Термический крекинг дистиллятного сырья

С начала возникновения в конце XIX и до середины XX веков основным назначением этого процесса было получение из тяжелых нефтяных остатков дополнительного количества бензинов, обладающих по сравнению с прямогонными фракциями повышенной детонационной стойкостью, но низкой химической стабильностью. С развитием термокаталитических процессов для производства компонентов моторных топлив термический крекинг остаточного сырья утратил свое промышленное значение. В настоящее время этот процесс получил новое назначение - термоподготовка дистиллятных видов сырья для установок коксова­ния и производства термогазойля - сырья для последующего полу­чения технического углерода (сажи).

В качестве сырья установки термического крекинга дистиллят­ного сырья (ТКДС) предпочтительно используют ароматизирован­ные высококипящие дистилляты: тяжелые газойли каталитического крекинга, тяжелая смола пиролиза и экстракты селективной очист­ки масел.

При ТКДС за счет преимущественного протекания реакций де-гидроконденсации аренов, образующихся при крекинге парафино-нафтеновых углеводородов, а также содержащихся в исходном сы­рье, происходит дальнейшая ароматизация сырья. Основными целевыми продуктами ТКДС являются термогазойль (фракция 200 - 480° С) и дистиллятный крекинг-остаток - сырье ус­тановок замедленного коксования - с целью получения высококаче­ственного кокса, например, игольчатой структуры. В процессе полу­чают также газ и бензиновую фракцию.

Наиболее важными показателями качества термогазойля явля­ются индекс корреляции, содержание серы, коксуемость, фракцион­ный состав, вязкость и температура застывания.

Индекс корреляции термогазойля (И_к принято рассчитывать в зависимости от плотности (d²⁰₄) и средней температуры кипения (T_кип) по формуле:

Между индексом корреляции и коэффициентом ароматизованности (А) сырья установлена следующая зависимость:

где А=К₀С0;

К_о- число ароматических колец в гипотетической молекуле сы­рья;

С₀- содержание углерода в циклической структуре, %.

Выход сажи и ее дисперсность зависят, прежде всего от индекса корреляции термогазойля. Поэтому потребители сажевого сырья предъявляют повышенные требования к его ароматизованности и плотности. В термогазойле ограничиваются коксуемость, зольность и содержание смолисто-асфальтеновых веществ.

Кроме термической ароматизации, индекс корреляции термога­зойля возможно значительно повысить путем вакуумной перегонки продукта ТКДС (от 90 до 150 и выше). При этом одновременно с повышением качества термогазойля происходит увеличение его вы­хода почти вдвое. В этой связи на ряде отечественных НПЗ установ­ки ТКДС были дооборудованы вакуумной колонной.

По технологическому оформлению установки ТКДС практичес­ки мало чем отличаются от своих предшественников - установок двухпечного крекинга нефтяных остатков бензинового профиля.

Еще в ранний период создания крекинг-процессов было установ­лено, что при однократном крекинге не удается достичь требуемой глубины термолиза тяжелого сырья из-за опасности закоксовывания змеевиков печи и выносных реакционных аппаратов. Большим дос­тижением в совершенствовании их технологии являлась разработка двухпечных систем термического крекинга, в которых в одной из пе­чей проводится мягкий крекинг легко крекируемого исходного сырья, а во второй - жесткий крекинг более термостойких средних фракций термолиза. На современных установках ТКДС сохранен оправдавший себя принцип двухкратного селективного крекинга исходного сырья и рециркулируемых средних фракций крекинга, что позволяет дос­тичь требуемой глубины ароматизации термогазойля.

Принципиальная технологическая схема установки термического крекинга дистиллятного сырья для производства вакуумного термо­газойля представлена на рис.1

Установка состоит из следующих секций: реакторное отделение, включающее печи крекинга тяжелого (П-1) и легкого сырья (П-2) и выносную реакционную колонну (К-1); отделение разделения продуктов крекинга, которое включает испарители высокого (К-2) и низкого (К-4) давления для отделения крекинг-остатка, комбинированную ректифи­кационную колонну высокого давления (К-3), вакуумную колонну (К-5) для отбора вакуумного термогазойля и тяжелого крекинг-остатка и газо­сепараторов (С-1 и С-2) для отделения газа от нестабильного бензина.

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема установки термического крекинга дистиллятного сырья: I - сырье; II - бензин на стабилизацию; III - тяжелый бензин из К-4; IV- вакуумный отгон; V- термогазойль; VI - крекинг-остаток; VII -газы на ГФУ; VIII - газы и водяной пар к вакуум-системе; IX - водяной пар

Исходное сырье после нагрева в теплообменниках поступает в ниж­нюю секцию колонны К-3. Она разделена на 2 секции полуглухой тарел­кой, которая позволяет перейти в верхнюю секцию только парам. Продук­ты конденсации паров крекинга в верхней секции накапливаются в акку­муляторе (кармане) внутри колонны. Потоки тяжелого и легкого сырья, отбираемые соответственно с низа и из аккумулятора К-3, подаются в змее­вики трубчатых печей П-1 и П-2, где нагреваются до температуры соот­ветственно 500 и 550 °С и далее поступают для углубления крекинга в выносную реакционную камеру К-1. Продукты крекинга затем направляют­ся в испаритель высокого давления К-2. Крекинг-остаток и термогазойль через редукционный клапан поступают в испаритель низкого давления К-4, а газы и пары бензино-керосиновых фракций - в колонну К-3.

Уходящие с верха К-3 и К-4 газы и пары бензиновой фракции охлаждаются в конденсаторе-холодильнике и поступают в газосе­параторы С-1 и С-2. Газы поступают на разделение на ГФУ, а ба­лансовое количество бензинов направляется на стабилизацию.

Крекинг-остаток, выводимый с низа К-4, подвергается вакуум­ной разгонке в колонне К-5 на вакуумный термогазойль и вакуумотогнанный дистиллятный крекинг-остаток.