Основы процесса висбрекинга

Понятие и принципы реализации вискребинга как разновидности термического крекинга, применяемого для получения главным образом котельных топлив (топочных из гудронов, с целью снижения вязкости тяжелых нефтяных остатков). Используемое сырье и материалы.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 15.03.2015
Размер файла 51,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Теоретические основы процесса

Несомненным преимуществом термических процессов конверсии тяжелых нефтяных остатков по сравнению с термокаталитическими является более низкая требовательность к качеству сырья (содержанию металлов, коксуемости), малые капитальные и эксплуатационные затраты [2].

Висбрекинг - это процесс наиболее «мягкий» из термических процессов. В зависимости от варианта реализации он протекает при температуре от 450 до 490°С с получением котельного топлива, небольшого количества газа и дистиллятов.

Решение об использовании висбрекинга в схеме завода принимается обычно исходя из следующих задач [3]:

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

переработки тяжелых остатков в дистилляты, в частности в газойль висбрекинга -- сырье крекинга.

С углублением переработки нефти основным сырьем для получения котельных топлив стали вакуумные остатки -- тяжелые и высоковязкие гудроны с большим содержанием смол и асфальтенов. В результате существенно возросла роль висбрекинга. С включением его в схему переработки нефти значительно увеличивается отбор вакуумного газойля, а следовательно, -- ресурсы сырья для каталитического крекинга.

Висбрекинг представляет собой эффективный и гибкий жидкофазный процесс термической переработки остаточного сырья -- мазутов и гудронов в мягких условиях. Основные регулируемые параметры процесса -- температура, давление, время пребывания сырья в зоне реакции[3].

Ниже представлены данные по мощностям висбрекинга в России за 2008 год.

Мощности по процессу висбрекинга (по состоянию на 01.01.2008) [4]

Предприятия

Мощность тыс. т/год

Примечание

ОАО «Уфимский НПЗ»

1882,0

Утверждена Минэнерго 01.01.2003

ОАО «Уфанефтехим»

1400,0

-II-

ОАО «Куйбышевский НПЗ»

685,1

-- II --

ЗАО «Рязанская НПК»

1000,0

-II-

ОАО «ТАИФ НК»

1800,0

Введена в 2003 г.

ОАО «Саратовский НПЗ»

800,0

Введена в 2004 г.

ОАО «Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез»

1500,0

Введена в 2004 г.

ОАО «ЛУКОИЛ-Ухтанефтепереработка»

850,0

Введена в 2007 г.

Итого

9917,1

Процесс висбрекинга в перспективе можно рассматривать как процесс получения дистиллятов, сопоставимых по своим свойствам с дистиллятами первичного происхождения, и остатка (атмосферногого или вакуумного), который может быть направлен на дальнейшую переработку[2].

В результате вовлечения в технологическую схему завода установки висбрекинга, помимо снижения вязкости остаточных потоков с целью сокращения потребления высококачественных дистиллятов добавляемых в котельное топливо, глубина переработки нефти увеличивается на 7 - 8%, выход светлых - до 4% [4].

Основы химической термодинамики термолитических реакций углеводородов

В термолитических, а также каталитических процессах нефтепереработки одновременно и совместно протекают как эндотермические реакции крекинга,так и экзотермические реакции синтеза и частично реакции изомеризации с малым тепловым эффектом. Об этом свидетельствует то обстоятельство, что в продуктах термолиза (и катализа) нефтяного сырья всегда содержатся углеводороды от низкомолекулярных до самых высокомолекулярных. В зависимости от температуры, давления процесса, химического состава и молярной массы сырья возможен термолиз с преобладанием или реакций крекинга, или реакций синтеза.

Как известно, термодинамическая вероятность протекания химических реакций, независимо от того, являются они или нет термо- или каталитическими (поскольку катализатор не влияет на равновесие реакций), определяется знаком и величиной изменения свободной энергии Гиббса ДG [5].

Для химической реакции изменение ДG можно записать так:

,

где ДGAi - свободная энергия образования Аi химического вещества из элементов;

Vi - стехеометрический коэффициент при Аi;

n - число участвующих в реакции химических веществ.

Значения ДG с ростом температуры уменьшаются для эндотермических реакций крекинга углеводородов и повышаются для экзотермических реакций синтеза. Это означает, что термодинамическая вероятность протекания реакций возрастает в эндотермических реакциях крекинга с повышением температуры, и в экзотермических реакциях синтеза -- наоборот, при понижении температуры. По данному признаку реакции крекинга являются термодинамически высокотемпературными, а синтеза -- термодинамически низкотемпературными.

