Установки висбрекинга тяжелого сырья

Наиболее распространенный прием углубления переработки нефти - это вакуумная перегонка мазута и раздельная переработка вакуумного газойля (каталитическим и гидрокрекингом) и гудрона. Получающийся гудрон, особенно в процессе глубоковакуумной пе­регонки, непосредственно не может быть использован как котель­ное топливо из-за высокой вязкости. Для получения товарного ко­тельного топлива из таких гудронов без их переработки требуется большой расход дистиллятных разбавителей, что сводит практичес­ки на нет достигнутое вакуумной перегонкой углубление переработ­ки нефти. Наиболее простой способ неглубокой переработки гудро­нов - это висбрекинг с целью снижения вязкости, что уменьшает расход разбавителя на 20 - 25 %масс., а также соответственно общее количество котельного топлива. Обычно сырьем для висбрекинга является гудрон, но возможна и переработка тяжелых нефтей, мазу­тов, даже асфальтов процессов деасфальтизации. Висбрекинг про­водят при менее жестких условиях, чем термокрекинг, вследствие того, что, во-первых, перерабатывают более тяжелое, следователь­но, легче крекируемое сырье; во-вторых, допускаемая глубина кре­кинга ограничивается началом коксообразования (температура 440-500 °С, давление 1,4-3,5 МПа).

Установлено, что по мере увеличения продол­жительности (то есть углубления) крекинга вязкость крекинг-остат­ка вначале интенсивно снижается, достигает минимума и затем воз­растает. Экстремальный характер изменения зависимости вязкости остатка от глубины крекинга можно объяснить следующим образом.

В исходном сырье (гудроне) основным носителем вязкости являются нативные асфальтены «рыхлой» структуры. При малых глубинах превращения снижение вязкости обусловливается образованием в результате термодеструктивного распада боковых алифатических структур молекул сырья более компактных подвижных вторичных асфальтенов меньшей молекулярной массы. Последующее возрас­тание вязкости крекинг-остатка объясняется образованием продук­тов уплотнения - карбенов и карбоидов, также являющихся носите­лями вязкости. Считается, что более интенсивному снижению вяз­кости крекинг-остатка способствует повышение температуры при соответствующем сокращении продолжительности висбрекинга.

В последние годы в развитии висбрекинга в на­шей стране и за рубежом определились два основных направления. Первое - это «печной» (или висбрекинг в печи с сокинг-секцией), в котором высокая температура (480 - 500°С) сочетается с коротким временем пребывания (1,5-2 мин). Второе направление - висбрекинг с выносной реакционной камерой, который, в свою очередь, может различаться по способу подачи сырья в реактор на висбрекинг с вос­ходящим потоком и с нисходящим потоком.

В висбрекинге второго типа требуемая степень конверсии дости­гается при более мягком температурном режиме (430 - 450 °С) и дли­тельном времени пребывания (10-15 мин). Низкотемпературный висбрекинг с реакционной камерой более экономичен, так как при одной и той же степени конверсии тепловая нагрузка на печь ниже. Однако при «печном» крекинге получается более стабильный кре­кинг-остаток с меньшим выходом газа и бензина, но зато с повышен­ным выходом газойлевых фракций.

Принципиальная технологи­ческая схема типовой установки печного висбрекинга производитель­ностью 1 млн т гудрона приведена на рис.1.

Остаточное сырье (гудрон) прокачивается через теплообменники, где нагревается за счет тепла отходящих продуктов до температуры =300 °С и поступает в нагревательно-реакционные змеевики параллельно рабо­тающих печей. Продукты висбрекинга выводятся из печей при темпера­туре 500 °С и охлаждаются подачей квенчинга (висбрекинг остатка) до температуры 430 °С и направляются в нижнюю секцию ректификацион­ной колонны К-1. С верха этой колонны отводится парогазовая смесь, которая после охлаждения и конденсации в конденсаторах-холодильни­ках поступает в газосепаратор С-1, где разделяется на газ, воду и бензи­новую фракцию. Часть бензина используется для орошения верха К -1, а балансовое количество направляется на стабилизацию.

Из аккумулятора К-1 через отпарную колонну К-2 выводится фракция легкого газойля (200-350 °С) и после охлаждения в холо­дильниках направляется на смешение с висбрекинг-остатком или выводится с ус­тановки. Часть легкого га­зойля используется для со­здания промежуточного циркуляционного ороше­ния колонны К-1. Кубовая жидкость из К-1 поступает самотеком в колонну К-3. За счет сни­жения давления с 0,4 до 0,1 -0,05 МПа и подачи водяно­го пара в переток из К-1 в К-3 происходит отпарка легких фракций.

Парогазовая смесь, выводимая с верха К-3, после охлаждения и кон­денсации поступает в газосепаратор С-2.Газыиз него направляются к форсункам печей, а легкая флегма возвращается в колонну К-1

Из аккумулятора К-3 выводится тяжелая флегма, которая сме­шивается с исходным гудроном, направляемым в печи. Остаток вис­брекинга с низа К-3 после охлаждения в теплообменниках и холо­дильниках выводится с установки.

Для предотвращения закоксовывания реакционных змеевиков печей (объемно-настильного пламени) в них предусмотрена подача турбулизатора - водяного пара на участке, где температура потока достигает 430 - 450 °С.

Висбрекинг с вакуумной перегонкой. На ряде НПЗ (Омском и Ново-Уфимском) путем реконструкции установок термического крекинга раз­работана и освоена технология комбинированного процесса висбрекин­га гудрона и вакуумной перегонки крекинг-остатка на легкий и тяжелый вакуумные газойли и тяжелый висбрекинг-остаток. Целевым продуктом процесса является тяжелый вакуумный газойль, характеризующийся высокой плотностью (940 - 990 кг/м³), содержащий 20-40 % полицикли­ческих углеводородов, который может использоваться как сырье для по­лучения высокоиндексного термогазойля или электродного кокса, а так­же в качестве сырья процессов каталитического или гидрокрекинга и тер­мокрекинга как без, так и с предварительной гидроочисткой. Легкий ва­куумный газойль используется преимущественно как разбавитель тяже­лого гудрона. В тяжелом висбрекинг-остатке концентрированы полицик­лические ароматические углеводороды, смолы и асфальтены. Поэтому этот продукт может найти применение как пек, связующий и вяжущий материал, компонент котельного и судового топлива и сырье коксова­ния. Для повышения степени ароматизации газойлевых фракций и со­кращения выхода остатка процесс висбрекинга целесообразно проводить при максимально возможной высокой температуре и сокращенном вре­мени пребывания. Комбинирование висбрекинга с вакуумной перегон­кой позволяет повысить глубину переработки нефти без применения вто­ричных каталитических процессов, сократить выход остатка на 35 -40 %.