Применение ингибиторов коксообразования. Статья ИКО_КНПЗ и АНХК. Ингибиторы коксообразования и коксоотложения Dewaxol марки 1001 и 1004
 Скачать 1.53 Mb.
|
|
В нефтеперерабатывающей промышленности термическая обработка тяжелых нефтяных остатков является важным процессом для увеличения глубины переработки нефти, уменьшения вязкости мазутов, получения ценных остаточных продуктов (нефтяной кокс) и пр. Однако использование высоких температур в процессах термического крекинга, который нашел свое применение на установках термокрекинга, висбрекинга и замедленного коксования (далее - УЗК), приводит к неизбежному закоксовыванию технологического оборудования и трубопроводов. Проблема образования коксовых отложений существует также и в печном оборудовании установок АВТ. Как следствие, закоксовывание реакционных змеевиков печей, трубного пространства в теплообменниках, трансферных трубопроводов, ректификационных колонн и пр. приводит к снижению эффективности тепломассобмена, снижению пропускной способности оборудования, росту энергозатрат, уменьшению межремонтного пробега установки. Образование кокса происходит из-за распада и конденсации коксогенных соединений (асфальтенов и смол) при воздействии высоких температур. По одному из основных механизмов образование коксовых отложений происходит вследствии полимеризации и циклизации мономеров, которые приводят к уплотнению структуры. Сам кокс представлен сложной смесью высокомолекулярных продуктов уплотнения. Снизить интенсивность процессов коксообразования и отложения кокса и тем самым увеличить межремонтный пробег установки могут помочь ингибиторы коксообразования и коксоотложения, а также пассиваторы линейки «Dewaxol™» ГК «Миррико». Ингибиторы коксообразования и коксоотложения «Dewaxol марки 1001 и 1004 применяются для снижения отложения кокса на поверхности оборудования и трубопроводов, за счет химического связывания центров полимеризации и поликонденсации, диспергирования частиц кокса, пассивации металлической поверхности. Антикоксоосадитель-диспергатор «Dewaxol» марки 1002 применяется для предотвращения роста и слипания частиц кокса, для стабилизации свободных радикалов и дезактивации ионов металлов. Основная задача диспергатора - поддерживать уже образовавшиеся частицы кокса в мелкодисперсном состоянии. Пассиватор «Dewaxol» марки 1003 применяется для пассивации металлических поверхностей, с целью уменьшения налипания на них кокса. Предыстория: Пилотное тестирование ингибиторов коксообразования Понимая высокий уровень риска заказчика при промышленном применении новых марок ингибиторов коксообразования (ведь плохо работающий реагент может привести к внеплановым остановам), специалисты ООО «ХГ «Основа» до начала промышленного внедрения протестировали предлагаемые ингибиторы коксообразования и коксоотложения на пилотной установке в сравнении с импортными аналогами. Для реализации этой задачи была использована установка, схема которой которая представлена на Рисунке 1. Для испытаний реагентов в качества сырья для установки использовали гудроны различных российских НПЗ.
При проведении опыта выделяется определенное количество газообразных продуктов, а по окончанию на стенках реакционной трубки остается кокс. При применении реагентов количество кокса и газа уменьшается, что позволяет судить об их эффективности. Средняя фактическая температура процесса также является важным параметром процесса. Небольшое увеличение средней температуры процесса при увеличении концентрации ингибитора говорит об уменьшении эндотермических реакций образования кокса. Ниже в Таблице 1 приведены результаты эксперимента. Таблица 1 Результаты опытов с ингибиторами при различных концентрациях
Заметный эффект от импортного аналога ингибитора коксообразования на лабораторной установке проявляется только при концентрации 100* ppm и выше, когда снижение коксообразования при использовании ингибитора Dewaxol 1001 заметно уже при 50* ppm. Также при использовании ингибитора Dewaxol 1001 сильнее выражено уменьшение количества газа и эндотермических реакций. *Примечание: дозировки, использованные при пилотном тестировании, не соответствуют реальным промышленным дозировках, так как в условиях пилотной установки невозможно полностью воспроизвести технологические процессы термического крекинга. Опыт промышленного применения Установка замедленного коксования на площадке АО «АНХК». Помимо того, что основное целевое назначение УЗК - это производство крупно-кускового нефтяного кокса, до достижения подготовленного к процессу коксования сырья реакционных камер, оно проходит множество высокотемпературных зон, где в силу высокой его коксуемости начинается образование кокса. Данный процесс является нежелательным: умешает межремонтный пробег установки и увеличивает время и силы на чистку оборудования. Отложениям кокса в первую очередь подвержены внутренние поверхности реакционных змеевиков печей. Помимо воздействия высоких температур, способствовать коксообразованию и коксоотложению в змеевиках может: неравномерно распределенная по змеевикам загрузка сырья, резкие колебания температурного режима, отсутствие или недостаточная подача турбулизатора в сырье. На УЗК промышленной площадки АО «АНХК» при соблюдении соответствующего технологического режима работы установки с помощью ингибитора коксообразования и коксоотложения «Dewaxol» марки 1001 удалось свести к минимуму количество коксовых отложений в змеевиках печи и значительно сократить силы на чистку оборудования. Фотографии были сделаны при вскрытии установки в период технологического ремонта в июне 2018 года.
