Технологический режим установки висбрекинга

 

В последние годы в развитии висбрекинга в нашей стране и за рубежом определялись два основных направления:. Первое направление - это «печной» (или висбрекинг в печи с сокинг-секцией), в котором высокая температура (480-500 °С) сочетается с коротким временем пребывания (1,5-2 мин), большой выход газов.. Второе направление - висбрекинг с выносной реакционной камерой, который, в свою очередь, может различаться по способу подачи сырья в реактор: висбрекинг с восходящим потоком (сырье нетяжелое повышенный выход бензиновых фракций) и с нисходящим потоком (Сырье тяжелое). Низкотемпературный висбрекинг с реакционной камерой более экономичен, так как при одной и той же степени конверсии тепловая нагрузка на печь ниже. Эксплуатируемые отечественные установки висбрекинга несколько различаются между собой, поскольку были построены либо по типовому проекту, либо путем реконструкции установок AT или термического крекинга.

 

Висбрекинг-установка с реакционной камерой

 

Горячий мазут, поступающий с нефтеперегонной установки, подается насосом 1 в змеевик печи 2. По выходе из печи сырье подвергается висбрекингу в реакционной камере 3 (реакторе), работающей при давлении около 1,7МПа. Полученная смесь продуктов, пройдя редукционный клапан 4, направляется далее в фракционирующую колонну 8. До входа в колонну смесь охлаждается за счет подачи в линию холодного газойля, нагнетаемого насосом 7, через теплообменник 6. Остальная часть охлажденного газойля (рециркулят) возвращается этим же насосом в среднюю зону колонны S. Балансовое количество газойля отводится с установки через холодильник 5. Для конденсации бензиновых паров и охлаждения газов, выходящих из колонны 8 сверху, служит аппарат воздушного охлаждения 11. После него смесь проходит водяной холодильник 12. В горизонтальном сепараторе 13 (он же сборник орошения) жирные газы отделяются от нестабильного бензина. Часть бензина подается насосом 14 на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения; остальное количество отводится с установки.

Легкая керосиновая фракция отбирается из колонны с промежуточной тарелки и насосом 10 выводится с установки. На некоторых установках эта фракция предварительно продувается водяным паром в выносной отпарной колонне.

 

Описанная установка является частью комбинированной установки, и с низа колонны 8 остаток - утяжеленный висбрекинг-мазут - направляется насосом 9 в вакуумную ступень.

 

          Рисунок 1 - Технологическая схема висбрекинг-установки с реакционной камерой.

 

Висбрекинг с сокинг-камерой в альтернативном процессе конверсия частично происходит в печи. Однако, основная ее доля приходится на сокинг-камеру, где двухфазный поток из печи выдерживается при повышенной температуре в течение заданного времени. Сокерный висбрекинг определяется как низкотемпературный процесс с длительным пребыванием сырья в зоне реакции. Лицензиаром этого процесса является фирма «Shell». Ряд проектов установок висбрекинга сокерного типа выполнила и фирма «Foster Wheeler».

Реакционная камера, обеспечивая необходимое время пребывания сырья, позволяет работать с потоком более низкой температуры на выходе из печи и тем самым экономить печное топливо. Несмотря на очевидные экономические преимущества, этот процесс имеет ряд недостатков, основной из которых - сложность очистки печи и сокерной камеры от кокса. Эта очистка проводится реже, чем на установке со змеевиковой печью, однако для нее требуется более сложное оборудование.

Обычно кокс из сокера удаляют путем резки водой под высоким давлением. В результате образуется значительное количество воды, загрязненной частицами кокса, которую необходимо удалять, фильтровать и возвращать для повторного использования. В отличие от установок замедленного коксования (УЗК.) установки висбрекинга обычно не оснащены оборудованием для резки кокса и очистки загрязненной воды. Затраты на это оборудование на установке висбрекинга экономически не оправданы,

 

 

Висбрекинг-установка с сокинг-секцией

 

Такая установка отличается от рассмотренной выше главным образом тем, что процесс висбрекинга в ней осуществляется в обогреваемом змеевике внутри печи. Поэтому ниже рассматривается только нагревательно-реакторная печь по конструкции подобная описанной в работе.

