Проанализируйте гидроочистка сырья каталитического крекинга

Проанализируйте термодеструктивные процессы: термический крекинг и висбрекинг

Висбрекинг — процесс однократного термического крекинга тяжелого остаточного сырья, проводимый в мягких условиях. Типичное сырье висбрекинга — мазуты, получаемые при атмосферной перегонке нефтей, или вакуумные гудроны. Восприимчивость гудрона к висбрекингу тем выше, чем ниже температура его размягчения и чем меньше асфальтенов, нерастворимых в н-пентане.

Висбрекинг проводится для производства преимущественно жидкого котельного топлива пониженной по сравнению с сырьем вязкости (вариант I), либо с целью производства в повышенных количествах газойля — сырья для установок гидрокрекинга и каталитического крекинга (вариант II). В обоих вариантах побочными легкими продуктами являются газы и бензиновые фракции, выход которых обычно не превышает 3 и 8% (масс.) на сырье. Проведение процесса в более жестких условиях, что оценивается по выходу бензина, может приводить к нестабильности топлив, получаемых смешением остаточного продукта висбрекинга с другими компонентами тяжелого жидкого котельного топлива. Нестабильное топливо расслаивается, в нем образуется осадок.

При проведении висбрекинга по варианту I характерно следующее:

o сохранение в составе остаточного продукта (называемого ниже висбрекинг-мазутом) всех жидких фракций, кроме бензиновых;

o высокий выход висбрекинг-мазута (90—93% масс, на сырье);

o более низкие по сравнению с сырьем вязкость, температуры начала кипения и застывания висбрекинг-мазута;

o простота и гибкость технологической схемы установки, позволяющие перерабатывать остаточное сырье разного качества.

В результате висбрекинга гудронов значительно сокращается расход маловязкого дистиллятного разбавителя при приготовлении котельного топлива. Содержание тяжелых бензиновых фракций в остаточном продукте висбрекинга ограничивают, учитывая необходимость получения топлива с достаточно высокой температурой вспышки.

При проведении висбрекинга по варианту II установка дополняется вакуумной секцией, предназначаемой для выделения из висбрекинг-мазута вакуумного газойля. В результате процесса потенциальное содержание вакуумного газойля в сырье повышается на 25—40% (об.).

На некоторых заводах часть тяжелого остатка, получаемого по варианту II и являющегося нижним продуктом вакуумной колонны, используется как топливо на самих заводах, а избыток после разбавления маловязким продуктом, например каталитическим газойлем, направляется в резервуар товарного мазута нормированной вязкости.

Установка висбрекинга может входить как секция в состав комбинированной установки, например атмосферная перегонка нефти→висбрекинг атмосферного мазута→вакуумная перегонка→висбрекинг -мазута для выделения газойлевых фракций или висбрекинг атмосферного мазута→выделение газойлей (в частности, под вакуумом)→термический крекинг смеси газойлей с целью увеличения выхода керосиновой фракции. Возможны также варианты установок висбрекинга: на одних нагретое сьфье по выходе из печи направляется в необогреваемый реактор, где в основном и осуществляется неглубокий термокрекинг; на других — нагретое сырье подвергается висбрекингу в обогреваемом змеевике (сокинг-секция), расположенном во второй топочной камере трубчатой печи.

Для висбрекинга гудронов условия процесса такие: температура 460—500°С; давление 1,4—3,5 МПа. Длительность пребывания сырья в зоне реакции определяется с помощью уравнения скорости реакции первого порядка. Требуемый объем реакционной зоны, т. е. того участка змеевика, где температура сырья превышает 399°С, составляет 3,6—4,8 м³ на каждые 1000 м³ перерабатываемого жидкого сырья в сутки.

Октановое число бензиновой фракции висбрекинга находится в пределах от 58 до 68 (моторный метод, без присадки). Содержание серы в бензиновых и керосиновых фракциях существенно ниже, чем в сырье; однако эти фракции обычно нуждаются в очистке. Например, подвергая висбрекингу мазут [мол. масса 407, плотность 938,5 кг/м³; содержание серы 1,81 % (масс.), коксуемость 5,0 %], самотлорской нефти, получали бензин и керосин, содержащие до очистки 0,7 и 1,0 % (масс.) серы.

