1 секунды. Данное время пребывания обеспечивает низкое газообразование и коксообразование.A preferred average residence time of the reaction mixture in the first reaction chamber is less than 0.1 second. This residence time provides low gas and coke formation.

Далее реакционная смесь, состоящая из углеводородов и водяного пара, поступает во вторую реакционную камеру 3.Next, the reaction mixture, consisting of hydrocarbons and water vapor, enters the second reaction chamber 3.

Вторая реакционная камера 3 имеет большие по сравнению с первой реакционной камерой 2 размеры. Диаметр второй реакционной камеры подбирается с учетом объемной производительности реактора по реакционной смеси при рабочем давлении и температуре. Высота второй реакционной камеры подбирается с учетом требуемого времени пребывания реакционной смеси, которое должно быть не менее 10 секунд для обеспечения стабилизации продуктов.The second reaction chamber 3 is larger than the first reaction chamber 2. The diameter of the second reaction chamber is selected taking into account the volumetric capacity of the reactor in the reaction mixture at operating pressure and temperature. The height of the second reaction chamber is selected taking into account the required residence time of the reaction mixture, which should be at least 10 seconds to ensure stabilization of the products.

Объем второй реакционной камеры должен быть больше объема первой реакционной камеры минимум в пять раз.The volume of the second reaction chamber must be at least five times the volume of the first reaction chamber.

При истечении реакционной смеси из первой реакционной камеры 2 во вторую реакционную камеру 3 происходит адиабатическое расширение потока, при этом поток тратит часть своей энергии на работу расширения, что ведет к снижению внутренней энергии и температуры. Во второй реакционной камере устанавливается давление Р₂, температура реакционной смеси Т2.When the reaction mixture flows from the first reaction chamber 2 into the second reaction chamber 3, adiabatic expansion of the flow occurs, while the flow spends part of its energy on the expansion work, which leads to a decrease in internal energy and temperature. In the second reaction chamber, the pressure P _{2 is set} , the temperature of the reaction mixture is T2.

Таким образом, вторая реакционная камера 3, благодаря большему диаметру и длине и, соответственно, объему, обеспечивает снижение давления и температуры реакционной смеси. Давление подачи сырья, температура сырья, давление и температура перегретого пара регулируются с учетом данного аспекта с целью обеспечения давления Р₂ и температуры Т₂ во второй реакционной камере, при которых протекание реакций термического крекинга является маловероятным.Thus, the second reaction chamber 3, due to its larger diameter and length and, accordingly, volume, provides a decrease in the pressure and temperature of the reaction mixture. The feed pressure, feed temperature, pressure, and superheated steam temperature are adjusted to this aspect in order to provide a pressure of P ₂ and a temperature of T ₂ in the second reaction chamber at which the occurrence of thermal cracking reactions is unlikely.

Соответственно, в этих условиях Р₂ и Т₂ инициирование реакций крекинга становится маловероятным, по этой причине во второй реакционной камере происходит обрыв цепи реакций и стабилизация продуктов, что резко снижает образование углеводородов с низкой молекулярной массой и, соответственно, снижает образование газовой фазы.Accordingly, under these conditions, P ₂ and T _{2, the} initiation of cracking reactions becomes unlikely, for this reason, in the second reaction chamber, the reaction chain breaks and the products stabilize, which sharply reduces the formation of low molecular weight hydrocarbons and, accordingly, reduces the formation of the gas phase.

Диаметр и объем второй реакционной камеры подбирается с учетом обеспечения возможности указанных Р₂ и Т₂, при которых инициирование реакции крекинга становиться маловероятным.The diameter and volume of the second reaction chamber is selected taking into account the possibility of the indicated P ₂ and T ₂ , at which the initiation of the cracking reaction becomes unlikely.

В способе, согласно настоящему изобретению, перегретый водяной пар выполняет дополнительную функцию ингибирования реакции поликонденсации с участием образовавшихся радикалов.In the method according to the present invention, superheated water vapor has the additional function of inhibiting the polycondensation reaction involving the formed radicals.

Для реализации данной функции кратность подачи водяного пара к сырью должна быть не менее 0,6 кг водяного пара на 1 кг сырья. На практике данное значение не превышает 1,5 кг водяного пара на 1 кг сырья.To implement this function, the multiplicity of water vapor supply to the raw material should be at least 0.6 kg of water vapor per 1 kg of raw material. In practice, this value does not exceed 1.5 kg of water vapor per 1 kg of raw materials.

Для оптимальных результатов данное значение должно быть около 1 кг водяного пара на 1 кг сырья. Однако, данное значение выбирается в соответствии с характеристиками перерабатываемого сырья.For optimal results, this value should be about 1 kg of water vapor per 1 kg of raw material. However, this value is selected in accordance with the characteristics of the processed raw materials.

Далее стабильные продукты выводятся из второй реакционной камеры 3 через вывод 6, дросселируются и поступают в ряд последовательно расположенных сепараторов, работающих при различных температурах и предназначенных для разделения продуктов переработки сырья и водного конденсата.Next, stable products are removed from the second reaction chamber 3 through terminal 6, throttled and fed into a series of sequentially arranged separators operating at different temperatures and designed to separate the products of the processing of raw materials and water condensate.

