RU2622289C1 - Method for obtaining light hydrocarbons - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: method for producing light hydrocarbons by exposing the oil by ionizing radiation, saturating it with gaseous alkanes or hydrogen with constant removal of the resulting products from irradiation zone, such as residual heavy parafinonaphthenic fractions, is described. Oil is preliminarily subjected to heating and mechanochemical treatment, at which unsaturated hydrocarbons with double bonds are formed, oil and hydrogen-containing gas are introduced into reactor, subjected to treatment with ionising radiation with energy from 2 to 5 MeV, and the resulting residual heavy parafinonaphthenic fractions are recycled and diverted to mechanochemical reactor.

EFFECT: production of liquid light hydrocarbons from oil or residual oil fractions with reduced energy consumption.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки жидких углеводородов и может быть использовано в химической, нефтяной, нефтехимической промышленности и топливной энергетике для утилизации нефтяных углеводородов.The invention relates to the field of processing liquid hydrocarbons and can be used in the chemical, oil, petrochemical industry and fuel energy for the utilization of petroleum hydrocarbons.

Известен способ переработки конденсированных углеводородов путем воздействия на них ионизирующих излучением с образованием продуктов радиолиза [Д. Серен и др. Радиационная химия углеводородов. М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 102-112].A known method of processing condensed hydrocarbons by exposing them to ionizing radiation with the formation of radiolysis products [D. Seren et al. Radiation chemistry of hydrocarbons. M .: Energoatomizdat, 1985, p. 102-112].

Недостатками известного способа является его низкая эффективность, обусловленная невысоким выходом хозяйственно ценной низкомолекулярной фракции и недостаточным качеством данного продукта, а также накопление не утилизируемых отходов.The disadvantages of this method is its low efficiency, due to the low yield of economically valuable low molecular weight fractions and insufficient quality of this product, as well as the accumulation of unused waste.

Известен также способ переработки конденсированных углеводородов путем воздействия на них ионизирующим излучением [В.В. Сараева, Радиолиз углеводородов в жидкой фазе. Современное состояние вопроса. – М.: Изд-во МГУ, 1986, с. 216].There is also known a method of processing condensed hydrocarbons by exposing them to ionizing radiation [V.V. Saraeva, Radiolysis of hydrocarbons in the liquid phase. The current state of the issue. - M.: Publishing House of Moscow State University, 1986, p. 216].

Однако в данном известном способе на конденсированные углеводороды воздействуют гамма-излучением при высоких температурах (400-600°С) и поэтому энергозатраты процесса высоки. Качество получаемых продуктов радиолиза низкое. Выход утилизируемой низкомолекулярной фракции не превышает 40-50% от общего объема сырья. Целевой низкотемпературный продукт содержит непредельные углеводороды, склонные к образованию смол и ухудшающие его качество. Продукт имеет низкое октановое число (66-80), что препятствует его прямому использованию в качестве бензина или керосина. Процесс сопровождается накоплением не утилизируемых отходов газа, смол, шлаков.However, in this known method, condensed hydrocarbons are exposed to gamma radiation at high temperatures (400-600 ° C) and therefore the energy consumption of the process is high. The quality of the resulting radiolysis products is low. The output of the utilized low molecular weight fraction does not exceed 40-50% of the total volume of raw materials. The target low-temperature product contains unsaturated hydrocarbons that are prone to resin formation and impair its quality. The product has a low octane rating (66-80), which prevents its direct use as gasoline or kerosene. The process is accompanied by the accumulation of non-utilizable waste gas, tar, slag.

Известен способ переработки конденсированных углеводородов, принятый в качестве прототипа [пат. RU №2099387, кл. C10G 15/10. 1997], при котором конденсированные углеводороды насыщают газообразными алканами и/или водородом до газонаполнения выше 0,1 и воздействуют ускоренными электронами при мощности дозы выше 340 Гр/с, постоянно поддерживая указанный уровень газонаполнения барботажем газа, а образующиеся продукты постоянно отводят в токе газа.A known method of processing condensed hydrocarbons, adopted as a prototype [US Pat. RU No. 2099387, class C10G 15/10. 1997], in which condensed hydrocarbons are saturated with gaseous alkanes and / or hydrogen until gas filling is higher than 0.1 and acted upon by accelerated electrons at a dose rate above 340 Gy / s, constantly maintaining the indicated gas filling level by gas bubbling, and the products formed are constantly removed in a gas stream.