Проанализируйте гидроочистка сырья каталитического крекинга

Гидроочистка сырья каталитического крекинга более эффективна при использовании шяесто добычного кобальт Шлибденоврго катализатора нового - никельмо-либденового катализатора, который характеризуется большой активностью и стабильностьр с1обенно, при переработке тяжелых и плохих видов сырья. При каталитическом крекинге сырья, очищенного в этих условиях, выход бензина на 35 - 40 % больше, а образование кокса на 24 - 40 % меньше, чем при крекинге неочищенного сырья.

Особое значение гидроочистка сырья каталитического крекинга приобретает в связи с увеличением добычи высокосернистых нефтей типа арланской и чекмагушской. Как показали специальные исследования, при каталитическом крекинге вакуумного газойля из арланской нефти в результате отравления катализатора тяжелыми металлами активность его быстро снижается и резко уменьшается выход бензина.

Таким образом, гидроочистка сырья каталитического крекинга приводит к улучшению материального баланса каталитического крекинга и повышению качества получаемых продуктов. Кроме того, уменьшается отравление катализатора за счет удаления металлов и азотистых соединений, уменьшается коррозия аппаратуры и улучшаются условия эксплуатации установки за счет удаления сернистых соединений. Экономические расчеты показывают, что предварительная подготовка сырья крекинга методом гидроочистки обходится значительно дешевле, чем гидроочистка продуктов каталитического крекинга.

Влияние объемной скорости подачи на качество гидрогенизата.| Зависимость выхода бензина, газа и кокса в процессе каталитического крекинга от глубины гидроочистки сырья при различных скоростях подачи сырья.

Таким образом, гидроочистка сырья каталитического крекинга приводит к значительному улучшению материального баланса процесса каталитического крекинга и повышению качества получаемых продуктов. Может показаться, что гидроочистка сырья каталитического крекинга менее экономична, чем продуктов крекинга (бензина, легкого газойля), так как в последнем случае очистке подвергают меньший объем продуктов и требуется меньший расход водорода.  

Особый интерес представляет гидроочистка сырья каталитического крекинга в связи с использованием цеолитных катализаторов.

Таким образом, гидроочистка сырья каталитического крекинга приводит к улучшению материального баланса каталитического крекинга и повышению качества получаемых продуктов. Кроме того, уменьшается отравление катализатора за счет удаления металлов и азотистых соединений, уменьшается коррозия аппаратуры и улучшаются условия эксплуатации установки за счет удаления сернистых соединений. Экономические расчеты показывают, что предварительная подготовка сырья крекинга методом гидроочистки обходится значительно дешевле, чем гидроочистка продуктов каталитического крекинга.  

Конолли отмечает, что гидроочистка сырья каталитического крекинга экономически невыгодна для условий Винне-вудского завода. Ссылаясь на экономистов, он приходит к мнению о том, что вряд ли нефтепереработчики будут сооружать установки гидроочистки только с целью очистки сырья крекинга, если даже и будет достигаться некоторая экономия.  

В общем, яри гидроочистке сырья каталитического крекинга суммарные годовые затраты на производство бензина и легкого газойля оказываются на 0 5 - 0 8 млн. руб. больше, чем при крекинге неочищенного сырья.

Таким образом, при гидроочистке сырья каталитического крекинга существенно улучшается материальный баланс каталитического крекинга и повышается качество получаемых продуктов. Кроме того, уменьшается отравление катализатора вследствие удаления металлов и азотистых соединений, уменьшается коррозия аппаратуры и благодаря удалению сернистых соединений улучшаются условия эксплуатации установки.  

Вместе с тем ряд авторов считают, что гидроочистка сырья каталитического крекинга оправдана только при переработке высокосернистого сырья. По-видимому, для каждого конкретного завода этот вопрос должен решаться самостоятельно.  

Отмечается [292], что в условиях Винневудского завода гидроочистка сырья каталитического крекинга не является чрезмерно выгодной с экономической точки зрения. В работе высказывается мнение, что вряд ли нефтепереработчики будут сооружать установки гидроочистки только с целью очистки сырья крекинга, далее если при этом и будет достигаться некоторая экономия. Наиболее важна гибкость этого процесса.  

