RU2775970C2

RU2775970C2 - Coking at sites of heavy pitch and other raw materials with a high tendency for contamination

Info

Publication number: RU2775970C2
Application number: RU2020133376A
Authority: RU
Inventors: Ахмад А. ФАЭГ; Дэниел Брюс ДЖИЛЛИС
Original assignee: ЛАММУС ТЕКНОЛОДЖИ ЭлЭлСи
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2022-07-12

Abstract

FIELD: petroleum industry.

SUBSTANCE: group of inventions relates to methods and system for producing coke. The method includes the following stages: heavy pitch is heated to the initial coking temperature in the range from 500°F to 750°F, resulting in heated raw material of the coking unit, the heated raw material of the coking unit is then supplied into a coke drum, additionally heated on site, in the coke drum, to the coking temperature by direct heat exchange, and the heated raw materials of the coking unit is subjected to thermal cracking in the coke drum for the purpose of cracking part of the heavy pitch, forming a steam cracking product and a coke product. The method includes the following stages: heavy pitch is heated to the initial coking temperature in the range from 500°F to 750°F, resulting in heated raw material of the coking unit, the heated raw material of the coking plant is then mixed with an superheating medium, then the mixture is supplied into a coke drum and heated on site, in the coke drum, by direct heat exchange with the superheating medium. The mixture is subjected to thermal cracking in the coke drum for the purpose of cracking part of the heavy pitch, forming a steam cracking product and a coke product. The system comprises: a heater for heating heavy pitch to the initial coking temperature in the range from 500°F to 750°F, resulting in heated raw material of the coking unit, a pipeline for supplying the heated raw material of the coking unit into the coke drum, a heater for heating the superheating medium resulting in heated superheating medium, a pipeline for supplying the heated superheating medium to heat the heated raw material of the coking unit on site, in the coke drum, by direct heat exchange with the superheating medium, and a pipeline for discharging the steam cracking product from the coke drum.

EFFECT: prevention of fast coking of pipes of the heater and significant increase in the duration of the working cycle of the heater and the unit, as well as increase in the output of liquid and reduction in the requirements for the supporting tools of the unit.

25 cl, 1 dwg

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

[0001] Облагораживание тяжелого пека и другого сырья с высокой тенденцией к загрязнению путем замедленного коксования является, в лучшем случае, сложным, если вообще возможным. Тяжелый пек может образовываться в различных процессах, включая деасфальтизацию растворителем, суперкритическую деасфальтизацию растворителем (например, установка Rose unit или процесс LCFining), гидрокрекинг нефтяных остатков с использованием суспензионного катализатора, а также представлять собой остаточное масло трудноизвлекаемой нефти и т.д. Сложность обработки тяжелого пека путем замедленного коксования заключается, главным образом, в эксплуатационной надежности, вернее, ненадежности, вызываемой быстрым закоксовыванием труб пламенного нагревателя, влекущим за собой снижение производительности или остановку для механического коксоудаления.[0001] Upgrading heavy pitch and other feedstocks with a high tendency to foul by delayed coking is difficult, if not impossible, at best. Heavy pitch can be generated in a variety of processes including solvent deasphalting, supercritical solvent deasphalting (e.g. Rose unit or LCFining process), hydrocracking of oil residues using a slurry catalyst, as well as residual oil of tight oils, etc. The difficulty of processing heavy pitch by delayed coking is mainly due to operational reliability, or rather unreliability, caused by the rapid coking of the flame heater tubes, resulting in a decrease in productivity or a stop for mechanical decoking.

[0002] При обработке тяжелого пека, сталкиваясь с указанными проблемами, нефтепереработчики предпочитают обрабатывать потоки пека, смешивая их с вакуумными остатками, атмосферными остатками и другими потоками более легких углеводородов, при этом, устанавливая/задавая больший коэффициент рециркуляции установки коксования для достижения приемлемой продолжительности рабочего цикла нагревателя. Вследствие этого, смешивание с другими потоками требует большой высоты или пропускной способности установки коксования, что сопряжено с большими капитальными и эксплуатационными затратами. Больший коэффициент рециркуляции и рециркуляция легкого газойля коксования с целью ограничения загрязнения труб нагревателя также ведет к увеличению размера установки, образованию большего количества кокса и снижению выхода жидкости. Остаточное масло трудноизвлекаемой нефти по своей природе содержит большое количество парафинов, для конверсии которых нужно подводить больше тепла, следовательно засорение труб нагревателя ускоряется.[0002] When processing heavy pitch, facing these problems, refiners prefer to treat the pitch streams by mixing them with vacuum residues, atmospheric residues, and other lighter hydrocarbon streams, while setting/setting a higher coker recirculation ratio to achieve an acceptable operating time. heater cycle. As a result, mixing with other streams requires a large height or capacity of the coker unit, which is associated with high capital and operating costs. A higher recycle ratio and recirculation of the light coking gas oil to limit fouling of the heater tubes also results in an increase in plant size, more coke production and lower liquid yield. Residual oil of tight oil inherently contains a large amount of paraffins, for the conversion of which more heat must be supplied, hence the fouling of the heater tubes is accelerated.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0003] Излагаемые в настоящем документе варианты осуществления изобретения относятся к способам коксования на месте тяжелого пека, полученного при деасфальтизации растворителем, суперкритической деасфальтизации растворителем, гидрокрекинге нефтяных остатков, гидрокрекинге с использованием суспензионного катализатора и представляющего собой остаточное масло сланцевой (трудноизвлекаемой) нефти, путем замедленного коксования с целью получения дистиллятов и кокса. Описываемые варианты осуществления изобретения предусматривают нагревание чистого пека или остаточного масла, полученного из сланцевой нефти, до начальной температуры коксования и последующее завершение реакции коксования в коксовых барабанах при помощи отдельной нагревательной среды. В конце цикла коксования в коксовом барабане находится частично конвертированный пек, который затем подвергают дополнительному нагреванию нагревательной средой до конечной температуры реакции, таким образом, завершая реакцию. Благодаря более низкой температуре на выходе змеевика нагревателя из-за нагревания сырья только на начальной температуры коксования, предотвращается быстрое закоксовывание труб нагревателя, и значительно увеличивается продолжительность рабочего цикла нагревателя и установки. Кроме этого, предлагаемые в настоящем документе схемы позволяют проводить коксование при таком сочетании рабочих условий, когда выход жидкости для каждого вида сырья максимален. Кроме этого, низкие капитальные и эксплуатационные затраты, свойственные описываемым способам и системам, благоприятствуют экономическим показателям конструктивного решения или проекта увеличения мощности предприятия.[0003] The embodiments disclosed herein relate to in-situ coking processes for heavy pitch produced by solvent deasphalting, supercritical solvent deasphalting, residue hydrocracking, slurry catalyst hydrocracking, and shale (hard-to-recover) oil residual oil by delayed coking to obtain distillates and coke. The described embodiments of the invention involve heating pure pitch or residual oil derived from shale oil to the initial coking temperature and then completing the coking reaction in coke drums using a separate heating medium. At the end of the coking cycle, the partially converted pitch is in the coke drum, which is then subjected to further heating by the heating medium to the final reaction temperature, thus completing the reaction. Due to the lower temperature at the outlet of the heater coil due to heating the feedstock only at the initial coking temperature, rapid coking of the heater tubes is prevented, and the cycle time of the heater and plant is significantly increased. In addition, the schemes proposed in this document allow coking under such a combination of operating conditions when the liquid yield for each type of raw material is maximum. In addition, the low capital and operating costs inherent in the disclosed methods and systems favor the economics of a plant design or expansion project.