Согласно настоящему изобретению, для увеличения единичной производительности реактор 1 может содержать несколько первых реакционных камер 2. Расположение двух и более первых реакционных камер 2 относительно оси реактора 1 выбирается с учетом оптимального взаимодействия потоков реакционной смеси, поступающих из первых реакционных камер 2 во вторую реакционную камеру 3. Диаметр второй реакционной камеры подбирается аналогичным описанному выше способу в отношении реактора с одной первой реакционной камерой с учетом суммарной объемной производительности реактора 1 по реакционной смеси при рабочем давлении _Р2 и температуре Т₂. Высота второй реакционной камеры подбирается с учетом требуемого времени пребывания реакционной смеси, которое должно быть не менее 10 секунд для обеспечения стабилизации продуктов.According to the present invention, to increase the unit productivity, the reactor 1 may contain several first reaction chambers 2. The location of two or more first reaction chambers 2 relative to the axis of the reactor 1 is selected taking into account the optimal interaction of the flows of the reaction mixture coming from the first reaction chambers 2 into the second reaction chamber 3 The diameter of the second reaction chamber is selected similar to the method described above for a reactor with one first reaction chamber, taking into account the total volumetric the productivity of the reactor 1 in the reaction mixture at operating pressure _P2 and temperature T ₂ . The height of the second reaction chamber is selected taking into account the required residence time of the reaction mixture, which should be at least 10 seconds to ensure stabilization of the products.

В соответствии с описанным выше способом переработки углеводородного сырья в реакторе переработки углеводородного сырья происходит практически мгновенный нагрев углеводородного сырья до температуры, достаточной для осуществления реакции крекинга, и практически мгновенное прекращение реакции, из-за использования второй реакционной камеры большего объема. Время пребывания сырья в первой реакционной камере является одним из важных управляемых параметров процесса. Данное время пребывания определяется законами гидродинамики и зависит в первую очередь от разности давлений между Р₁ и Р₂ и управляется путем регулирования указанных давлений при заданных размерах реакционной камеры.In accordance with the hydrocarbon feed processing method described above, in a hydrocarbon feed processing reactor, the hydrocarbon feed is heated almost instantaneously to a temperature sufficient to effect a cracking reaction, and the reaction is stopped almost instantly due to the use of a larger second reaction chamber. The residence time of the feedstock in the first reaction chamber is one of the important controlled process parameters. This residence time is determined by the laws of hydrodynamics and depends primarily on the pressure difference between P ₁ and P ₂ and is controlled by regulating these pressures at given dimensions of the reaction chamber.

Температурный режим также является важным регулируемым параметром процесса, T₁ регулируется за счет изменения Т_вп и соотношения массового расхода перегретого водяного пара к массовому расходу тяжелого нефтяного сырья. Т₂ является контролируемым параметром и зависит от количества энергии затраченной на термический крекинг и работу адиабатического расширения реакционной смеси.The temperature regime is also an important adjustable process parameter, T _{1 is} regulated by changing T _VP and the ratio of the mass flow rate of superheated water vapor to the mass flow rate of heavy oil feed. T ₂ is a controlled parameter and depends on the amount of energy spent on thermal cracking and the work of adiabatic expansion of the reaction mixture.

Как показано на фиг.2, установка переработки углеводородного сырья, согласно настоящему изобретению, включает в себя емкость подачи углеводородного сырья 7, из которой посредством насоса 8 через теплообменники 9 и 10 в реактор 1 переработки углеводородного сырья подается тяжелое углеводородное сырье, например, битум.As shown in FIG. 2, a hydrocarbon feed processing plant according to the present invention includes a hydrocarbon feed tank 7, from which heavy hydrocarbon feed, for example, bitumen, is fed through a pump 8 through heat exchangers 9 and 10 to a hydrocarbon feed processing reactor 1.

При необходимости предусмотрен дополнительный нагрев сырья перегретым паром с помощью теплообменника 11. Также возможно использование других способов нагрева вместо теплообменника 11, например, трубчатой печи.If necessary, additional heating of the raw material with superheated steam is provided using the heat exchanger 11. It is also possible to use other heating methods instead of the heat exchanger 11, for example, a tube furnace.

Перед поступлением на теплообменник 9 к тяжелому углеводородному сырью добавляется подготовленная вода в заданной процессом пропорции для снижения коксообразования в теплообменниках и предотвращения каких-либо реакций крекинга.Before entering the heat exchanger 9, prepared water is added to the heavy hydrocarbon feed in a predetermined proportion to reduce coke formation in the heat exchangers and to prevent any cracking reactions.

Также установка переработки углеводородного сырья, согласно настоящему изобретению, включает в себя емкость подачи воды 12, из которой с помощью насоса 13 подготовленная вода подается на смешение с тяжелым углеводородным сырьем и в реактор 1 через теплообменники 14, 15, 16, 17 бойлер 18 и пароперегреватель 19.Also, a hydrocarbon feed processing plant according to the present invention includes a water supply tank 12, from which, using a pump 13, the prepared water is mixed with heavy hydrocarbon feed and into the reactor 1 through heat exchangers 14, 15, 16, 17, a boiler 18 and a superheater 19.

Также перегретый пар с бойлера 18 и пароперегревателя 19 при необходимости подается на теплообменник 11 для дополнительного нагрева тяжелого углеводородного сырья.Also, superheated steam from the boiler 18 and the superheater 19, if necessary, is supplied to the heat exchanger 11 for additional heating of heavy hydrocarbon feedstocks.

Нагретое тяжелое углеводородное сырье поступает в первую реакционную камеру 2, куда также подается перегретый пар с пароперегревателя 19.The heated heavy hydrocarbon feed enters the first reaction chamber 2, where superheated steam is also supplied from the superheater 19.