К недостаткам этого способа можно отнести следующее:The disadvantages of this method include the following:

* Поскольку реакция крекинга протекает в жидкой фазе, крекинг происходит только на поверхностном молекулярном слое, т.к. быстрые электроны не могут проникать вглубь слоя жидких конденсированных углеводородов, насыщенных газообразными алканами, что значительно ограничивает возможность радиационного крекинга указанного сырья.* Since the cracking reaction proceeds in the liquid phase, cracking occurs only on the surface molecular layer, since fast electrons cannot penetrate deeper into the layer of liquid condensed hydrocarbons saturated with gaseous alkanes, which significantly limits the possibility of radiation cracking of these raw materials.

* Насыщение газообразными алканами жидких конденсированных углеводородов имеет физические пределы, которые сокращаются при повышении температуры, и увеличивается при повышении давления. Как пишут авторы, температура повышается до 400°С и более, что препятствует растворимости газа в жидком сырье и сводит насыщаемость, практически к нулю, а повышать давление в зоне реакции при указанном способе излучения невозможно, т.к. все ускорители имеют конструкционную особенность - тонкую фольгу (мембрану), которой заканчиваются корпуса всех ускорителей электронов, и которая физически не выдерживает повышенного давления, а при повышенной температуре снижается и прочность фольги, что фактически исключает возможность осуществления данного способа на практике.* Saturation by gaseous alkanes of liquid condensed hydrocarbons has physical limits, which decrease with increasing temperature, and increases with increasing pressure. According to the authors, the temperature rises to 400 ° C or more, which prevents the solubility of the gas in liquid raw materials and reduces saturation to almost zero, and it is impossible to increase the pressure in the reaction zone with the indicated radiation method, because all accelerators have a structural feature - a thin foil (membrane), which ends the bodies of all electron accelerators, and which physically does not withstand increased pressure, and the foil strength decreases at elevated temperatures, which virtually eliminates the possibility of implementing this method in practice.

* Ограниченность преобразованием газа в жидкость, что сужает возможности получения жидких углеводородов широкой фракции.* Limited by the conversion of gas to liquid, which narrows the possibility of obtaining liquid hydrocarbons of a wide fraction.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, устранение указанных недостатков, а именно получение из нефти или остаточных нефтяных фракций, например мазутов и гудронов, или тяжелых и средних дистиллятов, например вакуумных газойлей, (далее по тексту - углеводородное сырье), жидких светлых углеводородов, при пониженных энергозатратах за счет оптимизации механизма воздействия на молекулы углеводородов путем ионизации попутного газа и присоединения радикалов ионизированного газа и атомарного водорода, получаемого при ионизации углеводородного газа, к двойной связи, получаемой при крекинге углеводородного сырья.The problem to which the invention is directed, eliminates these drawbacks, namely obtaining from oil or residual oil fractions, for example fuel oils and tars, or heavy and medium distillates, for example vacuum gas oils, (hereinafter referred to as hydrocarbon feedstocks), light light hydrocarbons at reduced energy costs by optimizing the mechanism of action on hydrocarbon molecules by ionizing associated gas and adding radicals of ionized gas and atomic hydrogen obtained by reduction of hydrocarbon gas to a double bond obtained by cracking hydrocarbon feedstocks.

Для решения поставленной задачи в способе получения светлых углеводородов путем воздействия на нефть ионизирующим излучением, насыщением ее газообразными алканами или водородом с постоянным выводом образующихся продуктов из зоны облучения, таких как остаточные тяжелые парафинонафтеновые фракции, в отличие от прототипа, нефть предварительно подвергают нагреву и механохимической обработке, при которой образуются ненасыщенные углеводороды с двойными связями, вводят ее и водородосодержащий газ в реактор, подвергают обработке ионизирующим излучением с энергией от 2 до 5 МэВ, а образующиеся остаточные тяжелые парафинонафтеновые фракции подвергают рециркуляции и отводят на прием механохимического реактора.To solve the problem in a method for producing light hydrocarbons by exposure to oil by ionizing radiation, saturating it with gaseous alkanes or hydrogen with a constant output of the resulting products from the irradiation zone, such as residual heavy paraffin-naphthenic fractions, unlike the prototype, the oil is preliminarily subjected to heating and mechanochemical treatment in which unsaturated hydrocarbons with double bonds are formed, it is introduced and a hydrogen-containing gas into the reactor, is subjected to ionization treatment radiation with an energy from 2 to 5 MeV, and the resulting residual heavy paraffin-naphthenic fractions are recycled and taken to the reception of the mechanochemical reactor.