Для реакций, идущих с изменением мольности, то есть объема системы, на состояние равновесия оказывает влияние не только температура, но и давление. Исходя из принципа Ле-Шателье следует, что повышение давления способствует реакциям Синтеза, идущим с уменьшением объема, а для реакций крекинга, идущих с увеличением объема, благоприятны низкие давления [6].

В молекулах нормальных алканов энергия разрыва связи С-С уменьшается по мере приближения к середине цепи. В алкилароматических углеводородах С-С связь, сопряженная с ароматическим кольцом, мене прочна, чем связь С-С в алканах. Сопряжение с ароматическим кольцом снижает прочность С-С связи также как сопряжение с двойной, а сопряжение с несколькими бензольными кольцами снижает прочность еще больше. Вследствие этого при термолизе углеводородного сырья в первую очередь разрыву подвергнуться наиболее слабые связи, а образовываться будут продукты с преимущественно меньшей свободной энергией образования.

Химизм процесса

Основным критерием технологического совершенства процесса висбрекинга остается селективная термодеструкция асфальтеновой части сырья, обеспечивающая получение стабильного котельного топлива, за счет дифференцированной диссоциации на начальном этапе надмолекулярных структур асфальтеновых комплексов и последующего крекинга вторичных асфальтенов, парафиновых углеводородов и деалкилирования циклических соединений.

По мере углубления термодеструкции, определяемого ростом условной глубины разложения в большей степени асфальтенов, после инкубационного периода протекают реакции поликонденсации и полимеризации, ускоряющие карбенообразование. Определение глубины разложения, при которой наблюдается пониженное карбенообразование, также является составной частью технологии селективной переработки широкого класса мазутов и гудронов, во многом зависящей от коллоидного состояния ассоциатов жидкофазной среды [25].

Легче всего распадаются впроцессе термолиза гудрон и мазут, значительно труднее - газойлевыефракции. Углеводородная (масляная) часть сырья состоит в основном изпарафиновых (алканов), нафтеновых (цикланов) и алкилароматических (алкиларенов) углеводородов. При крекинге этих углеводородов образуются непредельные (олефиновые) и голоядерные ароматические углеводороды [7].

Легче всего расщепляются парафиновые углеводороды.

СН3(СН2)14СН3 СН3(СН2)6СН3 + СН3(СН2)6СН = СН2

С увеличением температуры разрыв происходит по краям цепи:

С16Н34 С15Н30 + СН4

При термических процессах образуются непредельные углеводороды, которые легко вступают в реакции полимеризации. Образующийся полимер имеет тот же состав, что и исходный непредельный углеводород, но больший молекулярный вес.

При термолизе нафтеновых углеводородов происходит реакция дегидрогенизации:

С6Н12 С6Н6 + 3Н2

Ароматические углеводороды без боковых цепей (бензол, нафталин) при температуре крекинга подвергаются распаду. Ароматические углеводороды с боковыми цепями распадаются на более простые ароматические и непредельные углеводороды:

С6Н5 - СН2 - СН3 С6Н6 +СН2 = СН2

Образующиеся в результате крекинга непредельные углеводороды претерпевают разнообразные превращения: они вступают во взаимодействие друг с другом (появляются полимеры), распадаются на более мелкие молекулы, перегруппировываются в циклические соединения - нафтены.

Нафтеновые углеводороды в условиях термического крекинга более устойчивы чем предельные. При крекинге нафтеновых углеводородов характерной является реакции дегидрогенизации с образованием углеводородов ароматического ряда и водорода [7].

Механизм процесса

В настоящее время принят радикально-цепной механизм крекинга углеводородов. Радикально-цепной процесс термического разложения, как и любой цепной процесс, складывается из трех стадий: инициирование цепи; продолжение и обрыв цепи. Общепризнанной считается теория крекинга, разработанная Райсом, которая постулирует следующие основные положения [6]:

- Углеводороды ведут себя в смеси аддитивно;

- Реакции крекинга инициируются разрывом С - С - связей как менее прочных по сравнению с С - H - связями;

- Радикалы, цепь которых длиннее этильного, расщепляются в условиях крекинга на молекулы олефина и меньший радикал;

- Двойная связь в молекуле олефинов влияет на прочность связей так, что разрыв С-С - связей в ней происходит по ?- положению от двойной связи;

- В реакциях крекинга ведущими являются короткоживущие радикалы алкильного типа, а поликонденсации - долгоживущие бензильные и фенильные радикалы.

