Переработка нефти-3
.pdfvk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
ИТС 30-2017
и падают вниз. Далее катализатор выводится на регенерацию, которая проходит также в кипящем слое, а продукты идут на разделение. Типовые установки - 1-А/1М, 43-103.
в) Реакторы с лифт-реактором. Нагретое сырье в специальном узле ввода диспергируется и смешивается с восходящим потоком катализатора в специальном узле. Далее смесь катализатора и продуктов крекинга разделяется в кипящем слое сепаратора специальной конструкции. Остатки продуктов десорбируются паром в десорбере. Время контакта сырья и катализатора составляет несколько секунд. Типовая установка - Г-43-107.
г) Миллисеконд. Характерная особенность процесса - отсутствие лифт-реакгора. Катализатор поступает в реактор нисходящим потоком, в катализатор перпендикулярно направлению его движения впрыскиваются пары сырья. Общее время реакции составляет несколько миллисекунд, что позволяет (повысив соотношение катализатор:сырье) добиться повышения выхода бензиновой фракции вплоть до 60-65%.
Несмотря на разнообразие используемых установок, общая схема процесса для них практически не отличается. Основные отличия состоят в конструкции реакторно регенераторного блока, они будут рассмотрены далее при описании процесса.
Описание технологических подпроцессов, используемых в процессе каталитического крекинга
Установка каталитического крекинга функционально состоит из трех секций, каждая из которых реализует несколько подпроцессов:
а) |
секция гидроочистки сырья каталитического крекинга; |
б) |
подготовка сырья для гидроочистки; |
в) |
каталитическая гидроочистка вакуумного дистиллята; |
г) |
сепарация; |
д) |
фракционирование; |
е) |
очистка циркулирующего ВСГ и углеводородного газа от сероводорода; |
ж) |
секция каталитического крекинга и фракционирования продуктов: |
1)каталитический крекинг;
2)регенерация катализатора в псевдоожиженном слое;
3)фракционирование продуктов крекинга
з) секция абсорбции, газоразделения и сероочистки продуктов:
1)стабилизация бензина крекинга;
2)очистка легкого бензина от сероводорода;
3)демеркаптанизация легкого бензина;
4)фракционирование легкого бензина;
5)гидроочистка тяжелого бензина.
Очистка циркулирующего ВСГ и углеводородного газа о т сероводорода
На некоторых предприятиях часть подпроцессов может отсутствовать - секция гидроочистки сырья крекинга, или гидроочистка тяжелого бензина. Общая блок-схема установки приведена на рисунке 2.41. В таблице 2.29 представлено описание технологического процесса каталитического крекинга с указанием основных входных и выходных потоков по стадиям. Подпроцессы очистки ВСГ и углеводородных газов от сероводорода представляют собой типовую аминовую очистку, которая будет описана отдельно во избежание дублирования.
123
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
124
Таблица 2.28 - |
Перечень установок каталитического крекинга на предприятиях РФ |
|||
Компания |
Предприятие |
Установка/ |
Достигнутая |
Год ввода в |
лицензиар |
мощность, |
эксплуатацию |
||
|
|
тыс. т/год |
||
|
|
|
|
IIAO «НК «Роснефть»
I IAU «Л У КО Й Л »
АО «РНГ1К» |
1А/1М (рек. |
“2500 |
1966 (рек. |
(г. Рязань) |
ABB Lummus |
|
2001) |
|
Global) |
|
|
"7ТО «АНХК» |
ГК-3 (рек. |
Т200 |
1969 (рек. |
(г. Ангарск) |
Автотехпроект) |
“347 |
2003-2005) |
|
1А/1М (рек" |
1967 (рек. |
|
АО «Сызранский НПЗ» |
Автотехпроект) |
644 |
2003) |
43-102 |
1960,1963 |
||
(г. Сызрань) |
ТЮР |
"4450 |
"7047 |
АО «Куйбышевский НПЗ» |
43-102 |
“302 |
ТЭ52 |
(г. Самара) |
|
|
|
АО «Новокуйбышевский |
U U P |
ТТ50 |
“2040 |
43-102 |
Т40 |
”4005 |
|
НПЗ» (г. Новокуйбышевск) |
TJUP |
“4000 |
2010, 2015 |
“о оо «л у к о и л --------------- |
Нижегороднефтеоргсинтез» (г. Кстово)
ООО «л у к о и л -------------------- |
43-102 |
500 |
1959 (рек. |
Пермьнефтеоргсинтез» |
|
|
1998) |
(г. Пермь) |
К1-1/1 |
”2400 |
“4004 |
|
Примечание
Планируется запуск установки гидроочистки бензина каталитического крекинга (ГОБКК) мощностью 1650 тыс. т /год в 2019 г. (лицензиар Axens, процесс Prime G+) Планируется запуск установки
ГОБКК мощностью 500 тыс.т /год (лицензиар CDTECH, процесс CDHydro/CDHDS)
Две установки.