Кроме того, для решения поставленной задачи температуру в реакционной зоне механохимического реактора поддерживают в интервале 400…425°С, а в реакционной зоне ионизационного реактора - в интервале 420…430°С.In addition, to solve the problem, the temperature in the reaction zone of the mechanochemical reactor is maintained in the range of 400 ... 425 ° C, and in the reaction zone of the ionization reactor in the range of 420 ... 430 ° C.

В качестве алканов вводят природный или попутный нефтяной газ, массой от 4 до 16% от массы перерабатываемой нефти.As alkanes, natural or associated petroleum gas is introduced, weighing from 4 to 16% by weight of the processed oil.

При крекинге тяжелых молекул алканов и циклоалканов (нафтенов), содержащих в цепочке более 25 атомов углерода, всегда образуется дефицит водорода, т.е. двойная связь, которую необходимо насыщать водородом. Водород можно получить из донора водорода, например ионизированного углеводородного газа метанового ряда (метана, этана, пропана, и бутана или их различными смесями).When cracking heavy molecules of alkanes and cycloalkanes (naphthenes) containing more than 25 carbon atoms in a chain, a hydrogen deficiency always forms, i.e. double bond to be saturated with hydrogen. Hydrogen can be obtained from a hydrogen donor, for example, methane ionized hydrocarbon gas (methane, ethane, propane, and butane, or various mixtures thereof).

Для этого необходимо совместить процесс крекинга и процесс гидрогенизации, для чего необходимо совмещать крекинговый механохимический реактор с реактором ионизационного гидрокрекинга - гидрогенизации, который в свою очередь совмещается с источником ионизирующего излучения, например, ускорителем электронов.For this, it is necessary to combine the cracking process and the hydrogenation process, for which it is necessary to combine the cracking mechanochemical reactor with the ionization hydrocracking - hydrogenation reactor, which in turn is combined with a source of ionizing radiation, for example, an electron accelerator.

Процесс совмещенного механохимического крекинга и ионизационного гидрокрекинга - гидрогенизации, с использованием ионизированного углеводородного газа, как прямого донора водорода для насыщения непредельных углеводородов, можно использовать как при крекинге тяжелого углеводородного сырья, например гудрона, мазута или вакуумного газойля, так и при апгрейде тяжелой и вязкой (например, битуминозной) нефти.The process of combined mechanochemical cracking and ionization hydrocracking - hydrogenation, using ionized hydrocarbon gas as a direct hydrogen donor to saturate unsaturated hydrocarbons, can be used both for cracking heavy hydrocarbons, such as tar, fuel oil or vacuum gas oil, and for upgrading heavy and viscous ( e.g. tar) oil.

На фиг. представлена схема переработки тяжелого углеводородного сырья.In FIG. The scheme of processing heavy hydrocarbons is presented.

В реакционное пространство ионизационного реактора 1 из ускорителя электронов 2 подается ионизирующее излучение. Углеводородное сырье, прошедшее обработку в механохимическом реакторе 3, в виде крекингового флюида, состоящего из паров дистиллятных фракций и жидкой фазы - остаточных не подвергшихся крекингу тяжелых фракций сырья с температурой 400…420°С, подается в реакционную зону ионизационного реактора 1. Туда же подается газ через патрубок 4.In the reaction space of the ionization reactor 1 from the electron accelerator 2 is supplied ionizing radiation. Hydrocarbon raw materials processed in a mechanochemical reactor 3, in the form of a cracking fluid, consisting of vapors of distillate fractions and a liquid phase - residual heavy fractions of raw materials not subjected to cracking with a temperature of 400 ... 420 ° C, are fed into the reaction zone of ionization reactor 1. gas through pipe 4.

После обработки нефтегазовая смесь разделяется на два потока: пары светлых фракций выводятся на ректификацию через патрубок 5, а мазут выводится через патрубок 6 и горячим насосом 7 направляется на рециркуляцию на прием механохимического реактора 3.After processing, the oil and gas mixture is divided into two streams: pairs of light fractions are removed for rectification through pipe 5, and fuel oil is removed through pipe 6 and is sent to the recirculation for reception of the mechanochemical reactor 3 with a hot pump 7.

