Состояние и перспективы развития топливно-энергетического комплекса России

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Состояние и перспективы развития ТЭК страны

Совокупность отраслей промышленности, занятых добычей, транспортировкой и переработкой горючих ископаемых, а также выработкой, преобразованием и распределением различных видов энергии называется ТЭК. ТЭК включает: топливную (нефтяную., газовую, угольную, торфяную, сланцевую промышленности), нефтеперерабатывающую, нефтехимическую и энергетическую промышленности.

В сфере добычи нефти присутствует рост объемов, что объясняется как экономической необходимостью удовлетворения растущего спроса, так и повышением эффективности использования месторождений за счет новых методов добычи.

В сфере нефтепереработки и нефтехимии также наблюдается рост объемов, но намного меньший, чем в добыче, поскольку введение новых мощностей незначительно. В основном происходит процесс замены изношенных фондов на новые, аналогичной мощности. Нефтепереработка и нефтехимия в нашей стране характеризуется высокой степенью изношенности оборудования, низким уровнем применяемых технологий, отсутствием полной загрузки мощностей, высоким энергопотреблением, низкой глубиной переработки и невысоким качеством выпускаемых продуктов (ЕВРО-3), отсутствием инвестиций, непродуманной законодательной базой, экологической неэффективностью, отсутствием большого количества научных разработок.

В нашей стране очень хорошие перспективы развития ТЭК, т.к. страна обладает колоссальными запасами УВ сырья, хорошая обеспеченность кадрами.

Направления развития ТЭК: увеличение добычи нефти и газа, строительство новых современных заводов, выпуск моторных топлив и масел по европейским стандартам, наращивание мощностей нефтехимии, введение мощностей газопереработки и газохимии, повышение энергоэффективности производства, использование альтернативных источников энергии, повышение экологичности производств, внедрение новых разработок, также очень важным моментом является развитие социальной ответственности бизнеса.

Объем добычи нефти в 2009г. - 490 млн.т (запасы около 44 млрд.т.)

Добыча газа - 584 млрд.м3

Объем переработки нефти в 2009г - 250 млн.т.

Глубина переработки по стране - около 74%

Индекс Нельсона по стране - около 4,5

нефтеперерабатывающий моторный топливо термический

2 Состояние и тенденции развития нефтеперерабатывающей промышленности в развитых капиталистических стран

В Западной Европе, США и Японии состояние нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности характеризуется несколькими критериями. Во-первых, очень высокий уровень применяемых технологий и, соответственно, высокое качество получаемых продуктов (ЕВРО-5), высокий индекс Нельсона (10,8 в США, в Европе 7,5), высокая глубина переработки нефти (85-95%). Во-вторых, отсутствием ресурсной базы. Все эти страны вынуждены использовать «чужую» нефть, что делает их продукцию более дорогой.

Общемировая тенденция роста потребления нефти и нефтепродуктов, а также продукции нефтехимии также имеет место в этих странах.

Тенденции развития нефтепереработки в этих странах основываются на увеличении глубины переработки, для повышения производства моторных топлив, получении максимально экологичных топлив и минимальном воздействии на окружающую среду, снижение энергоемкости и рост эффективности процессов за счет современных разработок, попытках внедрения безотходных производств.

3 Совершенствование процессов подготовки нефти к переработке

Глубокое обессоливание нефти обеспечивает

- снижение коррозии

- уменьшение отложений в аппаратуре

- увеличение межремонтного пробега установок (особенно АВТ, висбрекинга, термического крекинга, коксования)

- улучшение качества сырья для каталитических процессов

- улучшение качества товарных продуктов - топлив, битумов, кокса.

С внедрением мощных комбинированных установок возрастают требования к надежности работы оборудования и, следовательно, необходимость более глубокой очистки нефти становится весьма актуальной.

При снижении содержания хлористых солей в нефти до 3-5 мг/л из нефти полностью удаляются Fe, Ca, Mg, Na, As, содержание ванадия снижается в 2 раза.

На НПЗ США обеспечивается глубокое обессоливание до 1 мг/л солей.

На Российских заводах содержание солей в нефти, после ЭЛОУ, должно быть не более 5 мг/л (3 мг/л), содержание воды не более 0,1% масс.

Основной источник коррозии нефтяной аппаратуры

Хлористый магний, который в присутствии воды подвергается гидролизу на 90% с образованием соляной кислоты. Гидролиз его происходит как при высоких, так и при низких температурах по уравнению:

MgCl2+H2O = Mg(OH)Cl+HCl

Наибольшей коррозии подвергаются конденсаторы, холодильники, печные трубы, верхние части ректификационных колонн.

Выделяющийся сероводород более усиливает коррозию. В присутствии влаги сероводород реагирует с металлом аппаратуры и образует сернистое железо:

Fe+H2S = FeS+H2

Сернистое железо не растворяется в воде, и образование на внутренней поверхности аппаратуры пленки из сернистого железа может предохранить металл от дальнейшей коррозии.

Сернистое железо вступает с соляной кислотой в реакцию с образованием хлористого железа и сероводорода:

FeS+ 2HCl = FeCl2+H2S

Хлористое железо легче растворяется в воде, а выделяющийся сероводород вновь вступает во взаимодействие с металлом и т.д., поэтому комбинированное действие двух коррозирующих агентов (сероводорода и соляной кислоты) значительно увеличивает коррозию аппаратуры

1.Совершенствование деэмульгаторов

Деэмульгаторы - это вещества, разрушающие поверхностную адсорбционную пленку стойких эмульсий, представляют собой синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ), обладающие по сравнению с содержащимися в нефтях природными эмульгаторами более высокой поверхностной активностью и меньшей прочностью адсорбционной

Действия деэмульгатора

- адсорбционное вытеснение с поверхности капель воды эмульгатора, стабилизирующего эмульсию;

- образование нестабильных эмульсий гидрофильного типа;

- химическое растворение абсорбционной пленки. В результате происходит дестабилизация водонефтяной эмульсии.

Образовавшиеся из стойких эмульсий нестойкие затем легко объединяются в крупные глобулы воды и, отделившись от нефти, осаждаются.

Нефтерастворимые деэмульгаторы наиболее применимы

- легко смешиваются с нефтью

- не вымываются водой

- не загрязняют сточные воды

- их расход не зависит от обводненности нефти

- предупреждают образование стойких эмульсий и их старение

- обладают ингибирующими свойствами

- имеют высокую деэмульгирующую способность и бактерицидно неактивны.

Нефтерастворимые деэмульгаторы

Нашли применение:

- оксиэтилированные жирные кислоты (ОЖК);

- оксиэтилированные алкилфенолы (ОП-7, ОП-10, ОП-12);

- оксиэтилированные спирты (ОСП);

- блокополимеры;

- зарубежные деэмульгаторы, в основном блоксополимеры («Диссольван», «Сепарол», «Прохалит», «Петролит», «Кемеликс» и др.)