Время пребывания сырья в первой реакционной камере 2 минимально и составляет менее 0,1 секунды.The residence time of the raw materials in the first reaction chamber 2 is minimal and is less than 0.1 seconds.

Далее реакционная смесь поступает во вторую реакционную камеру 3, где происходит стабилизация продуктов крекинга.Next, the reaction mixture enters the second reaction chamber 3, where the cracking products are stabilized.

Далее стабильная реакционная смесь дросселируется и поступает в сепаратор 20 тяжелого остатка. Отделенный тяжелый остаток отбирается насосом 21, охлаждается в теплообменнике 17 подготовленной водой и поступает в сепаратор 22, где отделяется газовая фаза и сжигается на факеле. Тяжелый остаток поступает в товарные емкости.Next, the stable reaction mixture is throttled and enters the separator 20 of the heavy residue. The separated heavy residue is taken away by pump 21, cooled in the heat exchanger 17 with prepared water and fed to a separator 22, where the gas phase is separated and flared. The heavy residue enters the commodity tanks.

Паровая фаза из сепаратора 20 тяжелого остатка охлаждается и частично конденсируется в теплообменнике 10, поступает в сепаратор 23. Жидкая фаза является так называемой фракцией С4, отбирается насосом 24 на дальнейшее смешение с фракцией С3.The vapor phase from the heavy residue separator 20 is cooled and partially condensed in the heat exchanger 10, enters the separator 23. The liquid phase is the so-called fraction C4, is selected by the pump 24 for further mixing with the fraction C3.

Паровая фаза из сепаратора 23 охлаждается и частично конденсируется в теплообменнике 9 и поступает в сепаратор 25. В данном аппарате происходит отделение фракции СЗ, которая отбирается насосом 26.The vapor phase from the separator 23 is cooled and partially condensed in the heat exchanger 9 and enters the separator 25. In this apparatus, the C3 fraction is separated, which is selected by the pump 26.

Паровая фаза охлаждается в теплообменнике 16 подготовленной водой и поступает в сепаратор 27. Продукт конденсации, фракция С2, отбирается насосом 28 и смешивается с фракциями СЗ и С4, суммарный поток поступает в теплообменник 15 для рекуперации тепла подготовленной воде.The vapor phase is cooled in the heat exchanger 16 with prepared water and enters the separator 27. The condensation product, fraction C2, is taken by pump 28 and mixed with fractions C3 and C4, the total flow enters the heat exchanger 15 for heat recovery of the prepared water.

Паровая фаза из сепаратора 27, состоящая преимущественно из водяного пара, поступает на конденсацию в теплообменник 29, где в качестве хладагента используется оборотный гликолевый раствор. Для охлаждения гликолевого раствора используется аппарат воздушного охлаждения.The vapor phase from the separator 27, consisting predominantly of water vapor, is condensed into a heat exchanger 29, where a reverse glycol solution is used as a refrigerant. An air cooler is used to cool the glycol solution.

Сконденсировавшийся поток поступает в трехфазный сепаратор 30, где происходит отделение водного конденсата от фракции С1. Далее водный конденсат откачивается насосом 31 в блок очистки для повторного использования.The condensed stream enters the three-phase separator 30, where the water condensate is separated from the C1 fraction. Next, the condensate is pumped out by the pump 31 to the purification unit for reuse.

Образующиеся в ходе реакции незначительные количества газов разложения сбрасываются в факельную линию. Фракция С1 отбирается насосом 32, смешивается с предварительно охлажденными в теплообменнике 33 фракциями С2, С3 и С4, образовавшаяся смесь является целевым продуктом процесса - синтетической нефтью.Minor amounts of decomposition gases formed during the reaction are discharged into the flare line. Fraction C1 is selected by pump 32, mixed with fractions C2, C3 and C4 pre-cooled in heat exchanger 33, the resulting mixture is the target product of the process - synthetic oil.

Указанная выше технологическая схема предназначена для переработки тяжелого нефтяного сырья.The above technological scheme is intended for the processing of heavy crude oil.

В частности было произведено испытание настоящей технологии при переработке природного битума Ашальчинского месторождения в промысловых условиях.In particular, this technology was tested in the processing of natural bitumen from the Ashalchinskoye field under field conditions.

Процесс переработки проводился при следующих параметрах:The processing process was carried out with the following parameters:

Давление подачи сырья - 32 атм;Feed pressure - 32 atm;

Температура нагрева сырья Т₀ - 410-420°C;The temperature of the raw material heating T ₀ - 410-420 ° C;

Температура начала разложения сырья - 398°CThe temperature of the beginning of the decomposition of raw materials - 398 ° C

Давление подачи перегретого водяного пара - 36 атм;The supply pressure of superheated water vapor is 36 atm;

Температура перегретого водяного пара - 590°C;The temperature of superheated water vapor is 590 ° C;

Средняя температура в первой реакционной камере T₁ - 470°CThe average temperature in the first reaction chamber T ₁ - 470 ° C

Кратность водяной пар/сырье - 1.The multiplicity of water vapor / raw materials - 1.

Ниже в таблице 1 приведены результаты анализа образца перерабатываемого природного битума Ашальчинского месторождения.Table 1 below shows the results of an analysis of a sample of processed natural bitumen from the Ashalchinskoye field.

