Ауыр мұнай шикізатының висбрекингі

Реакторлық  висбрекинг құрылғысын қарастырайық. Шикізат І (мазут немесе гудрон) пеште 2 жылытылады және шамамен 1,7 МПа қысымда жұмыс істейтін реакциялық камерада 3 висбрекингке ұшырайды. Одан кейін өнімдер қоспасы фракционирлеуші мұнарадан 5 шығатын газойль ІІІ бөлігімен сұйылтылады және салқындатылады. Алынған өнімдер қоспасы фракционирлеуші мұнараға 5 жіберіледі, онда бензин VІ, керосин VІІ, газойль ІІІ фракцияларына, көмірсутекті газ V және крекинг-қалдыққа бөлу жүреді. Төмен қысымды сепараторда 7 көмірсутекті газды V бензиннен VІ бөліп алу жүреді.

Реакциялық  камерасы бар висбрекинг процесі енгізуінің маңызды ерекшелігі − энергиялық шығындардың төмендеуі болып табьшады. Тік цилиндрлі реакциялық камералар тиімді құрылым ретінде ұсынылады. Аталған камераларды қолдану реакциялық жылан түтіктегі шикізаттың айналу терендігін кемітуге және оны сокер-камераға қажет өлшемге дейін жеткізуге мүмкіндік береді.

Егер пешті  висбрекинг кезінде шикізатты 480°С-қа дейін қыздыру қажет болса, ал реакциялық камерасы бар висбрекингте сол айналу терендігіне жету үшін 450-455°С температура жеткілікті.

Реакция өнімдері жоғарыдан төменге өтетін термиялық крекингтің қондырғыларындағы дәстүрлі реакциялық камераларға қарағанда,бұл жағдайда өнім пештен төменнен кіріп, жоғарыдан шығады, бұл сүйық фазаның реакция аймағында болу уақытын арттыруға мүмкіндік береді және бастапқы шикізаттың айналу дәрежесінің артуына әкеледі. Реакциялық камерасы бар висбрекингтің материалдық балансы құбырлы жылан түтігінде қолданатын материалдық баланс тәрізді.

Висбрекинг  кезінде реакциялық камера мен құбырлы жылан түтігінде алынған қазанды отынның қасиеттері бірдей, бірақ реакциялық жылан түтігінде процесті жүргізген кезде қолданатын температуралар жоғары болғандықтан, сұйықтықтың қабырға қабықшасының қызып кету салдарынан қазанды отынның тұрақтылығы реакциялық камераны қолданумен жүретін висбрекинг арқылы алынатын отынынан жоғары.

Пешті тазалаудың қиындығы мен камераны кокстан тазалау шығатын камерасы бар висбрекинг қондырғысының кемшілігі болып табылады. Бұл тазалау жылан түтікті реакторы бар қондырғыда сирек жүргізіледі, алайда ол үшін күрделі қондырғы қажет. Қазіргі уақытта Фостер Уилер мен ЮОПи фирмалары жылан түтікті висбрекинг процесінің бірігіп жасаған жоспарын ұсынып отыр. Өзінің технологиясы бойынша өндірістік қондырғылардың біраз бөлігін құраған Шелл фирмасы, шығатын реакциялық камерасы бар висбрекинг процесінің лицензиары болып табылады.

Бірқатар МӨЗ-да термиялық крекинг қондырғыларын  реконструкциялау арқылы гудрон висбрекингі  мен крекинг-қалдықты жеңіл және ауыр вакуумды газойльдарға және ауыр висбрекинг қалдыққа вакуумды айдау  процестерінің комбинирленген технологиясы құрастырылып, меңгерілген. Процестің мақсатты өнімі болып ауыр вакуумды газойль табылады. Ол жоғары тұтқырлыққа (940 – 990 кг/м³) ие, құрамында 20 – 40 % полициклді көмірсутектер бар. Ауыр вакуумды газойль жоғары индексті термогазойль немесе электродты кокс алу үшін шикізат ретінде, сонымен қатар алдын ала гидротазартумен және онсыз каталитикалық немесе гидрокрекинг және термокрекинг прцестерінің шикізаты ретінде қолданылады. Жеңіл вакуумды газойль ауыр гудронның еріткіші ретінде қолданылады. Ауыр висбрекинг-қалдықта полициклді ароматты көмірсутектер, шайырлар және асфальтендер концентрленген. Сондықтан бұл өнім пек, байланыстырушы материал, қазандық және кемелік отын компоненті және кокстеу шикізаты ретінде қолданыла алады. Газойль фракцияларының ароматтылық дәрежесін жоғарлату және қалдық шығымын төмендету үшін висбрекинг процесін мақсатты түрде максималды мүмкін жоғары температурада жүргізуге және өту уақытын қысқартуға болады. Вакуумды айдаумен висбрекингті комбинирлеу екіншілік каталитикалық процестерді қолданбай-ақ мұнай өңдеу тереңдігін жоғарлатуға болады, сонымен қатар қалдық шығымын 35 – 40 %-ға қысқартуға болады.

