Технологический режим установки висбрекинга

Содержание:

1. Введение
2. Назначение процесса висбрекинга и его место в схеме НПЗ
3. Технологический режим установки висбрекинга
4. Факторы, влияющие на процесс
5. Основные регулируемые параметры висбрекинга
6. Особенности проектирования установок висбрекинга
7. Висбрекинг-установка с реакционной камерой
8. Висбрекинг-установка с сокинг-секцией
9. Список использованных источников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

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.

 

 

Назначение процесса висбрекинга и его место в схеме НПЗ

 

При работе в режиме термического крекинга - получение дополнительных количеств светлых нефтепродуктов термическим разложением остатков от перегонки нефти, при работе в режиме висбрекинга - улучшение качества котельного топлива (снижение вязкости).

Производство нефтепродуктов и химического сырья из нефти организовано на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ). Переработка нефти на НПЗ осуществляется с помощью различных технологических процессов, которые могут быть условно разделены на следующие группы:

1. Первичная переработка ( обессоливание и обезвоживание, атмосферная и атмосферно - вакуумная перегонка нефти, вторичная перегонка бензинов, дизельных и масляных фракций).
2. Термические процессы (термический крекинг, висбрекинг, коксование, гидролиз).
3. Термокаталические процессы (каталический крекинг-реформинг, гидроочистка.
4. Процессы переработки нефтяных газов (алкилирование, полимеризация, изомеризация).
5. Процессы производства масел и парафинов ( деасфальтизация , депарафинизация, селективная очистка, адсорбционная и гидрогенизационная доочистка).
6. Производство битумов, пластичных смазок, присадок, нефтянных кислот, сырья для получения технического углерода.
7. Процессы производства ароматических углеводородов ( экстрация , гидроалкилирование, деалформинг, диспропорционирование).

Нефти по своему составу и свойствам различаются весьма значительно. Физико - химические свойства нефтей и составляющих их фракций оказывают влияние на выбор ассортимента и технологию получения нефтепродуктов. При определении направления переработки нефти стремятся по возможности максимально использовать индивидуальные природные особенности химического состава.

Переработку нефтей малосернистых высокопарафинистых и высокосернистых парафинистых осуществляют с одновременным получением фракций бензина, керосина, дизельного топлива, вакуумного газойля и гудрона.

Наибольшую трудность в нефтепереработке представляет квалифицированная переработка гудронов (особенно глубоковакуумной перегонки) с высоким содержанием асфальто - смолистых веществ, металлов и других гетеросоединений, требующая значительных капитальных и эксплуатационных затрат. В этой связи на ряде НПЗ нашей страны и за рубежом ограничиваются переработкой гудронов с получением таких не топливных нефтепродуктов, как котельное топливо, битум, нефтяной пек, нефтяной кокс и т.д.

Гудроны, остатки после атмосферно - вакуумной отгонки фракций обессоленных нефтей, перегоняющихся до 480 - 500оС, содержатся в различных нефтях от 15 до 40% .

Получающийся гудрон непосредственно не может быть использован как котельное топливо из-за высокой вязкости. Для получения товарного котельного топлива из таких гудронов без их переработки требуется большой расход дистиллятных разбавителей, что сводит практически на нет достигнутое вакуумной перегонкой углубление переработки нефти. Наиболее простой способ неглубокой переработки гудронов - это висбрекинг с целью снижения вязкости, что уменьшает расход разбавителя на 20 - 25% масс, а также соответственно увеличивает общее количество котельного топлива.

Висбрекинг (в переводе с английского «cнижение вязкости») - процесс крекинга гудрона, проводимый при температурах 450 - 480оС с целевым назначением снижения вязкости котельного топлива.

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 - 500оС, давление 1,4 - 3,5 МПа ).

К преимуществам висбрекинга перед другими процессами относятся: гибкость процесса, что позволяет непосредственно перерабатывать тяжелые нефтяные остатки, относительная простота технологии, низкие капитальные и эксплуатационные затраты. Висбрекинг характеризуется невысокой конверсией нефтяных остатков, но позволяет в 10 и более раз снизить вязкость исходного сырья с целью получения стандартного котельного топлива, что дает возможность высвободить большую часть прямогонного вакуумного газойля для продажи.

 

 

 

 

 

Процесс висбрекинга гудрона в технологической схеме НПЗ играет важную роль, поскольку оказывает очень сильное влияние на глубину переработки нефти и на общие экономические показатели производства нефтепродуктов. Позволяет корректировать структуру выхода продуктов, для более полного соответствия потребностям рынка, и достичь следующих целей:

• увеличить глубину переработки нефти на 16 - 18% и достичь уровня 70-72%.
• высвободить дополнительный объем вакуумного газойля для продажи.
• увеличить производство более ценного топочного мазута.
• повысить выработку автомобильного бензина на 1,4-2% масс на нефть.

Внедрение процесса висбрекинга гудрона позволяет значительно улучшить экономические показатели предприятия.

 

 

Технологический режим установки висбрекинга

 

Висбрекинг - особая разновидность термического крекинга, термодеструктивный процесс превращения тяжелого нефтяного сырья в жидкие, газообразные и твердые продукты. Сырьем процесса являются, главным образом, гудроны, полугудроны и мазуты. Эти нефтяные остатки характеризуются сложным химическим составом и агрегатным состоянием отдельных компонентов, строением, свойствами и размерами частиц структурных образований, уровнем молекулярного взаимодействия в системе.

Термическое превращение нефтяных фракций - сложный химический процесс. Сырье, поступающее на висбрекинг, состоит из трех основных классов углеводородов: парафиновых, нафтеновых и ароматических. Превращение углеводородов разных классов при умеренном термическом крекинге происходит с различной трудностью. Легче всего подвергаются крекированию (расщеплению) парафиновые углеводороды, наиболее устойчивые к температурному воздействию ароматические, нафтеновые углеводороды занимают промежуточное положение.

Скорость распада углеводородов одного и того же класса возрастает с увеличением молекулярного веса. Поэтому на промышленных установках легкое сырье (лигрол, керосино-газойлевые фракции) крекируются при более жестком температурном режиме 530-5400С и 500-5100С соответственно, а тяжелое сырье (гудрон) при более мягком температурном режиме 470-4900С. Для крекинга парафиновых углеводородов характерны реакции их распада на более низкомолекулярные компоненты с образованием алкена и алкана.

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.

Принятая проектом технология процесса висбрекинга гудрона предусматривает термическое его разложение при высокой температуре (до 5000С) и давлением до 37кгс/см2 в трубчатой печи, сочетающей нагревательный и реакционный змеевик, с последующим охлаждением реакционной массы на выходе из печи циркулирующим потоком остатка висбрекинга 4200С. разделение продуктов крекинга осуществляется в колонне при давлении 4,5-4,8кгс/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 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.

1. 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 25кгс/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.

2. 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 420-4500С преобладают реакции полимеризации и уплотнения, а при более высоких 450-5000С 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.

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 500-5100С считается оптимальным для снижения вязкости остатка висбрекинга при глубине крекинга 20% и более.

3. Глубина разложения

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 480-5000С и малом времени пребывания сырья.

4. Подача турбулизаторов и рециркуляция продуктов крекинга.