В стадии строительства. Три установки.
Подготавливаются к выводу из эксплуатации. Пуско-наладочные работы. Две установки.
Два комплекса по 2000 тыс. т/год. В составе второго комплекса, запущенного в 2015 г., отсутствует блок гидроочистки сырья, но присутствует установка ГОБКК мощностью 1100 тыс.т /год (лицензиар Axens, процесс Prime G+)
Одна установка
2017-30 ИТС
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
|
|
Установка/ |
Достигнутая |
Год ввода в |
Компания |
Предприятие |
лицензиар |
мощность, |
эксплуатацию |
тыс. т/год |
||||
“ПАО |
АО «Газпромнефть-МШ 13» 7 ^ 3 -1 0/М/1 |
2000 |
1983 |
|
«Газпромнефть» |
(г. Москва) |
|
|
|
|
АО «Газпромнефть-ОШ 13» |
TPI71 |
1550 |
Т371 |
|
(г. Омск) |
Т О Т |
1994 |
|
ПАО «Газпром» |
ПАО «Газпром нефтехим |
Shell |
“Б40 |
1955 |
|
Салават» |
1000 |
TUT7 |
|
|
(г. Салават) |
|
|
|
ПАО АН К |
«Башнефть-УНПЗ» |
Т-43-10/М/1 |
T2U0 |
1995 |
«Башнефть» |
(г. Уфа) |
|
|
|
125 |
|
|
|
|
|
«Башнефть- |
1А/1М (рек. |
Т 8 Ш |
1963 (рек. |
|
Уфанефтехим» |
Автотехпроект) |
|
2002) |
ПАО «НГК |
(г. Уфа) |
1А/1М (рек. |
Т 5 Ш |
1967 (рек. |
ОАО «Славнефть-ЯНОС» |
||||
«Славнефть» |
(г. Ярославль) |
Stone & |
|
2000) |
|
|
Webster) |
|
|
ПАО «ТАИФ» |
ПАО « IАИФ-НК» |
Технология |
“930 |
Т006 |
|
(г. Нижнекамск) |
ИНХС РАН / |
|
|
|
|
ВНИИНП/ |
|
|
|
|
ВНИПИНефть |
|
|
Продолжение таблицы 2.28
Примечание
Комплекс включает в себя установку ГОБКК мощностью 1200 тыс.т /год (лицензиар Axens, процесс Prime G+)
Комплекс включает в себя установку ГОБКК мощностью 1200 тыс.т /год (лицензиар Axens, процесс Prime G+)
Две установки.
В стадии строительства. Комплекс будет включать в себя установку ГОБКК мощностью 720 тыс.т /год (лицензиар Axens, процесс Prime G+)
Комплекс включает в себя установку ГОБКК мощностью 1300 тыс.т /год (лицензиар CDTECH, процесс CDHydro/CDHDS)
Включает в себя установку ГОБКК мощностью 870 тыс.т /год (лицензиар Axens, процесс Prime G+)
Отсутствует гидроочистка сырья. Комплекс включает в себя блок ГОБКК мощностью 360 тыс. т/год (проект ИНХС РАН / ВНИИНП / ВНИПИНефть)
30 ИТС
2017-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
ИТС 30-2017
~ ж ~ |
|
эта Входной поток |
Этап процесса |
па |
|
Дегазированный |
Фракциониров |
гидрогенизат |
|
1.4 |
ание |
|
гидрогенизата |
Пар |
|
Стабильный
гидрогенизат.
