Что не используется в процессе висбрекинга
Реферат по химии»Вибскрегинг тяжелого сырья»
Содержание:
1.4 Параметры процесса висбрекинга………………………………………….11
2.2 Модифицированная схема с вакуумной колонной………………………16
2.3 Модификация с комбинированием установок висбрекинга и термического крекинга………………………………………………………………………….18
В последнее время в мире разрабатывается и реализуется достаточное количество различных схем переработки нефти, направленных на увеличение выхода дистиллятных нефтепродуктов. Выбор процесса и схемы переработки определяется различными технологическими и экономическими факторами. К важнейшим из них относятся: свойства сырья, необходимый ассортимент и качество продуктов, их влияние на окружающую среду, гибкость процесса, срок строительства установки, капиталовложения, эксплуатационные расходы и рентабельность. Перспективным вариантом повышения глубины переработки нефти на НПЗ является извлечение дополнительного количества дистиллятов из получаемых остатков первичной переработки нефти.
Одним из наиболее эффективных и гибких вторичных процессов переработки мазутов и гудронов с низкими капитальными и энергетическими затратами считается процесс висбрекинга.
Относительно простое технологическое и аппаратурное оформление процесса позволяет вырабатывать из нефтяных остатков котельные топлива требуемого качества без разбавления легкими топливными фракциями, получать дополнительное количество средних и легких фракций висбрекинга.
Углубление переработки нефтяных остатков в процессе висбрекинга до настоящего времени достигалось путем реализации технологий, обеспечивающих получение котельных топлив без использования разбавителей и вовлечения в переработку все более тяжелых видов сырья.
Следующим шагом в повышении эффективности процесса стало применение схем замещения с использованием в качестве разбавителей дистиллятных продуктов, менее ценных с точки зрения получения из них моторных топлив (например, газойлей каталитического крекинга).
1.Теоретические основы процесса
Решение об использовании висбрекинга в схеме завода принимается обычно исходя из следующих задач :
снижения вязкости остаточных потоков с целью сокращения потребления высококачественных дистиллятов, добавляемых в котельное топливо для доведения его вязкости до требования спецификаций на готовый продукт;
переработки тяжелых остатков в дистилляты, в частности в газойль висбрекинга — сырье крекинга.
С углублением переработки нефти основным сырьем для получения котельных топлив стали вакуумные остатки — тяжелые и высоковязкие гудроны с большим содержанием смол и асфальтенов. В результате существенно возросла роль висбрекинга. С включением его в схему переработки нефти значительно увеличивается отбор вакуумного газойля, а следовательно, — ресурсы сырья для каталитического крекинга.
Висбрекинг представляет собой эффективный и гибкий жидкофазный процесс термической переработки остаточного сырья — мазутов и гудронов в мягких условиях. Основные регулируемые параметры процесса — температура, давление, время пребывания сырья в зоне реакции.
Ниже представлены данные по мощностям висбрекинга в России за 2008 год.
Таблица 1. – Мощности по процессу висбрекинга (по состоянию на 01.01.2008)
Утверждена Минэнерго 01.01.2003
ОАО «Куйбышевский НПЗ»
ОАО «Саратовский НПЗ»
Процесс висбрекинга в перспективе можно рассматривать как процесс получения дистиллятов, сопоставимых по своим свойствам с дистиллятами первичного происхождения, и остатка (атмосферногого или вакуумного), который может быть направлен на дальнейшую переработку.
Основным критерием технологического совершенства процесса висбрекинга остается селективная термодеструкция асфальтеновой части сырья, обеспечивающая получение стабильного котельного топлива, за счет дифференцированной диссоциации на начальном этапе надмолекулярных структур асфальтеновых комплексов и последующего крекинга вторичных
асфальтенов, парафиновых углеводородов и деалкилирования циклических соединений.
Легче всего расщепляются парафиновые углеводороды.
С увеличением температуры разрыв происходит по краям цепи:
При термических процессах образуются непредельные углеводороды, которые легко вступают в реакции полимеризации. Образующийся полимер имеет тот же состав, что и исходный непредельный углеводород, но больший молекулярный вес.