Первичной реакцией термолиза нефтяного сырья является образование первичного радикала в результате мономолекулярного распада или бимолекулярного взаимодействия молекул углеводородов.

Концентрация радикалов в реакционной системе обычно невелика, и вероятность их столкновения между собой ничтожно мала. При термолизе более значительно преобладают взаимодействия между радикалом и молекулами исходного сырья. Поскольку радикал имеет свободный неспаренный электрон, то его реакция с молекулами, все электроны которых спарены, должна в силу принципа неуничтожимости свободной валентности привести к образованию никого вторичною радикала. Если последний не является малоактивным, то он, и свою очередь, вступит в реакцию с новой молекулой сырья.

Так как число радикалов, могущих образоваться при термолизе, велико, на некоторой стадии образуется радикал, принимавший участие в одной из предыдущих стадий, и возникает регулярное чередование двух или более последовательно параллельных элементарных реакций с образованием конечных продуктов. Этот процесс продолжится до тех пор, пока радикал не «погибнет» в результате реакций рекомбинации или диспропорционирования. Реакции такого типа называются цепными.

Первичная элементарная реакция с образованием первичного радикала из молекул сырья называется реакцией инициирования цепи. Реакции превращения одних радикалов в другие, при которых расходуется сырье, называются реакциями продолжения цепи. Реакции, при которых радикалы гибнут, превращаясь в стабильные молекулы в результате рекомбинации, диспропорционирования или образования малоактивного радикала, называются реакциями обрыва цепи. Обрыв цепи может произойти также при добавлении или в присутствии в сырье веществ -- ингибиторов, которые приводят к замене активных радикалов на малоактивные, не способные к продолжению цепи. [8].

Исследована возможность интенсификации висбрекинга введением в сырьевую смесь некоторых промоторов: углеводородов ряда нафталина, органосилоксанов, водорода, конденсата с установки каталитического крекинга, сернистощелочных стоков. Легкость термического возбуждения молекул метилполисилоксана, добавляемого в количестве 0,25 -- 3% (масс.), приводит к генерации большого числа высокоактивных СН3-радикалов, что облегчает превращение тяжелых углеводородов с повышением выхода бензиновой фракции и снижением отложения кокса [9].

В работе [10] предлагается для более активных радикалов использовать физические воздействия, как ультразвук, ультрафиолетовое излучение и использовать воздействие пучков активных электронов и озона. Показано, что предварительное озонирование полностью изменяет механизм и маршруты реакции радиолиза.

Кинетика процесса

Реакции термического разложения углеводородов обычно описываютсяуравнениями первого порядка. Однако четкое математическое описаниевсего комплекса термических реакций не представляется пока возможным ввиду того, что крекинг даже простейших углеводородов включает множество элементарных актов. Кроме того, на кинетику цепной реакции крекинга оказывают влияние продукты реакции.

Скорость реакции термического крекинга нефтяного сырья зависит от природы исходного сырья, температуры, степени превращения, давления в системе и других факторов[6].

Кинетика первичных реакций термического крекинга при относительно небольшой его глубине приближенно подчиняется уравнению мономолекулярного превращения:

dx/dф = k(a-x),

которое после интегрирования дает:

,

где k -- константа скорости реакции, с-1;

а -- количество исходного сырья, моль/с;

х-- глубина превращения сырья, моль/с;

т -- время, с.

По этому уравнению можно обрабатывать результаты термического крекинга нефтяного сырья, полученные в реакторах периодического и непрерывного действия, если глубина превращения сырья относительно не велика[11].

Для более точного расчета степени превращения сырья крекинга в работе [12] предлагается гудрон представить и виде трех гипотетических компонентов. В состав первого компонента включают насыщенные и ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями, второго - полициклические ароматические углеводороды, смолы и асфальтены, третьего - карбены и карбоиды, не дающие при крекинге продуктов, выкипающих ниже начала кипения сырья.

Глубину разложения в [12]определяли по уравнению:

,

где К1,К2- константы скорости крекинга первого и второго групповых компонентов;

n1,n2 - содержание первого и второго компонентов в гудроне;

ф- время крекинга, с;

А1,А2 - комплексная величина, определяющая потенциальный выход газа и суммы дистиллятов, выкипающих ниже начала кипения сырья.

