Квалифицированное использование остатков нефтепереработки. Содержание введение теоретическая часть использование тяжелых нефтяных остатков теоретические основы процесса висбрекинга экспериментальная часть определение состава остатка висбрекинга по методу Маркуссона заключение литература введение
 Скачать 354.4 Kb.
|
|
1.2 Теоретические основы процесса висбрекинга Висбрекинг - наиболее мягкая форма термического крекинга, представляет собой процесс неглубокого разложения нефтяных остатков (мазутов и гудронов) в относительно мягких условиях (под давлением до 5 МПа и температуре 430-490°С) с целью снижения вязкости остатков для получения из них товарного котельного топлива. Процесс эндотермический, осуществляется в жидкой фазе. Возможности висбрекинга по увеличению выработки светлых нефтепродуктов ограничены требованиями к качеству получаемого остатка. Степень превращения сырья в этом процессе минимальная, отбор светлых нефтепродуктов из гудрона не превышает 5—20%, а из мазута — 16-22%. При этом получается более 75% условно непревращенного остатка — котельного топлива. На современных нефтеперерабатывающих заводах висбрекинг позволяет: сократить производство тяжелого котельного топлива; уменьшить количество прямогонных дистиллятов для разбавления тяжелых, высоковязких остатков (гудронов), используемых в качестве котельного топлива; расширить ресурсы сырья для каталитического крекинга и гидрокрекинга; выработать дополнительное количество легких и средних дистиллятов, используемых как компоненты моторных и печных топлив. Термический крекинг можно рассматривать как свободно-радикальный процесс. Превращения компонентов сырья при крекинге являются совокупностью последовательных и последовательно-параллельных реакций. Ф. Раис предложил цепной механизм распада парафиновых углеводородов. Поскольку энергия связи С-С меньше, чем энергия связи С-H то первичный распад молекулы парафинового углеводорода происходит по этой связи и дает радикал, обладающий неспаренным электроном *СН3, С2Н5, *С3Н7 и т. д. Продолжительность существования радикалов более сложных, чем *С3Н7, при температурах крекинга ничтожно мала. Они мгновенно распадаются на более простые, которые могут вступать в реакции с молекулами углеводородов, отнимая у них водород и превращаясь, в свою очередь, в насыщенный углеводород. Например, образовавшийся радикал вступает в реакцию с новыми молекулами углеводородов. Если этот радикал имеет сложное строение, он далее распадается на более простой радикал и непредельный углеводород. Радикалы, существующие достаточно продолжительное время чтобы при данной температуре способны вступать во взаимодействие с углевородом (к ним относятся Н •, • СН3 и • С2Н5), называются свободным. Для нафтеновых углеводородов предполагается термический распад не по свободно-радикальному, а по молекулярному механизму. Хотя в отдельных случаях возможен крекинг циклопропана, циклобутана и их производных через стадию образования бирадикалов. Предложен радикальный механизм распада и для голоядерных ароматических углеводородов. Образование ароматического радикала происходит в результате взаимодействия бензола (нафталина и т. д.) с атомом водорода. Ароматические радикалы вступают в реакции рекомбинации, приводящие ко все большему усложнению структуры образующихся молекул и к обеднению их водородом. Поскольку связи в ароматических кольцах весьма прочны, при крекинге алкилароматических углеводородов происходит в первую очередь частичное отщепление алкильной цепи с образованием алкилароматических углеводородов более простого строения. Для алкилароматических углеводородов характерна конденсация через метильные группы, а не путем соединения бензольных колец. Олефинам свойственны весьма разнообразные термические превращения, направление которых зависит от температуры и давления. Умеренная температура (примерно до 500°С) и высокое давление способствуют протеканию полимеризации олефинов; напротив, высокая температура и низкое давление вызывают их распад. Наряду с полимеризацией и разложением происходит циклизация с дегедрирогенизацией олефинов. Наличие насыщенных углеводородов в продуктах крекинга олефинов показывает, что при разложении не только образуются два олефина