Висбрекинг

Основное преимущество змеевиковой печи — наличие двух зон нагрева. Такая конструкция обеспечивает: большую гибкость подвода тепла, что позволяет лучше регулировать температуру нагрева сырья: легкость удаления кокса из труб печи паровоздушным способом; получение стабильного котельного топлива, что особенно важно для нефтеперерабатывающих заводов с ограниченными возможностями смешивания топлив.

Схема базовой установки висбрекинга гудрона показана на рисунке 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-печь; 2-фракционнирующая колонна; 3-воздушный холодильник-конденсатор; 4-колонна отпарки газойля;

5-сепаратор; 6-воздушный холодильник; 7-узел нагрева и выработки  пара.

1-сырьё; 2-водяной пар; 3-углеводородный  газ; 4-кислая вода; 5-нестабильная  бензиновая фракция; 6-газойлевая  фракция; 7-котельное топливо.

Рисунок 1. Схема базовой установки висбрекинга

 

2.2 Висбрекинг с сокинг-камерой

 

В альтернативном процессе конверсия частично происходит в печи. Однако, основная ее доля приходится на сокинг-камеру, где двухфазный поток из печи выдерживается при повышенной температуре в течение заданного времени. Сокерный висбрекинг определяется как низкотемпературный процесс с длительным пребыванием сырья в зоне реакции. Лицензиаром этого процесса является фирма «Shell». Ряд проектов установок висбрекинга сокерного типа выполнила и фирма «Foster Wheeler».

Реакционная камера, обеспечивая необходимое время пребывания сырья, позволяет работать с потоком более низкой температуры на выходе из печи и тем самым экономить печное топливо. Несмотря на очевидные экономические преимущества, этот процесс имеет ряд недостатков, основной из которых — сложность очистки печи и сокерной камеры от кокса. Эта очистка проводится реже, чем на установке со змеевиковой печью, однако для нее требуется более сложное оборудование.

Схема установки висбрекинга гудрона с выносной реакционной камерой показана на рисунке 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

1-печь; 2-фракционнирующая колонна; 3-воздушный холодильник-конденсатор; 4-колонна отпарки газойля;5-сепаратор; 6-воздушный холодильник; 7-узел нагрева и выработки пара; 8-сокинг-камера.

1-сырьё; 2-водяной пар; 3-углеводородный газ; 4-кислая вода; 5-нестабильная бензиновая фракция; 6-газойлевая фракция; 7-котельное топливо.

Рисунок 2. Схема базовой установки висбрекинга с сокинг - камерой

 

Обычно кокс из сокера удаляют путем резки водой под высоким давлением. В результате образуется значительное количество воды, загрязненной частицами кокса, которую необходимо удалять, фильтровать и возвращать для повторного использования. В отличие от установок замедленного коксования (УЗК.) установки висбрекинга обычно не оснащены оборудованием для резки кокса и очистки загрязненной воды. Затраты на это оборудование на установке висбрекинга экономически не оправданы,

Качество и выходы продуктов на установках обоих типов при одинаковой жесткости режима в целом одинаковы и не зависят от конфигурации установки.(9)

Переработка нефтяного сырья на казахстанских НПЗ осуществляется с недостаточной загрузкой мощностей производственного потенциала и с низкой (относительно мировой) степенью конверсии мазута. Целевые нефтепродукты – автобензины, дизельные топлива, топочные мазуты, смазочные масла – по эксплуатационным и экологическим свойствам уступают в серийном производстве мировому уровню.

Решением выше изложенной проблемы, суперприоритетным направлением, является развитие казахстанской нефтеперерабатывающей промышленности по углублению переработки нефтяного сырья. Основными базовыми процессами деструктивной переработки мазута выступают процессы каталитического крекинга и гидрокрекинга, которые требуют оснащения оборудованием целых комплексов, дополнительных процессов и установок.

В связи с этим наиболее приоритетным направлением является создание современной технологической схемы производства с небольшими материальными и энергетическими затратами и коротким сроком окупаемости.