2. Совершенствование электродегидраторов

Основными аппаратами установок ЭЛОУ являются электродегидраторы.

Их работа зависит от:

- природы и свойств нефти;

- типа эмульсии;

- напряжения на электродах и расстояния между ними;

- тепловой обработки эмульсии и вязкости нефти;

- интенсивности и времени перемешивания нефти с деэмульгатором;

- вида деэмульгатора.

• Наиболее эффективными являются горизонтальные электродегидраторы эффективны в стадии отстоя; в 3 раза больше удельная производительность; в 1,5 раза меньше масса и стоимость; могут работать при высоких температурах и давлениях; ввод нефтяной эмульсии осуществляется между нижним ярусом электродов и зеркалом воды; напряжение на электродах 22-33 кВ; температура 140-160оС; давление 1,0-1,4 МПа.

• Разработаны и внедряются ЭДГ с объемом 200 м3 нефтяной эмульсии

• производительностью 560 т/ч

Цель совершенствования конструкции электродегидраторов и их отдельных узлов

- улучшение интенсивности перемешивания нефти с деэмульгированной водой

- снижение гидравлического сопротивления

- оптимизация места ввода нефти и гидродинамической обстановки

- организация двойного или тройного ввода нефти.

3. Совершенствование схем ЭЛОУ

Основная сложность процесса обессоливания - это достижение максимально возможного выравнивания содержания хлористых солей в дисперсионной воде нефти и в промывной воде.

Осуществляют две стадии процесса:

• диспергирование (процесс идет недостаточно эффективно, поэтому применяют механические устройства - диспергаторы)

• выравнивание концентраций хлористых солей в нефти и в каплях промывной воды.

Для выравнивания концентраций солей необходимо

• многократное повторение процессов слипания капель и их диспергирование -для этого требуется определенное время.



Это время зависит от:

- вязкости нефти

- типа деэмульгатора

- концентрации деэмульгатора

- условий ввода деэмульгатора и промывной воды.

Те есть между смесителем и электродегидратором необходим технологический элемент для обеспечения данного процесса коаулесцер-диспергатор (КД)

Оптимальная технологическая схема обессоливаниядолжна: - включать ступень многократного слипания и диспергирования дисперсии воды в нефти и промывной воды; - предусматривать противоточное введение промывной воды на последнюю ступень обессоливания; - за счет циркуляции воды обеспечивать оптимальную обводненность нефти не менее 6% масс.

Для повышения эффективности работы ЭЛОУ предусматривают

• оптимальный расход промывной воды (по проекту предусматривается -5% масс., на практике увеличивают до 6-9% масс.);

• использование эффективных смесителей для нефти, деэмульгатора, раствора щелочи и воды;

• подогрев промывной воды до 40-50оС;

• периодическую очистку эмульсионного слоя в электродегидраторах;

• подогрев нефти до 180-200оС за счет утилизации тепла потоков установки;

• использование эффективных деэмульгаторов;

• использование эффективных электродегидраторов;

• применение комбинированных установок ЭЛОУ и АВТ.

4. Совершенствование основных аппаратов и схем установок АТ

Совершенствование контактных устройств

При выборе типа контактных устройств руководствуются следующими основными показателями:

- производительностью;

- коэффициентом полезного действия (эффективностью);

- гидравлическим сопротивлением;

- диапазоном рабочих нагрузок;

- возможностью работы на средах, склонных к образованию смолистых или других отложений;

- материалоемкостью;

- простотой конструкции, удобством изготовления, монтажа и ремонта

• Наиболее эффективны для АТ и АВТ клапанные тарелки: пластинчатые перекрестно-прямоточные и дисковые эжекционные тарелки

• Они имеют к.п.д. 80-100%.

• При замене обычных тарелок на тарелки нового поколения увеличивает производительность установок на 20%.

При выборе котла-утилизатора (КУ) учитывают производительность, гидравлическое сопротивление, диапазон рабочих нагрузок, работу в агрессивных средах, Металлоемкость, простоту конструкции, удобство изготовления, ремонта.

КУ:противоточные (трубчатые, дырчатые, волнистые) - малая производительность-ть, простота, малая Ме-емкость, эфф-ть разделения.

прямоточные (вихревые, цетробежные) - произв-ть, разделение 60%, гидрав.R, трудоемкость изготовления.

перекрестно-точные (желобчатые, колпачковые, S-образные, ситчатые)-мах.разделит.способность.

перекрестно-прямоточные (клапанные, струйные)- производ-ть, равномерность работы. Среди клапанных тарелок для АТ мах. эффективны пластинчатые перекрестно-прямоточные, дисковые эжекционные тарелки. При замене обычных тарелок на тарелки нового поколения произод-ть на 20%, КПД 80-100% (Ново-Уфимский).В вакуумных колоннах мах.перспективны клапанные балластные тарелки. Т.к. в вакуумных колоннах высокие требования по гидрав.R, лучше использовать насадочные КУ (регулярные насадки: Перфом-Грид, Зельцер, плоско-II-e, ромбовидные). Они позволяют отобрать ВГ с tк.к.=540-5600С до 6000С без термического распада, создают глубокий вакуум. К ним требования:1)большая уд.пов-ть, 2) малое гидравл.R; 3) равномерность распределения пара и ж-ти, 4) высокая хим.стойкость и мех.прочность, 5)низкая стоимость.

Совершенствование технологических схем атмосферной перегонки нефти.

Схема работы колонны отбензинивания К-1 с подачей холодного питания.

Подача некоторой части обессоленной нефти с температурой 90-100оС сразу после ЭЛОУ в качестве холодного питания в секцию К-1, расположенную между вводами основного горячего питания и острого орошения, позволяет снизить:

тепловую нагрузку на конденсаторы-холодильники паров верха К1;

давление в колонне К-2 за счет улучшения четкости фракционирования в К-1 и снижения содержания фракций С2-С5 в отбензиненной нефти;

тепловую нагрузку на печь нагрева сырья К-2 из-за более высокой температуры низа К-1.

Все эти преимущества реализуются при сохранении отбора и качества верхнего продукта К-1 на прежнем уровне.

2. Орошение колонны К-1 бензином из рефлюксной емкости К-2

Основное преимущество

- снижение потерь ценных бензиновых фракций С5 и выше с газовой сдувкой из емкости орошения колонны К-1

Это обусловлено утяжелением бензиновых фракций, поступающих в емкость орошения К-1 в случае подачи бензина К-2 на верх К-1. В результате этого, легкие бензиновые фракции эффективнее абсорбируются жидкой фазой.

3. Работа основной атмосферной колонны в условиях пониженного давления.