[0004] В одном из аспектов, описываемые варианты осуществления изобретения относятся к способу производства кокса. Способ может включать: нагревание тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; подачу нагретого сырья установки коксования в коксовый барабан; нагревание нагретого сырья установки коксования на месте, в коксовом барабане, путем прямого теплообмена с перегревающей средой; проведение термического крекинга нагретого сырья установки коксования в коксовом барабане с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.[0004] In one aspect, the described embodiments of the invention relate to a method for producing coke. The method may include: heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; supply of heated raw material of the coking unit to the coke drum; heating the heated feedstock of the coking unit in situ, in the coke drum, by direct heat exchange with the overheating medium; carrying out thermal cracking of the heated raw material of the coking unit in a coke drum in order to crack part of the heavy pitch with the formation of a steam cracked product and a coke product.

[0005] В другом аспекте описываемые варианты осуществления изобретения относятся к способу производства кокса. Способ может включать: нагревание тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; подачу нагретого сырья установки коксования в коксовый барабан; нагревание нагретого сырья установки коксования перегревающей средой и проведение термического крекинга нагретого сырья установки коксования в коксовом барабане с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.[0005] In another aspect, the described embodiments of the invention relate to a method for producing coke. The method may include: heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; supply of heated raw material of the coking unit to the coke drum; heating the heated coker feedstock with a superheated medium; and thermally cracking the heated coker feedstock in a coke drum to crack a portion of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

[0006] В другом аспекте описываемые варианты осуществления изобретения относятся к способу производства кокса. Способ может включать: нагревание тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; смешивание нагретого сырья установки коксования с перегревающей средой и подачу смеси в коксовый барабан; проведение термического крекинга нагретого сырья установки коксования в коксовом барабане с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.[0006] In another aspect, the described embodiments of the invention relate to a method for producing coke. The method may include: heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; mixing the heated raw material of the coking unit with the superheated medium and supplying the mixture to the coke drum; carrying out thermal cracking of the heated raw material of the coking unit in a coke drum in order to crack part of the heavy pitch with the formation of a steam cracked product and a coke product.

[0007] В другом аспекте описываемые варианты осуществления изобретения относятся к способу производства кокса. Способ может включать: нагревание тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; подачу нагретого сырья установки коксования в коксовый барабан; нагревание нагретого сырья установки коксования на месте, в коксовом барабане, и проведение термического крекинга нагретого сырья установки коксования в коксовом барабане с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.[0007] In another aspect, the described embodiments of the invention relate to a method for producing coke. The method may include: heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; supply of heated raw material of the coking unit to the coke drum; heating the heated coker feedstock in situ in the coke drum; and thermally cracking the heated coker feedstock in the coke drum to crack a portion of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

[0008] В другом аспекте описываемые варианты осуществления изобретения относятся к системе для производства кокса. Система может включать: нагреватель для нагревания тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; трубопровод для подачи нагретого сырья установки коксования в коксовый барабан; нагреватель для нагревания перегревающей среды с получением нагретой перегревающей среды; трубопровод для подачи нагретой перегревающей среды в коксовый барабан для нагревания нагретого сырья установки коксования на месте, в коксовом барабане, путем прямого теплообмена с перегревающей средой; трубопровод для отведения парового крекинг-продукта из коксового барабана в ходе проведения в коксовом барабане термического крекинга нагретого сырья установки коксования с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.[0008] In another aspect, the described embodiments of the invention relate to a system for the production of coke. The system may include: a heater for heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; a pipeline for supplying the heated raw material of the coking unit to the coke drum; a heater for heating the superheated medium to obtain a heated superheated medium; a pipeline for supplying the heated superheating medium to the coke drum for heating the heated feedstock of the coking unit in situ, in the coke drum, by direct heat exchange with the superheating medium; a pipeline for withdrawing the steam cracked product from the coke drum during the thermal cracking of the heated feedstock of the coker unit in the coke drum to crack part of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

[0009] В другом аспекте описываемые варианты осуществления изобретения относятся к системе для производства кокса. Система может включать: нагреватель для нагревания тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; трубопровод для подачи нагретого сырья установки коксования в коксовый барабан; трубопровод для подачи перегревающей среды для нагревания нагретого сырья установки коксования и проведения в коксовом барабане термического крекинга полученного нагретого сырья установки коксования с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.[0009] In another aspect, the described embodiments of the invention relate to a system for the production of coke. The system may include: a heater for heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; a pipeline for supplying the heated raw material of the coking unit to the coke drum; a pipeline for supplying a superheated medium for heating the heated raw material of the coker unit and carrying out thermal cracking of the obtained heated raw material of the coker unit in the coke drum in order to crack part of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

[0010] В другом аспекте описываемые варианты осуществления изобретения относятся к системе для производства кокса. Система может включать: нагреватель для нагревания тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; мешалку для смешивания нагретого сырья установки коксования с перегревающей средой и трубопровод для подачи смеси в коксовый барабан для проведения в коксовом барабане термического крекинга нагретого сырья установки коксования с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.[0010] In another aspect, the described embodiments of the invention relate to a system for the production of coke. The system may include: a heater for heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; an agitator for mixing the heated feedstock of the coking plant with a superheated medium and a pipeline for supplying the mixture to the coke drum for conducting thermal cracking of the heated feedstock of the coking plant in the coke drum to crack part of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

[0011] В другом аспекте описываемые варианты осуществления изобретения относятся к системе для производства кокса. Система может включать: нагреватель для нагревания тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; трубопровод для подачи нагретого сырья установки коксования в коксовый барабан; систему управления для регулирования нагревания на месте, в коксовом барабане, нагретого сырья установки коксования и коксовый барабан для проведения термического крекинга нагретого сырья установки коксования с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.[0011] In another aspect, the described embodiments of the invention relate to a system for the production of coke. The system may include: a heater for heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; a pipeline for supplying the heated raw material of the coking unit to the coke drum; a control system for controlling in situ heating in the coke drum of the heated coker feed; and a coke drum for thermally cracking the heated coker feed to crack a portion of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

[0012] В другом аспекте описываемые варианты осуществления изобретения относятся к способу производства кокса. Способ может включать: нагревание тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; подачу нагретого сырья установки коксования в коксовый барабан; нагревание нагретого сырья установки коксования на месте, в коксовом барабане, путем прямого теплообмена; и проведение термического крекинга нагретого сырья установки коксования в коксовом барабане с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.[0012] In another aspect, the described embodiments of the invention relate to a method for producing coke. The method may include: heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; supply of heated raw material of the coking unit to the coke drum; heating the heated feedstock of the coking unit in situ, in the coke drum, by direct heat exchange; and thermally cracking the heated coker feedstock in a coke drum to crack a portion of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