Таблица 1Table 1 Характеристики природного битума Ашальчинского месторожденияCharacteristics of natural bitumen of the Ashalchinsky deposit ПоказательIndicator Метод испытанияTest method ЗначениеValue 1. Фракционный состав, % масс.1. Fractional composition,% of the mass. н.к. - 193°Cn.k. - 193 ° C 22 193°C-360°C193 ° C-360 ° C ASTM D7169ASTM D7169 20twenty 360°C-520°C360 ° C-520 ° C 2727 520°C и выше520 ° C and above 5151 2. Плотность, г/см³ 2. Density, g / cm ³ ASTM D4052ASTM D4052 0,96980.9698 3. Содержание серы, % масс.3. The sulfur content,% of the mass. ASTM D4294ASTM D4294 4,304.30 4. Содержание мех. примесей и воды4. The content of the fur. impurities and water ASTM D1796ASTM D1796 0,40.4 5. Зольность, % масс.5. Ash content,% of the mass. ASTM D482ASTM D482 0,03960,0396 6. Содержание асфальтенов, % масс.6. The content of asphaltenes,% of the mass. ASTM D6560ASTM D6560 3,33.3 7. Кинематическая вязкость при 40°C, сСт7. Kinematic viscosity at 40 ° C, cSt ASTM D445ASTM D445 558,2558.2 8. Кинематическая вязкость при 100°C, сСт8. Kinematic viscosity at 100 ° C, cSt ASTM D445ASTM D445 28,228,2

В соответствии с программой испытаний образца Ашальчинского природного битума по предлагаемой технологии, было выделено 4 фракции продуктов превращения сырья. Свойства этих фракций и их выход представлены в таблице 2.In accordance with the test program for a sample of Ashalchinsky natural bitumen using the proposed technology, 4 fractions of the products of the conversion of raw materials were isolated. The properties of these fractions and their yield are presented in table 2.

Таблица 2table 2 Характеристики фракций продуктов переработкиCharacteristics of fractions of processed products ПоказательIndicator Фр. С1Fr. C1 Фр. С2Fr. C2 Фр. С3Fr. C3 Фр. С4Fr. C4 1. Фракционный состав, % масс.1. Fractional composition,% of the mass. н.к. - 193°Cn.k. - 193 ° C 3535 1,51,5 00 00 193°C-360°C193 ° C-360 ° C 63,563.5 82,582.5 31,531.5 22 360°C-520°C360 ° C-520 ° C 1,51,5 1616 58,558.5 5252 520°C и выше520 ° C and above 00 00 1010 4646 2. Выход на исходное сырье, % масс.2. The output of feedstock,% of the mass. 16,8216.82 4,344.34 37,2437.24 18,9218.92 3. Плотность, г/см³ 3. Density, g / cm ³ 0,82940.8294 0,89730.8973 0,94520.9452 0,99020,9902

Смешением всех четырех фракций получена синтетическая нефть с плотностью 0,9149 г/см^З, выход составляет 77,32% масс, фракционный состав синтетической нефти представлен в таблице 3, где также представлен итоговый материальный баланс процесса.By mixing all four fractions, synthetic oil with a density of 0.9149 g / cm ³ was obtained, the yield is 77.32% of the mass, the fractional composition of synthetic oil is presented in Table 3, which also shows the final material balance of the process.

Таблица 3Table 3 Материальный баланс переработки Ашальчинского природного битумаMaterial balance of Ashalchinsky natural bitumen processing СырьеRaw materials ПродуктыProducts НаименованиеName % масс.% of the mass. НаименованиеName % масс.% of the mass. 1. Природный битум, в т.ч.1. Natural bitumen, incl. 100one hundred 1. Синтетическая нефть, в т.ч. (на сырье)1. Synthetic oil, including (for raw materials) 77,3277.32 н.к. - 193°°CСn.k. - 193 °° CС 22 н.к. - 193°Cn.k. - 193 ° C 5,965.96 193°C-360°C193 ° C-360 ° C 20twenty 193°C-360°C193 ° C-360 ° C 26,3726.37 360°C-520°C360 ° C-520 ° C 2727 360°C-520°C360 ° C-520 ° C 32,5732.57 520°C и выше520 ° C and above 5151 520°C и выше520 ° C and above 12,4312,43 2. Углеводородные газы2. Hydrocarbon gases 0,270.27 3. Сажа (кокс)3. Soot (coke) 0,140.14 4. Тяжелый остаток4. Heavy residue 22,2622.26 ИТОГОTOTAL 100one hundred 100one hundred

Как видно из таблицы 3, после переработки природного битума Ашальчинского месторождения, являющегося тяжелым нефтяным сырьем, произошло существенное увеличение содержания легких фракций.As can be seen from table 3, after processing the natural bitumen of the Ashalchinskoye field, which is a heavy oil feedstock, there was a significant increase in the content of light fractions.

Содержание нефтяных фракций с температурой кипения ниже 520°C увеличилось, при этом снизилось содержание фракции с температурой кипения 520°C и выше с 51% масс. до 34,69% масс. (включая тяжелый остаток).The content of oil fractions with a boiling point below 520 ° C increased, while the content of the fraction with a boiling point of 520 ° C and higher decreased from 51% of the mass. up to 34.69% of the mass. (including heavy residue).

Благодаря наличию второй реакционной камеры 3 большего объема и, соответственно, резкой и полной остановке реакции крекинга, использованию комбинированного способа подвода энергии, а также выбору температуры подачи сырья Т₀ и температуры перегретого водяного пара Т_вп, образование углеводородных газов находиться на уровне 0,27% масс, от сырья, что является хорошим показателем.Due to the presence of the second reaction chamber 3 of a larger volume and, accordingly, abrupt and complete stopping of the cracking reaction, the use of a combined method of energy supply, as well as the choice of the feed temperature T ₀ and temperature of superheated water vapor T _VP , the formation of hydrocarbon gases is at the level of 0.27 % of the mass of raw materials, which is a good indicator.

