Заочное ХТТ и УМ / Лекции / Лекция 3 - Перспективные напрявления ТК

Перспективные направления термического крекинга.

План лекции:

1 Теоретические сведения.

2 Печной висбрекинг.

3 Висбрекинг с ВРК.

4 Деструктивно-вакуумная перегонка (ДВП).

5 Материальные балансы процессов.

1 Теоретические сведения

На некоторых установках термокрекинга с целью повышения селективности процесса начали внедрять 3,4-хпечные системы, т. е. сырье делили на 3-4 фракции и каждую подвергали крекингу в оптимальных для нее условиях, но впоследствии от таких схем отказались.

Когда стал широко внедряться каталитический крекинг процессы ТК, при которых получали бензин, скоро были вытеснены, т. к. выход бензина в них гораздо меньший и качество его хуже.

В настоящее время большинство бывших установок ТК работают по варианту висбрекинга. На этих установках гудрон подвергают легкому термокрекингу, чтобы получить из него котельное топливо.

Гудрон, особенно полученный глубоковакуумной перегонкой, не может быть использован в качестве котельного топлива из-за высокой вязкости. Для получения товарных котельных топлив из таких гудронов без их переработки требуется большой объем дистиллятных разбавителей, это сводит на нет достигнутое ваку­умной перегонкой углубление переработки нефти.

Наиболее простой способ неглубокой переработки гудронов — это висбрекинг с целью снижения вязкости.

Суммарные мощности этих установок в странах ЗЕ оцениваются в 5,6 %, в США – 1 %. В РФ в настоящее время в стадии строительства, проектирования и эксплуатации находятся около 12 установок.

Висбрекинг – один из самых дешевых процессов переработки тяжелого сырья.

Обычно сырьем для висбрекинга является гудрон, но возможна и переработка тяжелых нефтей, мазутов, даже асфальтов процесса деасфальтизации.

Висбрекинг проводят в менее жестких условиях, чем термокрекинг, потому что

1) перерабатывают более тяжелое, легче поддающееся крекингу сырье;

2) допускаемая глубина крекинга выравнивается началом коксообразования (температура 440 - 500° С, давление 1,4-3,5 МПа)

С углублением крекинга вязкость крекинг-остатка сначала снижается из-за отрыва боковых алифатических цепей от молекул первичных нативных асфальте- нов с меньшей молекулярной массой. Затем, достигнув минимума, вязкость воз­растает из-за образования карбенов и карбоидов.

Более интенсивному снижению вязкости крекинг-остатка способствует по­вышение температуры при сокращении времени крекинга.

В последние годы в развитии висбрекинга в нашей стране и за рубежом опре­делились два основных направления:

1. «печной» или висбрекинг в печи с «сокинг-секцией» в течение 1,5-2 ми­нуты при температуре 480 - 500 С.

2. висбрекинг с выносной реакционной камерой с подачей сырья в реактор с восходящим или с нисходящим потоком, (температура 430 - 450° С).

* - Материальный баланс висбрекинга с реакционной камерой аналогичен материальному балансу висбрекинга, осуществляемому в трубчатом змеевике. Если при печном висбрекинге сырье необходимо нагревать в печи до температуры 480°С, то для достижения той же глубины превращения при висбрекинге с реакционной камерой достаточно иметь температуру 450-455°С.

** - Технологическую схему установки висбрекинга определяет прежде всего назначение процесса. Существуют схемы, позволяющие получать максимальное количество котельного топлива с минимальным количеством газа и бензина. Имеются схемы, обеспечивающие производство значительного количества легких дистиллятов типа дизельного топлива.

*** - Когда висбрекингу подвергается высокосернистое сырье, которое поступает в горячем виде с АВТ, перед печкой устанавливают дополнительный дюр-реактор и сырье там вы­держивают при температуре 380-400 С в течении 5-10 минут. При таких условиях основные сернистые соединения - сульфиды и дисульфиды расщепляются с образованием сероводорода или более легкокипящих серосодержащих соединений. Поэтому содержание серы в крекинг - остатке (на котельном топливе) оказывается значительно ниже, чем в исходном сырье.

2 Печной висбрекинг

Достоинства:

1 Более легкая технология очистки печи от кокса.