Другая модель процесса термического крекинга гудрона предлагается в работе [13]. Для описания процессов, происходящих при крекинге в жидкой фазе, определяют содержание мальтенов (С1), асфальтенов (С2), карбенов (С3) и карбоидов (С4), но не принимают во внимание реакции, происходящие в паровой фазе. Модель описывается системой уравнений вида.

,

где Хi - степень превращения I компонента;

Сi - содержание компонента;

Кi- константа скорости.

Особенности термолиза остаточного сырья

Основным назначением процесса висбрекинга является снижение вязкости и температуры застывания исходного сырья. Висбрекинг- это процесс неглубокого крекинга тяжелого нефтяного сырья, протекающий в жидкой фазе в мягких условиях, когда высоковязкие остаточные фракции превращаются в менее вязкие продукты.

Основной отличительной кинетической особенностью жидкофазных химических реакций является высокая (на 2-3 порядка выше, чем в газофазных) концентрация реагирующих веществ в единице объема реактора.

При распаде молекулы углеводорода на радикалы в газовой фазе они немедленно разлетаются. В жидкой фазе радикалы окружены “клеткой” из соседних с распавшейся молекул. Чтобы удалиться на такое расстояние друг от друга, когда они становятся кинетически независимыми частицами, необходимо преодолеть дополнительный активационный барьер, равный энергии активации диффузии радикала из “клетки”. Тем самым клеточный эффект приводит к изменению энергии активации жидкофазной реакции относительно газофазной [6].

Из результатов многочисленных исследований зарубежных и отечественных ученых отметим следующие общепризнанные закономерности жидкофазного термолиза нефтяного сырья[8].

1. Термолиз нефтяного сырья в жидкой фазе протекает через последовательные или параллельно-последовательные стадии образования и расходования промежуточных продуктов уплотнения по схеме:

Легкие маслаполициклические ароматические углеводороды смолы асфальтены карбены карбоиды кокс. При этом на каждой стадии образуются газы и менее низкомолекулярные жидкие продукты по сравнению с образовавшимися промежуточными продуктами уплотнения.

1. При термолизе тяжелых нефтяных остатков имеют место фазовые превращения групповых компонентов. Так, при осуществлении термопреобразования с образованием кокса в коксующейся системе происходит несколько фазовых переходов: выделение из раствора фазы асфальтенов, зарождением и осаждением не растворимых в ароматических растворителях карбенов, которые затем превращаются в карбоиды и конечный твердый продукт -- кокс. Это открытие имеет исключительно важное научное и практическое значение и позволяет более точно установить механизм жидкофазного термолиза нефтяного сырья.

3. На интенсивность (скорость) термолиза тяжелых нефтяных остатков существенное влияние оказывает растворяющая способность дисперсионной среды, которая определяет значение так называемой «пороговой» концентрации асфальтенов. Если дисперсионная среда представлена парафино-нафтеновыми углеводородами, обладающими слабой растворяющей способностью асфальтены выпадают из раствора при низких их концентрациях. В среде «хорошего» растворителя, например полициклических ароматических углеводородов или смол, выпадение асфальтенов происходит только при превышении значения их пороговой концентрации.

4. При термолизе тяжелых нефтяных остатков растворитель не только служит дисперсионной средой, но и является реагирующим компонентом. К тому же сами асфальтены полидисперсны не только по молекулярной массе, но и по растворимости в данном растворителе. В связи с этим в ходе жидкофазного термолиза непрерывно изменяются химический состав и растворяющая способность дисперсионной среды.

Добавки и присадки к сырью, турбулизаторы

С углублением крекинга гудрона вязкость крекинг-остатка изменяется экстремально|. Изменить соотношение скоростей процессов деструкции и рекомбинации, а следовательно, и выход кокса при висбрекинге можно не только изменением температуры, давления и времени контакта, но и применением турбулизаторов, а также антикоксовых добавок. Количество турбулизатора на различных установках составляет от 4 до 10% (масс.) на свежий гудрон [27].

Турбулизатор в силу его небольшого расхода мало влияет на скорость потока в змеевиках печей, но ингибирует смесь против коксообразования. В конечном счете он почти полностью переходит в остаток висбрекинга, играя роль как разбавителя, так и стабилизатора [14].