При термолизе нафтеновых углеводородов происходит реакция дегидрогенизации:
Ароматические углеводороды без боковых цепей (бензол, нафталин) при температуре крекинга подвергаются распаду. Ароматические углеводороды с боковыми цепями распадаются на более простые ароматические и непредельные углеводороды:
Ароматические Нафтены Парафины
Образующиеся в результате крекинга непредельные углеводороды претерпевают разнообразные превращения: они вступают во взаимодействие друг с другом (появляются полимеры), распадаются на более мелкие молекулы, перегруппировываются в циклические соединения – нафтены.
Расход и накопление отдельных групповых компонентов в реакционной массе при термолизе показаны на рисунке 2.
1.3 Механизм процесса
В настоящее время принят радикально-цепной механизм крекинга углеводородов. Радикально-цепной процесс термического разложения, как и
любой цепной процесс, складывается из трех стадий: инициирование цепи; продолжение и обрыв цепи. Общепризнанной считается теория крекинга, разработанная Райсом, которая постулирует следующие основные положения :
— Углеводороды ведут себя в смеси аддитивно;
— Реакции крекинга инициируются разрывом С – С – связей как менее прочных по сравнению с С – H – связями;
— Радикалы, цепь которых длиннее этильного, расщепляются в
условиях крекинга на молекулы олефина и меньший радикал;
— Двойная связь в молекуле олефинов влияет на прочность связей так, что разрыв С–С – связей в ней происходит по – положению от двойной связи;
— В реакциях крекинга ведущими являются короткоживущие радикалы алкильного типа, а поликонденсации – долгоживущие бензильные и фенильные радикалы.
Первичной реакцией термолиза нефтяного сырья является образование первичного радикала в результате мономолекулярного распада или бимолекулярного взаимодействия молекул углеводородов.
Концентрация радикалов в реакционной системе обычно невелика, и вероятность их столкновения между собой ничтожно мала. При термолизе более значительно преобладают взаимодействия между радикалом и молекулами исходного сырья. Поскольку радикал имеет свободный неспаренный электрон, то его реакция с молекулами, все электроны которых спарены, должна в силу принципа неуничтожимости свободной валентности привести к образованию никого вторичною радикала. Если последний не является малоактивным, то он, и свою очередь, вступит в реакцию с новой молекулой сырья.
Так как число радикалов, могущих образоваться при термолизе, велико, на некоторой стадии образуется радикал, принимавший участие в одной из предыдущих стадий, и возникает регулярное чередование двух или более последовательно параллельных элементарных реакций с образованием конечных продуктов. Этот процесс продолжится до тех пор, пока радикал не «погибнет» в результате реакций рекомбинации или диспропорционирования. Реакции такого типа называются цепными.
В работе предлагается для более активных радикалов использовать физические воздействия, как ультразвук, ультрафиолетовое излучение и использовать воздействие пучков активных электронов и озона. Показано, что предварительное озонирование полностью изменяет механизм и маршруты реакции радиолиза.
1.4 Параметры процесса висбрекинга
Основные регулируемые параметры висбрекинга – температура, давление, время пребывания сырья в зоне реакции. Для достижения определенной жесткости режима данные параметры можно изменять в определенных диапазонах.
Процессы висбрекинга, как и крекинга, представляют собой совокупность реакций разложения и уплотнения молекул. В зависимости от температуры процесса и состава сырья преобладают те или другие реакции: при умеренных температурах — реакции полимеризации, при высоких — реакции разложения.
С повышением температуры скорость реакций обоих типов возрастает, однако реакции разложения протекают быстрее, чем реакции уплотнения. Разница между скоростями этих реакций тем больше, чем выше температура.
Температура крекинга, °С
Выход продуктов, % (масс.)
газа (по С4 включительно)
бензиновой фр. н.к. – 180 °С
Конверсия (газ + бензин), % (масс.)
Условная вязкость остатка > 180 °С, °ВУ
ВУ сырья: ВУ остатка
Учитывая наличие определенной взаимосвязи между вязкостью и
молекулярной массой нефтяных фракций и остатков, можно ожидать
Следовательно, получение котельного топлива с одинаковым уровнем
снижения вязкости достижимо двумя путями: при относительно высокой
температуре и малом времени пребывания сырья в реакционной зоне и при тносительной пониженной температуре и длительном времени.
