5.  Висбрекинг

Описание  схема процесса висбрекинга  гудрона.

Гудрон нагревается  в теплообменниках и поступает  в трубчатую печь П – 1. Продукты висбрекинга выводятся из печи, охлаждаются  подачей квенчинга и направляются в ректификационную колонну К  – 1. Парогазовая смесь с верха  К – 1* конденсируются, охлаждается  и разделяется в сепараторе С  – 1 на газ, воду и бензиновую фракцию. Часть бензина используется ля орошения верха К – 1, а балансовое количество направляется на стабилизацию. Из аккумулятора К – 1* выводится фракция легкого  газойля, которая после охлаждения смешивается с остатком висбрекинга  или выводится с установки.                                  Жидкость низа К – 1 поступает самотеком  в К – 3, где происходит отпарка  легких фракций за счет снижения давления и подачи водяного пара в переток  из К – 1 в К – 3. Парогазовая  смесь с верха К – 3* конденсируется, охлаждается и разделяется в  газосепараторе С – 2 на газ (направляется к форсункам печей) и легкую флегму (возвращается в К – 1). Из аккумулятора К – 3* выводится тяжелая флегма, часть которой используется в  качестве квенчинга.                                                                                                          Целевой продукт – остаток  висбрекинга с низа К – 3 после  охлаждения выводится с установки.                                                                                               В настоящее время большее  распространение получает легкая форма  термического крекинга – висбрекинг, который осуществляется при давлениях  от 2МПа и температурах до 450 С. Цель висбрекинга заключается в получении  котельного топлива за счет понижения  вязкости исходного сырья – гудрона.

6. Замедленное коксование.

Назначение процесса - квалифицированная переработка  тяжёлых нефтяных остатков, как первичной, так и вторичной переработки, с получением нефтяного кокса, применяемого для производства электродов, используемых в металлургической промышленности, а также дополнительного количества светлых нефтепродуктов. В отличие от ранее описанных процессов, коксование является термическим процессом, не использующим катализатор. Существуют различные технологические решения для данного процесса. На российских НПЗ используются установки замедленного коксования. Замедленное коксование - полунепрерывный процесс, осуществляемый при температуре около 500°С и давлении, близком к атмосферному. Сырьё поступает в змеевики технологических печей, в которых идёт процесс термического разложения, после чего поступает в камеры, в которых происходит образование кокса. На установках сооружается 4 коксовые камеры, работающие попеременно. Камера в течении суток работает в режиме реакции, заполняясь коксом, после чего в течение суток осуществляются технологические операции по выгрузке кокса и подготовке к следующему циклу. Кокс из камеры удаляется при помощи гидрорезака, представляющего собой бур с расположенными на конце соплами, через которые под давлением 150 атм подаётся вода, которая раздробляет кокс. Раздробленный кокс сортируется на фракции, в зависимости от размера частиц. Сверху коксовых камер уходят пары продуктов и поступают на ректификацию. Светлые фракции, полученные при коксовании, характеризуются низким качеством из-за большого содержания олефинов и поэтому желательно их дальнейшее облагораживание. Выход кокса составляет порядка 25% при коксовании гудрона, выход светлых фракций - около 35%. 

Описание  схемы процесса замедленного коксования.

