Гидрокрекинг нефтяных остатков

Тяжелая высокомолекулярная часть нефти, составляющая 25…30% нефтяного остатка, является основным резервом для эффективного решения проблемы углубления ее переработки. До настоящего времени значительная доля нефтяных остатков (гудронов,асфальтов)использовалась часто без гидрооблагораживания в качестве котельных топлив, сжигаемых в топках тепловых электростанций, котельныхи бойлерных установках.

Все возрастающие требования к защите окружающей среды от загрязнения при сжигании сернистых котельных топлив явились веской причиной развертывания широких научно-исследовательских работ по разработке процессов получения малосернистых котельных топлив.

В1960-егг. появились процессы по получению котельных топлив

С пониженным содержанием серы путем гидрообессеривания вакуумных дистиллятов и последующим смешением их с гудроном.

В последующем, когда нормы на содержание серы ужесточились, такая технология уже не могла обеспечить получения котельных топлив

Содержанием серы менее 1%. Появилась необходимость в глубоком облагораживании непосредственно тяжелых нефтяных остатков.

Наиболее перспективными для промышленной реализации считались процессы гидрообессеривания и гидрокрекинга остаточного сырья с псевдоожиженным слоем катализатора. Тем не менее в нефтепереработке ряда стран внедрение получили преимущественно процессы гидрообессеривания и гидрокрекинга со стационарным слоем катализатора, как сравнительно простые в аппаратурном оформлении, технологически гибкие и менее капиталоемкие.

Гидровисбрекинг имеет сходство как с висбрекингом, так и с каталитическим гидрокрекингом,о чем свидетельствует название процесса. Процесс осуществляют без катализатора с рециркуляцией водорода при примерно тех же температуре и времени контакта, что и гидрокрекинг. Процесс проводят без значительного коксообразования только при высоком давлении, поскольку при этом увеличивается растворимость водорода в нефтяных остатках и скорость реакций гидровисбрекинга.

Гидропиролиз проводят, как и термический пиролиз, при повышенных температуре (> 500°С) и давлении (> 10 МПа) и времени контакта от нескольких секунд до одной минуты, но в среде водорода. Одной из модификаций гидропиролиза является процесс дина-крекинг,разработанный фирмой «Хайдрокарбон Рисерч».

 

Дина-крекинг позволяет перерабатывать разнообразное остаточное сырье с высокой коксуемостьюи большим содержанием металлов, азота и серы. Процесс проводят в трех секционном реакторе с псевдоожиженным слоем и внутренней рециркуляцией инертного микросферического адсорбента. Процесс дина-крекинга характеризуется высоким выходом газов с малым содержанием олефиного бензина,заметным гидрообессериванием дистиллятовигидрированиемдиенов.

Донорно-сольвентные процессы основаны на использовании технологии, применявшейся ранее для ожижения углей, а в 1950-хгг. — в процессе «Варга» (ВНР). Это — гидрокрекинг средних дистиллятов в присутствии донора водорода и катализатора одноразового пользования, при этом смешиваемый компонент выполняет одновременно две функции: хорошего растворителя тяжелых нефтяных остатков и донора водорода.

 

Глубоковакуумная перегонка мазута. В послед-ние годы в мир. нефтепере-раб. все более широкое рас-пространение при ВП мазу-та получают насадочные КУ регулярного типа, обладающие, по ср. с тарельчатыми, наиб. важным преимуществом — весьма низким гид-равлическим сопротивлени-ем на ед. теор. тарелки. Это достоинство регулярных насадок позволяет конструировать вакуумные РК, способные обеспечить либо более глубокий отбор газой-левых (масляных) фр-й с tк.к. вплоть до 600 °С, либо при заданной глубине отбора существенно повысить четкость фракционирования масляных дистиллятов.

 

Рис. 4.10. Принципиальная конструкция противоточной насадочной колонны фирмы «Гримма» (ФРГ): I — мазут; II — легк. вакуумный дистиллят; III — ГВГ; IV — гудрон; V — в. п.; VI — газы и пары в вакуумсоздающей системе

Применяемые в наст. вре -мя вы соко производительные ВК с регулярными насадка-ми по способу организации относительного движения контактирующих потоков жид-сти и пара можно под-разделить на след. 2 типа:

— противоточные;

— перекрестноточные.

Противоточные ВК с ре-гулярными насадками конс-труктивно мало отличаются

от традиционных малотоннажных насадочных колонн: толь-ко вместо насадок насыпного типа устанавливаются блоки или модули из регулярной насадки и устр-ва для обеспечения равномерного распределения жидкостного орошения по сечению колонны. В сложных колоннах число таких блоков (модулей) равно числу отбираемых фр-й мазута.

На рис. 4.10 представлена принципиальная конструкция насадочной ВК противоточного типа фирмы «Гримма» (ФРГ). Она предназначена для ГВП и мазута с отбором ВГ с tк. к до 550 °С.