Химические превращения сырья в результате реакций термического крекинга также зависят от параметров процесса и свойств исходного сырья.
На рисунке 3.1 представлена зависимость выхода продуктов висбрекинга от условий процесса.
При анализе данных рисунка 3.2 видно, что с повышением температуры крекинга от 430 до 490ºС: выход газа возрастает в 20 раз, а бензина в 5 раз, соответственно, выход остатка (>180ºС) падает с 98,3 до 85,3%.
2. Схемы висбрекинга
В заводской практике наиболее широко используют три технологические схемы висбрекинга:
— модифицированная – комбинирование установок висбрекинга и
Базовая установка может быть использована для снижения вязкости с целью получения товарного котельного топлива. У этой схемы есть две разновидности: печной висбрекинг и висбрекинг с сокинг – камерой.
Схема (рисунок 4) рекомендуется для получения котельного топлива из утяжеленного гудрона сернистых и высокосернистых нефтей. По этому варианту гудрон подвергают крекингу в трубчатой печи, а продукты крекинга смешивают с холодным газойлем для прекращения реакций распада и уплотнения, и затем подвергают фракционированию в атмосферной колонне.
2. Висбрекинг с реакционной камерой.
В варианте с реакционной камерой (рисунок 5.) продукты крекинга после печи подвергают дополнительной деструкции в реакционной колонне с
восходящим потоком. Наличие последнего в камере обеспечивает дополнительное разложение жидкой фазы, при этом достигается некоторое
уменьшение выхода крекинг-остатка по сравнению с печным висбрекингом.
2.2 Модифицированная схема с вакуумной колонной
Целевым продуктом процесса является тяжелый вакуумный газойль, характеризующийся высокой плотностью (940-990 кг/м 3 ), содержащий 20-40% полициклических углеводородов, который может использоваться как сырье для получения высокоиндексного термогазойля или электродного кокса, а также в качестве сырья процессов каталитического или гидрокрекинга. Легкий вакуумный газойль используется преимущественно как разбавитель тяжелого гудрона. Тяжелый висбрекинг остаток может найти применение как пек, связующий и вяжущий материал, компонент котельного и судового топлива и сырье коксования.
Таблица 3. – Сравнение материальных балансов базовой установки и установки висбрекинга с вакуумной перегонкой
Висбрекинг с вакуумной перегонкой
Легкий вакуумный газойль
Тяжелый вакуумный газойль
I — гудрон; II — газы; III — нестабильная бензиновая фракция; IV — термофлегма; V — водяной пар; VI — вакуумный остаток; VII , VIII — соответственно вакуумные тяжелый и легкий газойли; IX — парогазовая смесь к вакуумсоздающей системе.
2.3 Модификация с комбинированием установок висбрекинга и термического крекинга
Рисунок 7. – Схема модификации с комбинированием установок висбрекинга и термического крекинга: 1 — основная ректификационная колонна; 2, 3 — печь соответственно легкого и глубокого крекинга; 4 — реакционная камера; 5, 7 — испаритель соответственно высокого и низкого давления; 6 — вакуумная колонна; 8 — сепаратор; 9 — конденсатор-холодильник; 10 — теплообменник;
/ — гудрон; // — газы; III — нестабильная бензиновая фракция; IV — термофлегма; V — водяной пар; VI — вакуумный остаток; VII , VIII — соответственно вакуумные тяжелый и легкий газойли; IX — парогазовая смесь к вакуумсоздающей системе.
2.4 Продукты висбрекинга
Типичными продуктами процесса висбрекинга являются газ, бензин с концом кипения 170-200°С, лёгкий газойль (200-350°С) и остаток висбрекинга (350°С+). Часто лёгкий газойль не выводится отдельно с установки, а вовлекается в остаток для его соответствия требованиям ГОСТа на котельное топливо и под крекинг-остатком подразумевается фракция 200°С+. Побочным легким продуктом процесса является газ, выход которого обычно не превышает 3-4 % масс, на сырье. Газы висбрекинга содержат значительное количество непредельных и обычно после очистки от сероводорода используются в качестве топлива. Содержание серы в газе в 2-5 раз больше, а в бензине на столько же меньше, чем в сырье.