Сырье, подогретое в теплообменниках и в конвекционной  камере печи П – 1, поступает под  аккумулятор колонны К – 1. Часть  сырья подается на нижнюю каскадную  тарелку для регулирования коэффициента рисайкла. Под нижнюю каскадную тарелку  К – 1 поступают горячие газы и  пары продуктов коксования из коксовых камер. В результате контакта сырья  с восходящими потоками газов  и паров продуктов коксования сырье нагревается, при этом низкокипящие фракции сырья испаряются, а тяжелые  фракции паров конденсируются и  смешиваются с сырьем, образуя  вторичное сырье. Вторичное сырье  с низа К – 1 нагревается в радиантных трубах печей и поступает в  две работающие камеры. В камерах  происходят новые реакции крекинга и коксообразования.                                                                      Продукты распада в виде газов  и паров через верх камеры направляются в К – 1, а тяжелый жидкий остаток  задерживается в камере, постепенно превращаясь в кокс. После заполнения камеры коксом на 80-90% её объёма, поток  сырья из печи направляют в две  другие подготовленные камеры, а из заполненных камер кокс, после  пропарки и охлаждения, выгружается  гидравлическим методом. На схеме показан  момент пропарки кокса в заполненной  камере Р – 2 водяным паром. Продукты пропарки через фильтр Ф – 1 поступают  в конденсатор воздушного охлаждения, оттуда направляются в отстойник  О – 1, с низа которого обводненный  тяжелый нефтепродукт отводится  в нефтеловушку, а водяной пар  направляется в абсорбер смешения А  – 1. В верхней части ректификационной колонны К – 1* осуществляется разделение продуктов коксования на газ, бензин, легкий и тяжелые газойли. Газы и  нестабильный бензин из сепаратора  С – 1 поступают во фракционирующий  абсорбер К – 4, где происходит разделение на сухой газ и нестабильный бензин, который подвергается стабилизации в К – 5. Стабильный бензин охлаждается  и выводится с установки. Газойлевые фракции выводятся через отпарные колонны К – 2 и К – 3.                        Процесс коксования нефтяных остатков можно рассматривать как форму  глубокого термического крекинга, который  проводят при температурах от 440 до 560 С и давлении от атмосферного до 7 МПа, в зависимости от разновидности  процесса. При коксовании происходит структурное перераспределение  водорода между остатком (коксом) и  более богатыми водородом газообразными  и жидкими продуктами. Так как  при коксовании глубина превращения  сырья не ограничивается выходом  целевого продукта (кокса), то выход  остальных продуктов существенно  выше, чем при термическом крекинге.

Сырье коксования

Для коксования пригодны разнообразные тяжелые  нефтяные остатки. К ним относятся  гудроны, полугудроны, мазут, крекинг  – остатки термо – и каталитического  крекинга, асфальты и экстракты селективной  очистки масел, тяжелые смолы  пиролиза или их смеси.

Перечисленные остатки состоят из высокомолекулярных УВ, асфальто – смолистых веществ (АСВ), карбенов и карбоидов. Соотношение  между этими компонентми не зависит  от происхождения нефти и условий  получения этих остатков. Основными  требованиями к качеству сырья являются, % масс.: коксуемость (по Конрадсону) – 10-20; массовая доля серы – не более 0,5 – 0,8.

Ограничения по коксуемости сырья связано с  тем, что при ее значении менее 10% выход целевого продукта – кокса  невелик. При величинах коксуемости  выше 20% наблюдается интенсивное  коксование змеевика трубчатой печи. Ограничения по содержанию серы в  сырье объясняются тем, что в  коксе идет накопление серы, содержание которой в нем в 1,5 – 2 раза превышает  ее долю в сырье.

Для производства специальных коксов необходим тщательный выбор сырья. Для этого случая наилучшим сырьем являются тяжелые  смолы пиролиза.

Продукты  коксования.

1. Кокс. Получаемый замедленным коксованием, как правило, не соответствует требованиям потребителя и нуждается в дополнительном облагораживании, которое достигается его прокалкой во вращающихся печах при 1200 – 1300С. При этом в коксе существенно снижается количество летучих компонентов и удельное электросопротивление, повышаются доля углерода и истинная плотность.
2. Газ. По составу он близок к газу термического крекинга и висбрекинга, но содержит меньше непредельных соединений.
3. Бензин. Содержит до 60% непредельных УВ, химически нестабилен и имеет октановое число не более 70 (по моторному методу).
4. Легкий газойль. Может служить компонентом дизельного топлива, а также сырьем для установок гидроочистки. Служит компонентом для газотурбинного и печного топлива, а также сырьем для процессов гидроочистки, каталитического и гидрокрекинга.