Одним из эффективных и гибких вторичных процессов переработки мазутов и гудронов является висбрекинг, отличительной особенностью которого, по сравнению с другими процессами переработки нефти и нефтепродуктов, являются низкие капитальные и энергетические затраты. Висбрекинг, при относительной простоте технологического и аппаратурного оформления, позволяет вырабатывать из нефтяных остатков котельные топлива требуемого качества без разбавления легкими топливными фракциями, перерабатывать остаточные фракции в дистиллятные, получать дополнительно некоторое количество средних и легких фракций.

Процесс висбрекинга – это разложение тяжелых остатков нефтепереработки при умеренной (470-490оС) температуре и давлении(5-20 кгс/см2).

Решение о включении висбрекинга в схему НПЗ принимается обычно исходя из следующих задач:

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

- необходимости переработки части  остатков в дистилляты, в частности  в вакуумный газойль - сырье крекинга;

- углубление переработки нефти.

Основная цель строительства секции висбрекинга гудрона - это углубление переработки нефти на заводе. Ввод в эксплуатацию установки висбрекинга гудрона увеличит глубину переработки нефти с 51,4% до 73,7%.

Существует две схемы проведения процесса висбрекинга:

• проведение реакции висбрекинга в печном змеевике;
• проведение реакции висбрекинга в реакционной камере.

Типичным сырьем висбрекинга являются мазуты и гудроны. Степень конверсии этих остатков обычно составляет 10-15% в зависимости от их физико-химических характеристик и режима.

Продуктами висбрекинга являются: топливный газ, бензиновая фракция и мазут топочный М-100.

Продукты установки висбрекинга используются:

• газ углеводородный (топливный) после очистки от сероводорода раствором амина используется в качестве топлива на установке и других объектах завода;
• бензиновая фракция после очистки используется в качестве компонента при приготовлении бензина А-80;
• топочный мазут М-100 используется в качестве жидкого топлива на электростанциях, ТЭЦ, и т.д.:
• рынок бензина А-80 и мазута практически неограничен.

Одной из главных задач на нефтеперерабатывающем заводе является рациональное использование природных и энергетических ресурсов, а также материалов, реагентов, полуфабрикатов и готовой продукции необходимых для ведения технологического процесса.

В ходе изучения технологической схемы и потоков нефтепродуктов на установке висбрекинг было выявлено не рациональное использование регенерации тепла циркуляционного орошения (лёгкого газойля, фракция 350-420°С) колонны К-101.В целях экономии энергоресурсов было предложено:

1. Установка висбрекинга гудрона  предназначена для получения  из гудрона компонента котельного топлива и светлых нефтепродуктов.

2. Процесс висбрекинга - умеренный  термический крекинг тяжелых  нефтяных остатков с целью  снижения их вязкости.

Сырье секции висбрекинга – гудрон, получаемый на блоке вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6 при переработке смеси нефтей, поступающих на нефтеперерабатывающий завод.

Целевым продуктом является остаток висбрекинга – компонент котельного топлива.

Кроме целевого продукта с установки выводятся:

- очищенный углеводородный газ;

- стабильный бензин (фракция НК-195 оС);

- легкий газойль висбрекинга;

3. Секция висбрекинга состоит  из следующих технологических  стадий (блоков и узлов):

-узел висбрекинга гудрона, включающий  трубчатую печь и ректификационную колонну для разделения продуктов крекинга;

-блок физической стабилизации  бензиновой фракции;

-блок очистки газов висбрекинга  от сероводорода 15%-ным раствором  моноэтаноламина (МЭА);

-узел утилизации тепла.

 

 

2.3 Технология висбрекинга

 

Эксплуатационные отечественные установки висбрекинга гудрона несколько различаются между собой по числу и типу печей, колонн, наличием или отсутствием выносной реакционной камеры.

Технологический процесс установки висбрекинга, относится к первому типу (печному), но отличается отсутствием сокинг-камеры и предварительный нагрев 300-3200С производится в теплообменном оборудовании, а до температуры 475-4850С в печи, что соответственно сокращает время пребывания исходного продукта в интервале температур коксообразования. Для предотвращения коксования змеевиков печи П-104 в поток гудрона, перед поступлением в печь, в качестве турболизатора-разбавителя подается тяжелый газойль висбрекинга в количестве 3-10% масс на сырье.