меньшей молекулярной массы, но протекает реакция перераспределения водорода с образованием систем парафин + диолефин. Последний вступает в реакции полимеризации с моноолефинами. Установлено, что при термических превращениях углеводородов всех типов свободные радикалы наиболее легко возникают при низких давлениях и высоких температурах. Их стабильность уменьшается с увеличением длины радикала, а концентрация уменьшается с увеличением давления. Образующиеся первичные продукты разложения при углублении крекинга вновь расщепляются или, наоборот, вступают в реакции соединения с другими углеводородами, и в результате даже при термическом крекинге индивидуального углеводорода получается весьма сложная смесь продуктов реакции. Состав этой смеси существенно усложняется, если крекингу подвергается нефтяное сырье. Следовательно, предугадать более или менее точный состав продуктов крекинга сложной углеводородной смеси не представляется возможным. Однако исследование крекинга индивидуальных углеводородов и их простейших смесей позволяет определить общий характер реакций. Установлено, что при термическом крекинге парафиновых углеводородов практически не происходит изомеризации, что сказывается отрицательно на качестве бензинов термического крекинга, лишенных изоалканов. Нафтеновые углеводороды в условиях термического крекинга несколько устойчивее парафиновых. Реакции их крекинга могут протекать в направлениях: 1) дегидрирование колец с образованием ароматических углеводородов: 3) разрыв кольца с образованием непредельного углеводорода. Расщепление непредельных углеводородов происходит труднее, чем насыщенных. Особое значение для алкенов имеют условия крекинга: при умеренных температурах и повышенных давлениях протекают реакции их полимеризации; повышенные температуры и низкое давление способствуют реакциям их распада на низкомолекулярные непредельные углеводороды. При очень жестких режимах процесса из непредельных могут образовываться ароматические углеводороды. Весьма важной является способность алкенов к конденсации с ароматическими углеводородами с образованием высокомолекулярных продуктов уплотнения. Ароматические углеводороды обладают наибольшей термической устойчивостью. Это положение относится, однако, только к так называемым голоядерным ароматическим углеводородам, т. е. не содержащим боковых цепей (например, бензол, нафталин, антрацен и др.), а также к ароматическим углеводородам с короткими боковыми цепями (толуол, метилнафталин). Ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями легко подвергаются крекингу с образованием более простого ароматического и олефинового или парафинового углеводородов. Особенностью ароматических углеводородов является склонность их к реакциям уплотнения с образованием конденсированных ароматических углеводородов. Реакции уплотнения могут также происходить между молекулами ароматического и непредельного углеводородов. В обоих случаях продукты уплотнения являются исходным материалом для образования смолистоасфальтовых и коксоподобных веществ. Сырье, богатое ароматическими углеводородами, является наименее желательным для переработки с получением светлых продуктов — оно требует жесткого режима проведения процесса и при этом будет обладать значительной склонностью к коксообразованию. Характерным для протекания процесса крекинга является обогащение получаемых продуктов ароматическими углеводородами. Поскольку термическая устойчивость образующихся ароматических значительна, концентрация их в продуктах крекинга возрастает. По данным Е. В. Смидович, начало образования продуктов уплотнения зависит от состава исходного сырья и режима. Сырье, содержащее парафиновые и алкилароматические углеводороды претерпевает вначале разложение, подготавливающее материал для последующих реакций уплотнения; таким материалом являются голоядерные ароматические и непредельные углеводороды. Образование продуктов уплотнения происходит по радикально цепному механизму через алкильные и финильные радикалы по следующей схеме:  Каждый последующий продукт уплотнения обладает все более высокими молекулярной массой и степенью ароматичности, а также уменьшающейся растворимостью в органических растворителях. Термодинамика