Снижение давления в атмосферной колонне

- увеличивает четкость разделения между соседними фракциями за счет роста коэффициентов относительной летучести разделяемых компонентов

- увеличивает долю отгона в питании колонны.

Это позволяет:

- увеличить суммарный отбор светлых нефтепродуктов на установке;

- снизить расход водяного пара в атмосферную колонну и стриппинги;

- снизить тепловую нагрузку на печное оборудование.

Необходимыми условиями внедрения такой схемы являются:

- наличие 10-15% запаса по пропускной способности тарелок в основной атмосферной колонне;

- возможность увеличения тепловой нагрузки на циркуляционные орошения атмосферной колонны.

4. Получение в колоннах К-1 и К-2 атмосферного блока АВТ бензиновых фракций н.к.-85оС и 85-180оС

Цель - получение высокооктановых автомобильных бензинов с низким содержанием бензола. Исключение компонентов образующих бензол из сырья риформинга на атмосферном блоке установки АВТ.

В колоннах К-1 и К-2 достигается четкое разделение на фракции н.к.-85оС и 85-180оС это обеспечивает одновременно получение

- качественного сырья риформинга (фракция 85-180оС)

- компонента автомобильного бензина или сырья установки вторичной перегонки бензинов (н.к.-85оС).

Совершенствование технологических схем АТ

В настоящее время на большинстве заводах перерабатываются сернистые нефти, и блок АТ имеет двухколонную схему.

Предлагается и апробировано несколько схем совершенствования блока АТ

АТ с подачей в К-1 нагретой в печи нефти в качестве горячей струи. Это позволило увеличить температуру низа К-1, увеличить отбор бензина и увеличить производительность блока на 10-15%;

Рисунок АТ с двух поточным питанием К-2, имеющих разные температуры

Увеличивается производительность блока АТ на 10%, уменьшаются энергетические затраты и расход топлива в печи атмосферного блока.

Рисунок АТ с подачей испаряющей фракции из К-1 в К-2 в количестве 15% масс. от нефти

Увеличивается отбор дизельного топлива на 2% масс., снижается расход топлива в печи на 7%.

Рисунок Использование сухой или полусухой перегонки

Для повышения четкости разделения применяют водяной пар:

- в К-2 - 1,5-2% мас. на нефть

- в отпарные колонны до 3% мас. на фракцию

- в вакуумную колонну 5-8% мас. на мазут.

Однако в настоящее время находит применение сухая или полусухая перегонка:

- паровой отгон отпарных колонн конденсируется, водный слой отделяется, а углеводородная часть возвращается в колонну;

- перегонка с подводом тепла вниз отпарных колонн с помощью кипятильника (трубчатого подогревателя);

- сухая перегонка боковых погонов при пониженном давлении по сравнению с давлением в К-2;

- перегонка с подачей вниз отпарных колонн вместо водяного пара легкокипящих испаряющихся фракций.

Оптимальная схема атмосферной перегонки нефти



Рисунок Оптимальная схема атмосферной перегонки нефти: 1 - теплообменная система с блоком ЭЛОУ; 2 - стабилизационная колонна; 3 - конденсационно-холодильная система; 4 - газосепаратор; 5 - теплообменник; 6 - рибойлер; 7 - холодильник; 8 - отбензинивающая (предварительная) колонна; 9 - печь; 10 - основная атмосферная колонна; 11 - совмещенная отпарная колонна. F1, F2, …Fi, Fn - потоки обессоленной нефти, I - поток отбензиненной нефти; II - избыточная флегма; III - дистиллят; IV - стабильный бензин; V - газ; VI - орошение и циркулят; VII-XI - фракции соответственно н.к.-85, 85-140, 140-230, 230-280 и 280-3500С; XII - мазут

Оптимальная схема позволяет

-повысить качество продуктов;

- увеличить выход светлых фракций на 0,8-1,8% масс.;

- увеличить производительность блока АТ на 25-30%;

- исключить применение водяного пара;

- сократить расход топлива и число холодильников;

- нет необходимости в защелачивании бензина и его вторичной перегонки.

5. Совершенствование вакуумной и глубоковакуумной перегонки нефти

Цель вакуумной перегонки топливного профиля - получение вакуумного газойля широкого фракционного состава 350-500оС.

Вакуумный газойль является сырьем

- каталитического крекинга

- гидрокрекинга

- пиролиза

- термического крекинга

Основные требования к качеству вакуумного газойля

- коксуемость

- содержание металлов, которые влияют на активность, селективность и срок службы катализаторов вторичных процессов.

Типовой процесс вакуумной перегонки

- однократное испарение в тарельчатых или насадочных колоннах при температуре 380-420оС, с подачей вниз колонны водяного пара.

- Давление сверху колонны создают 20-40 мм.рт.ст. (остаточное).

- Используют циркуляцию затемненного вакуумного газойля.

Для повышения глубины вакуума, снижения термодеструкции мазута в колонне и обеспечения требуемой глубины отбора вакуумного газойля используют

- перегонку без водяного пара

- подачу в змеевик печи водяного пара

- применение сухой перегонки

- более совершенные контактные устройства (регулярные насадки),

- снижение температуры верха колонны

- обеспечение герметичности соединений

- улучшение условий нагрева и испарения мазута в печи вакуумного блока, движением парожидкостной смеси в трансферной линии (линия от печи до ввода сырья в колонну)

- рецикл охлажденного гудрона

- уменьшение число тарелок в низу колонны

- пустотелый куб

- уменьшение диаметра низа колонны

- увеличение глубины вакуума.

Конденсационно-вакуумные системы

От схемы и работы КВС зависит

- глубина вакуума в колонне

- степень загрязнения окружающей среды

Решаются две задачи

- сокращение выноса из колонны легких газойлевых фракций для увеличения глубины вакуума

- уменьшение нагрузки внешних ступеней конденсации в холодильниках эжектора для уменьшения загрязнения окружающей среды

Первая задача: полное извлечение фракций до 360оС из мазута до его поступления в вакуумную колонну

Вторая задача: исключение воды из КВС и замена ее на нефтепродуктом

Применение водяного пара в качестве испаряющего агента

Недостатки применения водяного пара в качестве испаряющего агента:

- увеличение затрат энергии на перегонку и конденсацию;

- повышение нагрузки колонн по парам, что приводит к увеличению диаметра аппаратов и уносу жидкости между тарелками;

- ухудшение условий регенерации тепла в теплообменниках;

- увеличение сопротивления и повышение давления в колонне и других аппаратах;

- обводнение нефтепродуктов и необходимость их последующей сушки;

- усиление коррозии нефтеаппаратуры и образование больших количеств загрязненных сточных вод.

Глубоковакуумная перегонка (ГВП)

ГВП позволяет получить вакуумный газойль с температурой конца кипения 580-620оС.