При совместной гидроочистке бензина висбрекинга в смесях с прямогонным снижается продолжительность пробега установки гидроочистки и ухудшаются результаты. Однако при наличии на НПЗ установки гидроочистки газойлевых фракций может оказаться целесообразным направление бензина висбрекинга на установку гидроочистки газойля, на котором используется более стойкий катализатор.
Октановое число дебутанизированного бензина с концом кипения 200°С (по исследовательскому методу, без ТЭС) может изменяться от 50 до 73 в зависимости от конверсии и типа сырья. Типичные пределы изменения в зависимости от конверсии составляют около 10 пунктов октановой шкалы при изменении конверсии в пределах 3-17 % масс.
Газойлевая фракция висбрекинга также содержит, значительное количество непредельных, используется в качестве разбавителя тяжелых печных топлив или после гидроочистки в качестве компонента дизельного и дистиллятного печного топлива. Дизельный индекс газойлей висбрекинга зависит от природы сырья и может изменяться от 35 до 50. Если газойль висбрекинга требуется подвергать гидроочистке, то при этом необходима некоторая осторожность, так как активность катализатора гидроочистки снижается, вследствие образования смол, а возможно, из-за содержания азота в газойле висбрекинга. В этом случае расход водорода на ступени гидроочистки увеличивается, поскольку некоторое количество его идет на насыщение присутствующих диенов.
Обычно газойли висбрекинга подвергают гидроочистке в смеси с прямогонными. По мере возрастания доли газойлей в этой смеси снижают температуру гидроочистки, применяют реакторы, в которых обеспечивается промежуточное охлаждение за счет ввода потока холодного сырья.
Остаток висбрекинга 200°С+ представляет собой продукт, соответствующий спецификациям на товарное котельное топливо (ГОСТ на мазут М-100 или М-40), либо в случае невозможности при висбрекинге достичь требуемой вязкости или при дополнительном извлечении из остатка дистиллятных фракций он используется как компонент котельного топлива.
Остаток вакуумной перегонки продукта висбрекинга применяют как сырье для получения битума. Он характеризуется повышенной температурной чувствительностью и меньшей стойкостью к окислению.
Ниже в таблице 3 представлена характеристика продукции установки в ТК – 3 «ОАО НОВОЙЛ»
Таблица 4. – Характиристика получаемой на установке висбрекинга продукции
Наименование сырья, материалов, реагентов, катализаторов, полуфабрикатов, изготовляемой продукции
Висбрекинг
Висбре́кинг (от англ. vis (cosity) — вязкость, липкость, тягучесть и breaking — ломка, разрушение) — один из видов термического крекинга. Применяют для получения главным образом котельных топлив (топочных мазутов) из гудронов.
Содержание
Способ проведения
Процесс проводят в жидкой фазе при сравнительно мягких условиях: 440—500 °C, 0,5-3,0 МПа, время пребывания сырья в зоне реакции от 2 до 30 минут и более. Основные реакции — расщепление парафиновых и нафтеновых углеводородов с образованием углеводородных газов и бензина, а также жидких фракций, кипящих в пределах 200—450 °C, и вторичных асфальтенов (наиболее высокомолекулярные компоненты нефти).
Применение продуктов висбрекинга
Бензин и газ (суммарный выход 7-12% от массы сырья) отделяют от парожидкостной смеси ректификацией; крекинг-остаток, кипящий выше 200 °С, представляет собой жидкое котельное топливо (выход около 90%). Газы направляют на газофракционирующую установку, бензин после облагораживания с применением глубокого гидрирования и каталитического риформинга используют как компонент автомобильного топлива
В ряде случаев из крекинг-остатка в специальном испарителе выделяют газойлевые фракции (пределы кипения 200—360 °C и 360—450 °C; выход 20-45% по массе). Первая фракция после гидроочистки служит дизельным топливом. При этом для обеспечения заданной вязкости котельного топлива оставшуюся часть крекинг-остатка разбавляют, например, газойлем каталитического крекинга.
Аппаратура
Основной реакционный аппарат установки висбрекинга — трубчатая печь. В случае осуществления процесса при пониженных температурах (440—460 °C), когда требуемой степени конверсии сырья достигнуть в печи не удаётся, предусматривают дополнительную реакционную камеру. Благодаря значительному объёму последней (30-50 м 3 ) парожидкостная смесь «вызревает» в ней заданное время, что позволяет углубить висбрекинг.