Все жидкие углеводороды, в т.ч. нефть, мазуты, газойли и т.п., состоят в основном из углерода и водорода (не считая незначительных количеств сераорганики, и металлоорганики). Например, в природном газе около 25% (вес.) водорода, в нефти (РЕБКО) - около 13% (вес.), в бензине - 16% (вес.), в дизельном топливе - 13…14% (вес.), в мазуте - 9…11% (вес.).All liquid hydrocarbons, including oil, fuel oils, gas oils, etc., consist mainly of carbon and hydrogen (not counting insignificant amounts of organosulfur, and organometallics). For example, in natural gas about 25% (wt.) Hydrogen, in oil (REBCO) - about 13% (wt.), In gasoline - 16% (wt.), In diesel fuel - 13 ... 14% (wt.) , in fuel oil - 9 ... 11% (weight.).

Для того чтобы получить, например, из мазута (или вакуумного газойля) керосиновую и/или дизельную фракцию, нужно к 9…11% (вес.) водорода, содержащегося в мазутах, добавить еще от 2 до 4% (вес.) водорода, путем гидрокрекинга или гидрогенизации, или убрать определенное количество углерода из мазута, например, в виде нефтяного кокса или пека., путем вакуумной перегонки и последующего процесса коксования, и тогда содержание водорода в мазуте возрастет и мазут (или вакуумный газойль) превратится в дизельное топливо. А можно, как в настоящей заявке, селективно перераспределить определенную часть имеющегося в составе нефти водорода (например, 13% вес.), в дизельную фракцию, тогда из большей части тяжелой нефти получится дизельная фракция, а из другой меньшей части, обедненной водородом, получится другая, более тяжелая остаточная фракция - гудрон, или пек.In order to obtain, for example, kerosene and / or diesel fraction from fuel oil (or vacuum gas oil), it is necessary to add another 2 to 4% (weight) hydrogen to 9 ... 11% (wt.) Of hydrogen contained in fuel oils, by hydrocracking or hydrogenation, or removing a certain amount of carbon from fuel oil, for example, in the form of petroleum coke or pitch., by vacuum distillation and the subsequent coking process, and then the hydrogen content in the fuel oil will increase and the fuel oil (or vacuum gas oil) will turn into diesel fuel. And it is possible, as in this application, to selectively redistribute a certain part of the hydrogen present in the oil (for example, 13% by weight) to the diesel fraction, then from the majority of the heavy oil a diesel fraction will be obtained, and from the other smaller part, depleted in hydrogen, another, heavier residual fraction is tar, or pitch.

Но если нужно гидрировать мазут, тяжелые углеводородные фракции, или тяжелую нефть, то возникает вопрос, где взять водород? Его много в природном газе (25%), в попутном нефтяном газе (21…24%), в метаноле, и наконец, в воде.But if you need to hydrogenate fuel oil, heavy hydrocarbon fractions, or heavy oil, the question arises, where to get hydrogen? There is a lot of it in natural gas (25%), in associated petroleum gas (21 ... 24%), in methanol, and finally in water.

Самый дешевый водород получается из газа, в 2…3 раза дороже - из метанола и в 50 раз дороже - из воды. Если есть газ, то проблема решается достаточно легко, можно даже не выделять водород из газа, можно, как в настоящей заявке, использовать ионизированный газ в гидрогенизации, или гидрокрекинге и получать светлые дистилляты.The cheapest hydrogen is obtained from gas, 2 ... 3 times more expensive - from methanol and 50 times more expensive - from water. If there is gas, then the problem is solved quite easily, you can not even liberate hydrogen from the gas, you can, as in this application, use ionized gas in hydrogenation or hydrocracking and get light distillates.

Для осуществления этого процесса тяжелую и вязкую нефть предварительно подогревают с помощью теплообменников до 350°С (в период запуска установки, пока горячих потоков для теплообменников нет, и рекуперационный нагрев невозможен, подогрев нефти осуществляют с помощью электрических ТЭНов) и подают в механохимический реактор 3 (см. фиг.), где догревают до 400…425°С (в зависимости от группового химического состава сырья).To carry out this process, heavy and viscous oil is preheated with heat exchangers to 350 ° C (during the start-up of the installation, while there are no hot streams for heat exchangers, and recovery heating is not possible, oil is heated using electric heaters) and fed to the mechanochemical reactor 3 ( see Fig.), where they are heated to 400 ... 425 ° C (depending on the group chemical composition of the raw material).

Нагрев углеводородного сырья в механохимическом реакторе 3 происходит от механического импульсно-ударного воздействия специально сконструированными лопатками ротора и статора механохимического реактора на тонкую пленку жидкого сырья, находящуюся между указанными лопатками.The heating of hydrocarbon feedstocks in the mechanochemical reactor 3 occurs from a mechanical impulse-impact impact by specially designed rotor blades and the stator of the mechanochemical reactor on a thin film of liquid feed located between these blades.

