содержание      ..     64      65      66      67     ..

7 Перспективные технологии переработки нефти - часть 5

7.7 Гидрокрекинг (перспективные технологии)

Глубокий гидрокрекинг остаточного сырья на неподвижном слое катализатора

Назначение процесса. Процесс RCD Unionfining обеспечивает обессеривание, деазотирование и деметаллизацию остаточного сырья и деасфальтизата. Удаление примесей сопровождается частичным превращением неперегоняемых фракций. Процесс протекает в неподвижном слое катализатора при умеренно высоких давлениях, потребляет водород и способен удалять более 90% серы и металлов.

Кроме выработки малосернистого котельного топлива, процесс часто используют для улучшения сырья, подаваемого на установки коксования, FCC и гидрокрекинга.

Катализаторы. UOP разработаны несколько специальных катализаторов, предназначенных для применения в процессе RCD Unionfining. R-HAC1 - катализатор с умеренной гидрокрекирующей способностью, предназначенный для переработки легких остатков. Он обладает той же гидрообессеривающей способностью, что и обычные катализаторы десульфуризации, но производит на 3-4% больше дизельного топлива при том же выходе бензиновых фракций и газа. Катализатор САТ-Х предназначен для предварительной обработки сырья FCC. Исследования микроактивности при крекинге сырья, переработанного в слое катализатора САТ-Х, показали рост выхода бензина на величину до 5%.

Срок службы катализатора процесса RCD Unionfining обычно определяется одним из следующих факторов:

а) чрезмерное нарастание накипи или кокса, ведущее к повышению перепада давлений в реакторе до неприемлемого уровня;

б) образование кокса вследствие разложения и конденсации тяжелых молекул асфальтенов;

в) отложение металлов в порах катализатора при гидрокрекинге органометаллических соединений, содержащихся в сырье.

Сырье процесса. Из всех компонентов остатков (которые используются как сырье в данном процессе) труднее всего перерабатывать асфальтены. Молекулы последних имеют большие размеры и содержат серу, азот, металлы (Fe, Ni, V) и полициклические ароматические соединения. В основном именно асфальтены вызывают деактивизацию катализатора путем отложения металлов или закоксовывания (таблица 7.18).

Таблица 7.18 - Свойства некоторых атмосферных остатков (остатков, полученных в процессе атмосферной перегонки нефтяного сырья - мазуты)

Параметры процесса. Трудность переработки сырья зависит от распределения примесей по фракциям смол и асфальтенов, а также структуры молекул последних. Относительная жесткость условий процесса зависит от типа сырья и целей переработки (рисунок 7.10). Поэтому процесс протекает в широком интервале рабочих условий - при давлениях от 1500 до 3000 фунт/дюйм2 (105 до 210 кг/см2) и среднечасовых объемных скоростях переработки от 0,10 до 1,0 ч-1. Сырье с высоким содержанием примесей, такое, как вакуумные остатки, обычно перерабатывают при повышенных давлениях и пониженных объемных скоростях.

Рисунок 7.10 - Жесткость условий, требуемая для переработки различных видов сырья


Описание процесса. На рисунке 7.11 представлена упрощенная технологическая схема процесса RCD Unionfining. Отфильтрованное жидкое сырье смешивается с добавочным водородом и отходящим газом горячего сепаратора и подается сначала в теплообменник, где нагревается потоком из реактора, а затем в подогреватель прямого нагревания. В данной схеме показан двухфазный подогреватель, но возможен и вариант с отдельным подогревом сырья и газа. Из подогревателя смесь поступает в защитный слой катализатора, а затем в реактор (или реакторы). В защитный слой в целях предотвращения недопустимого роста перепада давлений загружается сортированный катализатор; стоит добавить, что он также способен улавливать определенные примеси. Удаление остальных примесей происходит в реакторе.