[0013] В другом аспекте описываемые варианты осуществления изобретения относятся к способу производства кокса. Способ может включать: нагревание тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; смешивание нагретого сырья установки коксования с перегревающей средой; подачу смеси в коксовый барабан; нагревание смеси на месте, в коксовом барабане, путем прямого теплообмена с перегревающей средой; и проведение термического крекинга смеси в коксовом барабане с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.[0013] In another aspect, the described embodiments of the invention relate to a method for producing coke. The method may include: heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; mixing the heated raw material of the coking unit with the superheated medium; feeding the mixture into the coke drum; heating the mixture in situ, in the coke drum, by direct heat exchange with the overheating medium; and subjecting the mixture to thermal cracking in a coke drum to crack a portion of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

[0014] В другом аспекте описываемые варианты осуществления изобретения относятся к системе для производства кокса. Система может включать: нагреватель для нагревания тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; трубопровод для подачи нагретого сырья установки коксования в коксовый барабан; нагреватель для нагревания перегревающей среды с получением нагретой перегревающей среды; трубопровод для подачи нагретой перегревающей среды с целью нагрева нагретого сырья установки коксования на месте, в коксовом барабане, путем прямого теплообмена с перегревающей средой; трубопровод для отведения парового крекинг-продукта из коксового барабана.[0014] In another aspect, the described embodiments of the invention relate to a system for the production of coke. The system may include: a heater for heating heavy pitch to an initial coking temperature to produce heated coker feedstock; a pipeline for supplying the heated raw material of the coking unit to the coke drum; a heater for heating the superheated medium to obtain a heated superheated medium; a pipeline for supplying a heated superheating medium for the purpose of heating the heated raw material of the coking unit in place, in the coke drum, by direct heat exchange with the superheating medium; a pipeline for removing the steam cracked product from the coke drum.

[0015] Другие аспекты и преимущества изобретения станут понятны из последующего описания и прилагаемой формулы изобретения.[0015] Other aspects and advantages of the invention will become apparent from the following description and the appended claims.

Согласно формуле, предлагается способ производства кокса, включающий стадии, на которых: нагревают тяжелый пек до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; подают нагретое сырье установки коксования в коксовый барабан; дополнительно нагревают нагретое сырье установки коксования на месте, в коксовом барабане, до температуры коксования путем прямого теплообмена; и проводят термический крекинг нагретого сырья установки коксования в коксовом барабане с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.According to the formula, a method for the production of coke is proposed, which includes the stages at which: heavy pitch is heated to the initial temperature of coking to obtain heated raw materials of the coking unit; serving the heated raw material of the coking unit in the coke drum; additionally heating the heated raw material of the coking unit in place, in the coke drum, to the coking temperature by direct heat exchange; and conducting thermal cracking of the heated coker feedstock in a coke drum to crack a portion of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

Предпочтительно прямой теплообмен осуществляют посредством контакта нагретого сырья установки коксования с перегревающей средой.Preferably, direct heat exchange is carried out by contacting the heated coker feedstock with the superheating medium.

Предпочтительно стадии нагревания посредством прямого теплообмена и проведения термического крекинга осуществляют одновременно.Preferably, the steps of heating by direct heat exchange and thermal cracking are carried out simultaneously.

Предпочтительно начальная температура коксования составляет от 500°F до 750°F.Preferably, the initial coking temperature is between 500°F and 750°F.

Предпочтительно способ дополнительно включает подачу парового крекинг-продукта в сепаратор установки коксования для извлечения одной или более фракций легких углеводородов.Preferably, the method further comprises feeding a steam cracked product to a coker unit separator to recover one or more light hydrocarbon fractions.

Предпочтительно способ дополнительно включает прекращение подачи нагретого сырья установки коксования в коксовый барабан и удаление из коксового барабана коксового продукта.Preferably, the method further comprises stopping the supply of heated coker feedstock to the coke drum and removing the coke product from the coke drum.

Предпочтительно перегревающую среду приводят в контакт с нагретым сырьем установки коксования через один или более подающих впусков выше по потоку от коксового барабана, нагреватель перегревающей среды выше по потоку от коксового барабана или подающий впуск, подающий перегревающую среду непосредственно в коксовый барабан.Preferably, the superheat medium is brought into contact with the heated coker feed through one or more feed inlets upstream of the coke drum, a superheat media heater upstream of the coke drum, or a feed inlet supplying the superheat medium directly to the coke drum.

Предпочтительно перегревающая среда не конденсируется в рабочих условиях коксового барабана в ходе цикла коксования.Preferably, the superheating medium does not condense under the operating conditions of the coke drum during the coking cycle.

Предпочтительно перегревающая среда представляет собой одну или более сред из следующих: пар, диоксид углерода, азот, инертные газы или один или более легкие углеводороды.Preferably, the superheating medium is one or more of the following: steam, carbon dioxide, nitrogen, inert gases, or one or more light hydrocarbons.

Предпочтительно перегревающую среду подают в коксовый барабан в ходе цикла заполнения, в ходе цикла коксования или обоих циклов.Preferably, the superheating medium is fed into the coke drum during the filling cycle, during the coking cycle, or both cycles.

Предпочтительно нагревание нагретого сырья установки коксования на месте продолжается в течение времени, необходимого для завершения термического крекинга.Preferably, the heating of the heated in situ coker feedstock is continued for the time necessary to complete the thermal cracking.

Предпочтительно тяжелый пек представляет собой 100% тяжелый пек.Preferably the heavy pitch is 100% heavy pitch.

Предпочтительно тяжелый пек содержит до 10% вес. разбавителя.Preferably heavy pitch contains up to 10 wt%. thinner.

Предпочтительно тяжелый пек характеризуется содержанием кокса по Конрадсону 35% вес. или более и содержанием асфальтенов 15% вес. или более.Preferably, the heavy pitch is characterized by a Conradson coke content of 35% by weight. or more and an asphaltene content of 15% by weight. or more.

Дополнительно согласно формуле изобретения заявляется способ производства кокса, при этом, способ включает стадии, на которых: нагревают тяжелый пек до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; смешивают нагретое сырье установки коксования с перегревающей средой; подают смесь в коксовый барабан; нагревают смесь на месте, в коксовом барабане, путем прямого теплообмена с перегревающей средой; и проводят термический крекинг смеси в коксовом барабане с целью крекинга части тяжелого пека с образованием парового крекинг-продукта и коксового продукта.Additionally, according to the claims of the invention, a method for the production of coke is claimed, wherein the method includes the steps in which: heating heavy pitch to the initial coking temperature to obtain a heated raw material of the coking unit; mixing the heated raw material of the coking unit with the overheating medium; feeding the mixture into a coke drum; heating the mixture in situ, in the coke drum, by direct heat exchange with the overheating medium; and thermally cracking the mixture in a coke drum to crack a portion of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

Дополнительно согласно формуле изобретения заявляется система для производства кокса, при этом, система содержит: нагреватель для нагревания тяжелого пека до начальной температуры коксования с получением нагретого сырья установки коксования; трубопровод для подачи нагретого сырья установки коксования в коксовый барабан; нагреватель для нагревания перегревающей среды с получением нагретой перегревающей среды; трубопровод для подачи нагретой перегревающей среды для нагревания нагретого сырья установки коксования на месте, в коксовом барабане, путем прямого теплообмена с перегревающей средой; трубопровод для отведения парового крекинг-продукта из коксового барабана.Additionally, according to the claims, a system for the production of coke is claimed, wherein the system comprises: a heater for heating heavy pitch to the initial coking temperature to obtain heated raw materials of the coking unit; a pipeline for supplying the heated raw material of the coking unit to the coke drum; a heater for heating the superheated medium to obtain a heated superheated medium; a pipeline for supplying a heated superheating medium for heating the heated feedstock of the coking unit in situ, in the coke drum, by direct heat exchange with the superheating medium; a pipeline for removing the steam cracked product from the coke drum.