Пар
Регенерированн ый катализатор крекинга._______
2.1Свежий Каталитически катализатор й крекинг
|
крекинга. |
|
|
|
Рециркулирующи |
|
|
|
й шлам. |
|
|
|
Рециркулирующи |
|
|
|
й тяжелый |
|
|
|
газойль. |
|
|
|
Закоксованный |
|
|
|
катализатор |
Регенерация |
|
|
крекинга_______ |
||
|
катализатора |
||
|
Пар |
||
2.2 |
в |
||
|
|||
|
Воздух |
псевдоожижен |
|
|
ном слое |
||
|
Продукты |
Фракциониров |
|
2.3 |
ание |
||
крекинга |
продуктов |
||
|
|||
|
|
крекинга |
|
|
Нестабильный |
|
|
3.1 |
бензин |
Стабилизация |
|
|
бензина |
||
|
|
||
|
Жирный газ |
|
|
|
Легкий бензин |
Очистка |
|
3.2 |
легкого |
||
|
|||
МЭА |
бензина от |
||
|
|||
|
сероводорода |
||
|
Очищенный |
||
|
|
||
|
легкий бензин |
|
|
|
Щелочь_________ |
Демеркаптани |
|
|
Катализатор |
||
3 . 3 |
зация |
||
|
демеркаптанизац |
ии_______________
Вода
Продолжение таблицы 2.29
Выходной |
Основное |
|
|
технологическое |
Эмиссии |
||
поток |
|||
оборудование |
|
||
Стабильный |
|
||
Ректифика |
|
||
гидрогенизат |
|
||
(фр. 350-550 |
ционная |
|
|
|
колонна; |
Кислые |
|
Бензин |
отпарная |
||
стоки |
|||
гидроочистки |
колонна |
||
Дизельное |
дизельного |
|
|
толиво (фр. |
топлива |
|
|
180-350 °С); |
|
|
|
Продукты |
|
|
|
крекинга |
|
|
|
|
Реактор |
|
|
|
каталитическог |
|
|
Закоксованный |
о крекинга |
|
|
|
|
||
катализатор |
|
|
|
крекинга |
|
|
|
|
Регенератор; |
Дымовы |
|
Регенерирован |
топка под |
е газы |
|
давлением; |
регенер |
||
ный |
высокоэфф. |
ации |
|
катализатор |
циклоны |
Катализ |
|
крекинга |
регенератора; |
аторная |
|
|
с-ма выносных |
пыль |
|
Жирный газ |
циклонов;_____ |
|
|
Ректификацион |
|
||
Нестабильный |
|
||
ная колонна; |
|
||
бензин |
|
||
колонна |
Кислые |
||
Легкий газойль |
|||
отпарки |
стоки |
||
Тяжелый |
|||
легкого |
|
||
газойль |
|
||
газойля |
|
||
Шлам |
|
||
|
|
||
Сухой газ (Ci- |
|
|
|
С2]_ |
Фракционирую |
|
|
Легкий бензин |
Кислые |
||
щий абсорбер; |
|||
(фр. HK-J0 °С) |
|||
ректификацион |
стоки |
||
Тяжелый |
|||
ные колонны |
|
||
бензин (фр. 70- |
|
||
220 °С) |
|
|
|
Очищенный |
|
|
|
легкий бензин |
Абсорбер |
|
|
Отработанный |
|
||
|
|
||
раствор МЭА |
|
|
|
Демеркаптиров |
|
|
|
энный легкий |
Экстрактор; |
|
|
бензин |
Щелочи |
||
колонна |
|||
Фракция |
регенерации |
ые стоки |
|
катализатора |
|
||
дисульфидов |
|
||
|
|
127
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
ИТС 30-2017
Продолжение таблицы 2.29
№ |
Входной поток |
Этап процесса |
Выходной |
Основное |
Эмиссии |
|
эта |
технологическое |
|||||
па |
|
|
поток |
оборудование |
|
|
|
|
Пропан- |
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
Ректификация |
пропиленовая |
|
|
|
|
Демеркаптирова |
фракция (ППФ) |
|
|
||
3.4 |
легкого |
Бутан- |
Ректификацион |
- |
||
нный легкий |
бензина и |
бутиленовая |
||||
|
бензин |
газоразделени |
фракция (ББФ) |
ные колонны |
|
|
|
|
е |
Легкий бензин |
|
|
|
|
|
|
каталитическог |
|
|
|
|
Тяжелый бензин |
|
о крекинга |
Компрессор |
|
|
|
Гидрочистка |
Очищенный |
Дымо |
|||
|
|
|
||||
|
|
тяжелого |
теплообменник |
|||
3.5 |
|
тяжелый |
вые |
|||
ВСГ |
бензина |
|||||
|
бензин |
и бензина; |
газы |
|||
|
|
крекинга |
||||
|
|
|
печь |
|
||
|
Серосодержащи |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
й газ (ВСГ, |
|
Очищенный |
|
|
|
|
углеводородный |
Очистка газа |
|
|
||
1.5; |
газ гидроочистки, |
газ |
Абсорбер |
|
||
жирный газ |
от |
|
|
|||
3.6 |
крекинга) |
сероводорода |
|
|
|
Свежий раствор |
Отработанный |
|
моноэтаноламин |
||
раствор МЭА |
||
а (МЭА) |
||
|
Секция гидроочистки сырья каталитического крекинга
Ряд установок каталитического крекинга в России работает на прямогонном вакуумном дистилляте с установок ВТ и АВТ, соответственно, секции гидроочистки сырья на установках нет. Предприятия с установками крекинга без секции/установки гидроочистки вакуумного дистиллята:
а) |
АО «АНХК»; |
б) |
АО «Новокуйбышевский НПЗ»; |
в) |
ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» (ККК-2, второй комплекс); |
г) |
ПАО «ТАИФ-НК»; |
д) |
ОАО «Славнефть-ЯНОС». |
Общая блок-схема секции приведена на рисунке 2.42.