Продукты процесса висбрекинга
Вследствие олефинового характера бензинов, стабильность их низкая. С целью повышения октанового числа тяжелая часть бензина может направляться после предварительной гидроочистки от олефинов и серы на каталитический риформинг.
В процессе висбрекинга за счет образования значительного количества газойлевых фракций (27% мас.), выкипающих в пределах 180-500 оС, вязкость получаемого котельного топлива снижается по сравнению с исходным сыреем более, чем в 6-10 раз. Одновременно снижается температура застывания на 6-10 оС. Одним из показателей, характеризующих качество остатка, является его стабильность. Под стабильностью обычно понимается способность топлива храниться длительное время без образования осадка (физическая нестабильность). Осадок образуется за счет выпадения асфальтенов, что может привести к нежелательным последствиям в процессе его перекачки, хранения и т. д. Стабильность котельного топлива зависит от целого ряда факторов: чем больше в исходном сырье асфальтенов, тем меньшая допустимая глубина превращения сырья висбрекинга; чем более ароматизирован продукт, тем выше устойчивость коллоидной системы против расслоения, и наоборот, продукты с высоким содержанием парафинов являются неустойчивыми системами, и асфалътены легко образуют отдельную фазу. Аналогичные закономерности наблюдаются не только в процессе висбрекинга.
Для остатка висбрекинга характерна и химическая нестабильность, в результате которой за счет протекания реакций полимеризации непредельных углеводородов его вязкость повышается при хранении.
На некоторых НПЗ вакуумные отгоны продуктов висбрекинга используются как компонент сырья для каталитического крекинга. Иногда остаток висбрекинга направляется на получение водорода или синтезгаза. И все же в основном остатки висбрекинга используются как котельное топливо или его компонент. Но в летний период реализация данного продукта затруднено в связи с сезонным снижением его потребления. Одним из вариантов использования остатка может быть вовлечение его в производство битума, потребность в котором в летний строительный сезон весьма высокая.
На рисунке 1.3 приведено комбинирование процессов висбрекинга, термического крекинга и вакуумной перегонки их тяжелых остатков.
Таким образом, процесс висбрекинга может включаться в схему НПЗ в виде самостоятельной установки и служить в основном для получения котельного топлива из тяжелых нефтяных остатков, или входить в состав комплексов глубокой переработки нефти.
Инструменты пользователя
Инструменты сайта
Содержание
Уменьшение количества остатка (термический крекинг, висбрекинг)
При больших объемах нефтепереработки неизбежно образуются большие количества кубового остатка. Изменения потребности в бензине никогда не сопровождались соответствующими изменениями потребности в остаточном топливе. Даже сокращение количества прямогонного остатка за счет вакуумной перегонки не смогло установить соответствие между производимым и требуемым количеством остаточного топлива. Поэтому нефтепереработчики придумали несколько способов превращать остатки в легкие продукты. Еще в 1920 году большие количества нефтяного пека 1) перерабатывались на установке термического крекинга, что значительно сокращало дисбаланс между бензином и остаточными фракциями. Развитие технологии в более поздние годы позволило сконструировать установки коксования (их мы рассмотрим в следующем уроке). Эти процессы весьма схожи, и мы рассмотрим их здесь как наиболее распространенные способы уменьшения количества остаточных фракций.
Термический крекинг
Термическим крекингом называется распад молекул углеводорода с образованием меньших молекул, обычно олефинов, так как в системе недостаточно водорода. Парафины с длинной цепью могут разорваться в любом месте. Циклические соединения обычно разрываются в месте присоединения боковой группы, если таковая есть. В результате, тяжелые продукты крекинга обычно имеют повышенное содержание олефинов, нафтенов и ароматики. 2)
Сырьем для термического крекинга обычно является остаток вакуумной перегонки (пек), но иногда используются тяжелый крекинг-газойль и рециркулирующий газойль с установки крекинга.
Если продукты, поступающие на термический крекинг, сильно различаются по температурам кипения, то легкокипящее сырье не смешивают с высококипящим.