В левой топочной камере вдоль боковых стен и у потолка расположены нагревательные радиантные трубы, а в правой топочной камере - радиантные трубы сокинг-секции, с регулируемым, но самостоятельным подводом тепла в эту секцию. Уходящие из топочных камер дымовые газы поступают через проемы внизу внутренних стен в конвекционную камеру . Здесь восходящий поток дымовых газов охлаждается, отдавая тепло на нагрев сырья (при наличии для него конвекционного змеевика), испарение воды и перегрев водяного пара при размещении в камере трубчатых элементов парового котла-утилизатора или пароперегревателя.

Длительность пребывания сырья в сокинг-секции зависит от его расхода (подачи в змеевик печи), давления на участке паро- и газообразования, а также от расхода водяного пара, вводимого в радиантные трубы. Для подавления реакций смесь, выходящая из сокинг-секции, охлаждается путем ввода в нее рециркулирующей жидкости. Печь оснащена контрольно-измерительными приборами и регуляторами, такими, как: указатели температуры (УТ) стенок радиантных труб; регулятор температуры (РТ) сырья при выходе его из нагревательного змеевика; регулятор температуры продуктов висбрекинга при выходе их из сокинг-секции; регулятор давления (РД) на выводной линии.

 

 

Рисунок 2 - Технологическая схема висбрекинг-установки с сокинг-секцией.

 

С увеличением глубины крекинга сырья и при перегреве труб усиливается отложение кокса на внутренней поверхности змеевика сокинг-секции, что сокращает длительность рабочего пробега печи. Рекомендуемые значения тепловых напряженностей радиантных поверхностей нагрева (подсчет по наружному диаметру труб) в печах висбрекинг-установок следующие: нагревательная секция 102-113МДж/м*ч), сокинг-секция 68-80МДж/м*ч). Эти значения приемлемы при одностороннем факельном облучении труб, располагаемых у потолка и стен с шагом, равным двум диаметрам.

Змеевиковый (печной) висбрекинг предлагают фирмы «Foster Wheeler Co.» и «UOP». В этом случае высокотемпературный крекинг осуществляется в специальном реакционном змеевике печи. Поскольку степень конверсии сырья в первую очередь зависит от его температуры и времени пребывания в зоне реакции, змеевиковый висбрекинг можно определить как высокотемпературный кратковременный процесс. Фирма «Foster Wheeler» успешно спроектировала большое число печей данного типа для НПЗ в разных странах мира.

Основное преимущество змеевиковой печи - наличие двух зон нагрева. Такая конструкция обеспечивает: большую гибкость подвода тепла, что позволяет лучше регулировать температуру нагрева сырья: легкость удаления кокса из труб печи паровоздушным способом; получение стабильного котельного топлива, что особенно важно для нефтеперерабатывающих заводов с ограниченными возможностями смешивания топлив.

Качество и выходы продуктов на установках обоих типов при одинаковой жесткости режима в целом одинаковы и не зависят от конфигурации установки.

Новая термическая технология глубокой переработки тяжелого нефтяного сырья в своем аппаратурно-технологическом оформлении концентрирует последние научные и инженерные достижения в области нефтепереработки.

Технологическое нововведение в процессе - применение кавитационно-акустического воздействия, позволяет подавить процессы коксообразования и интенсифицировать процессы деструкции за счет, прежде всего, воздействия на микрогидродинамику жидких реакционных сред. В качестве генератора кавитации используются кавитационно-акустические насосы с регулируемой энергетикой кавитационного воздействия. Использование этого технологического приема и ряда других новшеств позволило значительно снизить температуру крекинга - до 410°С и ниже, избежать нежелательного закоксовывания оборудования, а также снизить давление с 2,5 до 0,5-0,2 МПа и вдвое уменьшить металлоемкость оборудования.

Процесс позволяет перерабатывать разнообразное по свойствам и составу нефтяное сырьё и вырабатывать, в зависимости от сезонных потребностей, различные дистиллятные и остаточные товарные продукты.

Аппаратурное оформление процесса висбрекинга разработано в блочно-модульном исполнении, когда один или несколько модулей составляют функциональный блок, на котором осуществляется один технологический передел сырьевого потока. Принцип модульной компоновки весьма целесообразен как при привязке к существующим технологиям на НПЗ, так и при создании самостоятельных производственных мощностей для выделения очередей строительства.