Предпочтительно система дополнительно содержит мешалку для смешивания нагретого сырья установки коксования с перегревающей средой и трубопровод для подачи смеси в коксовый барабан.Preferably, the system further comprises an agitator for mixing the heated coker feedstock with a superheated medium and a conduit for feeding the mixture into the coke drum.

Предпочтительно трубопровод для подачи нагретой перегревающей среды соединен с коксовым барабаном.Preferably, the pipeline for supplying the heated superheating medium is connected to the coke drum.

Предпочтительно нагреватель для нагревания тяжелого пека и нагреватель для нагревания перегревающей среды расположены в разных зонах одного нагревателя.Preferably, the heavy pitch heater and the superheating medium heater are located in different zones of the same heater.

Предпочтительно система дополнительно содержит систему управления для регулирования нагревания нагретого сырья установки коксования на месте, в коксовом барабане.Preferably, the system further comprises a control system for controlling the heating of the heated coker feedstock in situ, in the coke drum.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0016] Фиг. 1 представляет собой упрощенную схему процесса коксования и устройства, соответствующих раскрываемым вариантам осуществления изобретения.[0016] FIG. 1 is a simplified diagram of a coking process and apparatus in accordance with the disclosed embodiments of the invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0017] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам и способам коксования на месте тяжелого пека и другого сырья с высокой тенденцией к загрязнению путем замедленного коксования. Тяжелый пек, являющийся сырьем описываемых процессов, может включать ряд потоков нефтепереработки, которые не поддаются дальнейшей рентабельной дистилляции, каталитическому крекингу или не могут быть обработаны другими способами с получением потоков топливных смесей. Обычно, эти материалы непригодны для каталитической обработки из-за загрязнения и/или деактивации катализатора золой и металлами. Описываемые варианты осуществления изобретения направлены на использование тяжелого пека и другого сырья с высокой тенденцией к загрязнению в качестве сырья установки коксования, в том числе, тяжелого пека, образующегося при деасфальтизации растворителем, деасфальтизации на Rose unit, гидрокрекинге нефтяных остатков, гидрокрекинге нефтяных остатков с использованием суспензионного катализатора, а также остаточного масла сланцевой (трудноизвлекаемой) нефти и т.д.[0017] Embodiments of the present invention relate to in situ coking systems and methods for heavy pitch and other feedstocks with a high tendency to foul by delayed coking. The heavy pitch feedstock of the described processes may include a number of refinery streams that are not amenable to further cost-effective distillation, catalytic cracking, or otherwise processed to fuel blend streams. Typically, these materials are unsuitable for catalytic treatment due to fouling and/or deactivation of the catalyst by ash and metals. The described embodiments of the invention are directed to the use of heavy pitch and other feedstocks with a high tendency to fouling as coker feedstock, including heavy pitch produced by solvent deasphalting, Rose unit deasphalting, residue hydrocracking, slurry hydrocracking of residue oil. catalyst, as well as residual oil from shale (hard-to-recover) oil, etc.

[0018] В некоторых вариантах осуществления изобретения указанное выше сырье может быть подано в установку коксования чистым (неразбавленным) с целью проведения замедленного коксования. В других вариантах осуществления изобретения сырье может быть минимально разбавлено, например, путем добавления до 10% вес. разбавителя. Пригодные в вариантах осуществления изобретения разбавители могут включать обычное сырье установки коксования, такое как остатки атмосферной дистилляции, остатки вакуумной дистилляции, остаточные масла установки каталитического крекинга, остаточные масла установки гидрокрекинга, остаточные масла других нефтехимических установок. Введение минимального количества разбавителя может улучшить пригодность тяжелого пека и другого сырья с высокой тенденцией к загрязнению для переработки без значительного отрицательного влияния на размер оборудования и другие отмечаемые в настоящем документе преимущества, связанные с обработкой чистого или почти чистого тяжелого пека.[0018] In some embodiments of the invention, the above feedstock may be fed clean (undiluted) to the coker for delayed coking. In other embodiments of the invention, the raw material can be minimally diluted, for example, by adding up to 10 wt%. thinner. Suitable diluents in embodiments may include conventional coker feedstocks such as atmospheric distillation residues, vacuum distillation residues, catalytic cracker bottom oils, hydrocracker bottom oils, other petrochemical plant bottom oils. The introduction of a minimal amount of diluent can improve the suitability of heavy pitch and other feedstocks with a high tendency to foul for processing without significantly adversely affecting equipment size and other benefits noted herein associated with the processing of pure or nearly pure heavy pitch.

[0019] Сырье, которое может быть использовано в соответствии с вариантами описываемого изобретения, может характеризоваться содержанием кокса по Конрадсону, превышающим 35% вес. Сырье, которое может быть использовано в соответствии с вариантами описываемого изобретения, также может иметь высокое содержание асфальтенов, например, больше 15% вес., больше 25% вес. или даже больше 35% вес., так что содержание асфальтенов может быть таким же большим, как и содержание кокса по Конрадсону.[0019] Raw materials that can be used in accordance with the variants of the described invention, may be characterized by the content of coke according to Conradson, in excess of 35 wt%. Raw materials that can be used in accordance with the variants of the described invention, may also have a high content of asphaltenes, for example, more than 15% wt., more than 25% wt. or even more than 35% wt., so that the content of asphaltenes can be as high as the content of coke according to Conradson.

[0020] Как известно в данной области техники, сырье установки коксования может быть подвергнуто обработке выше по потоку от установки коксования. Например, может быть проведена гидропереработка, обессоливание, деметаллизация, обессеривание или другие виды предварительной обработки сырья установки коксования с целью получения заданного коксового продукта.[0020] As is known in the art, coker feedstock can be processed upstream of the coker. For example, hydroprocessing, desalting, demetallization, desulfurization, or other forms of pre-treatment of the coker feedstock may be carried out to produce the desired coke product.