С помощью антикоксоосадителя-диспергатора «Dewaxol» марки 1002 в кубовой части ректификационной колонны удалось поддерживать частицы кокса в мелкодисперсном состоянии. Эффективность применения реагента оценивалась по перепаду давления до/после фильтра на насосе, а также визуально при вскрытии. За период реагентной обработки не наблюдалось роста перепада давления на фильтре насоса, внеплановых остановок на чистку оборудования в связи с забивкой системы не было.
Установка Висбрекинга на площадке АО «КПНЗ». На установке Висбрекинг тяжелое остаточного сырье подвергается термическому крекингу, с целью производства преимущественно котельного топлива с пониженной вязкостью.  Для снижения образования отложений кокса на стенках технологического оборудования, подвергаемого высокотемпературному воздействию, для обеспечения защиты печи и защиты теплообменного оборудования, подавался ингибитор коксообразования и коксоотложения «Dewaxol» марки 1004. Реагентная обработка продолжалась с 01 августа 2017 года по 31 июля 2018 года при стабильном технологическом режиме. Как видно из Рисунка 2, эффективность теплообменного оборудования поддерживалась на постоянном уровне, температура сырья на входе в печь за весь период обработки снизилась на 16°C.Рисунок 2. Динамика изменения температуры гудрона на выходе из теплообменников  Идентифицировать процесс коксообразования можно по темпу росту давления на входе в печь. Как видно из графиков на Рисунке 3, за период реагентной обработки перепад давления по печи изменялся стабильно, без «пиковых» величин, кроме спада давления на входе 20 марта и 13 июня 2018 года, что было связано с уменьшением нагрузки на установку по сырью. Темп роста давления за отчетный период составил 0,015 кгс/см2/сут., а давление на входе в печи перед остановкой установки на ремонт составило 36,3 кгс/см2, при технологической норме не более 41,0 кгс/см2. Рисунок 3. Динамика изменения давления на входе/выходе из печи П-101 С целью контроля степени загрязнения оборудования установки в течение периода реагентной обработки был организован периодический отбор проб крекинг-остатка. Мониторинг эффективности реагентной обработки осуществлялся оптическим аналитическим прибором, с помощью которого определялось количество и размеры частиц кокса в крекинг-остатках. Ниже на Рисунке 4 представлена гистограмма изменения соотношений размеров частиц кокса в пробах крекинг-остатка за период реагентной обработки. Как видно из гистограммы, при применении ингибитора коксообразования и коксоотложения «Dewaxol» 1004 значительную часть от общего объема, в среднем 85,2%, во всех пробах занимают частицы с размерами от 0 до 3 мкм, 11,6% приходится на частицы с размерами от 3 до 5 мкм, и только 2,3% приходится на частицы с размерами более 6 мкм.  Рисунок 4. Размеры частиц кокса в пробах крекинг-остатков.Такое распределение обусловлено тем, что применение ингибитора «Dewaxol» марки 1004 с диспергирующим действием поддерживает кокс в мелкодисперсном состоянии и уменьшает процесс агломерации, о чем свидетельствует значительная доля содержания частиц с размерами от 0 до 3 мкм. Ниже представлены фотографии частиц кокса при увеличении в 500 раз у получаемого крекинг-остатка без добавления ингибитора и с добавлением.
Применение реагентов для защиты оборудования от коксовых отложений ГК «Миррико» позволили обеспечить пробег установки Висбрекинг на 30% больше типичного срока эксплуатации. |