С целью увеличения межремонтных пробегов применяются различные турбулизаторы и специальные добавки к сырью, с помощью которых можно регулировать как время пребывания сырья в реакционной зоне и жесткость процесса, так и оказывать влияние на химизм висбрекинга и коллоидную структуру сырья, промежуточных и конечных продуктов. Основные задачи, которые решаются при этом следующие:

- стабилизация подачи (расхода) сырья. Длительный опыт эксплуатации процесса висбрекинга, высокая чувствительность установок к кратковременным колебаниям расхода сырья через печь, приводящим к преждевременному закоксовыванию змеевиков решается подачей квенчинга. Подача рециркулированного газойля может составлять до 40% масс. [14];

- обеспечение оптимального времени пребывания сырья, определяемого при постоянной производительности количеством подаваемого турбулизатора, и, как следствие, снижение коксообразования.

В качестве турбулизатора часто используется бензин (120-180°С) и водяной пар. Оптимальное их количество составляет 4-5 и 0,5% масс, на сырье соответственно. В настоящее время наметилась тенденция использования в качестве углеводородного турбулизатора - газойлей висбрекинга [14], которые одновременно выполняют роль разбавителей сырья и стабилизатора его дисперсной системы. Преимуществом газойля висбрекинга по сравнению с бензином является его многофункциональность (разбавление, обеспечение постоянства расхода сырья через печь, турбулизация), значительно меньшее влияние на перепад давления в печи [15], а также содержание больших количеств пептизирующих веществ, представленных в основном ароматическими углеводородами, препятствующими образованию карбоидов и кокса.

Охлаждение продуктов реакции

Для поддержания требуемой степени конверсии сырья необходимо добиться прекращения реакции на выходе из печи. С этой целью используют квенчинг -- быстрое охлаждение. Этот прием не только позволяет получить желаемые продукты, но и препятствует образованию нестабильного остаточного продукта. Для висбрекинга змеевикового типа квенчинг на выходе из печи начинают применять при температуре потока 454--488°С в зависимости от жесткости режима.

Квенчинг осуществляют при помощи различных сред, чаще всего -- газойля, остатка или смеси этих продуктов. Решение об использовании конкретной среды должно быть принято уже на ранних этапах проектирования, поскольку этот фактор значительно влияет на общий тепловой и материальный баланс установки, а также на выбор типоразмеров оборудования.

Газойль -- наиболее часто используемая среда, так как реализует квенчинг в первую очередь посредством испарения и при меньшем расходе, чем при квенчинге остатком. Газойлевый квенчинг способствует дополнительному смешению потоков и позволяет быстрее достичь температурного равновесия. Квенчинг остатком реализуется исключительно путем передачи общего количества тепла, а не теплоты испарения.

При одинаковой степени охлаждения расход остатка выше, чем газойля, вследствие отмеченной выше разницы в механизмах прекращения реакции висбрекинга. Кроме того, нагрузка на контур квенчинга возрастает с ростом содержания квенча в системе. Этот рост обусловлен необходимостью увеличения расхода остатка для поддержания энтальпии в зоне ввода сырья. Поэтому охлаждение остатком требует увеличения его количества в колонне: целевой продукт плюс рециркулят.

Квенчинг остатком дает возможность дополнительной утилизации тепла на установке на более высоком температурном уровне, чем квенчинг газойлем. Например, утилизация тепла потока ос- татка-рециркулята может осуществляться при 360--249°С, тогда как утилизация тепла потока газойла -- в диапазоне от 327 до 249°С. С увеличением расхода остатка необходимо повышать производительность отпарной части колонны, а следовательно, увеличивать размеры верхнего конденсатора.

На ряде установок, спроектированных фирмами «Foster Wheeler» и «UOP», использован комбинированный квенчинг газойлем и остатком. В результате значительная часть тепловой нагрузки, используемой для нагрева сырья, перераспределяется с системы генерации водяного пара на контур циркуляционного орошения газойлем. Поэтому становится возможным спроектировать меньшую печь висбрекинга, т.е. сократить расход энергии. Более того, при комбинированном квенчинге возрастает гибкость технологической схемы установки.

Соотношение газойля и остатка в квенче можно варьировать для контроля температуры в зоне ввода продукта во фракционирующую колонну. При эксплуатации установки часто стараются поддерживать эту температуру как можно более низкой, чтобы уменьшить коксообразование. При фиксированной степени испарения увеличение содержания остатка в системе ведет к понижению этой температуры [17].