 

2.5. Висбрекинг процесінің өнімдері

Висбрекинг процесінің қондырғыларында алынған газ - метан мен этанның қомақты мөлшерімен және қанықпаған көмірсутектердің (25-30%) орташа мөлшерімен сипатталады және әдетте күкіртсутектен тазалағаннан кейін өзінің қажеттілігі үшін отын ретінде қолданылады. Шикізат үшін газ шығыны 1,5-2,5% құрайды.

Бензиндердің олефинді сипаттамасына байланысты, олардың тұрақтылығы төмен. Октан санын арттыру мақсатымен олефиндер мен күкірттен алдын ала гидротазалаудан кейін бензиннің ауыр бөлігі каталитикалық риформингке жіберілуі мүмкін.

Зерттеу әдісі бойынша октан саны 80-ге жететін бензиндердің жеңіл бөлігі күкірт қосылыстарынан тазаланғаннан кейін тауарлы бензиндерге қосылуы мүмкін. Кейбір уақытта, висбрекинг процесінің барлық бензині каталитикалық крекингке жіберіледі, бұл жерде оның тұрақтылығы мен октан саны артады. Шикізатқа бензин шығыны 3,5-5,0% масс., күкірт мөлшері 0,7-0,9%, оның ішінде меркаптанды күкірт 0,2%-ға дейін құрайды.

Висбрекинг процесінің газойлі да тұрақты емес және жарық, ауаның әсерінен тотығуы, полимерленуі мүмкін. Сондықтан газойльдерді моторлы отын ретінде қолданғанда олардың гидротазалануы қажет. Шикізатқа жеңіл газойльдің шығыны күкірт мөлшері 0,8-1,2% болғанда, 4,5-5,5% масс. құрайды.

Висбрекинг процесінің (сурет - 3) 180-500°С температуралар аралығында қайнайтын газойльді фракциялардың біршама мөлшерінің (27%) түзілуінің нәтижесінде алынатын қазанды отынның тұтқырлығы бастапқы шикізатқа қарағанда 6-10 еседен артық төмендейді. Біруақытта қату температурасы 6-10°С-қа төмендейді. Тұрақтылық - қалдықтың сапасын сипаттайтын көрсеткіш болып табылады. Тұрақтылық түсінігі отынның ұзақ уақыт бойы қалдықтың түзілуінсіз (физикалық тұрақсыздық) сақталуын білдіреді. Қалдық асфальтендердің түсуі нәтижесінде түзіледі, бұл оның айдау, сақтау және т.б. процестері кезінде қажетсіз салдарға әкелуі мүмкін. Қазанды отынның тұрақтылығы бірқатар факторларға тәуелді: бастапқы шикізатта асфальтендер көп болған сайын, висбрекингтің шикізатының мүмкін болатын айналу тереңдігі аз болады; өнім автоматтандырылған сайын, коллоидты жүйенің тұрақтылығының қабаттасуға қарсылығы жоғары болады, және керісінше, парафиндердің жоғары мөлшері бар өнімдер тұрақсыз жүйелер болып табылады және асфальтендер бөлек фазаны жеңіл түзеді. Осы тектес процестер тек висбрекинг процесінде ғана байқалмайды.

Висбрекингтің қалдығы үшін қанықпаған көмірсутектердің полимеризация реакциясының өтуі нәтижесінде оның сақталуы кезінде тұтқырлығы өсетін химиялық тұрақтылық та сипатталады.

Кейбір МӨЗ висбрекинг процесінің өнімдерінің вакуумды қалдықтарын каталитикалық крекинг үшін құрауыш ретінде қолданады. Қазіргі заманда висбрекинг, термиялық крекинг және олардың ауыр қалдықтарының вакуумды айдау процестерінің құрамдастырылу сызбанұсқасы құралған. Себебі, бұл процестерді бір жиынтыққа жинау екіншілік процестерді өткізудің тиімді жолы болып табылады. Кейбір жағдайларда висбрекинг қалдықтары сутекті немесе синтез-газды алуға жіберіледі. Дегенмен, висбрекинг қалдықтары негізінен казанды отын немесе оның құрауышы ретінде қолданады. Бірақ, жаз маусымында бұл өнімнің таратуы оның қолдануының төмендеуіне байланысты күрделенеді. Қалдықты қолданудың жазғы құрылыс маусымында қажеттілігі жоғары болатын битумның өндірісіне енгізу, қалдықгы қолдаңудың тиімді жолы болуы мүмкін. 5-суретте висбрекинг, термиялық крекинг және олардың ауыр қалдықтарының вакуумды айдау процестерінің құрамдастыруы көрсетілген.