 

Заключение

 

Переработка нефтяного сырья на российских НПЗ осуществляется с недостаточной загрузкой мощностей производственного потенциала и с низкой (относительно мировой) степенью конверсии мазута. Целевые нефтепродукты - автобензины, дизельные топлива, топочные мазуты, смазочные масла - по эксплуатационным и экологическим свойствам уступают в серийном производстве мировому уровню.

Решением выше изложенной проблемы, суперприоритетным направлением, является развитие российской нефтеперерабатывающей промышленности по углублению переработки нефтяного сырья. Основными базовыми процессами деструктивной переработки мазута выступают процессы каталитического крекинга и гидрокрекинга, которые требуют оснащения оборудованием целых комплексов, дополнительных процессов и установок.

В связи с этим наиболее приоритетным направлением является создание современной технологической схемы производства с небольшими материальными и энергетическими затратами и коротким сроком окупаемости.

Одним из эффективных и гибких вторичных процессов переработки мазутов и гудронов является висбрекинг, отличительной особенностью которого, по сравнению с другими процессами переработки нефти и нефтепродуктов, являются низкие капитальные и энергетические затраты. Висбрекинг, при относительной простоте технологического и аппаратурного оформления, позволяет вырабатывать из нефтяных остатков котельные топлива требуемого качества без разбавления легкими топливными фракциями, перерабатывать остаточные фракции в дистиллятные, получать дополнительно некоторое количество средних и легких фракций.

Процесс висбрекинга - это разложение тяжелых остатков нефтепереработки при умеренной (470-490оС) температуре и давлении(5-20 кгс/см2).

Решение о включении висбрекинга в схему НПЗ принимается обычно исходя из следующих задач:

- уменьшения вязкости  остаточных потоков с целью  сокращения расхода высококачественных  дистиллятов, добавляемых в котельное  топливо для доведения его  вязкости до требования спецификаций  на готовый продукт;

- необходимости переработки  части остатков в дистилляты, в частности в вакуумный газойль - сырье крекинга;

- углубление переработки  нефти.

Продуктами висбрекинга являются: топливный газ, бензиновая фракция и мазут топочный М-100.

Продукты установки висбрекинга используются:

• газ углеводородный (топливный) после очистки от сероводорода раствором амина используется в качестве топлива на установке и других объектах завода;
• бензиновая фракция после очистки используется в качестве компонента при приготовлении бензина А-80;
• топочный мазут М-100 используется в качестве жидкого топлива на электростанциях, ТЭЦ, и т.д.:

Рынок бензина А-80 и мазута практически неограничен.

Существует две схемы проведения процесса висбрекинга:

• проведение реакции висбрекинга в печном змеевике;
• проведение реакции висбрекинга в реакционной камере.

Типичным сырьем висбрекинга являются мазуты и гудроны. Степень конверсии этих остатков обычно составляет 10-15% в зависимости от их физико-химических характеристик и режима. На НПЗ в качестве сырья используется гудрон - остаточный продукт вакуумной колонны установки ЭЛОУ-АВТ-6.

 

 

Список использованных источников

 

.Альбом технологических  схем процессов переработки нефти  и газа / Под ред. Б.И. Бондаренко. - М.: Химия, 1982. - 128с.

.Ахметов С.А. «Технология  глубокой переработки нефти». - Уфа: Гилем, 2002. - 671с.

.Гуревич И.Л. «Технология  переработки нефти и газа: Ч.1». - М.: Химия, 1972. - 360с.

.Рудин М.Г., Смирнов Г.Ф. «Проектирование нефтеперерабатывающих  и нефтехимических заводов». - Л.: Химия, 1984. - 256с.

.Скобло А.И., Трегубова И.А. , Молоканов Ю.К. «Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности». - М.: Химия, 1982. - 584с.

.Смидович Е.В. «Технология  переработки нефти и газа: Ч.2». - М.: Химия, 1980. - 328с.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Висбрекинг

http://e-him.ru/?page=dynamic&section=11&article=29

http://www.ngpedia.ru

http://proofoil.ru/Oilrefining/Oilrefining14.html

http://www.tehnoinfa.ru/pererabotkaneftiigaza/3.html