крекинга. Реакции, происходящие при термическом крекинге, представляют собой совокупность реакций разложения и конденсации. Поскольку преобладают реакции разложения, сопровождающиеся поглощением тепла, то они перекрывают экзотермический эффект реакций конденсации. Суммарный тепловой эффект термического крекинга отрицателен, и поэтому необходимо подводить тепло со стороны. Значение величин теплоты реакции необходимо при проектировании реакционных аппаратов. Теплота реакции может быть определена по уравнению: Н = 50000 (Мс – Мп) / МсМп, где Н – теплота крекинг-процесса в ккал/кг при 25 0С и I ат; Мс – молекулярный вес сырья; Мп – молекулярный вес продуктов реакции. Чаще теплоту реакции крекинга определяют при помощи закона Гесса: Qреак. = Qг + QБ + Q п.ф. + Qо – Qс, где Qреак – теплота реакции; Qг, QБ, Qп.ф., Qо, Qс – теплота сгорания газа, бензина, промежуточной фракции, остатка и сырья полученные экспериментально. Теплота реакции термического крекинга выражается в расчете на 1 кг. Крекируемого или превращенного сырья. Так, тепловой эффект висбрекинга тяжелого нефтяного сырья составляет 28-56 ккал на 1 кг. сырья. При глубине разложения 25-30 % тепловой эффект реакции находится на уровне 28-30 ккал/кг сырья. Глубина превращения сырья При крекинге не очень тяжелого по фракционному составу сырья глубину его превращения характеризуют выходом бензина. Для тяжелого остаточного сырья выход бензина менее характерен, т.к. первичными продуктами разложения являются более тяжелые фракции и цель процесса – получение крекинг-остатка пониженной вязкости или газойлевых фракций. При висбрекинге целевым продуктом является крекинг-остаток. Потенциальный выход последнего определяется его качеством. Основным требованием, предъявленным к качеству остатка, является его вязкость. При неглубоком крекинге остаточного сырья остаток по плотности и вязкости может отличаться от сырья совсем незначительно. С углублением процесса остаток разбавляется, с одной стороны, образующимися при крекинге газойлевыми фракциями, с другой маловязкими полимерами. При этом, чем меньше плотность и вязкость получаемого остатка висбрекинга, тем ниже будет выход бензина. Выход бензина при висбрекинге составляет - 2÷5 % масс. на сырье. Технологическое оформление процесса. Принятая проектом технология процесса висбрекинга гудрона предусматривает термическое его разложение при высокой температуре (до 500 0С) и давлением до 37 кгс/см2 в трубчатой печи, сочетающей нагревательный и реакционный змеевик, с последующим охлаждением реакционной массы на выходе из печи циркулирующим потоком остатка висбрекинга (квенчинг) до 420 0С. разделение продуктов крекинга осуществляется в колонне при давлении 4,5÷4,8 кгс/см2, при малом (до одной минуты) времени пребывания жидкой фазы в ректификационной колонне первичного испарения. Выделенная дизельная фракция в концентрационной части ректификационной колонны первичного испарения после охлаждения вовлекается совместно с рабочей жидкостью с вакуумного блока установки ЭЛОУ-АВТ-6 в количестве обеспечивающей получение мазута топочного вторичного. Предусмотрены мероприятия, замедляющие коксообразование: - использование в качестве турбулизатора подачи в реакционный змеевик печи П-104 водяного конденсата. Факторы, влияющие на процесс. Важнейшими факторами, определяющими процесс легкого термического крекинга, являются давление, температура и продолжительность крекинга, подача турбулизаторов и рециркуляция продуктов крекинга и другие. Давление. Давление существенного влияния на процесс висбрекинга не оказывает, если крекинг тяжелых нефтепродуктов протекает в жидкой фазе при температуре 420÷480 0С. Влияние давления повышается, как только образующиеся продукты распада или исходное сырье переходят в паровую фазу (480÷500 0С). Обычно при крекинге остаточного сырья применяют невысокое давление в пределах 25 кгс/см2. Это позволяет: - вести процесс в жидкой фазе; - быстро выводить из реакционного змеевика первичные продукты распада – газойлевые фракции, не давая им разлагаться на газ и бензин. Повышение давления увеличивает количество продуктов уплотнения. Температура. Температура и продолжительность крекинга являются факторами при определенных температурах