Товарное  производство

Ранее рассмотрены  основные технологические процессы топливного производства, применяемые  на НПЗ России. Однако, в ходе указанных процессов вырабатываются только компоненты моторных, авиационных и котельных топлив с различными показателями качества. Например, октановое число прямогонного бензина составляет около 65, риформата - 95-100, бензина коксования - 60. Другие показатели качества (например, фракционный состав, содержание серы) у компонентов также различаются. Для получения же товарных нефтепродуктов организуется смешение полученных компонентов в соответствующих емкостях НПЗ в соотношениях, которые обеспечивают нормируемые показатели качества. Расчёт рецептуры смешения (компаундирования) компонентов осуществляется при помощи соответствующих модулей математических моделей, используемых для планирования производства по НПЗ в целом. Исходными данными для моделирования являются прогнозные остатки сырья, компонентов и товарной продукции, план реализации нефтепродуктов в разрезе ассортимента, плановый объём поставок нефти. Таким образом возможно рассчитать наиболее эффективные соотношения между компонентами при смешении. Зачастую на заводах используются устоявшиеся рецептуры смешения, которые корректируются при изменении технологической схемы. Компоненты нефтепродуктов в заданном соотношении закачиваются в ёмкость для смешения, куда также могут подаваться присадки. Полученные товарные нефтепродукты проходят контроль качества и откачиваются в соответствующие ёмкости товарно-сырьевой базы, откуда отгружаются потребителю. Основной способ доставки нефтепродуктов в России - перевозка железнодорожным транспортом. Для погрузки продукции в цистерны используются наливные эстакады. Поставки нефтепродуктов по России и на экспорт осуществляются также по системе магистральных нефтепродуктопроводов АК "Транснефтепродукт", речным и морским транспортом. 
 
 
 
 

Библиография

1. Баннов П.Г.  Основы анализа и стандартные  методы контроля качества нефтепродуктов. – М.:ЦНИИТЭнефтехим, 2005. - 792 с.

2. Баннов П.Г.  Процессы переработки нефти. –  М.: ЦНИИТЭнефтехим, Т.3., 2003. - 503с.

3. Баннов П.Г.  Процессы переработки нефти. –  М.: ЦНИИТЭнефтехим, Т.2., 2000. - 420 с.

4. Вержинская  С. В.,  Дигуров Н. Г., Синицин  С. А. Химия и технология  нефти и газа. : учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп. – М.: Форум, 2009.- 400 с.

5. Потехин В.И., Потехин В.В. Основы теории  химических процессов технологии  органических веществ и нефтепереработки: Учебник для вузов. – СПб.  Химиздат, 2005. - 912с.

6. Рябов В.Д.  Химия нефти и газа: учебное  пособие. – М.: ИД «ФОРУМ», 2009. –  336 с. 

7. Рябов В.Д.  Химия нефти и газа: Учебник/РГУ  нефти и газа им. И.М.Губкина.-2-е  изд., испр. и доп. - М.:Техника, 2004. - 288с.

8. Мановян А.К., Технология первичной переработки  нефти и природного газа: Учебное  пособие для вузов. 2-е издание  – М.:Химия, 2001. – 568 с.:ил.

9. Солодова Н.Л., Шайдуллина Г.Н. Химическая технология  переработки нефти и газа: Учебное  пособие. Казан. Гос. технол. ун-т;  Казань, 2006. – 124с.

10. Шарафиев Р.Г.  Техника сбора, подготовки и  переработки нефти и газа (конструкции,  расчеты и испытания): Учебное  пособие. – Уфа: Изд – во  УГНТУ, 2006. – 162 с.

11. Скирута А.  Д. Нефть и производство нефтепродуктов: Учебное пособие. – Владивосток:  Издательство Дальрыбвтуза (ТУ), 2006. 66 с.

12. Теляшев Э.Г.  Нефтегазопереработка – 2009: международная  научно – практическая конференция  (Уфа, 29 мая 2009 г.): Материалы конференции.  – Уфа: Издательство ГУП ИНХП  РБ, 2009. – 384 с.

13. Каминский  Э. Ф., Хавкин В. А. Глубокая  переработка нефти: технологический  и экологический аспекты. М.: Издательство  «Техника». ООО «ТУМА ГРУПП», 2001. – 384 с.

14. Ишкильдин  А. Ф., Абызгильдин А. Ю. Технологические  схемы деструктивных процессов  нефтепереработки: Учебно – методическое  пособие. Уфа: Уфимский государственный  нефтяной технический университет, 2005. – 27 с.

15. Лапик В.  В, Трушкова Л. В. Установки  переработки нефти: Учебное пособие.  Тюмень: ТюмГНГУ, 2005. – 50 с.

16. Мозговой И.  В. Технология производства нефти  и газа: Курс лекций. Омск: Издательство  ОмГТУ, 2006. – 304 с.

17. Ахметов С.  А. Физико – химическая технология  глубокой переработки нефти и  газа: Учебное пособие. Ч. 1. – Уфа:  Издательсто УГНТУ, 2007. – 279 с.