Хотя на рисунке ниже эти потоки показаны вместе, в действительности каждый из них поступает в отдельную трубчатую печь, так как для легкокипящих продуктов требуются более жесткие условия (более высокие температуры). В печах сырье нагревается до температур в пределах 520—550°С (950—1020°F). Время пребывания сырья в змеевиках, проходящих через печи, поддерживают небольшим, чтобы там не происходили слишком глубокие химические превращения. В противном случае будет образовываться кокс, который быстро забьет (закоксует) змеевик, что может привести к остановке всего процесса.
Реакционный блок установки термического крекинга
Затем нагретое сырье поступает в реакционную секцию, которая должна находиться под достаточно высоким давлением (около 140 psi или 10 атм), что способствует крекингу, но не коксованию.
На выходе из реактора продукт смешивается с более холодным рециркулирующим потоком, что останавливает процесс крекинга. Оба потока подаются в секцию разгонки, где легкокипящие продукты сразу поднимаются вверх, так как давление в этой секции понижено (как это происходит в колонне вакуумной перегонки прямогонного остатка). На дне остается тяжелый крекинг-остаток, часть которого направляется снова в реакционную камеру в качестве рециркулята; то, что остается, обычно используется как компонент остаточного топлива. 3)
Установка термического крекинга
Легкокипящие продукты из верхней части секции разгонки подают в ректификационную колонну, которая показана на рисунке выше. Продукты С4
отправляют на установку фракционирования крекинг-газа. Бензин и нафту (лигроин) с установки термического крекинга используют как компоненты бензина либо направляют на установку риформинга. Газойль можно использовать как дизельное топливо или отправить на рециркуляцию.
К основному оборудованию установки термического крекинга, представленной на следующем рисунке, относятся трубчатые печи тяжелого 1 и легкого 2 сырья, выносная реакционная камера 3, испаритель высокого давления 4, ректификационная колонна 8, испаритель низкого давления 9, стабилизатор (на рисунке не показан).
Легкий крекинг (висбрекинг)
При переработке нефтяных остатков — полугудронов и гудронов— целевым продуктом обычно является котельное топливо, получаемое в результате снижения вязкости исходного остатка. Такой процесс неглубокого разложения сырья называется легким крекингом или висбрекингом.
Установка висбрекинга использует тяжелый остаток от процесса вакуумной перегонки, часть которого подвергается в ней термическому крекингу. Продукт можно снова разделить на фракции, что приводит к уменьшению объема остатка. После этого к остатку добавляют для разбавления некий дистиллятный нефтепродукт (разбавитель), тогда остаток (пек) висбрекинга становится пригодным к применению в качестве остаточного (котельного) топлива. Количество дистиллята, добавляемого для разбавления, меньше, чем количество продуктов крекинга, выходящих с установки — таким образом, в целом, объем остаточного топлива снижается. 4)
В качестве разбавителя можно брать тяжелый крекинг-газойль, рециркулирующий газойль или погон, полученный при разделении продуктов на этой же установке.
Висбрекинг напоминает термический крекинг, но отличается от последнего по интенсивности. Оборудование в этом случае проще, и весь процесс дешевле. С другой стороны, только 20—30% тяжелого остатка вакуумной перегонки подвергается трансформации. Висбрекинг проводят при менее жестких условиях, чем термокрекинг, вследствие того, что, во-первых, перерабатывают более тяжелое, следовательно, легче крекируемое сырье; во-вторых, допускаемая глубина крекинга ограничивается началом коксообразования (температура 440…500 °С, давление 1,4…3,5 МПа). 5)
В последние годы в развитии висбрекинга в нашей стране и за рубежом определились два основных направления. Первое — это «печной» (или висбрекинг в печи с сокинг-секцией 6) ), в котором высокая температура (480…500 °С) сочетается с коротким временем пребывания (1,5…2 мин). Второе направление — висбрекинг с выносной реакционной камерой, который, в свою очередь, может различаться по способу подачи сырья в реактор на висбрекинг с восходящим потоком и с нисходящим потоком.