2. Сырье висбрекинга

Типичным сырьем висбрекинга являются мазуты и гудроны. Степень конверсии этих остатков обычно составляет 10--15% в зависимости от их физико-химических характеристик и режима. Она служит критерием жесткости процесса и определяется как количество фракции >343°С мазута или фракции >482°С гудрона, превращаемой в более легкие компоненты.

Сырье с высоким содержанием асфальтенов характеризуется меньшей степенью конверсии, чем сырье с содержанием асфальтенов, не превышающим нормы, при одинаковом объеме производства стабильного котельного топлива. В присутствии натрия, а также при высокой коксуемости по Конрадсону коксообразование в трубах печи усиливается. Снижение содержания натрия до пренебрежимо малых величин и коксуемости сырья позволяет увеличить продолжительность межремонтного пробега печи [17].

Изменения качества сырья влияют на степень его конверсии при заданной жесткости режима. Анализ данных, полученных при висбрекинге на пилотной установке различного сырья, показал, что для каждого конкретного сырья с увеличением жесткости режима вязкость фракции >204°С сначала уменьшается, а затем при достаточно жестком режиме резко увеличивается, что свидетельствует об образовании промежуточных коксообразующих соединений. Точка, в которой направление изменения вязкости меняется на обратное, для каждого сырья различна, но обычно совпадает с точкой выхода 20,2--23,6 м33 газа С1--С5 в нормальных условиях. Считают, что после достижения этой точки котельное топливо становится нестабильным.

Точка, в которой меняется направление изменения вязкости, может быть предсказана и использована для определения расчетных параметров конкретного сырья при проектировании, чтобы избежать образования нестабильного котельного топлива и добиться максимальной конверсии сырья. На рисунке 1.5 изображена зависимость между длительностью межремонтного пробега печи и степенью конверсии сырья разного качества.

Продолжительность пробега печи с увеличением степени конверсии сырья уменьшается. Эта зависимость получена для мазута различной коксуемости. При заданной степени конверсии с ухудшением качества сырья, т.е. с увеличением коксуемости по Конрадсону, коксообразование в трубах печи усиливается и межремонтный пробег укорачивается.

Четкой зависимости между восприимчивостью сырья к висбрекингу и его типичной характеристикой -- плотностью по API, обычно используемой в расчетах процесса термического крекинга, не установлено. Однако восприимчивость к висбрекингу сырья с низким содержанием веществ, нерастворимых в н-пентане, и низкой температурой размягчения -- хорошая, а сырья с высокими значениями указанных характеристик -- плохая.

Состав и свойства нефтяных остатков

Показатель

Остатки товарной западно - сибирской нефти

Гудрон арланской нефти

Гудроны

Асфальт

Плотность при 20 оС, кг/м3

991

983

1026

1010

Коксуемость,%

13,6

12,3

19,2

16,3

Температура размягчения, оС

27

21

42

30

Фракционный состав: - начала кипения, оС

365

350

432

377

- выкипает,% об.

до 400 оС

450 оС

480 оС

500 оС

1,0

7,0

13,0

26,0

2,5

9,0

15,0

35,0

-

1,0

-

12,0

1,0

-

6,0

19,5

Групповой углеводородный

состав,%

Углеводороды, в т.ч.

парафино-нафтеновые

ароматические:

легкие

средние

тяжелые

Смолы:

1

2

Асфальтены

18,4

9,5

8,0

35,8

9,0

12,6

6,7

18,1

10,2

8,3

34,4

10,2

14,0

4,8

7,4

2,5

4,0

43,0

11,3

19,0

12,8

9,7

6,9

7,4

42,0

12,0

14,2

7,8

Содержание:

серы,%

металлов, мг/кг:

ванадия

никеля

2,47

140

75

2,23

110

45

2,74

230

110

4,19

370

120

3. Параметры процесса висбрекинга

вискребинг котельный топливо крекинг

Основные регулируемые параметры висбрекинга - температура, давление, время пребывания сырья в зоне реакции. Для достижения определенной жесткости режима данные параметры можно изменять в определенных диапазонах.

Процессы висбрекинга, как и крекинга, представляют собой совокупность реакций разложения и уплотнения молекул. В зависимости от температуры процесса и состава сырья преобладают те или другие реакции: при умеренных температурах -- реакции полимеризации, при высоких -- реакции разложения [13].