В потоки продуктов висбрекинга на выходе из змеевиков печи, для предотвращения реакции крекинга подается квенчинг, охлажденная до 2000С смесь остатка висбрекинга и легкого газойля.

Сырье секции висбрекинга – гудрон после теплообменников Т-9 блока вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6 с температурой 110-120°С поступает в секцию висбрекинга.

В качестве пускового продукта используется фракция 350-420°С, которая поступает в секцию по перемычке, выполненной после Т-38 установки ЭЛОУ-АВТ-6 в линию гудрона после Т-9.

Поступающее в секцию сырье делится на два потока. Первый поток (основной) в количестве 85 % от проектного значения (100-110 м3/ч) проходит через теплообменники Т-100, Т-101, Т-102, где нагревается до 210 °С потоком остатка висбрекинга из Т-104, затем проходит теплообменник Т-103, где нагревается потоком циркуляционного орошения до 230–235°С. Дальнейший нагрев гудрона до 300–320°С осуществляется в теплообменниках Т-104¸Т-107 за счет тепла остатка висбрекинга из колонны К-101. После Т-104¸Т-107 гудрон поступает в емкость Е-119.

Расход основного потока гудрона в секцию регулируется, клапаном-регулятором который установлен на трубопроводе подачи гудрона в теплообменник Т-100. При снижении расхода гудрона до 95 м3/ч срабатывает световая и звуковая сигнализация.

Второй поток в количестве 15 % от проектного значения (15-25 м3/ч) поступает в резервуар Р-101 объемом 300 м3. Из резервуара Р-101 гудрон насосом Н-101/1,2 подается в основной поток сырья перед теплообменником Т-100.

Расход гудрона, подаваемого в основной поток сырья, регулируется по уровню в емкости Е-119, клапаном-регулятором, установленным на трубопроводе подачи гудрона в основной поток. При снижении расхода гудрона до 10м3/ч срабатывает световая и звуковая сигнализация.

Температура в емкости Е-119 поддерживается 300-3400С и замеряется прибором поз.ТI 155.

С низа емкости Е-119 гудрон забирается печным насосом Н-128/1,2 и направляется в печь П-104.

Поддержка постоянного уровня в Е-119 позволяет практически избежать колебаний расхода гудрона, подаваемого в печь П-104.

Для предотвращения закоксовывания змеевиков печи П-104 в поток гудрона перед поступлением в печь в качестве разбавителя подается тяжелый газойль висбрекинга в количестве 3-10 % масс на сырье. Тяжелый газойль забирается из нижнего аккумулятора ректификационной колонны К-101 и насосом Н-108/1,2 подается на выкид насоса Н-128/1,2. Расход тяжелого газойля регулируется клапаном-регулятором с коррекцией по уровню в нижнем аккумуляторе К-101.

На входе в печь П-104 поток гудрона разделяется на два потока и последовательно проходит змеевик камеры конвекции и змеевик камеры радиации, в которых осуществляется его нагрев до температуры висбрекинга 475-485оС.

Расход сырья в каждый поток печи П-104 регулируется, клапанами- регуляторами которые установлены на линиях подачи сырья в печь. При снижении расхода сырья до 43 м3/ч на каждом потоке, срабатывает световая и звуковая сигнализация. При снижение расхода сырья до 28 м3/ч на каждом потоке, срабатывает аварийная сигнализация и блокировка.

В качестве топлива в печи П-104 используется топливный газ и жидкое топливо. Жидкое топливо принимается из существующего топливного кольца печей установки ЭЛОУ-АВТ-6 после теплообменника Т-42. В качестве газообразного топлива используется очищенный от сероводорода углеводородный газ висбрекинга. На период пуска предусмотрена подача топливного газа из сети установки ЭЛОУ-АВТ-6.

Регулирование расхода жидкого топлива производится клапаном-регулятором который установлен на линии подачи жидкого топлива в печь. Расход водяного пара на распыл жидкого топлива регулируется клапаном-регулятором, который установлен на линии подачи водяного пара на распыл. Предусмотрено регулирование соотношения жидкого топлива.

В качестве газообразного топлива используется очищенный от сероводорода углеводородный газ висбрекинга. На период пуска предусмотрена подача топливного газа из сети установки ЭЛОУ-АВТ-6.