Предлагаемый процесс хорошо работает на различных видах сырья. В качестве примера работы процесса ниже представлены данные по переработке тяжелых нефтяных остатков на НПЗ. Технологический процесс предполагает возврат тяжелой части реакционной смеси для повторной переработки.The proposed process works well on various types of raw materials. As an example of the process, the data on the processing of heavy oil residues at refineries are presented below. The technological process involves the return of the heavy part of the reaction mixture for recycling.

Давление подачи сырья - 24 атм;Feed pressure - 24 atm;

Температура нагрева сырья Т₀ - 400-410°C;The temperature of the raw material heating T ₀ - 400-410 ° C;

Температура начала разложения сырья - 391°CThe temperature of the beginning of the decomposition of raw materials - 391 ° C

Давление подачи перегретого водяного пара - 30 атм;The supply pressure of superheated water vapor is 30 atm;

Температура перегретого водяного пара - 620°C;The temperature of superheated water vapor is 620 ° C;

Средняя температура в первой реакционной камере Т₁ - 460°C,The average temperature in the first reaction chamber T ₁ - 460 ° C,

Кратность водяной пар/сырье - 0,8.The multiplicity of water vapor / raw materials is 0.8.

В таблице 4 представлены характеристики тяжелых нефтяных остатков, образующихся на одном из НПЗ в Южной Америке.Table 4 presents the characteristics of heavy oil residues generated at one of the refineries in South America.

Таблица 4Table 4 Характеристики тяжелых нефтяных остатков с НПЗCharacteristics of heavy oil residues from a refinery ХарактеристикаCharacteristic ЗначениеValue 1one Плотность, град. APIDensity, deg. API 26,726.7 22 Содержание серы, % массSulfur content,% mass 0,1050.105

ХарактеристикаCharacteristic ЗначениеValue 4four Углеродный остаток, % массCarbon residue,% mass 3,293.29 55 Содержание асфальтенов, % массThe content of asphaltenes,% mass <0,50<0.50 66 Зольность, % массAsh content,% mass <0,001<0.001 77 Фракционный состав (ASTM D7169):Fractional Composition (ASTM D7169): °C° C Н.К.N.K. 328.8328.8 30% вес.30% weight. 447,7447.7 50% вес.50% weight. 496,3496.3 80% вес.80% weight. 608,1608.1 90% вес.90% weight. 668,7668.7 95% вес.95% weight. 700,7700,7 К.К.K.K. 735735

В таблице 5 представлен материальный баланс процесса переработки тяжелых нефтяных остатков с НПЗ.Table 5 presents the material balance of the processing of heavy oil residues from refineries.

Таблица 5Table 5 Материальный баланс переработки тяжелых нефтяных остатков с НПЗMaterial balance of heavy oil residue processing from refineries СырьеRaw materials ПродуктыProducts НаименованиеName % масс.% of the mass. НаименованиеName % масс.% of the mass. 1. Тяжелый нефтяной остаток1. Heavy oil residue 100one hundred 1. Углеводородные газы н.к. - 36.1°С1. Hydrocarbon gases n.k. - 36.1 ° C 0,200.20 2. Синтетическая нефть, в т.ч.2. Synthetic oil, including 92,6592.65 Фракция 36.1-71.1°°ССFraction 36.1-71.1 °° SS 3,263.26 Легкая бенз. фракция 71.1-100°СLight benz. fraction 71.1-100 ° C 5,935.93 Средняя бенз. фракция 100-165.5°СAverage benz. fraction 100-165.5 ° C 17,2217.22 Тяжелая бенз. фракция 165.5-193.3°СHeavy benz. fraction 165.5-193.3 ° C 8,878.87 Керосиновая фракция 193.3-232.2°СKerosene fraction 193.3-232.2 ° С 14,5914.59 Дизельная фракция 232.2-326.6°СDiesel fraction 232.2-326.6 ° С 33,7233.72

НаименованиеName % масс.% of the mass. НаименованиеName % масс.% of the mass. Тяжелая диз. фракция 326.6-360°СSevere diz. fraction 326.6-360 ° C 9,069.06 3. Тяжелый остаток и потери3. Heavy residue and loss 7,147.14 ИтогоTotal 100one hundred ИтогоTotal 100,00100.00

Как видно из таблицы 5, после тяжелых нефтяных остатков с НПЗ, являющихся тяжелым нефтяным сырьем, произошло существенное увеличение содержания легких фракций.As can be seen from table 5, after heavy oil residues from refineries, which are heavy crude oil, there was a significant increase in the content of light fractions.

При температуре начала кипения сырья 328,8°С содержание фракций с температурой кипения ниже 326,6°С в продукте составляет 83,59% масс., а суммарный выход светлых дистиллятных фракций составил 92,65% масс., что является хорошим показателем.At a boiling point of raw materials of 328.8 ° C, the content of fractions with a boiling point below 326.6 ° C in the product is 83.59% by mass, and the total yield of light distillate fractions is 92.65% by mass, which is a good indicator.

Кроме того, благодаря наличию второй реакционной камеры 3 большего объема и, соответственно, резкой и полной остановке реакции крекинга, использованию комбинированного способа подвода энергии, а также выбору температуры подачи сырья Т₀ и температуры перегретого водяного пара Т_вп, образование углеводородных газов находиться на уровне 0,20% масс. от сырья, что также является хорошим показателем.In addition, due to the presence of a second reaction chamber 3 of a larger volume and, accordingly, abrupt and complete stopping of the cracking reaction, the use of a combined method of supplying energy, as well as the choice of feed temperature T ₀ and temperature of superheated water vapor T _VP , the formation of hydrocarbon gases is at a level 0.20% of the mass. from raw materials, which is also a good indicator.