взаимозаменяемыми. Увеличивая температуру крекинга и уменьшая продолжительность времени пребывания в зоне высоких температур, можно получить ту же глубину разложения сырья, что и при более мягкой температуре, но с большей длительности крекинга. Процесс висбрекинга представляет собой совокупность реакций разложения и уплотнения молекул. При уменьшенных температурах 420-450 0С преобладают реакции полимеризации и уплотнения, а при более высоких 450-500 0С реакции расщепления. С повышением температуры скорость реакции обоего типа возрастает. Однако, скорость реакций разложения увеличивается значительно быстрее, чем реакций уплотнения и эта разница будет тем больше, чем выше температура. Действие температуры наблюдается в широком диапазоне глубины превращения гудрона и объясняется разным значением энергии активации реакций распада и уплотнения. При термическом крекинге гудрона средняя энергия активации распада составляет 55000 калл/моль, а уплотнения 30000 калл/моль, при этом температурные градиенты скорости реакций собственно равны 15 и 28 0С, т.е. реакции уплотнения значительно менее чувствительны к температуре, чем реакции распада. Таким образом, процесс термокрекинга остаточных фракций целесообразно вести при повышенных температурах. Вязкость получаемого остатка висбрекинга во многом зависит от температуры. С повышением температуры крекинга выход продуктов уплотнения уменьшается, а продуктов распада (особенно газа и бензина) возрастает. От температуры крекинга зависит вязкость получаемого остатка висбрекинга. Температурный предел 500-510 0С считается оптимальным для снижения вязкости остатка висбрекинга при глубине крекинга 20 % и более. Для получения товарного мазута вторичного топочного глубина разложения сырья должна быть на уровне 25-30 %. Такая глубина превращения обеспечивает получение средних фракций в количестве, необходимом для разбавления остатка висбрекинга, позволяющем снизить его вязкость и температуру застывания до нужной величины. Оптимальная глубина разложения, обеспечивающая получение товарного мазута вторичного топочного, достигается при проведении процесса висбрекинга при температуре 480-500 0С и малом времени пребывания сырья. Подача турбулизаторов и рециркуляция продуктов крекинга. Снижение вязкости при висбрекинге происходит за счет разложения крупных молекул на более мелкие с образованием газа, низкооктанового бензина с высоким содержанием непредельных углеводородов и средних дистиллятных фракций. Наряду с дистиллятными фракциями, образуется значительное количество газа и продуктов уплотнения, которые, оседая на стенках аппаратуры и трубопроводов, приводят к быстрому ее закоксованию. Для увеличения выхода средних фракций и уменьшения коксоотложений весьма эффективны мероприятия, замедляющие реакции уплотнения, но не влияющие на скорость реакций разложения. К таким мероприятиям, относят: - исключение рециркуляции средних дистиллятных фракций; - подачи турбулизаторов для предотвращения коксоотложений в трубопроводах и аппаратуре; - подаче водяного конденсата в среднюю часть реакционного змеевика печи; - подачи атикоксообразовательных реагентов. Использование водяного конденсата в качестве турбулизаторов препятствует коагуляции и уплотнению основных коксообразующих компонентов – асфальтенов, тем самым, снижая коксообразование и турбулизируя поток, препятствуют отложению продуктов уплотнения на стенках трубопроводов и аппаратуре. Основные регулируемые параметры висбрекинга – температура, давление, время пребывания сырья в зоне реакции. Увеличение любого из них приводит к ужесточению режима. Для достижения определенной жесткости режима данные параметры можно изменять в определенных диапазонах. При заданной жесткости, т.е. степени конверсии, или глубины превращения сырья, распределение выходов получаемых продуктов практически постоянны. Увеличение выходов углеводородных газов и дистиллятов может быть достигнуто ужесточением режима висбрекинга, например, путем повышения температуры на выходе из печи. Ужесточение режима приведет также к сокращению расхода дистиллятов, добавляемых в котельное топливо для достижения его соответствия требованиям спецификации на готовый продукт. Однако большая жесткость режима приводит и к крекированию тяжелых дистиллятов в более легкие компоненты, что нежелательно, так как эти дистилляты выполняют функцию растворителей асфальтовых составляющих. В случае крекирования дистилляты сепарируются, образуя коксовые отложения в трубах печи. Осуществление висбрекинга в таком режиме может привести к необходимости преждевременного ремонта установки; кроме того, существует вероятность получения нестабильного котельного топлива.