[0021] В обычных процессах коксования сырье установки коксования нагревают до температуры коксования, после чего выдерживают в коксовом барабане до завершения реакции коксования/крекинга, используя энергию, которая уже была передана сырью в коксующем нагревателе. В других конфигурациях сырье нагревают до температуры, превышающей температуру коксования, для ускорения крекинга и закаливают сырье выше по потоку от коксового барабана. В процессах, описываемых в настоящем документе, напротив, тяжелый пек/сырье с высокой тенденцией к загрязнению нагревают до начальной температуры коксования, температуры, которой недостаточно для проведения реакции коксования до полного завершения. Остальную энергию передают затем отходящему потоку нагревателя, накапливаемому в коксовом барабане, таким образом, доводят до полного завершения реакцию коксования/крекинга. Остальная энергия может быть передана отходящему потоку нагревателя непосредственно до и/или внутри коксового барабана при помощи перегретой среды, подаваемой в коксовый барабан по подводящему трубопроводу, либо после цикла заполнения и/или во время цикла заполнения коксового барабана. Помимо нагревателя установки коксования нужен отдельный источник энергии с достаточно высокой температурой. По сведениям автора изобретения, нагревание тяжелого пека/сырья с высокой тенденцией загрязнения на месте, в коксовом барабане, до настоящего времени не проводилось.[0021] In conventional coking processes, the coker feedstock is heated to coking temperature and then held in a coke drum until the coking/cracking reaction is complete using energy that has already been transferred to the feedstock in the coking heater. In other configurations, the feedstock is heated above the coking temperature to promote cracking and the feedstock is quenched upstream of the coke drum. In contrast, in the processes described herein, a heavy pitch/feedstock with a high tendency to foul is heated to an initial coking temperature, a temperature that is not sufficient to drive the coking reaction to completion. The rest of the energy is then transferred to the heater effluent stored in the coke drum, thus bringing the coking/cracking reaction to completion. The remainder of the energy may be transferred to the heater effluent just before and/or within the coke drum by superheated fluid supplied to the coke drum through the supply line, either after the filling cycle and/or during the filling cycle of the coke drum. In addition to the coking plant heater, a separate energy source with a sufficiently high temperature is needed. According to the inventor, the heating of heavy pitch/raw material with a high fouling tendency in situ, in a coke drum, has not yet been carried out.

[0022] В пламенном нагревателе тяжелый пек/сырье с высокой тенденцией загрязнения нагревают не до температуры полного коксования, как при обычном замедленном коксовании, а только до начальной температуры реакции коксования. Начальная температуры реакции коксования может зависеть от используемого тяжелого пека/сырья с высокой тенденцией загрязнения или смеси сырья и может быть разной для разного сырья. Завершение реакции коксования осуществляют в коксовом барабане при помощи отдельной нагревающей среды, передающей энергию непосредственно отходящему потоку нагревателя установки коксования, таким образом, доводят реакцию коксования до полного завершения. Нагревание на месте тяжелого пека/сырья с высокой тенденцией загрязнения может продолжаться все то время, которое нужно для завершения реакции коксования, и это время также может изменяться в зависимости от типа используемого тяжелого пека/сырья с высокой тенденцией загрязнения. Однако, для каждого типа сырья могут быть проведены пилотные испытания с целью определения начальной температуры коксования, длительности нагревания кокса на месте, в коксовом барабане, и уровня предварительного нагретого пека в коксовом барабане, являющиеся частью технологического проектирования установки.[0022] In the flame heater, the heavy pitch/raw material with a high fouling tendency is not heated to the full coking temperature as in conventional delayed coking, but only to the initial coking reaction temperature. The initial coking reaction temperature may depend on the heavy pitch/high fouling tendency feedstock or feedstock mixture used and may be different for different feedstocks. Completion of the coking reaction is carried out in the coke drum by a separate heating medium transferring energy directly to the effluent of the coker heater, thereby bringing the coking reaction to completion. The in situ heating of the high fouling tendency heavy pitch/feedstock may continue for as long as it takes to complete the coking reaction, and this time may also vary depending on the type of heavy pitch/high fouling tendency feedstock used. However, for each type of feedstock, pilot tests can be carried out to determine the initial coking temperature, the duration of coke heating in place in the coke drum, and the level of preheated pitch in the coke drum, which are part of the process design of the plant.

[0023] Описываемые варианты осуществления изобретения относятся к обработке 100% (чистого) пека/сырья с высокой тенденцией загрязнения с высоким содержанием кокса по Конрадсону (>35% вес.) и содержанием асфальтенов, которое может быть таким же высоким, как и содержание кокса по Конрадсону. Описываемые варианты осуществления изобретения характеризуются большей продолжительностью рабочего цикла при обработке 100% (чистого) пека/сырья с высокой тенденцией загрязнения, поступающего из указанных выше источников, или остаточного масла сланцевой (трудноизвлекаемой) нефти, которые в обычных условиях коксования чрезвычайно ограничивают продолжительность рабочего цикла и выход жидкости. Возможность перерабатывать чистый пек и категории сырья, указанные выше, позволяет: исключить необходимость смешивания со значительными количествами другого разбавителя, благодаря чему повышается пропускная способность установки; увеличить эффективную продолжительность рабочего цикла установки; увеличить выход жидкости; снизить требования к средствам обеспечения установки.[0023] Described embodiments of the invention relate to the processing of 100% (pure) pitch/raw material with a high fouling tendency with a high Conradson coke content (>35 wt %) and an asphaltene content that can be as high as the coke content. by Conradson. The disclosed embodiments of the invention are characterized by longer cycle times when processing 100% (pure) pitch/raw materials with a high fouling tendency coming from the above sources or residual oil from shale (hard to recover) oil, which under normal coking conditions extremely limit cycle times and liquid outlet. The ability to process pure pitch and the categories of raw materials mentioned above allows: eliminating the need to mix with significant amounts of another diluent, thereby increasing plant throughput; increase the effective duration of the operating cycle of the installation; increase fluid output; reduce requirements for installation support.

[0024] Теперь обратимся к фиг. 1, где показан способ коксования, соответствующий раскрываемым в настоящем документе вариантам осуществления изобретения. Тяжелый пек/сырье с высокой тенденцией загрязнения 10 подают в нижнюю часть фракционирующей колонны 12 установки коксования, где его соединяют с углеводородами, сконденсированными из потока 14 паров установки коксования (т.е. образующегося внутреннего потока рециркуляции). Тяжелый пек/сырье с высокой тенденцией загрязнения может быть дополнительно нагрето в одном или нескольких теплообменниках-подогревателях до подачи в нижнюю часть основной фракционирующей колонны 12 установки коксования.[0024] Referring now to FIG. 1 which shows a coking process in accordance with the embodiments disclosed herein. Heavy pitch/raw material with a high fouling tendency 10 is fed to the bottom of the coker fractionator 12 where it is combined with hydrocarbons condensed from the coker vapor stream 14 (ie, the resulting internal recycle stream). Heavy pitch/raw materials with a high fouling tendency may be further heated in one or more preheater exchangers prior to being fed to the bottom of the main fractionating column 12 of the coking unit.

[0025] Полученную смесь 16 (поток загрузки нагревателя) затем при помощи насоса пропускают через нагреватель 18 установки коксования, где его температура увеличивается до начальной температуры коксования, например от 500°F до 750°F (260-400°С). Температуру отходящего потока 20 нагревателя можно измерять и регулировать при помощи датчика 24 температуры, который направляет сигнал на регулирующий клапан 26 с целью регулирования количества топлива 28, подаваемого в нагреватель 18. Если нужно, в нагреватель может вводиться пар или вода питания 30 котла для уменьшения образования кокса в трубах 32.[0025] The resulting mixture 16 (heater feed stream) is then pumped through the coker heater 18 where it is heated to the initial coking temperature, for example 500°F to 750°F (260-400°C). The temperature of the heater effluent 20 may be measured and controlled by a temperature sensor 24 which sends a signal to a control valve 26 to control the amount of fuel 28 supplied to the heater 18. If desired, steam or boiler feed water 30 may be introduced into the heater to reduce coke in pipes 32.

