Некаталитические гидротермические процессы переработки тяжелых нефтяных остатков (гидровисбрекинг, гидропиролиз, дина-крекинг, донорно-солъвентный крекинг

Как основное достоинство термических процессов переработ­ки ТНО следует отметить меньшие, по сравнению с каталитичес­кими процессами, капитальные вложения и эксплуатационные зат­раты. Главный недостаток, существенно ограничивающий масш­табы их использования в нефтепереработке, - ограниченная глу­бина превращения ТНО и низкие качества дистиллятных продук­тов. Значительно более высокие выходы и качество дистиллятных продуктов и газов характерны для процессов каталитического кре­кинга. Однако для них присущи значительные как капитальные, так и эксплуатационные затраты, связанные с большим расходом катализаторов. Кроме того, процессы каталитического крекинга приспособлены к переработке лишь сравнительно благоприятного сырья - газойлей и остатков с содержанием тяжелых металлов до 30 мг/кг и коксуемостью ниже 10 % масс. В отношении глубины переработки ТНО и качества получающихся продуктов более уни­версальны гидрогенизационные процессы, особенно гидрокрекинг. Но гидрокрекинг требует проведения процесса при чрезмерно вы­соких давлениях и повышенных температурах и, следовательно, наибольших капитальных и эксплуатационных затратах. Поэтому в последние годы наблюдается тенденция к разработке процессов промежуточного типа между термическим крекингом и каталити­ческим гидрокрекингом, так называемых гидротермических про­цессов. Они проводятся в среде водорода, но без применения ката­лизаторов гидрокрекинга. Очевидно, что гидротермические процес­сы будут несколько ограничены глубиной гидропереработки, но лишены ограничений в отношении содержания металлов в ТНО. Для них характерны средние между термическим крекингом и гид­рокрекингом показатели качества продуктов и капитальных и эк­сплуатационных затрат. Аналоги современных гидротермических процессов использовались еще перед второй мировой войной для ожижения углей, при этом содержащиеся в них металлы частично выполняли роль катализаторов гидрокрекинга. К гидротермичес­ким процессам можно отнести гидровисбрекинг, гидропиролиз, дина-крекинг и донорно-сольвентный крекинг.

Гидровисбрекинг имеет сходство как с висбрекингом, так и с ка­талитическим гидрокрекингом, о чем свидетельствует название про­цесса. Процесс осуществляется без катализатора с рециркуляцией водорода при примерно тех же температурах и времени контакта, что и гидрокрекинг. Процесс проводится без значительного коксо-образования только при высоком давлении, поскольку при этом уве­личивается растворимость водорода в нефтяных остатках и скорость реакций гидровисбрекинга. Так, процесс гидровисбрекинга фирмы «Лурги» осуществляется при температуре 380 - 420 °С и давлении 12-15 МПа. Степень превращения гудрона составляет 60 -66 % масс. Процесс испытан в масштабе пилотной установки. Данных по их материальному балансу и качеству продуктов не сообщается.

В настоящее время в БашНИИ НП разработан отечественный вариант гидровисбрекинга.

Гидропиролиз проводится, как и термический пиролиз, при по­вышенных температуре (> 500 °С) и давлении (> 10 МПа) и времени контакта от нескольких секунд до одной минуты, но в среде водоро­да. Одной из модификаций гидропиролиза является процесс дина-крекинг, разработанный фирмой «Хайдрокарбон рисерч».

Дина-крекинг позволяет перерабатывать разнообразное остаточ­ное сырье с высокой коксуемостью и большим содержанием метал­лов, азота и серы. Процесс проводится в трехсекционном реакторе с псевдоожиженным слоем и внутренней рециркуляцией инертного микросферического адсорбента. В верхней секции реактора при тем­пературе примерно 540 °С и давлении около 2,8 МПа осуществ­ляется собственно гидропиролиз тяжелого сырья. Носитель с осаж­денным коксом через зону отпаривания поступает в нижнюю сек­цию реактора, где проводится газификация кокса парокислородной смесью при температуре около Ю00°С с образованием водородсо держащего газа (смесь СО и Н₂). Последний через отпарную секцию поступает в верхний слой теплоносителя, обеспечивая необходимую для протекания реакций гидропиролиза (гидрокрекинга) концент­рацию водорода. Таким образом, в данном процессе гидротермолиз сырья осуществляется без подачи водорода извне. Регенерирован­ный теплоноситель-адсорбент далее пневмотранспортом подается в верхнюю секцию реактора.

Процесс дина-крекинга характеризуется высоким выходом га­зов с малым содержанием олефинов и бензина, заметным гидрообес-сериванием дистиллятов и гидрированием диенов. Примерный ма­териальный баланс процесса при переработке гудрона калифорнийс­кой нефти по варианту с рециркуляцией средних дистиллятов (в % масс.) следующий: топливный газ - 32,5 , нафта (Су-204 °С) - 43,3; средние дистилляты (204 - 371 °С) - 4,4, тяжелые дистилляты (> 371 °С) -24,3. Действует демонстрационная установка мощностью около 250 тыс. т/год. Предполагается строительство промышленной уста­новки мощностью около 2,6 млн т/год.

Донорно-сольвентные процессы основаны на использовании тех­нологии, применявшейся ранее для ожижения углей, а в 50-х гг. -в процессе «Варга» (ВНР). Это - гидрокрекинг средних дистиллятов в присутствии донора водорода и катализатора одноразового пользо­вания. В настоящее время различными фирмами США и Канады разработано несколько вариантов донорно-сольвентных процессов под разными названиями: донорно-сольвентный висбрекинг («Лур-ги»), донорной переработки битуминозных углей («Галф Канада»), донорно-сольвентный крекинг («Петро-Канада»), донорный висбре­кинг («Экссон») и др. В этих процессах ТНО смешивается с раство­рителем (сольвентом) - донором водорода, в качестве которого чаще используют фракции нафтеновых углеводородов, реже - чистые на-фтены (например, тетралин), которые обладают способностью легко подвергаться каталитическому гидрированию. Таким образом, сме­шиваемый компонент выполняет одновременно две функции: хоро­шего растворителя тяжелых нефтяных остатков и донора водорода.

Список используемой литературы

§ Химия и технология нефти и газа». Вержинская С.В, 2007г (для среднего профессионального образования)

§ «Технология глубокой переработки нефти газа» Ахметов С. А, 2002г. (для высшего образования)

§ «Промысловая и заводская обработка природных и нефтяных газов» Бакиров Т.М, 2004г (для высшего образования)

§ «Технология нефти и газа». Научно-технологический журнал №2;3;