Исследования по ВГП показали

- с увеличением глубины отбора вакуумного газойля увеличивается плотность, вязкость, коксуемость, содержание металлов в гудроне и вакуумном газойле.

- это накладывает трудности на их переработку, т.е. требуются новые катализаторы и технологии переработки глубоковакуумного газойля и тяжелого гудрона, более совершенная вакуум-создающая система.

6. Основные направления углубления переработки нефти

Физические процессы:

Вакуумная и глубоковакуумная перегонка.

Сольвентная деасфальтизация.

Экстракционное облагораживание полярными растворителями.

Депарафинизация кристаллизацией.

Сернокислотная деасфальтизация.

Химические процессы

Некаталитические:

Термические (ТК, висбрекинг, коксование, пиролиз, карбонизация термоконденсацией (производство пеков), термоадсорбционная деасфальтизация и деметаллизация (подготовка сырья каталитического крекинга)).

Гидротермические (гидровисбрекинг, гидропиролиз, донорно-сольвентный крекинг, дина-крекинг).

Термоокислительные (паро-кислородная газификация, паровая конверсия, окислительный пиролиз, карбонизация окислительной конденсации).

Каталитические:

Термокаталитические (КК, каталитический пиролиз, каталитическая диметаллизация).

Гидрокаталитические (ГК, гидрооблагораживание-деметаллизация и обессеривание).

Каталитические-окислительные (каталитическая газификация, каталитическая паровая конверсия).

Сырьё термодеструктивных процессов

- остатки прямой перегонки

- остатки термического крекинга

- тяжёлая смола пиролиза

- асфальт деасфальтизации

- экстракты селективной очистки

- газойли и остатки каталитического крекинга, коксования

- дистиллятные крекинг - остатки

Оценка качества сырья термодеструктивных процессов

Групповой химический состав (содержание масел, смол, асфальтенов)

Коксуемость

Плотность

Температура размягчения

Содержание серы, азота, металлов и др.

Основные направления термолиза нефтяных остатков

1. В основе - реакции распада и поликонденсации, идущие по радикально-цепному механизму.

2. В реакциях распада являются ведущими короткоживущие радикалы алкильного типа, а в реакциях уплотнения - долгоживущие бензильные или фенильные радикалы.

3. Термолиз нефтяных остатков в жидкой фазе протекает через последовательные или параллельно-последовательные стадии образования продуктов уплотнения. Эти процессы можно рассматривать как обратимые.

Углеводороды >полициклоароматика > смолы >асфальтены >карбены >карбоиды >кокс

смолы > асфальтены + углеводороды + газы

4. При термолизе имеет место фазовые переходы.

5. На интенсивность термодеструкции нефтяных остатков влияет растворяющая способность дисперсионной среды, которая определяет значение пороговой концентрации асфальтенов.

6. При термолизе дисперсионная фаза среды также является реагирующим компонентом, непрерывно изменяет химический состав и растворяющую способность дисперсионной среды.

7. По мере уплотнения и насыщения раствора асфальтенами сначала выделяются высокомолекулярные плохо растворимые асфальтены, затем мезафаза и кокс с более совершенной структурой.

8. Останавливая процесс термолиза на любой стадии, т.е. регулируя превращение (глубину) нефтяного остатка можно получить продукты требуемой ароматизации или уплотнения.

7. Состояние и основные направления развития термических и гидротермических процессов

• Термические (ТК, висбрекинг, коксование, пиролиз, карбонизация термоконденсацией (производство пеков), термоадсорбционная деасфальтизация и деметаллизация (подготовка сырья каталитического крекинга)).

• Гидротермические (гидровисбрекинг, гидропиролиз, донорно-сольвентный крекинг, дина-крекинг).

Сырье термодеструктивных процессов

- остатки прямой перегонки

- остатки термического крекинга

- тяжёлая смола пиролиза

- асфальт деасфальтизации

- экстракты селективной очистки

- газойли и остатки каталитического крекинга, коксования

- дистиллятные крекинг - остатки

ТК и висбрекинг и новые их модификации

ТК существует с 1912 года.

• Основная цель была - получение бензина.

• В 30-е годы был пик развития ТК.

• К 60-м годам значительно повысились требования к бензинам

• Произошло изменения целевого назначения ТК.

• Из бензинпроизводящего процесса - стал процессом для подготовки сырья коксования, сажи, производства термогазойля.

• В настоящее время 3,5% от всех процессов - установки ТК, 0,6% - установки висбрекинга.

Термический крекинг дистиллятного сырья.

Современное назначение - производство термогазойля, сырья технического углерода и сажи и крекинг-остатка сырья игольчатого кокса. Сырьё - тяжелый газойль КК, смола пиролиза, экстракты селективной очистки и вакуумные газойли. Технологическая схема ТК дистиллятного сырья близка к схеме 2-х печного сырья, но при более жёстких условиях. Установки ТК в настоящее время переведены на переработку дистиллятного сырья с целью получения термогазойля и под висбрекинг. Программа развития нефтепереработки предусматривает строительство новых и реконструкцию действующих установок сырья в комплексе по производству игольчатого кокса.

Висбрекинг: Цель - гудрона с целью получения КТ и уменьшение объема разбавляющей фракции для производства топочного мазута. При висбрекинге гудрона получают 70-75% котельного топлива, 20-22% светлых дистиллятов. Степень превращения сырья мала. Сырьё - гудрон, тяжёлые нефти, мазуты, асфальты-деасфальтизации. Температура процесса: 450-500оС, мягче ТК. По мере продолжительности крекинга остатка сначала до мin, затем . Интенсивному способствует повышенная t при малом времени висбрекинга.

В России и за рубежом существуют два направления висбрекинга:

1.“Печной”-в котором повышенная t, но пониженное время пребывания (1,5-2 мин., 480-500оС).

2.Висбрекинг с выносной реакционной камерой. T= 430-450оС, время пребывания 10-15мin. Это экономичнее, однако при “печном” получают более стабильный крекинг-остаток, мin выход газа и Б.

Висбрекинг с вакуумной перегонкой. Данная технология разработана и освоена на Омском НПЗ и Ново-Уфимском НПЗ на основе установок ТК.

Сочетает два процесса - висбрекинг гудрона и вакуумная перегонка крекинг-остатка на лёгкий и тяжёлыё газойли и тяжёлый гудрон.

Целевые продукты:

1) тяжёлый ВГ, содержит 20-40% ПЦА и служит для получения высокоиндексного термогазойля, электродного кокса, сырьё КК и ГК.

2) ЛГ используется как разбавитель, ТГ для получения КТ.

3) гудрон - сырьё пеков, битумов, компонент КТ, судового топлива, сырьё коксования.