[0026] Отходящий поток 20 нагревателя может быть отведен из нагревателя 18 установки коксования и подан в коксовые барабаны 36. Два или более барабанов 36 могут быть использованы параллельно, как известно в данной области, для обеспечения непрерывной работы в ходе рабочего цикла (производства кокса, извлечения кокса (коксоудаления), подготовки следующего цикла производства кокса, повторения). Переключающий клапан 38, такой как трехходовой или четырехходовой клапан, например, направляет отходящий поток нагревателя в нужный коксовый барабан 36, находящийся в режиме заполнения.[0026] Heater effluent 20 may be withdrawn from coker heater 18 and fed into coke drums 36. Two or more drums 36 may be used in parallel, as is known in the art, to ensure continuous operation during a work cycle (coke production, extraction of coke (coke removal), preparation of the next cycle of coke production, repetition). A switching valve 38, such as a three-way or four-way valve, for example, directs the heater effluent to the desired coke drum 36 in fill mode.

[0027] Коксовый барабан 36 в режиме заполнения может принимать сырье до достижения определенного безопасного уровня материала в коксовом барабане. В этот момент сырье может быть направлено в другой косовый барабан, готовый к заполнению.[0027] The coke drum 36 in the filling mode can accept raw materials up to a certain safe level of material in the coke drum. At this point, the raw material can be directed to another scythe drum, ready to be filled.

[0028] По заполнении коксового барабана отходящим потоком нагревателя (тяжелым пеком, нагретым до начальной температуры коксования), содержимое коксового барабана дополнительно нагревают путем введения надлежащей перегревающей среды. Перегревающая среда может быть введена в коксовый барабан 36 по трубопроводу 76, который может быть соединен с линией перекачки между переключающим клапаном 38 и коксовым барабаном 36. В качестве альтернативы или дополнительно, перегревающая среда может быть подана непосредственно в коксовый барабан через одно или более впускных отверстий (не показаны) в нижней части коксового барабана, например, через или возле нижнего днища 48. В некоторых вариантах осуществления изобретения перегревающая среда может быть подана вместе с отходящим потоком нагревателя в ходе цикла заполнения.[0028] Once the coke drum is filled with the heater effluent (heavy pitch heated to the initial coking temperature), the contents of the coke drum are further heated by introducing an appropriate superheating medium. The superheating fluid may be introduced into the coke drum 36 via conduit 76, which may be connected to a transfer line between the switching valve 38 and the coke drum 36. Alternatively or additionally, the superheating fluid may be supplied directly to the coke drum through one or more inlets. (not shown) at the bottom of the coke drum, such as through or near the bottom bottom 48. In some embodiments, the superheat medium may be supplied with the heater effluent during the fill cycle.

[0029] Перегревающая среда, пригодная для использования в вариантах осуществления изобретения, включает пар, диоксид углерода, азот и другие инертные газы, а также легкие углеводороды, относительно устойчивые при температуре коксования. В некоторых вариантах осуществления изобретения перегревающие среды могут обладать достаточной теплоемкостью для прямого нагревания пека, не конденсируются при рабочих условиях коксового барабана и не вступают в реакцию с тяжелым пеком или продуктами крекинга.[0029] Superheating media suitable for use in embodiments of the invention include steam, carbon dioxide, nitrogen, and other inert gases, as well as light hydrocarbons that are relatively stable at coking temperatures. In some embodiments, the superheating media may have sufficient heat capacity to directly heat the pitch, do not condense under coke drum operating conditions, and do not react with heavy pitch or cracked products.

[0030] Перегревающая среда может быть нагрета в отдельном нагревателе (не показан) до смешивания с отходящим потоком нагревателя или подачи в коксовый барабан 18. В других вариантах осуществления изобретения перегревание перегревающей среды может быть проведено в одной зоне нагревателя 18, тогда как тяжелый пек нагревается до начальной температуры коксования в другой зоне этого нагревателя. Затем перегретая среда может быть подана по подводящему трубопроводу в коксовый барабан либо по завершении цикла заполнения и/или во время цикла заполнения.[0030] The superheating medium may be heated in a separate heater (not shown) prior to mixing with the heater effluent or feeding into the coke drum 18. In other embodiments, the superheating of the superheating medium may be conducted in one zone of the heater 18 while the heavy pitch is heated to the initial coking temperature in another zone of this heater. The superheated medium can then be fed through the supply line to the coke drum either at the completion of the filling cycle and/or during the filling cycle.

[0031] В коксовом барабане 36 обеспечивается нагревание на месте и время пребывания, достаточное для полного термического крекинга и завершения реакций коксования. Таким образом, в коксовом барабане 36 осуществляют термический крекинг тяжелого пекового сырья с получением более легких углеводородов, которые испаряются и выходят из коксового барабана по трубопроводу 40. Нефтяной кокс и некоторые остатки (например, крекированные углеводороды) остаются в коксовом барабане 36. Когда коксовый барабан 36 достаточно заполнен коксом, а нагревание на месте в достаточной степени привело к завершению реакции коксования, цикл коксования заканчивается. По завершении цикла коксования в первом коксовом барабане начинается коксоудаление.[0031] The coke drum 36 provides heat in situ and sufficient residence time to complete thermal cracking and complete the coking reactions. Thus, the coke drum 36 thermally cracks the heavy pitch feedstock into lighter hydrocarbons, which evaporate and exit the coke drum via conduit 40. Petroleum coke and some residues (eg, cracked hydrocarbons) remain in the coke drum 36. When the coke drum 36 is sufficiently filled with coke, and heating in situ has sufficiently led to the completion of the coking reaction, the coking cycle ends. Upon completion of the coking cycle, decoking begins in the first coke drum.

[0032] В ходе цикла коксоудаления содержимое коксового барабана 36 охлаждают, оставшиеся летучие углеводороды отводят, кокс сверлят или иным образом удаляют из коксового барабана и готовят коксовый барабан 36 к следующему циклу коксования. Охлаждение кокса обычно проходит в три отдельных стадии. На первой стадии кокс охлаждают и отпаривают паром иди другой средой 42 для отпаривания с целью экономичного максимального извлечения поддающихся извлечению углеводородов, захваченных или иным образом оставшихся в коксе. На второй стадии охлаждения вводят воду или другую охлаждающую среду 44 для снижения температуры коксового барабана, при этом, не допуская теплового удара коксового барабана. Испарившаяся из охлаждающей среды вода обеспечивает дополнительное удаление испаряемых углеводородов. На заключительной стадии охлаждения коксовый барабан закаливают водой или другой закалочной средой 46 для быстрого снижения температуры коксового барабана до значений, соответствующих условиям, благоприятным для безопасного удаления кокса. По завершении закалки нижнее и верхнее днища или заслонки 48, 50 коксового барабана 36 снимают или открывают, соответственно. Нефтяной кокс затем режут, например, при помощи водомета и удаляют из коксового барабана. После удаления кокса нижнее и верхнее днища или заслонки 48, 50 коксового барабана возвращают на место или закрывают, соответственно, коксовый барабан 36 подогревают или иным образом готовят для следующего цикла заполнения и коксования.[0032] During the decoking cycle, the contents of the coke drum 36 are cooled, the remaining volatile hydrocarbons are removed, the coke is drilled or otherwise removed from the coke drum, and the coke drum 36 is prepared for the next coking cycle. The cooling of the coke usually takes place in three separate stages. In the first stage, the coke is cooled and stripped with steam or other stripping medium 42 to economically maximize recoverable hydrocarbons trapped or otherwise left in the coke. In the second cooling stage, water or other cooling medium 44 is introduced to reduce the temperature of the coke drum while preventing thermal shock of the coke drum. The water evaporated from the cooling medium provides additional removal of the evaporated hydrocarbons. In the final cooling stage, the coke drum is quenched with water or other quench medium 46 to quickly lower the temperature of the coke drum to values that are favorable for the safe removal of coke. Upon completion of the hardening, the lower and upper bottoms or shutters 48, 50 of the coke drum 36 are removed or opened, respectively. The petroleum coke is then cut, for example with a water jet, and removed from the coke drum. After removing the coke, the lower and upper bottoms or flaps 48, 50 of the coke drum are returned to their place or closed, respectively, the coke drum 36 is heated or otherwise prepared for the next cycle of filling and coking.