Таким образом, конструкция реактора 1 и подбор технологических параметров процесса, согласно настоящему изобретению, позволяют достичь высокую степень конверсии сырья при минимальном газообразовании и потерях.Thus, the design of the reactor 1 and the selection of technological parameters of the process, according to the present invention, can achieve a high degree of conversion of raw materials with minimal gas generation and losses.

Согласно настоящему изобретению, термическому крекингу подвергается равномерно практически весь объем сырья, избегая перегрева части сырья, что не наблюдается в известных процессах, в которых для высокой степени конверсии происходит ужесточение условий проведения реакции, что ведет к перегреву части сырья и, соответственно, большому газообразованию, коксообразованию и к высоким потерям.According to the present invention, almost the entire volume of the raw material is subjected to thermal cracking uniformly, avoiding overheating of part of the raw material, which is not observed in known processes in which, for a high degree of conversion, the reaction conditions are tightened, which leads to overheating of the part of the raw material and, accordingly, large gas generation, coke formation and high losses.

Claims

1. Способ переработки углеводородного сырья, заключающийся в том, что
нагревают перерабатываемое сырье и параллельно готовят перегретый водяной пар,
нагретое перерабатываемое сырье и перегретый водяной пар подают в первую реакционную камеру реактора, имеющего две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, при этом объем первой реакционной камеры меньше объема второй реакционной камеры, и диаметр и объем второй реакционной камеры обеспечивают снижение давления и температуры реакционной смеси,
температуру перерабатываемого сырья устанавливают меньше температуры в первой реакционной камере, а температуру водяного пара устанавливают выше температуры в первой реакционной камере, температура и давление перерабатываемого сырья, температура и давление перегретого водяного пара устанавливаются на значения, достаточные для осуществления термического крекинга, по меньшей мере, части углеводородного сырья в первой реакционной камере, при этом
обеспечивают среднее время пребывания реакционной смеси в первой реакционной камере менее 0,1 секунды и среднее время пребывания реакционной смеси во второй реакционной камере не менее 10 секунд,
выводят продукты реакции из второй реакционной камеры реактора.1. The method of processing hydrocarbons, which consists in the fact that
heat the processed raw materials and simultaneously prepare superheated water vapor,
heated processed raw materials and superheated water vapor are fed into the first reaction chamber of the reactor having two reaction chambers arranged in series and connected to each other, while the volume of the first reaction chamber is less than the volume of the second reaction chamber, and the diameter and volume of the second reaction chamber reduce the pressure and temperature of the reaction chamber mixtures
the temperature of the processed feed is set lower than the temperature in the first reaction chamber, and the temperature of the water vapor is set higher than the temperature in the first reaction chamber, the temperature and pressure of the processed feed, the temperature and pressure of superheated water vapor are set to values sufficient for thermal cracking of at least a portion hydrocarbon feed in the first reaction chamber, wherein
provide an average residence time of the reaction mixture in the first reaction chamber of less than 0.1 seconds and an average residence time of the reaction mixture in the second reaction chamber of at least 10 seconds,
the reaction products are removed from the second reaction chamber of the reactor.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перерабатывают тяжелое углеводородное сырье, такое как тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти, природные битумы, и нефтяные остатки, таких как остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки вакуумной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки процесса висбрекинга.2. The method according to claim 1, characterized in that they process heavy hydrocarbon feedstocks, such as heavy and superheavy oils, ultra-viscous oils, natural bitumen, and oil residues, such as atmospheric distillation residues and products based on them or with their content, residues vacuum distillation and products based on them or with their contents, the remains of the visbreaking process.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что перерабатываемое сырье до подачи в первую реакционную камеру реактора нагревают до температуры в интервале от на 30°C меньше до на 15°C больше температуры начала термического разложения углеводородного сырья.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the processed raw materials are heated to a temperature in the range from 30 ° C less to 15 ° C higher than the temperature at which thermal decomposition of the hydrocarbon feedstock begins before being fed into the first reaction chamber of the reactor.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что готовят водяной пар с температурой от 500°C до 800°C.4. The method according to claim 3, characterized in that water vapor is prepared with a temperature of from 500 ° C to 800 ° C.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что кратность подачи водяного пара к сырью составляет от 0,6 кг водяного пара на 1 кг сырья до 1,5 кг водяного пара на 1 кг сырья.5. The method according to claim 4, characterized in that the feed rate of water vapor to the feed is from 0.6 kg of water vapor per 1 kg of raw materials to 1.5 kg of water vapor per 1 kg of raw material.

6. Способ по любому из пп.1, 2, 4, или 5, отличающийся тем, что перед нагревом сырья, в углеводородное сырье добавляют воду в количестве до 15% масс.6. The method according to any one of claims 1, 2, 4, or 5, characterized in that before heating the feed, water is added to the hydrocarbon feed in an amount of up to 15% by weight.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что перед нагревом сырья, в углеводородное сырье добавляют воду в количестве до 15% масс.7. The method according to claim 3, characterized in that before heating the raw material, water is added to the hydrocarbon feed in an amount of up to 15% of the mass.