2 Более стабильный крекинг-остаток.

3 Меньший выход газа и бензина.

Описание схемы: согласно рисунку.

Для предотвращения закоксовывания реакционных змеевиков печи в них пре­дусмотрена подача турбулизатора - водяного пара на участке, где температура достигает 430 - 450° С.

3 Висбрекинг с ВРК

С начала 80-х годов все более широкое распространение получает схема с выносными реакционными камерами. Фирмами Шелл и Луммус построены десятки установок, использующих такие камеры. Применение реакционных камер позволяет использовать печь меньшей тепловой мощности, что упрощает утилизацию тепла дымовых газов, приводит к меньшему количеству вырабатываемого водяного пара.

Фирма Луммус отмечает следующие преимущества процесса висбрекинга с реакционной камерой, по сравнению с печным:

1) снижение капитальных затрат на 10-15%;

2) меньший размер печи;

3) меньшие размеры оборудования для утилизации тепла дымовых газов;

4) более низкий перепад давления и меньший расход топлива в печи;

5) большие выходы продуктов и лучшая селективность;

6) большая длительность межремонтного пробега - до 1 года;

7) меньшая чувствительность к авариям.

Описание схемы: согласно рисунку.

В отличие от традиционных реакционных камер, существующих на установках термического крекинга, в которых продукты реакции проходят сверху вниз, камеры в которые продукт из печи поступает снизу, а выходит через верх, что позволяет значительно увеличить время пребывания жидкой фазы в зоне реакции и приводит к увеличению степени превращения исходного сырья.

Применение ВРК с восходящим потоком позволяет:

1) Уменьшить объем камеры.

2) Уменьшить диаметр камеры.

3) Использовать более низкие температуры.

4) Использовать более низкое давление.

5) Проводить процесс крекинга преимущественно в жидкой фазе.

6) В несколько раз увеличить продолжительность межремонтного пробега.

Свойства котельного топлива, получаемого при висбрекинге в реакционной камере и трубчатом змеевике, практически одинаковы, но вследствие более высоких температур, применяемых при проведении процесса в реакционном змеевике, и наличия значительных перегревов пристенной пленки жидкости стабильность котельного топлива несколько выше при получении топлива при висбрекинге с использованием реакционной камеры.

Недостатком варианта с выносной реакционной камерой является сложность очистки печи и самой камеры от кокса. Такая очистка проводится реже, чем на установке со змеевиковым реактором, однако для нее требуется более сложное оборудование. В настоящее время фирмы Фостер Уилер и ЮОП предлагают совместно разработанный вариант змеевикового висбрекинга. Лицензиаром процесса висбрекинга с выносной реакционной камерой является фирма Шелл, по технологии которой также сооружено значительное количество промышленных установок.

4 ДВП

Такая технология освоена и внедрена путем реконструкции установок термо­крекинга на Омском и Ново-Уфимском НПЗ.

ДВП (деструктивная вакуумная перегонка) - это комбинированный процесс висбрекинга гудрона и вакуумной перегонки крекинг-остатка на легкий и тяжелый вакуумные газойли и тяжелый висбрекинг-остаток. Данный процесс позволяет по­высить глубину переработки, сократить выход остатка на 35-40%.

Целевым продуктом является тяжелый вакуумный газойль плотностью 940-990 кг/м³, содержащий 20-40 % ПЦА, который может использоваться как сырье для получения термогазойля или электродного кокса, также как сырье для катали­тического крекинга или гидрокрекинга и термокрекинга.

Легкий ВГ используется в основном как разбавитель тяжелого гудрона.

Тяжелый висбрекинг-остаток содержит много ароматических углеводородов, смол и асфальтенов. Его применяют при производстве пеков, связующих или вяжущих материалы, как компонент котельного и судового топлива, сырьё для коксования.

Описание схемы: согласно рисунку.

5 Материальные балансы процессов

Продукты, % масс	Висбрекинг	ДВП
Газ	3,7	3,0
Бензин	14,5	11,0
Легкий ВГ	-	6,0
Висбрекинг-остаток	81,3	-
Тяжёлый висбрекинг-остаток	-	20,0
Тяжелый ВГ	-	59,5
Потери	0,5	0,5