[0033] Во время цикла заполнения, нагревания на месте и коксования перегревающую среду и продукты крекинга, в том числе, парообразные легкие углеводороды, отводят из коксового барабана 36 как верхний погон 40. Затем верхний погон 40 как поток 14 паров установки коксования направляют во фракционирующую колонну 12 установки коксования, где полученные компоненты разделяют на две или более фракций и отводят. Например, из фракционирующей колонны в заданных диапазонах температуры кипения могут быть отведены фракция 52 тяжелого газойля коксования (heavy coker gas oil, HCGO) и фракция 54 легкого газойля коксования (light coker gas oil, LCGO). HCGO может включать, например, углеводороды с температурой кипения в диапазоне 650-870°F (343-465°С). LCGO может включать, например, углеводороды с температурой кипения в диапазоне 400-650°F (204-343°С). В некоторых вариантах осуществления изобретения из фракционирующей колонны 12 также могут быть отведены другие фракции углеводородов, например, фракция 57 закалочного масла, которая может включать углеводороды, подобные HCGO или более тяжелые, и/или фракция 57 абсорбционного масла. Верхний погон фракционирующей колонны, фракция 58 влажного газа установки коксования, поступает в сепаратор 60, где ее разделяют на фракцию 62 влажного газа, воду/водную фракцию 64 и фракцию 66 нафты. Часть фракции 66 нафты может быть возвращена во фракционирующую колонну как флегма 68.[0033] During the filling, heating-in-place, and coking cycle, the superheated medium and cracked products, including vaporous light hydrocarbons, are removed from the coke drum 36 as overhead stream 40. The overhead stream 40 is then sent as coker vapor stream 14 to the fractionator. column 12 of the coking unit, where the obtained components are separated into two or more fractions and removed. For example, a heavy coker gas oil (HCGO) fraction 52 and a light coker gas oil (LCGO) fraction 54 can be withdrawn from the fractionator in given boiling ranges. HCGO may include, for example, hydrocarbons with a boiling point in the range of 650-870°F (343-465°C). LCGO may include, for example, hydrocarbons with a boiling point in the range of 400-650°F (204-343°C). In some embodiments of the invention, other hydrocarbon fractions may also be withdrawn from fractionator 12, for example, quench oil fraction 57, which may include hydrocarbons like HCGO or heavier, and/or absorption oil fraction 57. The fractionator overhead, the coker wet gas cut 58, enters separator 60 where it is separated into a wet gas cut 62, a water/water cut 64, and a naphtha cut 66. A portion of the naphtha fraction 66 may be returned to the fractionator as reflux 68.

[0034] В других вариантах осуществления изобретения перегревающая среда может содержать поток более тяжелых углеводородов, например, углеводороды с температурой кипения при н.у. в диапазоне от, примерно, 400°F до, примерно, 650°F (204-343°С), такие как поток 54 LCGO. Например, фракция 54 LCGO может быть отведена из фракционирующей колонны 12 установки коксования и частично переведена в пар в нагревателе (не показан). Неиспаренная часть может быть собрана и возвращена во фракционирующую колонну 12 установки коксования. Парообразная часть затем может быть перегрета в том же или другом нагревателе, после чего подана в коксовый барабан для проведения коксования на месте.[0034] In other embodiments of the invention, the superheated fluid may contain a stream of heavier hydrocarbons, for example, hydrocarbons with a boiling point at n.o. in the range from about 400°F to about 650°F (204-343°C), such as stream 54 LCGO. For example, LCGO cut 54 may be withdrawn from coker fractionator 12 and partially steamed in a heater (not shown). The non-evaporated portion can be collected and returned to the fractionator 12 of the coker. The vapor portion can then be superheated in the same or a different heater and then fed into the coke drum for in situ coking.

[0035] Системы коксования, соответствующие вариантам осуществления раскрываемого изобретения, также могут, если нужно, включать устройства для отведения и рециркуляции перегревающей среды. Они могут быть включены во фракционирующую колонну 12 установки коксования и соответствующее оборудование. Например, перегревающая среда может быть отведена как боковой погон с определенным диапазоном температуры, соответствующим перегревающей среде, или как конденсат воды/водной фракции 64. В качестве альтернативы, до или после фракционирующей колонны 12 установки коксования может быть установлено другое оборудование для отведения и рециркуляции перегревающей среды.[0035] Coking systems in accordance with embodiments of the disclosed invention may also, if desired, include devices for diverting and recirculating the superheated medium. They can be included in the coker fractionator 12 and related equipment. For example, the superheat fluid may be removed as a side stream with a specific temperature range appropriate to the superheat fluid, or as water/water cut 64 condensate. environment.

[0036] Температура паров, выходящих из коксового барабана по трубопроводу 40, может быть важным параметром регулирования, используемым для отображения температуры материалов в коксовом барабане 36 во время процесса коксования. Например, условиями можно управлять так, чтобы производить различные типы кокса с содержанием летучего горючего материала в диапазоне от, примерно, 3% до, примерно, 25% вес. при измерении в соответствии с ASTM D3175t.[0036] The temperature of the vapors leaving the coke drum through conduit 40 can be an important control parameter used to indicate the temperature of the materials in the coke drum 36 during the coking process. For example, conditions can be controlled to produce various types of coke with a volatile combustible material content ranging from about 3% to about 25% by weight. when measured in accordance with ASTM D3175t.

[0037] На тип производимого кокса также может влиять температура и тип перегревающей среды, а также длительность нагревания на месте. Соответственно, в раскрываемых вариантах осуществления изобретения могут быть использованы различные системы регулирования температуры перегревающей среды, подаваемой в коксовый барабан для нагревания на месте.[0037] The type of coke produced can also be influenced by the temperature and type of superheating medium, as well as the duration of the on-site heating. Accordingly, in the disclosed embodiments of the invention, various systems can be used to control the temperature of the superheat medium supplied to the coke drum for heating in place.