С повышением температуры скорость реакций обоих типов возрастает, однако реакции разложения протекают быстрее, чем реакции уплотнения. Разница между скоростями этих реакций тем больше, чем выше температура.

Увеличивая температуру крекинга и уменьшая продолжительность времени пребывания сырья в зоне высоких температур, можно получить ту же глубину разложения сырья, что при более низкой температуре, но большей длительности крекинга. Термическое разложение тяжелых нефтяных остатков начинается при 380 - 420 °С. С повышением температуры скорость крекинга быстро растет. Повышение температуры крекинга при постоянном давлении и постоянной степени превращения приводит к повышению содержания легких компонентов, к снижению выхода остатка. Выход газа при повышении температуры заметно увеличивается, причем растет содержание в нем непредельных углеводородов [19].

В таблице приведены данные по влиянию температуры висбрекинга при давлении 2 МПа на выход продуктов и вязкость отбензиненого крекинг- остатка. Сырье гудрон имеет следующие показатели: плотность при 20°С - 1017,5 кг/см3; вязкость условная -404 °ВУ при 80 °С и 250 °ВУ при 100 °С; коксуемость 18,4 %; средняя молекулярная масса 933; содержание серы-2,9%.

Влияние температуры на результаты висбрекинга гудрона

Температура крекинга, °С

450

470

490

500

Выход продуктов,% (масс.)

газа (по С4 включительно)

бензиновой фр. н.к. - 180 °С

остатка > 180 °С

1,5

6,2

92,3

1,9

7,0

91,1

3,3

7,9

8,8

6,2

11,2

82,6

Конверсия (газ + бензин),% (масс.)

7,7

8,9

11,2

17,4

Условная вязкость остатка > 180 °С, °ВУ

при 80 °С

при 100 °С

340

130

72

32

16

7

12

5

ВУ сырья: ВУ остатка

при 80 °С

при 100 °С

1,2

1,9

5,5

7,8

25

35

33,7

50,0

Учитывая наличие определенной взаимосвязи между вязкостью и молекулярной массой нефтяных фракций и остатков, можно ожидать симбатное изменение этих показателей во времени для висбрекинг - остатка.

Следовательно, получение котельного топлива с одинаковым уровнем снижения вязкости достижимо двумя путями: при относительно высокой температуре и малом времени пребывания сырья в реакционной зоне и при тносительной пониженной температуре и длительном времени.

Химические превращения сырья в результате реакций термического крекинга также зависят от параметров процесса и свойств исходного сырья[19].

С повышением температуры крекинга от 430 до 490єС: выход газа возрастает в 20 раз, а бензина в 5 раз, соответственно, выход остатка (>180єС) падает с 98,3 до 85,3%.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Краткая история развития нефтегазового дела. Понятие и назначение скважин. Геолого-промысловая характеристика продуктивных пластов. Основы разработки нефтяных и газовых месторождений и их эксплуатация. Рассмотрение методов повышения нефтеотдачи.

    отчет по практике [1,6 M], добавлен 23.09.2014

  • Производство железа и его сплавов, принципы и этапы данного процесса, необходимое оборудование и материалы. Географо-экономическая характеристика района работ. Геологическая, гидрогеологическая, геохимическая, геофизическая характеристика объема работ.

    дипломная работа [293,0 K], добавлен 11.03.2014

  • Общая характеристика, история и основные этапы освоения исследуемого месторождения. Используемое оборудование и инструментарий при эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Профессиональные права и обязанности оператора по добычи нефти и газа.

    отчет по практике [612,2 K], добавлен 01.12.2014

  • Технология термического воздействия на пласт высоковязких нефтей и природных битумов. Сущность метода внутрипластового горения. Разработка нефтяных (битумных) месторождений открытым способом. Опыт шахтной добычи тяжелой нефти в России и ее недостатки.

    реферат [194,5 K], добавлен 08.05.2015

  • Обзор метода обогащения полезных ископаемых, основанного на разной плотности разделяемых компонентов и тяжёлой среды. Характеристика тяжелых сред. Принцип действия сепаратора. Регенерация суспензии. Технологические схемы обогащения углей в тяжелых средах.

    реферат [100,1 K], добавлен 21.04.2014

  • Алюминийсодержащие минералы. Бокситы как сырье. Исследование минералогического состава бокситов. Применение термического анализа с получением кривых нагревания. Генетические типы месторождения боксита. Химический состав бокситов различных месторождений.