(1,3) Качественные показатели остатка висбрекинга различных фракций западносибирской нефти (фракции выкипающей выше 2000 С) представлены в таблице 3. Здесь же даны величины коэффициента снижения вязкости R, который равен отношению вязкости исходного продукта при температуре 800 С к вязкости остатка висбрекинга, определенной при этой температуре.
Таблица 3 Наибольшее снижение вязкости наблюдается при висбрекинге фракций, имеющих высокую исходную вязкость (фракции, выкипающие в пределах температур выше 4900 С), для которых коэффициент снижения вязкости 7-10. Как видно, повышение температуры более 450-4700 С не приводит к существенному снижению вязкости, но, как правило, вызывает ускорение закоксовывания технологического оборудования. Стабильность остатка висбрекинга как товарного продукта является основным критерием жесткости режима процесса. Неверно выбранная жёсткость, или степень конверсии, может привести к фазовому расслоению котельного топлива даже после его компаундирования. Стабильность начинает уменьшаться, как только уровень жёсткости режима и, следовательно, конверсия переходят при увеличении определенную точку зависящую от характеристик сырья Важным параметром процесса висбрекинга является давление. Давление, в особенности для сырья с пониженными температурами начала кипения, определяет как фазовое состояние реакционной системы, так и направление, и скорость реакций. Давление должно обеспечивать жидкое агрегатное состояние крекируемого сырья, так как крекинг в жидкой фазе обеспечивает наиболее высокие коэффициенты теплопередачи отсутствие механических перегревов ,минимальное коксообразование, возможность провести процесс в малогабаритных аппаратах, минимальный расход топлива и в конечном счёте эффективность процесса. Кроме того, повышение давление позволяет несколько увеличить производительность установки. С повышением давления уменьшается выход газообразных продуктов распада и сокращается объём газовой фазы, причём плотность её растёт примерно пропорционально давлению. Влияние высокого давления проявляется в реакциях гидрирования : по мере увеличения давления от 0,2 до 5 МПа , доля непредельных в лёгких продуктах крекинга снижается в полтора – два раза, при этом увеличивается доля продуктов уплотнения. Типичным сырьем висбрекинга являются мазуты и гудроны. Степень конверсии этих остатков обычно составляет 10-15% в зависимости от их физико-химических характеристик и режима. Она служит критерием жесткости процесса и определяется как количество фракции 343оС мазута или фракции 482оС гудрона, превращаемой в более легкие компоненты. Степень конверсии ограничивается рядом характеристик сырья: содержанием асфальтенов и натрия, коксуемостью по Конрадсону. Сырье с высоким содержанием асфальтенов характеризуется меньшей степенью конверсии, чем сырье с содержанием асфальтенов, не превышающим нормы, при одинаковом объеме производства стабильного котельного топлива. В присутствии натрия, а также при высокой коксуемости по Конрадсону коксообразование в трубах печи усиливается. Изменения качества сырья влияют на степень его конверсии при заданной жесткости режима. Анализ данных, полученных при висбрекинге на пилотной установке различного сырья, показал, что для каждого конкретного сырья с увеличением жесткости режима вязкость фракции 204оС сначала уменьшается, а затем при достаточно жестком режиме резко увеличивается, что свидетельствует об образовании промежуточных коксообразующих соединений. Точка, в которой направление изменения вязкости меняется на обратное, для каждого сырья различна, но обычно совпадает с точкой выхода 20,2 - 23,6 м 3/ м 3 газа С1 – С6 в нормальных условиях. Считают, что после достижения этой точки котельное топливо становится нестабильным. Между отдельными результатами