[0038] Как описано выше, вариантами осуществления изобретения обеспечиваются системы и способы коксования на месте тяжелого пека путем замедленного коксования с целью производства дистиллятов и кокса. Описываемые варианты осуществления изобретения позволяют нагревать чистый пек или остаточное масло сланцевой нефти до начальной температуры коксования, а затем завершать реакцию коксования в коксовых барабанах при помощи отдельной нагревающей среды. По окончании цикла заполнения, в коксовом барабане находится частично преобразованный пек, который затем подвергают дополнительному нагреванию нагревающей средой до конечной температуры реакции, таким образом, завершая реакцию. Благодаря более низкой температуре на выходе змеевика нагревателя из-за нагревания сырья только до начальной температуры коксования, предотвращается быстрое закоксовывание труб нагревателя, и значительно увеличивается продолжительность рабочего цикла нагревателя и установки в целом. Кроме того, предлагаемые в настоящем документе схемы позволяют проводить коксование при комплексе рабочих условий, обеспечивающем максимальный выход жидкости для каждого типа сырья. Кроме того, более низкие капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с раскрываемыми способами и системами, благоприятствуют экономическим показателям конструктивного решения или проекта увеличения мощности предприятия. Кроме этого, раскрываемые варианты осуществления изобретения могут благоприятствовать совершенствованию установок замедленного коксования путем обработки трудно поддающегося обработке сырья при меньшей пропускной способности (CPAEX), большем коэффициенте нахождения в процессе эксплуатации, большем выходе жидкости и меньшем расходе средств обеспечения (эксплуатационных затратах, OPEX). Описанные варианты осуществления изобретения также дают возможность выгодно сочетать различные технологии, такие как суперкритическая деасфальтизация растворителем (например, LCFining), гидрокрекинг нефтяных остатков (например, LC-MAX), гидрокрекинг нефтяных остатков с использованием суспензионного катализатора или обработка сырья с высокой тенденцией загрязнения, полученного из парафинового базового сырья, такого как сланцевая (трудноизвлекаемая) нефть.[0038] As described above, embodiments of the invention provide systems and methods for in situ coking of heavy pitch by delayed coking to produce distillates and coke. The described embodiments of the invention allow pure pitch or shale oil residual oil to be heated to the initial coking temperature and then the coking reaction to be completed in the coke drums using a separate heating medium. At the end of the filling cycle, the partially converted pitch is in the coke drum, which is then subjected to further heating by the heating medium to the final reaction temperature, thus completing the reaction. Due to the lower temperature at the outlet of the heater coil due to heating of the raw material only to the initial coking temperature, rapid coking of the heater tubes is prevented, and the operating cycle of the heater and the plant as a whole is significantly increased. In addition, the schemes proposed in this document allow coking to be carried out under a set of operating conditions that provide the maximum liquid yield for each type of feedstock. In addition, the lower capital and operating costs associated with the disclosed methods and systems favor the economics of the design or plant expansion project. In addition, the disclosed embodiments of the invention may contribute to the improvement of delayed coker units by processing difficult-to-process feedstocks at a lower throughput (CPAEX), a higher ratio in operation, a higher liquid yield and a lower consumption of means of support (operating costs, OPEX). The disclosed embodiments of the invention also make it possible to advantageously combine different technologies such as supercritical solvent deasphalting (e.g., LCFining), hydrocracking of oil residues (e.g., LC-MAX), hydrocracking of oil residues using a slurry catalyst, or treatment of highly fouling feedstocks obtained from from paraffinic base stocks such as shale (hard-to-recover) oil.

[0039] Хотя описание изобретения включает ограниченное число вариантов его осуществления, специалистам в данной области, пользующимся этим описанием, понятно, что возможны другие варианты осуществления, не выходящие за рамки настоящего изобретения. Следовательно, объем изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения.[0039] Although the description of the invention includes a limited number of embodiments, it will be understood by those skilled in the art using this description that other embodiments are possible without going beyond the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention is only limited by the appended claims.

Claims

1. A method for the production of coke, including the stages in which:

heating the heavy pitch to an initial coking temperature in the range of 500°F to 750°F to form a heated coker feedstock;

serving the heated raw material of the coking unit in the coke drum;

additionally heating the heated raw material of the coking unit in place, in the coke drum, to the coking temperature by direct heat exchange; and

thermal cracking of the heated raw material of the coking unit in a coke drum is carried out in order to crack part of the heavy pitch with the formation of a steam cracked product and a coke product.

2. The method according to claim 1, in which direct heat exchange is carried out by contacting the heated coker feedstock with a superheating medium.

3. The method according to claim 1, wherein the steps of heating by direct heat exchange and thermal cracking are carried out simultaneously.

4. The method of claim 1 wherein the initial coking temperature is between 500°F and 750°F.

5. The method of claim 1, further comprising supplying a steam cracked product to a coker unit separator to recover one or more light hydrocarbon fractions.

6. The method of claim 1, further comprising stopping the supply of heated coker feedstock to the coke drum and removing the coke product from the coke drum.

7. The method of claim 2, wherein the superheat medium is brought into contact with the heated coker feed through one or more feed inlets upstream of the coke drum, a superheat medium heater upstream of the coke drum, or a feed inlet supplying the superheat medium directly. into the coke drum.

8. The method of claim 2, wherein the superheating medium does not condense under operating conditions of the coke drum during the coking cycle.

9. The method of claim 8, wherein the superheating medium is one or more of the following: steam, carbon dioxide, nitrogen, inert gases, or one or more light hydrocarbons.

10. The method of claim 2, wherein the superheating medium is supplied to the coke drum during the filling cycle, during the coking cycle, or both cycles.

11. The method of claim 1, wherein heating of the heated in situ coker feedstock is continued for a time period necessary to complete thermal cracking.

12. The method of claim 1 wherein the heavy pitch is 100% heavy pitch.

13. The method according to claim 1, in which the heavy pitch contains up to 10 wt.% diluent.

14. The method of claim 1 wherein the heavy pitch is characterized by a Conradson coke content of 35% by weight or more and an asphaltene content of 15% by weight or more.

15. A method for producing coke, the method comprising the steps of:

mixing the heated raw material of the coking unit with the overheating medium;

feeding the mixture into a coke drum;

heating the mixture in situ, in the coke drum, by direct heat exchange with the overheating medium; and

the mixture is thermally cracked in a coke drum to crack part of the heavy pitch to form a steam cracked product and a coke product.

16. The method of claim 15, wherein the superheating medium is one or more of the following: steam, carbon dioxide, nitrogen, inert gases, or one or more light hydrocarbons.

17. The method of claim 15, wherein heating of the heated in situ coker feedstock is continued for the time necessary to complete the thermal cracking.

18. The method of claim 15 wherein the heavy pitch is 100% heavy pitch.

19. The method of claim 15, wherein the heavy pitch contains up to 10% by weight of diluent.

20. The method of claim 15, wherein the heavy pitch has a Conradson coke content of 35% by weight or more and an asphaltene content of 15% by weight or more.

21. System for the production of coke, while the system contains:

a heater for heating the heavy pitch to an initial coking temperature in the range of 500°F to 750°F to produce heated coker feedstock;

a pipeline for supplying the heated raw material of the coking unit to the coke drum;

a heater for heating the superheated medium to obtain a heated superheated medium;

a pipeline for supplying a heated superheating medium for heating the heated feedstock of the coking unit in situ, in the coke drum, by direct heat exchange with the superheating medium;

a pipeline for removing the steam cracked product from the coke drum.

22. The system of claim 21 further comprising an agitator for mixing heated coker feedstock with a superheated medium and a conduit for supplying the mixture to the coke drum.

23. The system of claim 21, wherein the heated superheat medium supply line is connected to the coke drum.

24. The system of claim 21, wherein the heavy pitch heater and the superheating medium heater are located in different zones of the same heater.

25. The system of claim 21, further comprising a control system for controlling the heating of heated coker feedstock in situ in the coke drum.