Процесс лучше вести при ой температуре и малом времени контакта. Комбинирование висбрекинга и вакуумной перегонки позволяет ГП без применения каt-х процессов и выход остатка на 35 - 40%.

Термический крекинг с перегретым водяным паром
(процесс «Эврика» фирмы «Куреха», Япония)

• Полупериодический процесс

- сырье вместе с рециркулятом, нагретое в печи до 500 °С, поступает в реакторный блок.

- Реакторный блок состоит из двух реакторов: один заполняется сырьем, а через другой с помощью крана-переключателя пропускают перегретый до 600 °С водяной пар

- происходят термокрекинг сырья и отварка образующихся продуктов.

- газообразные и жидкие продукты термокрекинга вместе с водяным паром выводятся из реактора и направляются на фракционирование.

• Образующиеся при крекинге дистиллятные фракции не претерпевают дальнейшего превращения.

• Непрерывное удаление дистиллятных фракций способствует образованию однородного высококачественного пека

Рисунок Схема процесса термокрекинга гудронов с перегретым водяным паром фирмы «Куреха»: 1 - сырьевая печь; 2 - реакторы; 3 - фракционирующая колонна; 4 - перегреватель водяного пара; 5 - колонна отпарки стоков; 6 - транспортер - рыхлитель.Потоки: I - сырье (гудрон); II - пар; III - Н2; IV - топливный газ; V - газойль (на гидроочистку); VI - сточные воды на очистку; VII - тяжелый газойль (на гидрообессеривание); VIII - пек; IX - вода

• Новые гидротермические процессы переработки тяжелых нефтяных остатков. Недостаток термич. процесоов: ограниченный масштаб применения, низкая ГП сырья, низкое качество и выход.

• Гидротермические процессы

- промежуточны между ТК и ГК

- проходят в присутствии водорода без катализатора

- им характерны средние показатели качества продуктов между ТК и ГК.

К ним относятся:

1) Гидровисбрекинг

• Процесс гидровисбрекинга (Акваконверсия) - фирмы Фостер Уилер и ЮОПи

• Направлен на превращение нефтяных остатков в присутствии водяного пара с использованием катализаторов на основе неблагородных металлов, растворимых в нефтяном сырье.

• Каталитическая система обладает двойным действием

• Первый компонент катализатора - инициирует диссоциацию молекул воды с образованием свободных радикалов водорода и кислорода.

• Второй компонент катализатора - стимулирует реакции деструкции углеводородов и присоединения к ним водорода.

• В результате подавляются реакции конденсации ароматических структур с образованием высокомолекулярных ненасыщенных систем, и возрастает роль реакций, способствующих формированию более легких, богатых водородом углеводородов.

Выход дистиллятных продуктов по сравнению с обычным висбрекингом увеличивается на 11-25 % масс.

Особенностью процесса - возможность производства остаточных топлив, характеризующихся высокой стабильностью при значительном выходе светлых дистиллятов



Рисунок Схема процесса гидровисбрекинга: 1 - печь; 2 - реактор; 3 - ректификационная колонна; 4 - стриппинг-колонна. Потоки: I - сырье; II - водяной пар; III - газ + бензин; IV - легкий газойль; V - остаток; VI - квенч; VII - катализатор

Фирмы «Лурги»

- без катализатора, в присутствии Н2

- без коксообразования

- при высоком давлении (Р=12-15МПа) (для хорошего растворения Н2)

- температура - 380оС

- степень превращения гудрона 60-66%.

Разработка БашНИИНП

- температура - 500оС

- давление 5МПа

- расход водородсодержащего газа (ВСГ) 750м3/м3

Получено:

- газа - 11%

- бензина - 6%

- легкого газойля (до 340оС) - 25%

- остака - 58%.

2) Гидропиролиз: проводят как термический пиролиз при t500оС, Р=10МПа, при контакте в среде Н2, конт=1-60сек.

3) Дина-крекинг: Разновидность гидропиролиза, перерабатывается остаточное сырье с высокой коксуемостью, с большим содержанием серы и Ме. Проводят в 3х-секционном реакторе с псевдоож-м слоем и внутренней рециркуляцией инертного, микросферического адсорбента. В верхнем зоне - пиролиз (гидрокрекинг) - температура от 496 до 760 °С. В средней зоне - отпарка углеводородов с поверхности адсорбента. В нижней зоне - газификация кокса с поверхности адсорбента парокислородной смесью - температура от 927 до 1038 °С; образуется водород, СО, метан и др.газы.

Носитель через зону отпаривания поступает в нижнюю часть реактора, где газифицируется парокислородной смесью. Образуется газ с малым содержанием непредельных, топливный газ-32%, нафта-43%, средний дистиллят-5%, остаток-24%.

• Для процесса «Дина-крекинг» характерно высокое содержание бензина в жидких продуктах

• Рециркуляция дистиллятов дополнительно увеличивает выход бензина.

• Оптимальное давление

- для получения максимального количества жидких продуктов - 2,8 МПа,

- для получения максимального количества топливного газа - 4,2 МПа.

• Парциальное давление водорода составляет 0,9-1,0 МПа;

• Происходит гидрообессеривание (в зависимости от типа сырья - на 30-65 %) и гидрирование диеновых углеводородов.

• Выход кокса мал и составляет 75-100 % от коксуемости сырья.

4)Донорно-сольвентный крекинг. Использует технологию для сжижения углей- это ГК в присутствии донора Н2 и каt одноразового использования. Суть процессов: тяжелый нефтяной остаток смешивается с растворителем донором Н2(фр. нафтен.у/в, которая легко гидрируется). Сольвент выполняет две функции растворяет тяж.нефт-й остаток и является донором Н2. Процесс ведут при Т=410-460оС и Р=3,5МПа.

• Материальный баланс:

- газ-5%,

- бензин -24%,

- атмосферный газоиль-8%,

- вакуумный газойль -30%,

- остальное - остаток.

• Разработаны процессы:

- донорно-сольвентный висбрекинг фирмы «Лурги»

- донорная переработка битумных нефтей «Галф»

- донорный висбрекинг

8. Состояние и основные направления развития процессов коксования. Процесс Флексикокинг

Процесс коксования тяжелых нефтяных остатков - базовый и рентабельный процесс углубления переработки нефти, обеспечивает получение нефтяного кокса и дополнительных дистиллятных продуктов

В настоящее время процессы коксования используются для решения 2-х проблем:

1 - получение нефтяного кокса;

2 - углубление переработки нефти.

Применение кокса:

- В производстве анодных масс и графитированных электродов;

- При изготовлении конструкционных материалов;

- В производстве цветных Ме-ов;

- В хим и электрохим промышленностях;

- В космонавтике, в ядерной, атомной энергетике и тд.

Сырьем для производства кокса:

· Гудроны и полугудроны с установок АВТ;

· Асфальты с установок деасфальтизации гудронов;

· Др. остаточные нефтяные фракции.