пилотных испытаний установлена взаимосвязь. Точка, в которой меняется направление изменения вязкости, может быть предсказана и использована для определения расчетных параметров конкретного сырья при проектировании, чтобы избежать образования нестабильного котельного топлива и добиться максимальной конверсии сырья. В промышленности используют две технологии висбрекинга: - проведение реакции в печном змеевике; - проведение реакции в реакционной камере. Нефтяные остатки после нагрева в печи до высокой температуры поступают при заданном давлении в сокинговую (реакционную) зону, находящуюся либо в печи, либо во внешнем аппарате. Выходящий из этой зоны поток быстро охлаждается для прекращения реакции с помощью особого технологического приема – квенчинга. При печном варианте висбрекинга конструкция печи должна обеспечивать оптимальное время пребывания сырья в реакционной зоне для достижения нужного образования продуктов реакции и минимизацию коксовых отложений. Процесс в реакционной камере происходит при более низкой температуре с более длительным временем нахождения, чем в реакционном змеевике. Схема с камерой позволяет понизить температуру после печи, уменьшить ее тепловую нагрузку, однако приводит к установке сложного аппарата значительного объема, к периодической выгрузке из него кокса, что может повлиять на длительность пробега установки. При этом следует иметь ввиду, что существенного отличия в выходах фракций не ожидается. Змеевиковый (печной) висбрекинг предлагают фирмы «Foster Wheeler Co.» и «UOP». В этом случае высокотемпературный крекинг осуществляется в специальном реакционном змеевике печи. Поскольку степень конверсии сырья в первую очередь зависит от его температуры и времени пребывания в зоне реакции, змеевиковый висбрекинг можно определить как высокотемпературный кратковременный процесс. Фирма «Foster Wheeler» успешно спроектировала большое число печей данного типа для НПЗ в разных странах мира.(9) Основное преимущество змеевиковой печи — наличие двух зон нагрева. Такая конструкция обеспечивает: большую гибкость подвода тепла, что позволяет лучше регулировать температуру нагрева сырья: легкость удаления кокса из труб печи паровоздушным способом; получение стабильного котельного топлива, что особенно важно для нефтеперерабатывающих заводов с ограниченными возможностями смешивания топлив. Схема базовой установки висбрекинга гудрона показана на рис.1.1.  3 Рис.1.1 Схема базовой установки висбрекинга : 1-печь; 2-фракционнирующая колонна; 3-воздушный холодильник-конденсатор; 4-колонна отпарки газойля; 5-сепаратор; 6-воздушный холодильник; 7-узел нагрева и выработки пара. 1-сырьё; 2-водяной пар; 3-углеводородный газ; 4-кислая вода; 5-нестабильная бензиновая фракция; 6-газойлевая фракция; 7-котельное топливо. Висбрекинг с сокинг-камерой. В альтернативном процессе конверсия частично происходит в печи. Однако, основная ее доля приходится на сокинг-камеру, где двухфазный поток из печи выдерживается при повышенной температуре в течение заданного времени. Сокерный висбрекинг определяется как низкотемпературный процесс с длительным пребыванием сырья в зоне реакции. Лицензиаром этого процесса является фирма «Shell». Ряд проектов установок висбрекинга сокерного типа выполнила и фирма «Foster Wheeler». Реакционная камера, обеспечивая необходимое время пребывания сырья, позволяет работать с потоком более низкой температуры на выходе из печи и тем самым экономить печное топливо. Несмотря на очевидные экономические преимущества, этот процесс имеет ряд недостатков, основной из которых — сложность очистки печи и сокерной камеры от кокса. Эта очистка проводится реже, чем на установке со змеевиковой печью, однако для нее требуется более сложное оборудование. Схема установки висбрекинга гудрона с выносной реакционной камерой показана на рис.1.2.  Рис.1.2. Схема базовой установки висбрекинга с сокинг - камерой : 1-печь; 2-фракционнирующая колонна; 3-воздушный холодильник-конденсатор; 4-колонна отпарки газойля;5-сепаратор; 6-воздушный холодильник; 7-узел нагрева и выработки пара; 8-сокинг-камера. 