Характеристика процессов термического крекинга под давлением и висбрекинга тяжелого сырья

21. Характеристика процессов термического крекинга под давлением и висбрекинга тяжелого сырья.

В настоящее время термический крекинг под давлением проводят с целью получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов, производства термогазойля (сырья для выработки технического углерода), термоподготовки дистиллятных видов сырья для установок коксования и дистиллятного крекинг-остатка (для производства высококачественного анизотропного игольчатого кокса.

Термохимия процесса определяется его жесткостью. Термохимические реакции являются эндотермическими, и для их протека­ния необходим нагрев. Глубина протекания реакций зависит от продол­жительности температурного воздействия, причем зависимость от вре­мени линейная, а зависимость от температуры описывается законом Аррениуса. Для учета комбинированного эффекта времени и темпера­туры используется понятие «жесткость».

Процесс осуществляют под давлением от 2 до 7 МПа при темпера­туре 480-540 °С. Выход светлых продуктов при крекинге остаточного сырья не превышает 30—35 %. Время пребывания сырья в зоне реак­ции: в змеевике - 1,5-2,5 и в выносной камере – 10 – 15 мин.

Сырье и продукты. Используется остаточное (мазуты, гудроны и полугудроны — около 70 %) и дистиллятное сырье (тяжелые газойли ката­литического крекинга, тяжелая смола пиролиза, экстракты селектив­ной очистки масел и др.).

При крекинге под давлением и при коксовании жидкого сырья (га­зойли, мазуты, гудроны) состав газов довольно сходен и характеризует­ся значительным содержанием сухой части (метан, этан) и умеренным (25—30 %) содержанием непредельных углеводородов. Такой состав обусловлен радикально-цепным механизмом процесса и нестабильнос­тью радикалов •С₃Н₇ и выше.

Жидким продуктам крекинга свойственно присутствие непредельных и ароматических углеводородов. При средней глубине процесса крекинг-бензины обладают невысоким октановым числом (60—65); с углублени­ем процесса концентрация ароматических углеводородов возрастает, по­этому октановое число повышается. Йодные чис­ла типичных бензинов, образующихся при термическом крекинге под давлением и коксовании, довольно высоки (80—100 г 1₂ на 100 г).

С утяжелением фракционного состава продуктов крекинга их непредельность снижается; крекинг-газойли, выкипающие в пределах 200—350 °С и часто используемые (после очистки) как компоненты ди­зельного топлива, имеют йодное число 40—50 г 1₂ на 100 г. Более тяже­лые фракции обычно возвращают на рециркуляцию или выводят в виде тяжелого газойля или крекинг-остатка. В зависимости от режима процесса и качества сырья эти про­дукты более или менее ароматизированы. Крекинг-остатки содержат довольно много смолисто-асфальтеновых веществ и некоторое количе­ство твердых частиц — карбоидов.

Известно несколько вариантов процесса термического крекинга:

Рекомендуемые материалы

- крекинг в реакционном змеевике без выделения и с выделением зоны крекинга в отдельную секцию;

- крекинг с выносной реакционной камерой с различным уровнем жидкой фазы;

- крекинг с дополнительной разгонкой крекинг-остатка в вакууме.

Общим для крекинга является наличие трубчатой печи. Для обеспечения требуемой глубины превращения предусмотрены специальные реакционные аппараты, в которых сырье выдерживается определенное время при температуре реакции.

Наиболее простой способ неглубокой переработки гудронов – это висбрекинг с целью снижения вязкости, что уменьшает расход разбавителя и общее количество котельного топлива. Процесс в основном используют для снижения вязкости тяжелых нефтяных остатков с целью получения компонента стабильного котель­ного топлива. Такой способ снижения вязкости приводит к экономии дорогих дистиллятных разбавителей, используемых для получения стандартного котельного топлива (до 20 – 25 % масс.).

Висбрекинг может проводиться также и для производства газойля — сырья для процессов каталитического и гидрокрекинга.

Процесс осуществляют при давлении 1—5 МПа и температуре 430— 500 °С.

Существуют две принципиальные разновидности процесса висбрекинга: 1) печной висбрекинг — в нагревательно-реакционной печи при температуре 480-500 °С и времени пребывания сырья в зоне реакции 1,5-2,0 мин; 2) висбрекинг с выносной реакционной камерой (сокинг-камерой) — при температуре 430-450 °С, время реакции 10-15 мин.

Преимущества второй технологии по сравнению с первой следующие:

- большая продолжительность межремонтного пробега;

- более высокая селективность по выходу газойля;

- меньшее потребление топлива и электроэнергии;

- меньшие капитальные затраты;

- более высокая управляемость процесса при эксплуатации и благодаря возможности регулирования двух переменных: давления в сокинг-камере и температуры в печи.

Конверсия сырья в процессе висбрекинга в печи невысокая (14-30 % исходного сырья), отбор   светлых    нефтепродуктов из   гудрона не превышает 5-20 %, а из мазута  - 16-22 %.

В настоящее время существует целый ряд объективных и субъективнее предпосылок для модернизации и совершенствования процесса висбрекинга. Так, с целью максимального извлечения дистиллятных фракций из продуктов висбрекинга используется технология однократ­ного вакуумного испарения. Разработаны специальные вакуумные ис­парители (например, фирмы «Shell»), позволяющие увеличить (по срав­нению с обычными вакуумными колоннами) продолжительность меж­ремонтного пробега, выход дистиллята и уменьшить объем капиталь­ных затрат. Получаемые газойли существенно расширяют сырьевую базу процессов каталитического и гидрокрекингов.

В отдельных случаях (при отсутствии, например, на предприятии ус­тановок гидрокрекинга или каталитического крекинга, а также при их полной загрузке) организовывают термическую конверсию извлеченного вакуумного дистиллята висбрекинга в дополнительной печи, т.е. крекинг рециркулята.

На установке висбрекинга, перерабатывающей гудрон и оборудованной вакуумным испарителем и крекингом рециркулирующего вакуумного газойля, получают продукты, выход которых приведен ниже (сырье — остаток вакуумной перегонки, вязкость v = 74 мм²/с при 100 °С), % (масс):

Отходящие газы................................................................. 2,3

Стабилизированная фракция (С₅—165 ^оС).................... 10,8

Газойль висбрекинга (165—365 °С)............................... 36,5

Отпаренный в вакууме крекинг-остаток (>520 °С)……50,4.

Примерно две трети газойля висбрекинга смешивают с отпарен­ным в вакууме остатком висбрекинга, чтобы получаемое при этом ко­тельное топливо соответствовало требованиям европейских специфи­каций. Остаток газойля висбрекинга поступает в суммарный заводской газойль.

Особенности эксплуатации установок висбрекинга:

1. Режим максимальной жесткости с учетом следующих факторов:

- достаточная совместимость продукта с топочным мазутом;

- умеренное отложение кокса в трубах печи;

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 3 Направления развития ИИ.

- каждые 3 – 9 месяцев необходимо останавливать установку для очистки труб печи от кокса.

2. Расчет некоторых установок на работу в двух режимах: висбрекинга и термического крекинга:

- атмосферный или вакуумный остаток → висбрекинг;

- вакуумный газойль → термический крекинг;

- установка эксплуатируется в попеременном режиме, при разной жесткости.

3. Добавка легких фракций в продукт для обеспечения соответствия техническим требованиям на топочный мазут на вязкость, плотность, содержание серы, коксуемость и др.