8. Реактор термического крекинга углеводородного сырья, содержащий две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, при этом объем первой реакционной камеры меньше объема второй реакционной камеры, первая реакционная камера имеет средства подачи сырья и перегретого водяного пара, вторая реакционная камера имеет средство вывода продуктов реакции, при этом первая реакционная камера выполнена с возможностью обеспечения среднего времени пребывания реакционной смеси в первой реакционной камере менее 0,1 секунды и вторая реакционная камера выполнена с возможностью обеспечения среднего времени пребывания реакционной смеси во второй реакционной камере не менее 10 секунд.8. A thermal cracking reactor for hydrocarbons containing two reaction chambers arranged in series and connected to each other, the volume of the first reaction chamber being less than the volume of the second reaction chamber, the first reaction chamber having means for supplying raw materials and superheated water vapor, the second reaction chamber having means for outputting products reaction, while the first reaction chamber is configured to provide an average residence time of the reaction mixture in the first reaction chamber of less than 0.1 s pounds and the second reaction chamber is configured to provide an average residence time of the reaction mixture in the second reaction chamber for at least 10 seconds.

9. Реактор по п.8, отличающийся тем, что объем второй реакционной камеры больше объема первой реакционной камеры минимум в пять раз.9. The reactor of claim 8, characterized in that the volume of the second reaction chamber is at least five times greater than the volume of the first reaction chamber.

10. Реактор по любому из пп.8 или 9, отличающийся тем, что средства подачи сырья и перегретого водяного пара выполнены с обеспечением приложения сдвиговых усилий в отношении сырья.10. The reactor according to any one of paragraphs.8 or 9, characterized in that the means for supplying raw materials and superheated water vapor are made providing shear forces are applied to the raw materials.

11. Реактор по п.8, отличающийся тем, что содержит несколько первых реакционных камер, соединенных со второй реакционной камерой, при этом объем второй реакционной камеры больше суммы объемов первых реакционных камер минимум в пять раз.11. The reactor of claim 8, characterized in that it contains several first reaction chambers connected to the second reaction chamber, while the volume of the second reaction chamber is at least five times greater than the sum of the volumes of the first reaction chambers.

12. Реактор по п.10, отличающийся тем, что содержит несколько первых реакционных камер, соединенных со второй реакционной камерой, при этом объем второй реакционной камеры больше суммы объемов первых реакционных камер минимум в пять раз.12. The reactor of claim 10, characterized in that it contains several first reaction chambers connected to the second reaction chamber, while the volume of the second reaction chamber is at least five times greater than the sum of the volumes of the first reaction chambers.

13. Установка переработки тяжелого углеводородного сырья, содержащая средство нагрева тяжелого углеводородного сырья, средство подготовки перегретого водяного пара, реактор термического крекинга углеводородного сырья, систему разделения продуктов реакции и систему рекуперации тепла, при этом
реактор термического крекинга углеводородного сырья содержит две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, объем первой реакционной камеры меньше объема второй реакционной камеры, первая реакционная камера имеет средства подачи сырья и водяного пара, вторая реакционная камера имеет средство вывода продуктов реакции, при этом первая реакционная камера выполнена с возможностью обеспечения среднего времени пребывания реакционной смеси в первой реакционной камере менее 0,1 секунды и вторая реакционная камера выполнена с возможностью обеспечения среднего времени пребывания реакционной смеси во второй реакционной камере не менее 10 секунд,
средство нагрева тяжелого углеводородного сырья и средство подготовки водяного пара подключены к первой реакционной камере, и
система разделения продуктов реакции и система рекуперации тепла подключены ко второй реакционной камере.13. Installation for processing heavy hydrocarbon feeds containing a means for heating heavy hydrocarbon feeds, a means for preparing superheated water vapor, a thermal cracking reactor for hydrocarbon feeds, a system for separating reaction products and a heat recovery system, wherein
the hydrocarbon feed cracking reactor contains two reaction chambers arranged in series and interconnected, the volume of the first reaction chamber is less than the volume of the second reaction chamber, the first reaction chamber has means for supplying raw materials and water vapor, the second reaction chamber has a means for removing reaction products, the first reaction the chamber is configured to provide an average residence time of the reaction mixture in the first reaction chamber of less than 0.1 second and the second reaction I chamber is configured to provide an average residence time of the reaction mixture in the second reaction chamber for at least 10 seconds,
means for heating heavy hydrocarbon feeds and means for preparing water vapor are connected to the first reaction chamber, and
a reaction product separation system and a heat recovery system are connected to the second reaction chamber.

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что объем второй реакционной камеры больше объема первой реакционной камеры минимум в пять раз.14. The apparatus of claim 13, wherein the volume of the second reaction chamber is at least five times greater than the volume of the first reaction chamber.

15. Установка по п.13, отличающаяся тем, что содержит несколько первых реакционных камер, соединенных с второй реакционной камерой, при этом объем второй реакционной камеры больше суммы объемов первых реакционных камер минимум в пять раз.15. Installation according to item 13, characterized in that it contains several first reaction chambers connected to the second reaction chamber, while the volume of the second reaction chamber is at least five times greater than the sum of the volumes of the first reaction chambers.

16. Установка по любому из пп.13, 14 или 15, отличающаяся тем, что тяжелое углеводородное сырье представляет собой тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти, природные битумы, и нефтяные остатки, таких как остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки вакуумной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки процесса висбрекинга.16. Installation according to any one of paragraphs.13, 14 or 15, characterized in that the heavy hydrocarbon feedstocks are heavy and superheavy oils, ultra-viscous oils, natural bitumen, and oil residues such as atmospheric distillation residues and products based on them or with their content, residues of vacuum distillation and products based on them or with their content, the remains of the visbreaking process.