1-сырьё; 2-водяной пар; 3-углеводородный газ; 4-кислая вода; 5-нестабильная бензиновая фракция; 6-газойлевая фракция; 7-котельное топливо. Обычно кокс из сокера удаляют путем резки водой под высоким давлением. В результате образуется значительное количество воды, загрязненной частицами кокса, которую необходимо удалять, фильтровать и возвращать для повторного использования. В отличие от установок замедленного коксования (УЗК.) установки висбрекинга обычно не оснащены оборудованием для резки кокса и очистки загрязненной воды. Затраты на это оборудование на установке висбрекинга экономически не оправданы, Качество и выходы продуктов на установках обоих типов при одинаковой жесткости режима в целом одинаковы и не зависят от конфигурации установки.(9) Рационально комбинируя процессы висбрекинга и термокрекинга с подбором схемы, наиболее предпочтительной для конкретного предприятия, можно обеспечивать практически 100 %-ную глубину переработки нефти [8]. Повышению эффективности висбрекинга и включению его в комбинированные схемы переработки типа KT-I способствовали принципиально новые идеи и решения, возникшие при фундаментальных исследованиях поведения нефтяных дисперсных систем. К ним относятся использование добавок и присадок различной природы, позволяющих резко снизить скорость коксообразования в змеевиках печи, подача бензина на турбулизацию с целью регулирования времени контакта и дополнительного производства легких олефинов и т.д. [9].  Рис. 1.3 Блок-схема комбинированной установки КТ-1 По технологии, разработанной ГрозНИИ, процесс термической деструкции сырья осуществляется в реакционных трубах змеевика печи при температуре 480495 °С и времени реакции около двух минут. В качестве сырья использовались тяжелые вакуумные остатки сернистых нефтей. Первый комбинированный комплекс типа КТ-1 производительностью 3 млн.т в год по мазуту был построен в Болгарии в г. Бургасе. Установка висбрекинга в составе этого комплекса была введена в эксплуатацию в сентябре 1982 г. Первый отечественный комплекс глубокой переработки мазута КТ-1 был построен и введен в промышленную эксплуатацию в г. Павлодаре в конце 1983 г. Для разработки технических решений по дальнейшему улучшению технико-экономических показателей процесса висбрекинга ГрозНИИ проводило исследование технологии низкотемпературного процесса. Промышленная реализация низкотемпературного процесса инициированного висбрекинга с выносной реакционной камерой в составе комбинированной установки КТ-1/1 была осуществлена на Мажекяйском НПЗ. Исходные данные для проектирования комплекса глубокой переработки мазута КТ-1/1 в г. Мажейкяй были выданы ГрозНИИ в 1983 г. За аналог комбинированной установки была принята отечественная установка КТ-1 в г. Павлодаре. Проект комбинированной установки КТ-1/1 был выполнен Грозгипронефтехимом в 1985 г. Комбинированная установка КТ-1/1 объединяет в единый технологический процесс вакуумную перегонку и висбрекинг гудрона, гидроочистку сырья каталитического крекинга, каталитический крекинг, абсорбцию, стабилизацию и фракционирование продуктов крекинга, демеркаптанизацию ББФ, производство МТБЭ, моноэтаноламиновую очистку. С учетом накопленного отечественного и зарубежного опыта была предусмотрена схема работы с реактором после печи, который рассчитан из условия пребывания продукта в нем 10-15 мин, при давлении до 10 кг/см2, при температуре не выше 450 °С. В комбинированных комплексах КТ-1у, КТ-2, КТ-2А, КТ-3 мощностью 5 млн.т/год, включающих вакуумную перегонку мазута, гидроочистку и легкий гидрокрекинг вакуумного дистиллята и каталитический крекинг гидроочищенной фракции выше 350 °С, включался и процесс висбрекинга гудрона. Кроме этого, в системе КТ-3 был предусмотрен процесс термодеасфальтизация гудрона. В эти схемы были включены четыре способа термопереработки сернистого гудрона -висбрекинг в обычном виде, висбрекинг с глубокой перегонкой продуктов реакции, термоконтактный крекинг (ТКК), термодеасфальтизация (ТДВ), а также сочетание процесса висбрекинга с термоконтактным крекингом или термодеасфальтизацией. Блочные схемы указанных комбинированных систем с висбрекингом гудрона приведены на рис. 1.4-1.8.  