Разновидности установок:

· Периодическое коксование (в обогреваемых кубах Д = 2…6 м при т-ре 350 С осуществляется постоянный нагрев, протекают р-ции уплотнения, выгрузка кокса производится механическим путем);

· Полупериодическое (УЗК) - получают малозольные коксы, процесс проводится в необогреваемых коксовых камерах, ? = 12 ч.

· Непрерывное (термоконтактное) - для получения электродного кокса (или спец видов кокса), осущ-ся в реакционных аппаратах с псевдоожиженным слоем кокса.

Промышленный интерес представляют 2 последние установки - УЗК и термоконтактное. На российских НПЗ исп-ют УЗК.

УЗК. Сырье УЗК: от мазута до тяжелых гудронов и асфальтов, каменноугольные пеки, сланцевая смола, тяжелые нефти их битуминозных песков.

• Мировые мощности - 252,9 млн.т/г

• Доля процессов коксования по отношению к первичной переработке нефти - 6,1%

• Целесообразно размещать УЗК с установками КК, ГК

• 1% роста мощности УЗК к первичной переработке нефти обеспечивает 4-5% экономии перерабатываемой нефти при увеличении производства моторных топлив за счет сокращения выработки нефтяных остатков.

• Число установок УЗК (86,4% мировых мощностей коксования)

- в мире более 160

- США - более 70 (53,9% мировых, 136,3 млн.т/г)

- Китай - 24 (7,4% мировых,15,4 млн.т/г)

- Россия - 8 (2,1% мировых, 5,3 млн.т/г)

• УЗК дают 20 - 40% сырья для последующих установок

• Около 90% УЗК работают по топливной схеме

Особенности отечественных УЗК

• Низкий выход кокса

• Низкая коксуемость сырья

• Короткий межремонтный пробег

• Повышенный коэффициент рециркуляции

• Длительный цикл заполнения коксовых камер (24 ч)

• Высокие энергозатраты (в 3 раза выше зарубежных)

Осн.проблемы:

• Низкая эффективность работы нагревательных печей. Средний КПД - 70%, должен составлять 90%

• Короткий период пробега печей (6-7 месяцев) из-за повышенного коксования змеевиков, потеря производительности

• Завышенные периоды коксования и выгрузки кокса из-за несовершенства технологии и оборудования

• Вынос коксовой мелочи в ректификационную колонну, закоксованность нижней части колонны, износ рабочих колес горячих насосов

• Не автоматизированны операции по вскрытию и закрытию нижних люков коксовых камер, проблемы по охране труда

Совершенствование УЗК:

1) Совершенствование трубчатой печи:

а) введение в прямогонные остатки ароматич-х добавок- это агрегативную устойчивость сырья;

б) турбулизации парожидкостной смеси в трубах печи - подачей турбулизатора, замена 2-4х ходовых кранов на 1-5ходовых, за счет изменения гидродинамики потока сырья в печи.

2) Подбор оптимальной t-ры коксования (чем t нагрева и время коксования, тем в коксе летучих, выше мех.прочность, больше выход крупнокускового кокса).

3) Подбор оптимального режима пропарки реактора. Обычный режим -подача 5-6т/ч в.п. в течении 6 часов. Верхний слой становится рыхлым, прочность и выход крупнокускового коска. Определен оптим.режим: подача 1т/ч в.п. в течение 6-12ч. Это позволило на 3-4% выход кокса, расход в.п. и V стоков.

Модификация УЗК

• Цели:

- Обеспечение максимального выхода кокса

- Максимальный выход жидких продуктов

- Увеличение давления до определенных безопасных пределов

- Максимальная гибкость для достижения максимальной производительности

- Сверхкороткие рабочие циклы

- Повышение надежности и ремонтопригодности

- Уменьшение капиталовложений

1. Селективное замедленное коксование

• Процесс, предложен фирмой Фостер Уилер

• Близок по техническому существу к аналогичному процессу фирмы Луммус

• Позволяет в широких пределах изменять выход светлых нефтепродуктов и кокса

• В зависимости от условий процесса может быть получен простой либо игольчатый кокс.

• При повышении температуры процесса увеличивается выход жидких продуктов.

• Установки замедленного коксования фирмы Фостер Уилер могут работать в режиме получения

- максимального количества дистиллятных фракций

- при повышенном выходе игольчатого кокса (в качестве сырья используется декантат каталитического крекинга, имеющий высокую концентрацию ароматических углеводородов и низкое содержание серы (0,5 % масс).

• Установки замедленного коксования фирмы Фостер Уилер широко распространены на заводах США.

2. Гидрококсование

• Процесс термической переработки остатков, направленный на получение дополнительного количества светлых дистиллятов (60-75 % масс. на сырье) и малосернистого электродного кокса.

• Процесс отработан БашНИИ НП (сейчас ИНХП) (сырье смеси гудрона западно-сибирской нефти и сернистого дистиллятного крекинг-остатка).

• Гидрококсование осуществляется в два этапа:

- обычный процесс замедленного коксования с получением дистиллята и коксового пирога,

- гидроочистка кокса в реакторе (выдержка кокса в среде водорода)

• Механизм гидроочистки кокса

• участие в процессе металлоорганических соединений нефти, обладающих каталитическими свойствами

• проникновение водорода к серосодержащим соединениям кокса (продувка «коксового пирога» водородсодержащим газом, нагретым до 560 °С).

• Режим:

- на первой стадии - температура 460 °С, давление 0,1 - 0,2 МПа, продолжительность - 24 часа;

- на второй стадии - температура 500 °С, давление - 1,2 МПа и подача водорода - 33,3 л/л продукта.

• Выход продуктов, % масс:

- углеводородный газ - 14,

- бензин - 13,

- легкий газойль - 21,

- тяжелый газойль - 24,

- кокс - 27,

- потери - 1

Кокс гидрококсования характеризуется

- пониженным содержанием летучих веществ (3-5 против 9 %)

- повышенной механической прочностью 135-180 кгс/см2 (13,5-18,0 МПа) против 46-60 кгс/см2 (4,6 -6,0 МПа).

Потребление водорода - 0,015-0,03 % масс,

общий расход водорода - 0,18 % масс. на сырье,

0,15 % масс. - потери на отдув.

3. Замедленное коксование в присутствии воздуха

• Позволяет повысить выход крупнокускового кокса

• Улучшить качество кокса

• Увеличить продолжительность безостановочного пробега установки

• Снизить эксплуатационные затраты на процесс.

Процесс отработан в БашНИИ НП в пилотном масштабе

• Воздух в зону реакции подается в смеси с турбулизатором - водяным паром или рециркулятом

• Количество воздуха составляет от 1,5 до 10 % масс. на сырье.