Отмечаются след. достоинст ва этого процесса:

— высокая произв-сть — до 4 млн т/год по мазуту;

— возможность получения ГВГ с tк. к более 550 °С с низкими коксуемостью (< 0,3 % мас. по Конрадсону) и содерж-ем металлов (V + 10Ni + Na) менее 2,5 ррm;

— пониженная (на 10…15 °С) t нагрева мазута после печи;

— более чем в 2 раза снижение потери давл. в колонне;

— существенное снижение расхода в. п. на отпарку.

На нек-рых отеч. НПЗ внедрена и успешно функциони-рует принципиально новая высокоэффективная технология ВП мазута в перекрестноточных насадочных колоннах *.

Гидродинамические условия контакта паровой и жидкой фаз в перекрестноточных насадочных колоннах (ПНК) су-щественно отличаются от таковых при противотоке. в проти-воточных насадочных колоннах насадка занимает все поперечное сечение колонны, а пар и жид-сть движутся навстречу друг другу. В ПНК насадка (в виде разл. геометрических фигур: кольцо, треугольник, четырехугольник, многоугольник и т. д.) занимает только часть поперечного сечения колонны. Она изготавливается из традиционных для противоточных насадок мат-лов: плетеной или вязаной метал лической сетки (т. н. рукавные насадки), просечно-вытяжных листов, пластин и т. д. Она проницаема для пара в горизонтальном на-правлении и для жид-сти в вертикальном направлении. По высоте ПНК разделена распределительной плитой на не-сколько секций (модулей), представляющих собой единую совокупность элемента регулярной насадки с распределителем жидкостного орошения. В пределах каждого модуля организуется перекрестноточное (поперечное) контактирование фаз, т. е. движение жид-сти по насадке сверху вниз, ор-ганизуемое распределителем жидкости, а пара — в горизон-тальном направлении. Следовательно, в ПНК жид-сть и пары проходят разл. независимые сечения, площади к-рых можно регулировать (что дает проектировщику дополнительную степ. свободы), а при противотоке — одно и то же сечение. Поэтому перекрестноточный контакт фаз позволяет регули-ровать в оптимальных пределах плотн. жидкого и парового орошений изменением толщины и площади поперечного сечения насадочного слоя и тем самым обеспечить почти на порядок превышающую при противотоке скорость паров (в расчете на горизонтальное сечение) без повышения гид-равлического сопротивления и знач. более широкий диапазон устойчивой работы колонны при сохранении в целом по аппарату принципа и достоинств противотока фаз, а также устранить такие дефекты, как захлебывание, обр-е байпас-ных потоков, брызгоунос и др., характерные для противоточ-ных насадочных или тарельчатых колонн.

Отмеченное выше др. преимущество ПНК — возмож-ность организации высокоплотного жидкостного орошения — исключительно важно для экспл. высокопроизводительных установок

Рис. 4.11. Принципиальная конструкция вакуумной ПНК АВТ-4 ПО «Салаватнефтеоргсинтез»: 1 — телескопическая трансферная линия; 2 — горизонтальный отбойник; 3 — блок пе-рекрестноточной регулярной насадки квад-ратного сечения; I — мазут; II — ВГ; III — гудрон; IV — затемненный газойль; V — газы и пары

 

внутри колонны по квадрату. Диаметр колонны 8 м, высота укрепляющей час ти ок. 16 м. В колонне смонтирован телескопический ввод сырья, улита, отбойник и 6 модулей из регулярной насадки. 4 верхних модуля предназначены для конденсации ВГ, 5-й явл. фракционирующим, а 6-й служит для фильтрации и промывки паров. Для снижения кр-га в нижнюю часть колонны вводится охлажденный до 320 °С и ни же гудрон в виде квенчинга. Поскольку паровые и жидкостные нагрузки в ПНК различны по высоте, насадоч-ные модули выполнены разл. по высоте и ширине в соответствии с до-пустимыми нагрузками по пару и жид-сти. Предусмотрены ЦО, рецикл затемненного продукта, надежные меры против засорения сетчатых блоков мех. примесями, против вибрации сетки и проскока брызгоуноса в ВГ.

Давл. в зоне питания колонны составило 20…30 мм рт. ст., или 27…40 гПа, а t верха — 50…70 °С; конденсация ВГ была почти полной: суточное кол-во конд-та легк. фр-и (180…290 °С) в емкости — отделителе воды — составило менее 1 т. В зависимости от требуемой глубины перераб. мазута ПНК может работать как с нагревом его в вакуумной печи, так и без нагрева за счет самоиспарения сырья в глубоком вакууме, а также в режиме сухой перегонки. Отбор ВГ ограничивался из-за высокой вязкости арланского гудрона и составлял 10…18 % на нефть.