Лекция 5. Термический крекинг

Химическая технология нефти и газа
Лекция № 5
Термический крекинг и висбрекинг
Лектор – к.т.н., доцент кафедры ХТТ Юрьев Е.М.
Термический крекинг
• В настоящее время термокрекинг - термоподготовка
дистиллятных видов сырья для установок коксования
и производства термогазойля — сырья для
последующего получения технического углерода
(сажи).
Способы ведения процесса
• а) в жидкой фазе при температуре 500–540 °С и
давлении 2–7 МПа (больше образуется бензинов);
• б) в паровой фазе при температуре 550–600 °С и
давлении 0,2–0,5 МПа (больше образуется
газообразных).
Термический крекинг дистиллятного сырья (ТКДС)
• Сырье: ароматизированные высококипящие
дистилляты, тяжелые газойли
каталитического крекинга, тяжелая смола
пиролиза, экстракты селективной очистки
масел.
• Целевые продукты: термогазойль (200-480
град.С), дистиллятный крекинг-остаток –
сырье установок замедленного коксования,
газ, бензиновая фракция.
Схема превращений процесса термического крекинга
Показатели качества термогазойля
•
•
•
•
•
•
Содержание серы;
Коксуемость;
Фракционный состав;
Вязкость;
Температура застывания;
Индекс корреляции (!!!)
А = K0C0; K0 — число ароматических колец в
гипотетической молекуле сырья; С0 — содержание
углерода в циклической структуре, %.
Принципиальная технологическая схема
Установки ТКДС мало чем отличаются от своих предшественников —
установок двухпечного крекинга нефтяных остатков бензинового профиля.
Принципиальная технологическая схема
Материальный баланс
Материальный баланс установки ТКДС при получении серийного I
и вакуумного II термогазойлей следующий (в % маc.):
Назначение процесса висбрекинга нефтяного сырья
Висбрекинг - процесс легкого крекинга с
ограниченной глубиной термического разложения,
проводимый при пониженных давлениях (1,5–3
МПа) и температуре 470-480 ºC с целевым
назначением снижения вязкости котельного
топлива, например, с получением топочного
мазута.
Гудрон + Большой расход дистиллятного разбавителя
Гудрон после висбрекинга + Малый (75-80 %) расход
дистиллятного разбавителя
Наиболее распространенная
марка топочного мазута М-100
Общие сведения о процессе
висбрекинга нефтяного сырья
Наиболее распространенный прием
углубления переработки нефти - вакуумная
перегонка мазута и раздельная переработка
вакуумного газойля (каталитическим и
гидрокрекингом) и гудрона. Получающийся
гудрон непосредственно не может быть
использован как котельное топливо из-за
высокой вязкости. Наиболее простой способ
неглубокой переработки гудронов –
висбрекинг с целью снижения их вязкости.
На Омском НПЗ процесс реализован на
комбинированной установке глубокой
переработки мазута КТ-1/1 (секция 001).
Проектная производительность блока
висбрекинга гудрона - 1500000 т/г.
вакуумная колонна
Характеристика сырья процесса висбрекинга
Висбрекинг
Нефть
Атмосферная
перегонка нефти
Вакуумная
перегонка нефти
Деасфальтизация
мазута
мазут
гудрон
асфальты
Обычно сырьем является
гудрон, тяжелые нефти,
мазуты, асфальты
процессов
деасфальтизации. В
процессе висбрекинга ВМУВ, имеющие высокие
температуры кипения и
вязкость подвергаются
крекингу, в результате
чего образуются
углеводороды с меньшей
молекулярной массой и
меньшей вязкостью.
Характеристика сырья процесса висбрекинга
По мере увеличения продолжительности (т. е. углубления) крекинга
вязкость крекинг-остатка вначале интенсивно снижается, достигает
минимума и затем возрастает.
• В исходном сырье (гудроне) основным носителем вязкости являются
нативные асфальтены «рыхлой» структуры.
• При малых глубинах превращения снижение вязкости обусловливается
образованием в результате термодеструктивного распада боковых
структур молекул сырья – образование компактных подвижных
вторичных асфальтенов меньшей ММ.
• Последующее возрастание вязкости крекинг-остатка объясняется
образованием продуктов уплотнения — высоковязких карбенов и
карбоидов, также являющихся носителями вязкости.
•
•
Интенсивному снижению вязкости крекинг-остатка способствует
повышение температуры при соответствующем сокращении
продолжительности висбрекинга.
Однако: температура и продолжительность крекинга не полностью
взаимозаменяемы – энергия активации для реакций распада
значительно выше, чем реакций уплотнения.
Технологическое оформление процесса висбрекинга
Основные направления висбрекинга: печной
висбрекинг и висбрекинг с выносной реакционной
камерой.
• Печной (печной с сокинг-секцией) - при высокой
температуре 480-500 °С и коротком времени
пребывания
1,5-2
мин,
получается
более
стабильный крекинг-остаток с меньшим выходом
газа и бензина, но с высоким выходом газойлевых
фракций.
• висбрекинг с выносной реакционной камерой (с
восходящим и нисходящим потоком по способу
подачи сырья, при 430-450 °С, 10-15 мин), более
экономичен, т.к. более низкая тепловая нагрузка на
печь.
Преимущества и недостатки различных технологий
висбрекинга
• Одним из решающих преимуществ, определяющих интенсивное
внедрение процесса висбрекинга с реакционной камерой,
является уменьшение энергетических затрат.
• Свойства котельного топлива, получаемого при висбрекинге в
реакционной камере и трубчатом змеевике, практически
одинаковы, но вследствие более высоких температур,
применяемых при проведении процесса в реакционном
змеевике, стабильность котельного топлива несколько выше
(ДНП ниже!) при получении топлива при висбрекинге с
использованием реакционной камеры.
Принципиальная технологическая схема
Эксплуатируемые отечественные
установки висбрекинга
несколько различаются между
собой, поскольку были
построены либо по типовому
проекту, либо путем
реконструкции установок AT или
термического крекинга.
Твхода в печь П = 300 °С;
Твыхода из печи П = 500 °С;
Тохлаждения продуктов = 430 °С;
Для предотвращения
закоксовывания реакционных
змеевиков печей в них
предусматривают подачу
турбулизатора — водяного пара
на участке, где температура
потока достигает 430…450 °С.
Материальный баланс
Современные тенденции в технологии
висбрекинга
• основной тенденцией является
утяжеление сырья, в связи с
повышением глубины отбора
дистиллятных фракций;
• вовлечение в переработку остатков
более тяжелых нефтей с высоким
содержанием асфальто-смолистых
веществ повышенной вязкости и
коксуемости.
ООО "ЛУКОЙЛ-Ухтанефтепереработка".
Установка висбрекинга. Печь П-1.
Введена в эксплуатацию в 2008 году