• Происходит окисление углеводородов

• Выход дистиллятных продуктов составляет 65 % масс. на сырье.

• Оптимальные условия процесса:

- температура сырья на входе в реактор - 475-480 °С

- давление - 0,4 МПа

- коэффициент рециркуляции газойлевых фракций (фракция 350 - к.к.) - 1,0-1,1.

4. Особенности технологий производства игольчатого кокса

Цель: получение высококачественных, графитированных топлив, работающих при высоких- нагрузках, обладающих анизотропной структурой, низким коэффициентом термического расширения и высокой электропроводимостью. Мировое производство 2 млн.т/год (США,Яп,Англия).

Сырье: малосернистые ароматиз-е дистиллятные остатки, остатки ТК, КК, смола пиролиза, каменноугольные смолы.

Аппаратурное оформление: Выше кратность циркуляции и Р в реакторе. Прокалку ведут при t =14000-1450оС. Производство игольчатого кокса требует на НПЗ наличие установок ТК дистиллятного сырья с целью ароматизации сырья при Р=6-8МПа и УЗК дистиллятного крекинг-остатка.

Флексикокинг. Процесс относится к термоокислительным процессам.

• «Флексикокинг» - основан на комбинировании процесса термоконтактного коксования нефтяных остатков и газификации полученного порошкообразного кокса.

• Сырье: тяжелые нефтяные остатки любого качества, природные битумы, тяжелые нефти.

• Позволяет 99% сырья превратить в газообразные и жидкие нефтепродукты, получить технологический или топливный газ (водород, оксид углерода, метан).

• В процессе флексикокинг образуется низкокалорийный топливный или технологический газ (смесь СО и Н2)

• Легко поддающиеся сероочистке

• Более 95 % кокса газифицируется путем подачи водяного пара и воздуха при повышенной температуре (температура газификации 900-950оС).

• Комбинирование процессов позволяет избежать дополнительных затрат на вспомогательное оборудование, на дополнительное количество рабочих, уменьшить транспортные расходы, расходы на перекачку продукции.

Рисунок 1-скрубер, 2-реактор(псевдоож.слой), 3- коксонагреватель; 4-газификатор, где кокс превращ-ся в смесь пара, Н2,СО2; 9 состояние и основные направления развития процесса КК

Основной процесс, направленный на углубление переработки нефти (за рубежом и в России)

Целевое назначение - получение высококачественного компонента автобензина с ОЧ=85-93 (ИМ)

Образуется также: газ богатый пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракциями (сырье высокооктановых эфиров, алкилатов и др.)

КК - поставщик сырья для химической промышленности:

- газойли КК - сырье сажи, нафталина

- тяжелый газойль - сырье игольчатого кокса

Сырье КК - нефтяные остатки (мазуты, деасфальтизаты и их смеси с вакуумным газойлем и др.)

Сырье каталитического крекинга

• Первая группа

• Дистиллятное:

Вакуумный газойль - 350-500оС.

Высокий выход бензина, малая коксуемость катализатора, не требуется дополнительная подготовка

• Вторая группа

• Тяжелое дистиллятное

Вакуумный газойль - 590-600оС и с tкк=620оС.

Имеет коксуемость в 7 раз больше, чем обычное сырье, содержание азота в 1,6 раза больше, большое содержание металлов

Необходимо:

• при вакуумной перегонке исключать унос капель гудрона с дистиллятом, ограничивать до 10% содержание фр. до 350оС

• полностью исключить содержание бензино-леграиновой фракции

• использовать ГО тяжелого ВГ для тяжелого дистиллятного сырья - это позволяет увеличить выход бензина на 25%.

• Сырье каталитического крекинга

• Третья группа

• Остаточное:

I - высококачественное сырье, перерабатывается без предварительной подготовки, нужны: высокостабильный и активный катализатор, пассивация металлов, малое время контакта, низкое давление, отвод избытка тепла из регенератора.

II - сырье среднего качества, можно использовать без предварительной подготовки, но требуется высокий расход металлостойкого катализатора, пассивизация металлов и монтаж паровых змеевиков в регенераторе. Использование 2х-ступенчатой регенерации катализатора.

III, IV - сырье низкого качества (мазуты, гудроны). Требуют предварительной подготовки сырья и конструкции специального лифт-реактора и использование металлостокого катализатора.

Переработка тяжелого сырья КК и ККФ

• В случае применения не каталитических процессов облагораживания нефтяных остатков

3-х ступенчатая переработка сырья:

1 - деасфальтизация гудрона (сольвентная; термоадсорбционная)

2 - гидрообессеривание смеси деасфальтизата и вакуумного газойля

3 - КК гидрогенизата.

Сольвентная деасфальтизация

• Процесс типа пропановой деасфальтизации

- удаляет САВ, металлы, серу (S), азот (N)

- применяют растворитель (пропан, бутан, пентан, легкий бензин).

• Разработаны процессы: РОЗЕ (США), Демеск (фирма ЮОП), Добен (БашНИИ НП).

Термоадсорбционная деасфальтизация (ТАД)

• Облагораживание достигается за счет термодеструкции углеводородов и гетеросоединений сырья и последующей адсорбцией смол, асфальтенов, металлоорганических соединений на поверхности адсорбента

• В отличие от сольвентной деасфальтизации в процессах ТАД ТНО не образуется трудноутилизируемого продукта асфальтита.

• Разработаны процессы:

АРТ (США), НОТ (Япония), АСС (Япония), ККИ (Япония), УНИ и ГрозНИИ

АРТ (США)

• Процесс ТАД тяжелых нефтей и нефтяных остатков с высокими коксуемостью и содержанием металлов, разработан в США и пущен в 1983 г. в эксплуатацию, мощность около 2,5 млн т/год.

• Установка типа КК с лифт-реактором

• Температура 480 - 590?C

• Адсорбент - микросферический, широкопористый АРТКАТ с малой удельной поверхностью и каталитической активностью

• Реакции крекинга на адсорбенте не протекают, т.к. адсорбент не обладает крекирующими свойствами

• Короткое время контакта

• В процессе АРТ удаление металлов достигает свыше 95 %, а серы и азота - 85 - 50 %,

• Примерный выход (% масс.) продуктов АРТ при ТАД гудрона составляет: - газы С3-С4 - 3-8, - нафта - 13-17, - легкий газойль - 13- 17, - тяжелый газойль - 53-56, - кокс - 7-11 .

• Сырье ККФ - смесь легкого и тяжелого газойля.