Механическое импульсно-ударное воздействие на углеводородное сырье в механохимическом реакторе производится чередующимися высокочастотными механическими импульсами сжатия-растяжения в двух плоскостях, что вызывает мгновенное повышение-понижение давления с частотой от 20000 до 50000 импульсов в секунду (частота подбирается в зависимости от группового химического состава сырья).The mechanical impulse-impact effect on hydrocarbon raw materials in a mechanochemical reactor is performed by alternating high-frequency mechanical compression-extension pulses in two planes, which causes an instant increase-decrease in pressure with a frequency of 20,000 to 50,000 pulses per second (the frequency is selected depending on the group chemical composition of the raw material) .

В результате механического воздействия на углеводородное сырье, в процессе механохимического крекинга нагревательными элементами становятся сами молекулы сырья или их части, а температура передается на молекулярном уровне за тысячные доли секунды, при этом исключаются какие-либо местные перегревы или недогревы сырья, как, например, в трубчатых печах, когда в результате недогрева часть углеводородного сырья не будет крекирована, а в результате перегрева крекинг будет более глубокий, чем необходимо, и будут образовываться большие количества крекинговых газов и кокс, следовательно. выход целевых жидких светлых углеводородных фракций будет снижен.As a result of mechanical action on hydrocarbon raw materials, during the mechanochemical cracking process, the raw material molecules themselves or their parts become heating elements, and the temperature is transferred at the molecular level in thousandths of a second, while any local overheating or underheating of the raw material is excluded, as, for example, tube furnaces, when, as a result of underheating, part of the hydrocarbon feed will not be cracked, and as a result of overheating, the cracking will be deeper than necessary, and large quantities will form cracking gases and coke, therefore. the yield of the target liquid light hydrocarbon fractions will be reduced.

Еще один важный аспект работы механохимического реактора крекинга тяжелого углеводородного сырья - малое время нахождения углеводородного сырья в реакционной зоне реактора (доли секунды), что исключает серьезную проблему трубчатых печей - последующие (после крекинга) рекомбинации осколков длинных углеводородных молекул, с получением высококонденсированных углеводородов, склонных к коксованию.Another important aspect of the operation of the mechanochemical cracker of a heavy hydrocarbon feedstock is the short residence time of the hydrocarbon feed in the reaction zone of the reactor (fractions of a second), which eliminates the serious problem of tube furnaces - the subsequent (after cracking) recombination of fragments of long hydrocarbon molecules to produce highly condensed hydrocarbons prone to to coking.

Таким образом, при осуществлении механохимического крекинга тяжелого углеводородного сырья исключается образование краевых продуктов крекинга, т.е. крекинговых газов и кокса, что позволяет получать сравнительно больше искомых светлых дистиллятных фракций.Thus, during the implementation of mechanochemical cracking of heavy hydrocarbon feedstocks, the formation of edge cracking products, i.e. cracking gases and coke, which makes it possible to obtain relatively more desired light distillate fractions.

Образующиеся в процессе механохимического крекинга легкие фракции углеводородов (С12…С25) испаряются, а тяжелые фракции углеводородов, имеющие в структуре 25 и более атомов углерода: алканы, циклоалканы, а также длинные (С25+) боковые алкильные группы аренов подвергаются крекингу (распаду) и тоже испаряются.The light hydrocarbon fractions (C12 ... C25) formed during the mechanochemical cracking process evaporate, and the heavy hydrocarbon fractions having 25 or more carbon atoms in the structure: alkanes, cycloalkanes, as well as long (C25 +) side alkyl groups of arenes undergo cracking (decomposition) and also evaporate.

Необходимо отметить, что механические импульсы, воздействующие на сырье определенного типа, в механохимическом реакторе изначально создаются электрическим двигателем, и затем, с помощью специальной конструкции реактора, передаются в виде импульсов (сжатия-растяжения) разогретому сырью, поступающему в реактор.It should be noted that mechanical pulses affecting a certain type of raw material in a mechanochemical reactor are initially created by an electric motor, and then, using a special reactor design, they are transmitted in the form of pulses (compression-tension) to the heated raw material entering the reactor.