Подготовка сырья для гидроочистки
Исходным сырьем установки служит прямогонный вакуумный дистиллят с установок ВТ и АВТ, на ряде установок в сырье вовлекают также деасфальтизаты, экстракты селективной очистки масел, высококипящий остаток гидрокрекинга. Качество сырья регламентируется стандартами предприятий (СТП) и может варьироваться в широких пределах.
По схеме вакуумный дистиллят из парка поступает в блок теплообменников, где нагревается до 250-300 °С теплом газопродуктовой смеси из реакторов гидроочистки, после чего подается в тройники смешения. В эти тройники с помощью компрессоров циркулирующего водородсодержащего газа (ЦВСГ) также подается водородсодержащий газ (ВСГ) с содержанием водорода не менее 80%. Кратность ВСГ: сырье зависит от качества сырья и составляет в общем случае 400-600 нм3/м3. Далее газосырьевая смесь нагревается в печи до 350-400 °С и поступает в реакторный блок.
128
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
ИТС 30-2017
полимеризации и конденсации, высокой термической стойкостью и практически полной нечувствительностью к каталитическим ядам.
Условия проведения процесса гидроочистки зависят от фракционного и химического состава сырья, от требуемой степени обессеривания, применяемого катализатора и его состояния. Примерные условия гидроочистки вакуумного дистиллята следующие:
а) |
температура 370-410 °С; |
б) |
парциальное давление водорода 3,5-5,0 МПа; |
в) |
кратность циркуляции водорода 400-600 нм3/м3. |
Достигаемая глубина обессеривания при этом составлет 90-98%. |
|
В |
процессе проведения реакции гидроочистки сырья происходит |
закоксовывание катализатора и снижение его активности. Регенерация катализатора проводится при значительном падении активности катализатора и сводится к окислительному выжигу кокса, серы и тяжелых углеводородов, отложившихся на катализаторе в процессе реакции, непосредственно в реакторах. Выжиг производится кислородом воздуха, подаваемого в потоке инертного газа, с поглощением окислов серы из газов регенерации 5-10 % раствором соды (карбонат натрия - ЫагСОз).
После реакторов парогазовая смесь (гидроочищенный вакуумный дистиллят, продукты реакции и циркуляционный водородсодержащий газ) после охлаждения в блоке теплообменников поступает на сепарацию.
Сепарация
Отделение ВСГ и углеводородного газа от гидрогенизата осуществляется двуступенчатой сепарацией. На первом этапе парогазовая смесь охлаждается в теплообменниках примерно до 300 °С, после чего поступает в горячий сепаратор высокого давления. В этих условиях происходит частичная конденсация парогазовой смеси и выделение ВСГ в газовую фазу. Далее с низа сепаратора гидрогенизат поступает в теплообменники, где доохлаждается до 40-50 °С, и подается в холодный сепаратор высокого давления. В этом сепараторе от гидрогенизата отделяется углеводородный газ С1-С4. После сепаратора гидрогенизат подается на фракционирование, а ВСГ и углеводородный газ подвергаются раздельной аминовой очистке от сероводорода. Очищенный углеводородный газ поступает в заводскую топливную сеть или сжигается в печах установки.
ВСГ после очистки поступает на вход соответствующих компрессоров. Для поддержания требуемой концентрации водорода (не менее 80-85%) осуществляется сдувка части ВСГ в топливную сеть и соответствующая подпитка свежим ВСГ от установки производства водорода или установок риформинга. Примерный расход водорода на гидроочистку вакуумного дистиллята составляет 0,3-0,6% масс (в зависимости от жесткости режима).
130
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
ИТС 30-2017
Фракционирование
Вследствие частичного протекания реакций гидрокрекинга компонентов вакуумного дистиллята, в процессе гидроочистки происходит облегчение фракционного состава сырья. Для стабилизации гидрогенизата (удаления из него фракций, выкипающих до 350-360 °С) применяют ректификацию. Процесс проводится в стабилизационной колонне, содержащей около 30 клапанных тарелок, режим ректификации следующий:
а) давление 1,5 кгс/см2; б) температура верха 120 °С;
в) температура низа 390 °С.