НОТ (Япония)

• Принципиально новый японский процесс ТАД остатков и тяжелых нефтей

• Используется в качестве адсорбента дробленая железная руда (выполняет частично роль катализатора некоторых термодеструктивных превращений сырья)

• Проводят на установках типа каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем с подачей водяного пара в реактор

• Температура 525- 545 оС

• Реакции

ЗFеО + Н2О Fе3О4 + Н2,

Fе3О4 + сырье кокс (Fе3О4) + газы + жидкие продукты

• Закоксованный адсорбент регенерируется при 780-830 °С в регенераторе с псевдоожиженным слоем:

Кокс(Fе3О4) + O2 ЗFеО + СО + СО2,

FеО + SО2 + 3S0 FеS + ЗСО2.

• Примерный выход продуктов (в % мас.): газ - 8, бензин - 6, газойль (180-560 оС) - 30, фракция выше 560 оС - 42, кокс- 14

Глубина превращения - 50-60%.

Отличительной особенность - получение водорода (~ 210 л/кг сырья, содержание Н2 в газе достигает до 70 % об.).

АСС (Япония)

• Сырье - нефтяные остатки

• В качестве адсорбента используется алюмосиликат (известный под торговым названием "Аллозит")

• Проводится на установках типа ККФ (каталитический крекинг флюид с лифт-реактором).

ККИ (Япония)

• Комбинированный процесс термического крекинга гудронов в псевдоожиженном слое адсорбента-теплоносителя

Процесс термоадсорбционной деасфальтизации нефтяных остатков УНИ

• Адсорбент - дробленая железная руда

• Достигается два полезных эффекта

- облагораживание нефтяного сырья

- обогащение металлургического сырья легирующими металлами и углеродистым топливом

Процесс термоадсорбционной деасфальтизации нефтяных остатков ГрозНИИ

• Процесс предназначен для деметаллизации, деасфальтизации и обессмоливания гудронов и других ТНО - типа КК

• Адсорбент - дробленый нефтяной кокс

• Эффект деасфальтизации и обессмоливания сырья достигается не только путем их адсорбции на носителе, а преимущественно за счет превращения их в карбоиды и кокс при мягком термолизе сырья с последующим осаждением последнего на носителеь.

Каталитический крекинг флюид (ккф)

• Задача: Углубление переработки нефти с целью получения максимального выхода моторных топлив и сырья нефтехимического синтеза.

• Самый перспективный процесс- Каталитический крекинг флюид (ККФ).

• Достоинства ККФ

• Низкое давление процесса

• Простота аппаратурного оформления

• Наличие значительных ресурсов сырья (от керосино-газойлевых фракций до гудрона)

• Высокий выход ценных продуктов (до 90%). Это высокооктановый бензин, легкий газойль КК - компонент ДТ, сжиженные газы - сырье МТБЭ, алкилирования, тяжелый газойль КК - сырье для производства технического углерода, коксов

• Возможность повышения производительности установки и ее комбинирование с другими процессами

• Удовлетворительное решение проблем безостаточной переработки углеводородного сырья и охраны окружающей среды

• Высокое качество продуктов по сравнению с КК

• Практическое отсутствие сухих газов и промежуточных продуктов уплотнения, меньше выход непредельных углеводородов, больше выход изопарафиновых и ароматических соединений и кокса бедного водородом

• Катализаторы КК

• Применимы цеолитсодержащие.

• Форма - микросферическая для псевдоожиженного слоя, шариковая для подвижного слоя катализатора.

• Высокая адсорбционная способность

• Большая удельная поверхность

• Кислотные центры различной силы

• Современные катализаторы

- на основе цеолита типа У с силикатным модулем 3 - 6

- и высококремнеземестые цеолиты ZSM с силикатным модулем 30.

• Увеличение каталитических свойств цеолитов за счет обмена аммонийной формы на 3х-валентные катионы редкоземельных металлов.

• Получены ультростабильные цеолиты типа RЕNy.

• Активность ЦСК на несколько порядков больше АСК.

• Инициируют реакции перераспределения Н2 по схеме:

олефин+нафтен изопарафин+ароматика

Для создания высокоселективных, стабильных, активных катализаторов КК - оптимизируют структуру матрицы (аморфный алюмосиликат с d=500A - мезопоры) для переработки тяжелого сырья.

• Механизм крекинга: большие молекулы (асфальтены, смолы, ПЦА, фр. выше 500оС) в крупных порах подвергаются легкому крекингу без заметного образования газа и кокса. Продукты этого крекинга подвергаются дальнейшему превращению на цеолите с образованием бензина.

• Подвергаются химической и физической дезактивации

• Проблемы в технологии КК

• Отравление катализатора металлами, ускоренная термопародезактивация.

• Повышенное коксообразование.

• Повышенное газообразование и содержание водорода в газе (увеличивается давление, объем газов, перегрузка газового компрессора).

• Повышенный расход катализатора.

• Повышение выбросов в атмосферу оксидов серы и азота.

• Высокая температура регенерации.

• Цели совершенствования КК

• Уменьшение времени контакта сырья с катализатором

• Диспергирование взвеси катализатора транспортирующим газом

• Блокировка избыточной активности кислотных центров легкими углеводородами

• Диспергирование жидкой фазы сырья

• Создание более плотного потока катализатора в форсировочном слое (для более полного крекинга тяжелых углеводородов) на выходе из лифт-реактора

• Прерывание термических реакций

• Направления совершенствования КК

• Создание специальных термопаростойких и устойчивых к отравлению катализаторов с пассивирующими добавками.

• Создание катализаторов с пониженным газо- и коксообразованием, с высокой расщепляющей способностью по отношению к большим молекулам.

• Использование технологических приемов для снижения выхода кокса (повышение средней температуры и понижение давления в лифт-реакторе, подготовка сырья).

• Создание высокопроизводительных двухступенчатых регенераторов, оснащенных устройствами для снятия избыточного тепла.

• Добавление к катализатору платины для организации выжига СО.

• Очистка дымовых газов от оксидов серы и азота с помощью добавок для их связывания в регенераторе и скруберной очистки.

• Создание равномерного контактирования мелких капель сырья с частицами катализатора за счет диспергирующего агента и применения ультразвуковых форсунок для ввода сырья в нижнюю часть лифт-реактора.

• Современные отечественные и зарубежные процессы КК

Комбинированная система Г-43-107

• Сырье - вакуумный газойль 350-500?C

Время контакта сырья в зоне реакции 2 - 4 сек.

Выход светлых около 71%

Газы богаты пропиленом и бутиленом

(выход около 14%), остаток - 8%.

• Реконструкция отечественных установок КК

• Основная цель - повышение производительности, углубление процесса переработки сырья, увеличение выхода бензина, увеличение селективности, стабильности и расхода катализатора, решение проблем охраны окружающей среды, увеличение межремонтного пробега до 3-х лет.

Установка 1А/1М

• По проекту работала на пылевидном катализаторе

• Отдельно расположенные реактор и регенератор

• 1-я реконструкция - смонтирован внутренний лифт-реактор, катализатор заменен на микросферический

...