Указанные механические импульсы обладают строго определенной энергией, и в процессе регулирования крекинга тяжелого углеводородного сырья, в зависимости от группового химического состава сырья, частоту импульсного воздействия на сырье, при необходимости, постепенно увеличивают или уменьшают путем увеличения или снижения скорости вращения ротора реактора и увеличения или снижения объемной скорости подачи сырья в реактор ровно настолько, насколько необходимо, чтобы распадались только длинные (крупные, состоящие из 25 и более атомов углерода) углеводородные молекулы, а молекулы меньшего размера (молекулярного веса) не подвергались крекингу с образованием крекинговых газов.These mechanical impulses have a strictly defined energy, and in the process of controlling the cracking of heavy hydrocarbon feedstocks, depending on the group chemical composition of the feedstock, the frequency of the pulsed action on the feedstock is gradually increased or decreased, if necessary, by increasing or decreasing the speed of rotation of the reactor rotor and increasing or decreasing the volumetric feed rate of the feed into the reactor is exactly as much as necessary so that only long (large, consisting of 25 or more Erode) hydrocarbon molecules and the molecules of smaller size (molecular weight) not subjected to cracking with the formation of cracking gases.

В условиях установления определенных для каждого конкретного вида сырья указанных технологических параметров молекулы тяжелого углеводородного сырья будут распадаться на части относительно равные по молекулярной массе, что обеспечивает высокую селективность крекинга и максимальный выход керосинодизельной фракции (т.к. для получения разных по массе крекинговых осколков длинных молекул углеводородов потребуются несколько большие энергозатраты, чем на распад молекул углеводородного сырья на равные части).Under the conditions for the establishment of the indicated technological parameters for each specific type of raw material, the molecules of heavy hydrocarbon raw materials will decompose into parts of relatively equal molecular weight, which ensures high cracking selectivity and the maximum yield of the kerosene-diesel fraction (because to obtain cracked fragments of long molecules with different masses hydrocarbons will require somewhat greater energy consumption than the decomposition of hydrocarbon molecules into equal parts).

Опыт эксплуатации механохимического реактора на различных типах сырья свидетельствует, что при крекинге тяжелых углеводородов образуется до 70…95% массы легких керосинодизельных фракций, некоторое количество которых от 10 до 15% (вес.), получается в виде ненасыщенных углеводородов с двойными связями.The experience of operating a mechanochemical reactor on various types of raw materials indicates that when cracking heavy hydrocarbons, up to 70 ... 95% of the mass of light kerosene-diesel fractions, some of which from 10 to 15% (weight), is obtained in the form of unsaturated hydrocarbons with double bonds.

Самые тяжелые углеводороды, например, асфальтены и полициклические арены, в т.ч. конденсированные углеводороды, в механохимическом реакторе при указанных режимах не подвергаются крекингу и не испаряются, но вместе с парами легких фракций с высокой скоростью выносятся из механохимического реактора 3 с температурой около 400…425°С в ионизационный реактор 1 для дальнейшего гидрирования.The heaviest hydrocarbons, for example, asphaltenes and polycyclic arenas, including condensed hydrocarbons in the mechanochemical reactor under these conditions are not cracked and do not evaporate, but together with pairs of light fractions they are carried out at a high speed from the mechanochemical reactor 3 with a temperature of about 400 ... 425 ° C to ionization reactor 1 for further hydrogenation.

Вся парожидкостная масса продуктов переработки нефти из механохимического реактора 3 вводится в среднюю (или чуть выше) зону ионизационного реактора 1 таким образом, чтобы жидкая фаза входила по касательной и в виде тонкой пленки стекала в нижнюю часть реактора.The entire vapor-liquid mass of oil refining products from the mechanochemical reactor 3 is introduced into the middle (or slightly higher) zone of the ionization reactor 1 so that the liquid phase enters tangentially and flows as a thin film into the lower part of the reactor.

В нижнюю треть ионизационного реактора 1 через патрубок 4 вводят природный или попутный нефтяной газ массой от 4 до 16% от массы перерабатываемого сырья.Natural or associated petroleum gas weighing from 4 to 16% by weight of the processed raw material is introduced into the lower third of the ionization reactor 1 through pipe 4.

Ввод газа осуществляется через большое количество сопел, которые вспенивают жидкую массу тяжелых не прореагировавших углеводородов сырья, скапливающуюся в нижней части реактора, при этом образуются тонкопленочные пузырьки (пена), которые подвергаются облучению быстрыми электронами и частичному крекингу, а также указанные пузырьки лопаются и одновременно с крекингом в газовой (паровой) фазе подвергаются воздействию ионизированного газа и ионизированных крекинговых паров и т.о. подвергаются гидрированию.The gas is introduced through a large number of nozzles, which froth the liquid mass of heavy unreacted hydrocarbons of raw materials that accumulate in the lower part of the reactor, thereby forming thin-film bubbles (foam), which are irradiated by fast electrons and partial cracking, as well as these bubbles burst and simultaneously cracked in the gas (vapor) phase are exposed to ionized gas and ionized cracking vapors, etc. are hydrogenated.