 

 

Сурет 5 - Термиялық крекинг - висбрекинг - өнімдердің вакуумды айдауының құрамдастырылған қондырғысының жалпы технологиялық сызбанұсқасы

1 - көмірсутектік газдар, 2 - қышқыл су, 3 - жанармайлы фракция,            4 - жеңіл газойль, 5 - су буы, 6 - ыдырау газдары, 7 - вакуумды қалдық.

 

Сонымен, висбрекинг процесі МӨЗ-дің сызбанұсқасына жеке қондырғы ретінде қосылуы мүмкін және негізінен ауыр мұнай қалдықтарынан қазанды отынды алу үшін қызмет етеді немесе терең мұнай өндіру комплексінің құрамына кіреді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

Мұнай өндеуді  тереңдету әдістерінің ең кең  таралғаны – бұл мазутты вакуумды айдау және вакуумды газойльді (каталитикалық  және гидрокрекингпен) және гудронды айдау. Әсіресе терең вакуумды айдаумен алынатын гудрон жоғарғы тұтқырлығының әсерінен қазандық отыны ретінде қолданылмайды. Осындай гудрондардан оларды өндемей тауарлы қазандық отының алу үшін дистиллятты еріткіштердің үлкен шығыны қажет, бұл вакуумды айдаумен мұнай өндеуді тереңдету арқылы жеткен нәтижені жоққа шығарады. Гудронды өндеудің терең емес ең жеңіл әдісі – бұл тұтқырлықты төмендету мақсатындағы висбрекинг, ол еріткіш шығының 20 – 25% масс., сонымен қатар қазандық отынының мөлшерін төмендетеді. Әдетте висбрекинг шикізаты болып гудрон табылады, бірақ ауыр мұнайларын, мазутты, тіпті деасфальтизация процестерінің асфальттарын да өндеуге болады. Висбрекинг термокрекингке қарағанда қатаң жағдайларда жүргізіледі, бұл, біріншіден, крекингіленетін шикізат жеңіл, ал висбрекинг кезінде ауырырақ шикізат өнделетіндіктен; екіншіден, крекингтің мүмкін тереңдігі кокс түзілумен шектелетіндіктен (температура 440 - 500°C, қысым 1,4 – 3,5 МПа).

Зерттеулер  көрсеткендей, крекингтің өтуін (яғни тереңдігін) жоғарлатқан сайын крекинг-қалдықтың  тұтқырлығы басында интенсивті түрде  төмендейді, минимумға жетеді және содан кейін жоғарлайды.

Соңғы уақытта  елімізде және шет елдерде висбрекингтің  дамуында екі негізгі бағыт пайда  болды. Біріншісі – бұл «пешті» (немесе сокинг-секциялы пештегі висбрекинг), мұнда жоғары температура (480-500°C) болудың аз уақытымен (1,5 – 2 мин) сай келеді. Екінші бағыт – шығарылған реакциялы камералы (реакторлы), ол өз кезегінде шикізатты реакторға беру тәсілі бойынша жоғары көтерілуші ағынды және төмен түсетін ағынды болып бөлінеді.

Пешті висбрекингті реактордағы висбрекингпен салыстырсақ, бірінші жағдайда шамамен 1,5 есе көп отын шығындалады, және қалдық ашық өнімдердің бірдей тәжірибелік шығымында жоғары тұтқыр болып шығады.

Висбрекинг процесінің өнімдері: көмірсутектік газдар, қышқыл су, жанармайлы фракция, жеңіл газойль, ыдырау газдары, вакуумды қалдық болып табылады. Олар одан ары өнделіп, өндірістік, тұрмыстық мақсаттарда қолданылады.

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

1 Құлажанов Қ. С. Мұнай өңдеу процестерін жетілдіру: оқулық /              Қ. С. Құлажанов, О. А. Алмабеков, Ә. М. Нұралы. – Алматы. : ЖШС «Print-S», 2011. –  333 бет.

2 Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие для вузов / С. А. Ахметов. – Уфа : Гилем, 2002. – 672 с.

3 Баннов П.  Г. Процессы переработки нефти: учебно-методическое пособие для повышения квалификации работников нефтеперебатывающих предприятий / П. Г. Баннов. – М. : ЦНИИТЭнефтехим, 2001. – 415 с.

4 Скобло А. И. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: учебник для вузов / А. И. Скобко, Ю. К. Молоканов,                     А. И. Владимиров, В. А. Щелкунов. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М. :                    ООО «НедраБизнесцентр», 2000. – 677 с.

5 Смидович Е.  В. Технология переработки нефти и газа / Е. В. Смидович. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М. : Химия, 1980. – 328 с.

6 Суербаев Х.  А. Мұнай өңдеудің термиялық  процестері: оқу құралы /     Х. А. Суербаев, Г. М. Абызбекова. – Алматы. : Қазақ университеті, 2006. –      86 бет.

7 Вержичинская С. В.  Химия и технология нефти и  газа: учебное пособие / С. В. Вержичинская, Н. Г. Дигуров, С. А. Синицин. – Изд. 2-е, испр. и доп.