В висбрекинге второго типа требуемая степень конверсии достигается при более мягком температурном режиме (430…450 °С) и длительном времени пребывания (10…15 мин). Низкотемпературный висбрекинг с реакционной камерой более экономичен, так как при одной и той же степени конверсии тепловая нагрузка на печь ниже. Однако при «печном» крекинге получается более стабильный крекинг-остаток с меньшим выходом газа и бензина, но зато с повышенным выходом газойлевых фракций. 7)
Принципиальная технологическая схема типовой установки печного висбрекинга
Принципиальная технологическая схема типовой установки печного висбрекинга производительностью 1 млн т гудрона приведена на следующем рисунке:
Остаточное сырье (гудрон) прокачивают через теплообменники, где нагревают за счет тепла отходящих продуктов до температуры 300 °С и направляют в нагревательно-реакционные змеевики параллельно работающих печей. Продукты висбрекинга выводят из печей при температуре 500 °С и охлаждают подачей квенчинга (висбрекинг остатка) до температуры 430 °С и направляют в нижнюю секцию ректификационной колонны К-1.
С верха этой колонны отводят парогазовую смесь, которую после охлаждения и конденсации в конденсаторах-холодильниках подают в газосепаратор С-1, где разделяют на газ, воду и бензиновую фракцию. Часть бензина используют для орошения верха К-1, а балансовое количество направляют на стабилизацию.
Из аккумулятора К-1 через отпарную колонну К-2 выводят фракцию легкого газойля (200…350 °С) и после охлаждения в холодильниках направляют на смешение с висбрекинг-остатком или выводят с установки. Часть легкого газойля используют для создания промежуточного циркуляционного орошения колонны К-1.
Кубовая жидкость из К-1 поступает самотеком в колонну К-3. За счет снижения давления с 0,4 до 0,1…0,05 МПа и подачи водяного пара в переток из К-1 в К-3 происходит отпарка легких фракций.
Парогазовая смесь, выводимая с верха К-3, после охлаждения и конденсации поступает в газосепаратор С-2. Газы из него направляют к форсункам печей, а легкую флегму возвращают в колонну К-1.
Из аккумулятора К-3 выводят тяжелую флегму, которую смешивают с исходным гудроном, направляемым в печи. Остаток висбрекинга с низа К-3 после охлаждения в теплообменниках и холодильниках выводят с установки.
Для предотвращения закоксовывания реакционных змеевиков печей (объемно-настильного пламени) в них предусматривают подачу турбулизатора — водяного пара на участке, где температура потока достигает 430…450 °С.
Висбрекинг с вакуумной перегонкой
На ряде НПЗ (например, Омском и Ново-Уфимском) путем реконструкции установок термического крекинга разработана и освоена технология комбинированного процесса висбрекинга гудрона и вакуумной перегонки крекинг-остатка на легкий и тяжелый вакуумные газойли и тяжелый висбрекинг-остаток.
Целевым продуктом процесса является тяжелый вакуумный газойль, характеризующийся высокой плотностью (940…990 кг/м3), содержащий 20…40 % полициклических углеводородов, который может использоваться как сырье для получения высокоиндексного термогазойля или электродного кокса, а также в качестве сырья процессов каталитического или гидрокрекинга и термокрекинга как без, так и с предварительной гидроочисткой. Легкий вакуумный газойль используется преимущественно как разбавитель тяжелого гудрона. В тяжелом висбрекинг-остатке концентрированы полициклические ароматические углеводороды, смолы и асфальтены. Поэтому этот продукт может найти применение как пек, связующий и вяжущий материал, неокисленный битум, компонент котельного и судового топлива и сырье коксования.
Для повышения степени ароматизации газойлевых фракций и сокращения выхода остатка процесс висбрекинга целесообразно проводить при максимально возможной высокой температуре и сокращенном времени пребывания. Комбинирование висбрекинга с вакуумной перегонкой позволяет повысить глубину переработки нефти без применения вторичных каталитических процессов, сократить выход остатка на 35…40 %. 8)
Замечание. В нефтепереработке многих стран значительные количества тяжелого прямогонного газойля попадают в кубовый остаток. В США он был бы отделен как головной погон вакуумной перегонки и заменен сверхтяжелым крекинг-газойлем в качестве разбавителя. 9)
Учитывая возможные источники остаточного топлива, уменьшение количества остатка может сводиться к вакуумной перегонке в сочетании с каталитическим крекингом, а не к термическому крекингу в сочетании с коксованием. Однако это будет именно уменьшение количества остатка, но не деструкция пека.