Аббот, Арчибальд и Дорн [272] изучали экономичность гидроочистки сырья каталитического крекинга второй ступени. Расчеты показали, что дополнительные капиталовложения, необходимые для осуществления гидрогенизационной очистки сырья второй ступени крекинга, окупаются менее чем за два года. Кроме того, ими установлено, что очистка сырья второй ступени крекинга позволяет получать дополнительную продукцию стоимостью 3 15 долл.  

Как следует из рис. 3, с углублением гидроочистки сырья каталитического крекинга увеличивается выход бензина и газа, несколько увеличивается выход легкого газойля и уменьшается выход кокса.  

Ниже излагаются результаты наших исследований по установлению оптимального режима гидроочистки сырья каталитического крекинга, а также описаны опыты по каталитическому крекингу сырья с различной глубиной очистки.

На нефтеперерабатывающих заводах, имеющих каталитические крекинги, на которых будут перерабатываться высокосернистые нефти (например на Салаватском комбинате), проектируется строительство установок по гидроочистке сырья каталитического крекинга.  

Таким образом, гидроочистка сырья каталитического крекинга приводит к значительному улучшению материального баланса процесса каталитического крекинга и повышению качества получаемых продуктов. Может показаться, что гидроочистка сырья каталитического крекинга менее экономична, чем продуктов крекинга (бензина, легкого газойля), так как в последнем случае очистке подвергают меньший объем продуктов и требуется меньший расход водорода.  

В меньшем объеме осуществлена гидроочистка сырья каталитического крекинга и гидро-обессеривание остатков с целью получения малосернистого котельного топлива.  

Сырьем каталитического крекинга служат в основном вакуумные газойли, дистилляты коксования и гидрокрекинга, используют также деасфальтизаты нефтяных остатков. В последние годы все чаще применяют гидроочистку сырья каталитического крекинга, в результате чего снижается коксообразование и увеличивается глубина конверсии сырья.

Раньше, когда основной задачей была выработка авиабензина, в качестве сырья установок каталитического крекинга использовалась фракция 200 - 35О С - атмосферный газойль. В настоящее время при включении установок каталитического крекинга в схемы заводов предусматривается переработка вакуумного газойля - фракции 350 - 500 С и гидроочистка сырья каталитического крекинга, В промышленном масштабе этот процесс в течение нескольких лет успешно реализуется на установке Л-16-1 Салаватского НХК, запроектированной Ленгипронефтехимом.

Улучшение качества продуктов каталитического крекинга путем последующей гидроочистки экономически неприемлемо. В этом случае себестоимость бензина и легкого газойля, а также капиталовложения, отнесенные на 1 то бензина, оказываются больше, чем при гидроочистке сырья каталитического крекинга.

В процессе гидроочистки при давлении 105 ат происходит гидрирование не только сернистых и азотсодержащих соединений, но и полициклических ароматических углеводородов. По этим рисункам можно ориентировочно установить эффективность гидроочистки сырья каталитического крекинга.  

Как видно из табл. 36, с углублением очистки сырья эксплуатационные расходы увеличиваются. При гидроочистке сырья с объемной скоростью подачи 2 ч 1 капитальные вложения, отнесенные на 1 т бензина, оказываются меньше, чем в первом варианте. В общем при гидроочистке сырья каталитического крекинга суммарные годовые затраты на производство бензина и легкого газойля оказываются больше, чем при крекинге неочищенного сырья. Если же эти затраты сопоставить с затратами по варианту 2, станет очевидным, что предварительная гидроочистка сырья каталитического крекинга является более экономичной, чем гидроочистка бензина и каталитического газойля, получаемых при крекинге неочищенного сырья.  

Склонность различных углеводородов, содержащих в молекуле двойные связи, к насыщению водородом неодинакова. Наиболее быстро гидрируются диены с сопряженными связями, за ними следуют олефины. Ароматические углеводороды гидрируются наиболее трудно, при этом к водороду наиболее стабильно бензольное кольцо. Полициклические ароматические углеводороды менее стабильны: происходит насыщение водородом одного из колец до нафтенового с соответствующим снижением степени ароматичности. Например, при гидроочистке сырья каталитического крекинга (вакуумные газойли) на катализаторе АНМ происходит частичное снижение содержания полициклических ароматических углеводородов, что благоприятно влияет на крекинг.