Для снижения температуры низа колонны до величины, исключающей термическое разложение гидроочищенного сырья каталитического крекинга, в нижнюю часть колонны подают водяной пар. С верха колонны отводятся углеводородный газ, пары воды и бензина, которые охлаждаются в воздушных холодильниках и частично конденсируются в емкости. Из емкости часть бензина подается на верхнюю тарелку в качестве острого орошения, балансовое количество откачивается на очистку от сероводорода раствором МЭА. Несконденсирующийся углеводородный газ подается
на |
общезаводскую |
установку |
газофракционирования |
или |
на |
блок |
|
газофракционирования установки каталитического крекинга. |
|
|
|
||||
|
Боковой погон стабилизационной колонны - |
компонент |
дизельного |
топлива |
|||
фр. 160-360 °С поступает |
в отпарную |
колонну. В |
низ отпарной колонны подается |
перегретый водяной пар для отпарки нежелательных легких фракций. С низа отпарной колонны компонент дизельного подается в воздушный холодильник и далее выводится с установки. Стабильный гидрогенизат с низа колонны откачивается в секцию каталитического крекинга.
Секция каталитического крекинга и фракционирования продуктов
Сущность процесса каталитического крекинга основана на расщеплении высокомолекулярных компонентов вакуумного газойля на более мелкие молекулы в присутствии микросферического цеолитсодержащего катализатора при высокой температуре.
Постадийно процесс каталитического крекинга может быть представлен следующим образом:
а) |
поступление сырья к поверхности катализатора; |
б) |
диффузия сырья в поры катализатора; |
в) |
хемосорбция на активных центрах катализатора; |
г) |
химическая реакция на поверхности катализатора; |
д) |
десорбция продуктов крекинга и не прореагировавшей части сырья с |
поверхности катализатора и частично из внутренних пор за счет отпарки водяным
паром; |
|
е) |
вывод продуктов реакции на последующую ректификацию. |
Реакции каталитического крекинга подразделяют на первичные, относящиеся к превращению молекул исходного сырья, и вторичные, в которых участвуют продукты реакции. К наиболее важным первичным и вторичным реакциям, протекающим при каталитическом крекинге, относятся следующие:
131
vk.com/club152685050ИТС 30-2017 | vk.com/id446425943
Крекинг парафинов с образованием алифатических углеводородов меньшей молекулярной массы:
- Олефин + Парафин Парафин —► - Олефин + Олефин + Парафин - Олефин + Олефин + Н2
Крекинг нафтенов с образованием олефинов: Нафтен —►Олефин + Олефин Нафтен —>Циклогексан + Олефин
Деалкилирование алкилароматических углеводородов: Алкилароматический углеводород —>Ароматический углеводород + Олефин Расщепление боковых цепей алкилароматических углеводородов:
Алкилароматический углеводород —> Ароматический с боковой олефиновой цепью + Парафин
Крекинг олефинов с образованием олефинов меньшей молекулярной массы: Олефин —>Олефин + Олефин Изомеризация:
Олефин —>Изоолефин Парафин —>Изопарафин
п-Ксилол —>о-Ксилол + т-Ксилол Перераспределение алкильной группы между двумя ароматическими
углеводородами:
СбН4(СНз)2 + СбНе-+ 2СбН5(СНз)
Диспропорционирование олефинов с низкой молекулярной массой: 2 Н2С=СНСН2СНз -н. Н2С=СНСНз + НгС^НСНгСНгСНз Перераспределение водорода:
Нафтен + Олефин —>Ароматический углеводород + Парафин Олефин —>2 Парафина + Диен Олефин —>Парафин + Ароматический углеводород
Циклоолефин —>Нафтен + Ароматический углеводород Ароматический углеводород —> [Предшественник кокса] + Олефин —> Кокс +
Парафин Полимеризация, конденсация и коксообразование:
|
R |
Гидрирование сернистых соединений: |
|
- меркаптанов: |
|
СНз - СН2 - СН2 - СН2 - |
СН2 - SH + Н2 — СНз - СН2 - СН2 - СН2 - СНз + H2S |
- дисульфидов: |
|
С3Н7 - SS - С3Н7 + Н2 |
-► 2СзН6 + 2H2S |
- тиофенов |
|
C4H4S + 4Н2 -н. С4Н10 + H2S
В зависимости от условий крекинга (качество сырья, катализатор, температура, давление, время контакта и др.) соотношение скоростей протекания перечисленных
132