При этом также образуются легкие светлые углеводороды, которые частично испаряются, а частично вместе с не прореагировавшим сырьем направляются на прием механохимического реактора. Чем больше в нефти содержится моно-, бициклических аренов и полициклических аренов, тем большее количество газа как донора водорода требуется вводить в ионизационный реактор 1.In this case, light light hydrocarbons are also formed, which partially evaporate, and partly, together with the unreacted raw materials, are sent to the reception of the mechanochemical reactor. The more oil contains mono-, bicyclic arenes and polycyclic arenes, the more gas as a hydrogen donor is required to be introduced into the ionization reactor 1.

В верхней части ионизационного реактора 1 расположен ускоритель быстрых электронов 2, который, в зависимости от производительности реактора, разгоняет электроны от 2-х до 5 мегаэлектронвольт. Углеводородный газ и пары крекинговых фракций подвергаются облучению быстрыми электронами, при этом они становятся реакционноспособными и в зоне ввода продуктов крекинга (в середине реактора 1) происходит перераспределение водорода из газа в ненасыщенные пары продуктов крекинга и в пленку тяжелого остаточного нефтепродукта, который в виде тонкой пленки вводится в реакционную зону на стенки ионизатора.In the upper part of the ionization reactor 1 there is a fast electron accelerator 2, which, depending on the performance of the reactor, accelerates electrons from 2 to 5 megaelectron-volts. Hydrocarbon gas and pairs of cracked fractions are irradiated with fast electrons, while they become reactive and in the zone of input of the cracked products (in the middle of reactor 1) hydrogen redistributes from gas to unsaturated pairs of cracked products and into a film of heavy residual oil, which is in the form of a thin film is introduced into the reaction zone on the walls of the ionizer.

Быстрые электроны, в отличие от прототипа, где реакция идет только на поверхности тяжелого углеводородного сырья, могут насквозь прошивать тонкую пленку тяжелого нефтепродукта как на стенке ионизационного реактора, так и тонкую пленку пузырьков пены, образующейся из жидкой фазы углеводородов, при барботаже вводимого в ионизационный реактор по патрубку 4 газа (см фиг).Fast electrons, in contrast to the prototype, where the reaction takes place only on the surface of heavy hydrocarbon feedstocks, can pierce through a thin film of heavy oil product both on the wall of the ionization reactor and a thin film of bubbles of foam formed from the liquid phase of hydrocarbons when bubbled into the ionization reactor on the gas pipe 4 (see FIG.).

Тяжелые ненасыщенные алканы, моно- и полициклические алканы и арены, которые в жидкой фазе были введены в реактор 1 вместе с парами крекинговых фракций, так же, как и пары крекинговых фракций, будут ионизироваться быстрыми электронами, хотя и в несколько меньшей степени, и будут также насыщаться водородом, который перераспределяется из ионизированного газа в жидкую часть продукции крекинга, находящегося на стенках ионизационного реактора 1 в виде тонкой пленки, при этом будут образовываться светлые фракции, которые частично будут переходить в паровую фазу, т.к. температура в реакционной зоне ионизационного реактора 1 поддерживается (регулированием подачи холодного углеводородного газа - донора водорода, около 420…430°С, а частично в виде насыщенных тяжелых остаточных фракций будут попадать вниз ионизационного реактора 1 и отводится по патрубку 6 насосом 7 на прием механохимического реактора 3.Heavy unsaturated alkanes, mono- and polycyclic alkanes and arenes, which were introduced into the reactor 1 in the liquid phase together with pairs of cracked fractions, as well as pairs of cracked fractions, will be ionized by fast electrons, although to a slightly lesser extent, they will also saturated with hydrogen, which is redistributed from the ionized gas to the liquid part of the cracking products located on the walls of the ionization reactor 1 in the form of a thin film, while light fractions will form, which will partially transition be in the vapor phase, because the temperature in the reaction zone of ionization reactor 1 is maintained (by regulating the supply of cold hydrocarbon gas - a hydrogen donor, about 420 ... 430 ° C, and partially in the form of saturated heavy residual fractions will fall down the ionization reactor 1 and is discharged through pipe 6 by pump 7 to the reception of the mechanochemical reactor 3.