17. Способ переработки углеводородного сырья, заключающийся в том, что
нагревают перерабатываемое сырье до температуры в интервале от на 30°C меньше до на 15°C больше температуры начала термического разложения углеводородного сырья,
параллельно готовят перегретый водяной пар с температурой от 500°C до 800°C,
нагретое перерабатываемое сырье и перегретый водяной пар подают в полый реактор, имеющий две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, при этом объем первой реакционной камеры меньше объема второй реакционной камеры, в котором происходит реакция термического крекинга сырья, при этом обеспечивают среднее время пребывания реакционной смеси в первой реакционной камере менее 0,1 секунды и среднее время пребывания реакционной смеси во второй реакционной камере не менее 10 секунд,
выводят продукты реакции из реактора.17. The method of processing hydrocarbon raw materials, which consists in the fact that
heat the processed raw materials to a temperature in the range from 30 ° C less to 15 ° C higher than the temperature at which thermal decomposition of the hydrocarbon feed begins;
superheated steam is prepared in parallel with a temperature of 500 ° C to 800 ° C,
heated processed raw materials and superheated water vapor are fed into a hollow reactor having two reaction chambers arranged in series and connected to each other, while the volume of the first reaction chamber is less than the volume of the second reaction chamber in which the thermal cracking of the raw material takes place, while providing an average residence time of the reaction the mixture in the first reaction chamber for less than 0.1 seconds and the average residence time of the reaction mixture in the second reaction chamber for at least 10 seconds,
the reaction products are removed from the reactor.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что перерабатывают тяжелое углеводородное сырье, такое как тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти, природные битумы, и нефтяные остатки, таких как остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки вакуумной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки процесса висбрекинга.18. The method according to 17, characterized in that they process heavy hydrocarbon feedstocks, such as heavy and superheavy oils, viscous oils, natural bitumen, and oil residues, such as atmospheric distillation residues and products based on them or with their content, residues vacuum distillation and products based on them or with their contents, the remains of the visbreaking process.

19. Способ переработки углеводородного сырья, заключающийся в том, что
сырью передают первое количество энергии путем нагрева перерабатываемого сырья до температуры в интервале от на 30°C меньше до на 15°C больше температуры начала термического крекинга углеводородного сырья с использованием поверхностного теплообмена,
параллельно готовят перегретый водяной пар с температурой от 500°C до 800°C,
передают сырью второе количество энергии путем смешения нагретого сырья и перегретого водяного пара в реакторе,
при этом смешение сырья и перегретого водяного пара осуществляют с обеспечением передачи сырью третьего количества энергии путем механического воздействия потока перегретого пара на поток нагретого сырья в реакторе,
при этом суммарное количество подводимой энергии регулируется с целью повышения скорости реакций крекинга по наиболее слабым связям молекул в составе сырья при минимальной скорости образования короткоцепочных радикалов,
выдерживают оптимальное время пребывания реакционной смеси в полости реактора для обеспечения протекания реакций термического крекинга сырья,
при этом реакцию термического крекинга сырья проводят в реакторе, имеющем две последовательно расположенные и сообщающиеся между собой реакционные камеры, и реакции крекинга протекают преимущественно в первой реакционной камере, объем которой меньше объема второй реакционной камеры, и обеспечивают среднее время пребывания реакционной смеси в первой реакционной камере менее 0,1 секунды и среднее время пребывания реакционной смеси во второй реакционной камере не менее 10 секунд,
выводят продукты реакции из реактора.19. A method of processing hydrocarbon feeds, which consists in the fact that
raw materials transfer the first amount of energy by heating the processed raw materials to a temperature in the range from 30 ° C less to 15 ° C higher than the temperature at which thermal cracking of hydrocarbon feeds begins using surface heat transfer,
superheated steam is prepared in parallel with a temperature of 500 ° C to 800 ° C,
transferring a second amount of energy to the raw materials by mixing the heated raw materials and superheated water vapor in the reactor,
the mixture of raw materials and superheated water vapor is carried out with the provision of the transfer of raw materials of the third amount of energy by mechanical action of the superheated steam stream on the heated raw material stream in the reactor
in this case, the total amount of energy supplied is regulated in order to increase the rate of cracking reactions for the weakest molecular bonds in the composition of the raw materials with a minimum rate of formation of short-chain radicals,
maintain the optimal residence time of the reaction mixture in the reactor cavity to ensure the occurrence of thermal cracking reactions of the feedstock,
wherein the reaction of thermal cracking of the feed is carried out in a reactor having two reaction chambers arranged in series and interconnected, and cracking reactions take place mainly in the first reaction chamber, the volume of which is less than the volume of the second reaction chamber, and provide an average residence time of the reaction mixture in the first reaction chamber less than 0.1 seconds and an average residence time of the reaction mixture in the second reaction chamber for at least 10 seconds,
the reaction products are removed from the reactor.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что перерабатывают тяжелое углеводородное сырье, такое как тяжелые и сверхтяжелые нефти, сверхвязкие нефти, природные битумы, и нефтяные остатки, таких как остатки атмосферной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки вакуумной перегонки и продукты на их основе или с их содержанием, остатки процесса висбрекинга. 20. The method according to claim 19, characterized in that they process heavy hydrocarbon feedstocks, such as heavy and superheavy oils, ultra-viscous oils, natural bitumen, and oil residues, such as atmospheric distillation residues and products based on them or with their content, residues vacuum distillation and products based on them or with their contents, the remains of the visbreaking process.