    презентация [1,5 M], добавлен 24.10.2013

  • Изучение технологических процессов бурения нефтяных и газовых скважин на примере НГДУ "Альметьевнефть". Геолого-физическая характеристика объектов, разработка нефтяных месторождений. Методы увеличения производительности скважин. Техника безопасности.

    отчет по практике [2,0 M], добавлен 20.03.2012

  • Краткая характеристика и основные показатели деятельности предприятия. Анализ рынка нефти, особенности процесса и проблемы ее добычи. Поиск возможных методов увеличения производительности скважин. Внедрение кислотного гидроразрыва пласта при добыче нефти.

    дипломная работа [1,3 M], добавлен 29.06.2012

  • Понятие о нефтяной залежи, ее основные типы. Источники пластовой энергии. Пластовое давление. Приток жидкости к скважине. Условие существования режимов разработки нефтяных месторождений: водонапорного, упругого, газовой шапки, растворенного газа.

    презентация [1,0 M], добавлен 29.08.2015

  • Внешне оптимистичные и проблемные тенденции в разработке нефтяных месторождений. Нарушения проектных систем разработки. Методы и основные направления повышения эффективности разработки нефтяных месторождений и обеспечения стабильной добычи нефти.

    презентация [259,8 K], добавлен 30.03.2010

  • Понятие о нефтегазодобывающем и сервисном предприятии ОАО "Татнефть". Основные технико-экономические показатели, характеризующие работу предприятия, его организационная структура. Особенности производственного процесса в нефтедобыче, буровых работах.

    отчет по практике [70,8 K], добавлен 28.05.2014

  • Тепловой баланс водоемов как основа формирования их термического режима. Закономерности нагрева и охлаждения их слоев на разных глубинах. Особенности термического баланса озер, их классификация, влияние на климат прилегающих районов, ледовые явления.

    курсовая работа [325,0 K], добавлен 06.05.2014

  • История практического получения органического ила растительной природы. Содержание вулканической и космической гипотез абиогенной теории происхождения нефти. Описание стадий осадконакопления и преобразования органических остатков в горное масло.

    реферат [21,7 K], добавлен 15.01.2011

  • Понятие и классификация, а также система размещения разведочных скважин, требования к ее функциональности, разновидности и свойства: профильная, треугольная, кольцевая. Методики размещения разведочных скважин и оценка эффективности данного процесса.

    реферат [129,6 K], добавлен 13.05.2015

  • Определение термина "режим нефтегазоносного пласта". Проектирования рациональной системы разработки и эффективного использования пластовой энергии с целью максимального извлечения нефти и газа из недр. Геологические условия и условия эксплуатации залежи.

    курсовая работа [529,3 K], добавлен 19.06.2011

  • Исследование скважин, гидродинамические и термодинамические методы исследования. Основы теории движения газожидкостных смесей. Понятие об удельном расходе газа. Гидродинамический расчет движения ГЖС в вертикальной трубе. Эксплуатация фонтанных скважин.

    курс лекций [2,2 M], добавлен 21.04.2011

  • Общие сведения о промысловом объекте. Географо-экономические условия и геологическое строение месторождения. Организация и производство буровых работ. Методы увеличения производительности скважин. Текущий и капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин.

    отчет по практике [1,0 M], добавлен 22.10.2012

  • Ликвидация нефте-газо-водопроявлений при бурении скважин. Методы вскрытия продуктивного пласта. Оборудование скважин, эксплуатируемых ЭЦН. Сбор, подготовка и транспортировка скважинной продукции. Этапы подготовки воды для заводнения нефтяных пластов.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 07.07.2015

  • Солянокислотные обработки призабойных зон скважин. Предварительная обработка горячей водой или нефтью нефтяных скважин. Кислотные обработки терригенных коллекторов. Компрессорный способ освоения фонтанных, полуфонтанных и механизированных скважин.

    лекция [803,1 K], добавлен 29.08.2015

  • Проектирование конструкции нефтяных скважин: расчет глубины спуска кондуктора и параметров профиля ствола. Выбор оборудования устья скважины, режимов бурения, цементирующих растворов и долот. Технологическая оснастка обсадных и эксплуатационных колонн.

    дипломная работа [2,8 M], добавлен 19.06.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.