По сравнению с аналогичными процессами предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:Compared with similar processes, the proposed method has the following advantages:

* Повышенной эффективностью за счет сочетания эффектов механохимического импульсного крекинга с ионизационным гидрокрекингом (гидрогенизацией), когда в одной реакционной зоне можно проводить сразу несколько процессов одновременно, например, процесс крекинга тяжелого углеводородного сырья, под воздействием ионизирующего излучения, и получения атомарного водорода и радикализированных «осколков» природного (попутного) газа, крекинг длинных углеводородных цепочек С25+ высшие в более короткие С12…С25 и гидрирование (насыщение водородом) ненасыщенных углеводородов, которые образуются при крекинге.* Increased efficiency due to the combination of the effects of mechanochemical pulsed cracking with ionization hydrocracking (hydrogenation), when several processes can be carried out simultaneously in the same reaction zone, for example, the process of cracking heavy hydrocarbons, under the influence of ionizing radiation, and the production of atomic hydrogen and radicalized “fragments” »Natural (associated) gas, cracking of long C25 + hydrocarbon chains higher into shorter C12 ... C25 and hydrogenation (hydrogenation) n unsaturated hydrocarbons that are formed during cracking.

* Более четкой селективностью технологических процессов крекинга сырья и гидрокрекинга жидкой фазы с продуктов крекинга, и процесса гидрокрекинга (гидрогенизации) ненасыщенных углеводородов, образующихся в процессе механохимического крекинга углеводородного сырья, т.к. процесс механохимического крекинга регулируется только двумя основными регулирующими параметрами: скоростью вращения ротора механохимического реактора, а процесс гидрокрекинга (гидрогенизации) - интенсивностью радиационного воздействия.* A clearer selectivity of technological processes for cracking raw materials and hydrocracking the liquid phase from cracking products, and the hydrocracking (hydrogenation) process of unsaturated hydrocarbons formed in the process of mechanochemical cracking of hydrocarbon raw materials, as the process of mechanochemical cracking is regulated by only two main regulatory parameters: the rotational speed of the rotor of the mechanochemical reactor, and the process of hydrocracking (hydrogenation) - by the intensity of radiation exposure.

* Повышенный выход стабильных насыщенных светлых фракций углеводородов, обусловленный объединением в одну технологическую цепочку, например, процесса радиационного крекинга и процесса насыщением водородом продуктов крекинга.* Increased yield of stable saturated light fractions of hydrocarbons, due to the combination in one technological chain, for example, of the process of radiation cracking and the process of hydrogen saturation of cracking products.

* Повышение экономической эффективности процесса путем синергии гидрирования с крекингом.* Improving the economic efficiency of the process through the synergy of hydrogenation with cracking.

Claims (3)

1. Способ получения светлых углеводородов путем воздействия на нефть ионизирующим излучением, насыщением ее газообразными алканами или водородом с постоянным выводом из зоны облучения образующихся продуктов, таких как остаточные тяжелые парафинонафтеновые фракции, отличающийся тем, что нефть предварительно подвергают нагреву и механохимической обработке, при которой образуются ненасыщенные углеводороды с двойными связями, вводят ее и водородосодержащий газ в реактор, подвергают обработке ионизирующим излучением с энергией от 2 до 5 МэВ, а образующиеся остаточные тяжелые парафинонафтеновые фракции подвергают рециркуляции и отводят на прием механохимического реактора.1. A method of producing light hydrocarbons by exposure to oil by ionizing radiation, saturating it with gaseous alkanes or hydrogen with a constant withdrawal of formed products from the irradiation zone, such as residual heavy paraffin-naphthenic fractions, characterized in that the oil is preliminarily subjected to heating and mechanochemical treatment, in which unsaturated hydrocarbons with double bonds, introducing it and a hydrogen-containing gas into the reactor, is subjected to treatment with ionizing radiation with an energy of from 2 to 5 eV, and the resulting residual heavy fraction is recycled parafinonaftenovye and discharged to receiving mechanochemical reactor. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру в реакционной зоне механохимического реактора поддерживают в интервале 400…425°С, а в реакционной зоне ионизационного реактора - в интервале 420…430°С.2. The method according to p. 1, characterized in that the temperature in the reaction zone of the mechanochemical reactor is maintained in the range of 400 ... 425 ° C, and in the reaction zone of the ionization reactor in the range of 420 ... 430 ° C. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве алканов вводят природный или попутный нефтяной газ, массой от 4 до 16% от массы перерабатываемой нефти.3. The method according to p. 1, characterized in that the alkanes are introduced natural or associated petroleum gas, weighing from 4 to 16% by weight of the processed oil.

Images