Рис. 1.4 Схема глубокой переработки нефти на комбинированных установках типа КТ-1, КТ-1у с висбрекингом гудрона  Рис. 1.5 Схема глубокой переработки нефти на комбинированных установках типа КТ-2, КТ-2А с висбрекингом гудрона  Рис. 1.6 Схема глубокой переработки нефти на комбинированной установке типа КТ-3 с термоасфальтизацией и висбрекингом гудрона  Рис. 1.7 Схема глубокой переработки нефти на комбинированной установке типа КТ-2 с термической переработкой гудрона (ТКК + ВБ или ТДА) и отдельным процессом гидрообессеривания и гидрокрекинга вторичных дистиллятов  Рис. 1.8 Схема глубокой переработки нефти на комбинированной установке типа КТ-3 с термической переработкой гудрона (ТКК + ВБ или ТДА) и отдельным процессом гидрообессеривания и гидрокрекинга вторичных дистиллятов Одной из важных разработок ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ» является технология висбрекинга с выносной реакционной камерой с восходящим потоком сырья (РКВП). Сопоставительный анализ работы наиболее распространенных вариантов реализации процесса висбрекинга на отечественных НПЗ, проведенный в 2000-2001 гг. специалистами института, показал эффективность процесса висбрекинга с РКВП. Реализация процесса висбрекинга с выносной реакционной камерой с восходящим потоком и с вакуумной колонной (глубокий висбрекинг) открывает еще более широкие возможности для углубления переработки нефти при включении его в схему НПЗ топливного профиля. На основании установленных закономерностей процесса висбрекинга с РКВП разработан вариант углубления переработки нефти с включением в схему процесса НПЗ (рис. 1.9).  Рис. 1.9. Комбинированная схема с процессом висбрекинга с реакционной камерой по разработкам ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ» Достаточно эффективен вариант комбинирования висбрекинга с процессом экстрактивной деасфальтизации (HSC-ROSE): на первой ступени при относительно низкой температуре в реакционной камере осуществляют процесс висбрекин-га; на второй - в сверхкритических условиях проводят экстракцию растворителем для извлечения деасфальтированного продукта из остатка висбрекинга. В состав комбинированных установок переработки тяжелого нефтяного сырья также включаются и установки термического крекинга, несмотря на то, что термический крекинг в настоящее время принято считать устаревшим и неэффективным. Современные достижения в аппаратурном оформлении, а также ряд технико-технологических «Ноу-Хау» (высокоэффективные печи двухстороннего облучения змеевика; специальное техническое оформление камеры ТК и др.) делают этот процесс экономически и технологически конкурентоспособным и привлекательным. ГУП «Институт нефтехимпереработка РБ» разработал ряд технологий и технических решений, которые позволяют за счет комбинирования термических процессов (висбрекинга, коксования, термического крекинга вторичных газойлей) и осуществления термической конверсии по принципу стадийности осуществить глубокую переработку остаточного нефтяного сырья в целевые легкие нефтепродукты с высоким выходом. Этим институтом предложены следующие варианты комбинирования процессов ЗК и ТК  Рис. 1.10 Вариант комбинирования процессов висбрекинг + коксование: 1 – коксовая камера; 2 – ректификационная колонна; 3 – печь замедленного коксования; 4 – камера висбрекинга; 5 – печь висбрекинга  Рис. 1.11 Вариант комбинирования процессов висбрекинг + термический крекинг: 1 – коксовая камера; 2 – ректификационная колонна; 3 – печь замедленного коксования; 4 – камера термического крекинга; 5 – печь термического крекинга  Рис. 1.11 Вариант комбинирования процессов висбрекинг + коксования + термический крекинг: 1 – коксовая камера; 2 – ректификационная колонна; 3 – печь замедленного коксования; 4 – камера термического крекинга; 5 – печь термического крекинга; 6 – камера висбрекинга; 7 – печь висбрекинга В результате существенно снижаются удельные капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с затратами на отдельной установке ТК. Сравнение материальных балансов переработки гудрона по вариантам комбинирования термических процессов приведено в табл. 4. Таблица 4. Сравнение материальных балансов переработки гудрона по вариантам комбинирования термических процессов
Наибольшая глубина переработки нефти достигается при комбинировании процессов висбрекинга, коксования и термического крекинга [9]. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||