Реакторы RCD Unionfining имеют простую конструкцию с нисходящим потоком, что исключает проблемы уноса катализатора с последующим забиванием и эрозией оборудования. Так как процесс протекает в трех фазах, равномерное распределение потока имеет критически важное значение. Правильное распределение потока обеспечивают специальные внутриреакторные устройства. Поток из последнего реактора поступает в горячий сепаратор, где происходит грубое разделение на тяжелые жидкие продукты, циркулирующий газ и легкие жидкие продукты. Верхний продукт горячего сепаратора охлаждается и поступает в холодный сепаратор для разделения на жидкость и циркулирующий газ. Газ до возврата в реактор проходит через скруббер, где происходит удаление H2S. Часть газа пропускают через мембранный сепаратор для отделения образующихся в реакторе легких компонентов, главным образом метана. (Если их не удалять, то они будут снижать парциальное давление водорода в реакторе.) Жидкость горячего сепаратора поступает в горячий испаритель. Верхний продукт испарителя охлаждается, смешивается с жидкостью холодного сепаратора, и смесь подается в холодный испаритель. Нижний продукт обоих испарителей поступает в систему фракционирования, рассчитанную на выход малосернистого котельного топлива или сырья, отвечающего требованиям дальнейшей переработки.

Продукты процесса.

Выход и свойства продуктов переработки смесь остатков ближневосточных нефтей представлены в таблице 7.19.

Рисунок 7.11 - Технологическая схема процесса RCD Unionfining

 

Таблица 7.19 - Выход и свойства продуктов переработки смесь остатков ближневосточных нефтей

Достигаемые экологические преимущества

Процесс RCD Unionfining обеспечивает обессеривание, деазотирование и деметаллизацию остаточного сырья и деасфальтизата. Удаление примесей сопровождается частичным превращением неперегоняемых фракций. Процесс протекает в неподвижном слое катализатора при умеренно высоких давлениях, потребляет водород и способен удалять более 90% серы и металлов. Кроме выработки малосернистого котельного топлива, процесс часто используют для улучшения сырья, подаваемого на установки коксования, FCC и гидрокрекинга.

Экономические аспекты внедрения

Энергозатраты на 1 м3 сырья:

Типичный расход энергоносителей и катализатора для установки RCD Unionfining

Первая установка промышленного обессеривания остатков была спроектирована UOP и введена в эксплуатацию в 1967 г. на НПЗ компании Jdemitsu Kosan в Чибе (Япония). Первая промышленная установка превращения вакуумных остатков была сооружена UOP на НПЗ в Натрефе (ЮАР) и введена в строй в 1972 г. Всего лицензировано 27 установок RCD Unionfining. На начало 2002 г. общая пропускная способность лицензированных установок RCD Unionfining составляла свыше 900 ООО барр./сут (143 ООО мЗ/ч). Эти установки перерабатывают различные виды сырья, в том числе деметаллизованные вакуумные и атмосферные остатки. Назначение установок - обычное обессеривание, предварительная обработка сырья для последующих установок превращения неперегоняемых (тяжелых) остатков.


 

7.8 Установки термогидрокрекинга остаточного сырья под давлением

7.8.1 Гидровисбрекинг гудрона

Процесс, разработанный фирмой Lurgi, осуществляется без катализатора с рециркуляцией водорода при температуре 380-420°С и давлении 12-15 МПа. Он протекает без значительного коксообразования, так как при высоком давлении увеличиваются растворимость водорода в нефтяных остатках и скорость реакции гидровисбрекинга.

Типичное качество сырья и материальный баланс процесса представлены в таблице 7.20.
 

Таблица 7.20 - Качество сырья процесса гидровисбрекинга и материальный баланс процесса

При более мягких режимах процесса выход фракции 165—350°С может быть уменьшен до 12,3-15,8% с одновременным увеличением выхода остатка до 60—64% и неизменном выходе фракции 350—500°С.

Достигаемые экологические преимущества

Выход дистиллятных продуктов по сравнению с обычным висбрекингом увеличивается при прочих равных условиях на 11-25% массовых. Дистиллятные продукты процессов обычного висбрекинга и гидровисбрекинга мало различаются между собой, однако остаток (фракция >500°С) процесса гидровисбрекинга характеризуется меньшими значениями плотности и вязкости, при более низких показателях по содержанию асфальтенов (15% против 24%) и коксуемости (22% против 25,7%).Особенностью процесса гидровисбрекинга (в отличие от висбрекинга) является возможность производства остаточных топлив, характеризующихся высокой стабильностью при значительном выходе светлых дистиллятов

Экономические аспекты внедрения

Процесс отличается высокой экономической привлекательностью - срок окупаемости капиталовложений на реконструкцию установки висбрекинга под этот процесс не превышает одного года. Степень превращения гудрона составляет 60-66 % масс. Процесс не получил промышленного распространения. Процесс не обеспечивает достаточную глубину превращения сырья, поэтому не получил широкого промышленного применения.

содержание      ..     64      65      66      67     ..