Термический крекинг

ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ И
АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКИХ
ПРОИЗВОДСТВ
Лектор – доцент Ивашкина Е.Н.
ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ
Термические процессы
переработки нефтяного сырья
 Совокупность
реакций крекинга
(распада) и уплотнения,
осуществляемые термически без
применения катализаторов
Сырье термодеструктивных
процессов







Остатки прямой перегонки нефти (мазуты,
полугудроны, гудроны);
Остатки термического крекинга;
Остатки пиролиза (смолы);
Деасфальтизат, асфальтит;
Высококипящие ароматизированные
концентраты, газойли;
Экстрагенты масляного производства;
Тяжелые газойли каталитического крекинга,
коксования, дистиллятные крекинг-остатки.
Типы термических процессов



1. Термический крекинг высококипящего
дистиллятного или остаточного сырья при
повышенном давлении (2–4 МПа) и температуре
500–540°С с получением газа и жидких продуктов.
2. Висбрекинг – процесс легкого крекинга с
ограниченной глубиной термолиза, проводимый при
пониженных давлениях (1,5-3 МПа) и температуре с
целевым назначением снижения вязкости котельного
топлива.
3. Коксование – длительный процесс термолиза
тяжелых остатков или ароматизированных
высококипящих дистиллятов при невысоком
давлении и температуре 470–540 °С. Основное
целевое назначение коксования – производство
нефтяных коксов различных марок в зависимости от
качества перерабатываемого сырья. Побочные
продукты коксования – малоценный газ, бензины
низкого качества и газойли.
Типы термических процессов


4. Пиролиз – высокотемпературный (750–800°С)
термолиз газообразного, легкого или
среднедистиллятного углеводородного сырья,
проводимый при низком давлении и исключительно
малой продолжительности. Основным целевым
назначением пиролиза является производство
олефиносодержащих газов.
5. Процесс получения технического углерода (сажи) –
высокотемпературный (свыше 1200°С) термолиз
тяжелого высокоароматизированного дистиллятного
сырья, проводимый при низком давлении и малой
продолжительности.
Типы термических процессов


6. Процесс получения нефтяных пеков (пекование) –
новый внедряемый в отечественную
нефтепереработку процесс термолиза
(карбонизации) тяжелого дистиллятного или
остаточного сырья, проводимый при пониженном
давлении, умеренной температуре (360–420°С) и
длительной продолжительности.
7. Процесс получения нефтяных битумов –
среднетемпературный продолжительный процесс
окислительной дегидроконденсации (карбонизации)
тяжелый нефтяных остатков (гудронов, асфальтитов
деасфальтизации), проводимый при атмосферном
давлении и температуре 250–300°С.
Термический крекинг
 а)
в жидкой фазе при температуре 500–
540 °С и давлении 2–7 МПа (больше
образуется бензинов);
 б) в паровой фазе при температуре
550–600 °С и давлении 0,2–0,5 МПа
(больше образуется газообразных).
Схема превращений процесса
термического крекинга
С – сырьё; Б – бензин; Г – газ;
К – крекинг-остаток и кокс.
Схема превращений процесса
термического крекинга
Термический крекинг
дистиллятного сырья
Сырье: ароматизированные высококипящие
дистилляты, тяжелые газойли
каталитического крекинга, тяжелая смола
пиролиза, экстракты селективной очистки
масел.
 Целевые продукты: термогазойль (200-480
град.С), дистиллятный крекинг-остаток –
сырье установок замедленного коксования,
газ, бензиновая фракция.

Показатели качества
термогазойля
 Индекс
корреляции
Принципиальная
технологическая схема
Висбрекинг тяжелого нефтяного
сырья
 процесс
легкого крекинга с
ограниченной глубиной термолиза,
проводимый при пониженных
давлениях (1,5–3 МПа) и температуре с
целевым назначением снижения
вязкости котельного топлива.
 Обычно сырьем является гудрон,
тяжелые нефти, мазуты, асфальты
процессов деасфальтизации
Основные направления
висбрекинга
 Печной
(в печи с сокинг-секцией, при
высокой температуре 480-500 град. С и
коротком времени пребывания 1,5-2
мин), получается более стабильный
крекинг-остаток с меньшим выходом
газа и бензина, но с высоким выходом
газойлевых фракций
Основные направления
висбрекинга
С
выносной реакционной камерой (с
восходящим и нисходящим потоком по
способу подачи сырья, при 430-450
град. С, 10-15 мин), более экономичен,
т.к. более низкая тепловая нагрузка на
печь
Принципиальная
технологическая схема
Основные параметры работы
установки
 Параметры
работы печи 2
 Загрузка, м3/час – 150-180
 Температура на входе, град. С – 475480
 Давление на входе, МПа – 4,0-4,2
Основные параметры работы
установки







Параметры работы печи 3
Загрузка, м3/час – 120-130
Температура на входе, град. С – 390-400
Давление на входе, МПа – 2,2-2,5
Температура низа ректиф. колонны, град. С –
390-400
Давление в рефлюксной емкости, МПа – 0,9
Температура аккумулятора ректиф. колонны,
град. С - 300-310
Современные тенденции в
технологии висбрекинга
 Утяжеление
сырья, в связи с:
 повышением глубины отбора
дистиллятных фракций:
 вовлечение в переработку остатков
более тяжелых нефтей с высоким
содержанием асфальто-смолистых
веществ повышенной вязкости и
коксуемости
Процесс коксования
 Сырье:
мазуты, гудроны, остатки
производства масел (асфальты,
экстракты), остатки
термокаталитических процессов,
тяжелая смола пиролиза, крекингостатки, тяжелый газойль
каталитического крекинга
Разновидности процессов
 Замедленное
коксование (установки
УЗК) (наиболее распространено)
 Периодическое коксование в кубах
(малая производительность)
 Коксование в псевдоожиженном слое
порошкообразного кокса (в основном
для получения газа и жидких
дистиллятов)
Целевое назначение УЗК
 Производство
крупно-кускового
нефтяного кокса, который применяется
в производстве анодной массы,
обожженных анодов для алюминиевой
промышленности, графитированных
электродов, при изготовлении
конструкционных материалов, в
производстве цветных металлов,
кремния и др.
Продукты УЗК
Кроме кокса, на УЗК получают:
 Газы (используются в качестве
технологического топлива или получения
пропан-бутановой фракции на ГФУ)
 Бензиновую фракцию (5-16%, невысокое
октановое число, низкая химическая
стабильности, высокое содержание серы)
 Коксовые (газойлевые) дистилляты
(используются в качестве компонентов диз.
топлива, сырья каталитического и
гидрокрекинга и т.д.)

Показатели качества
 Плотность
 Коксуемость
по Конрадсону
 Содержание серы
 Содержание металлов
 Групповой химический состав
Основные показатели
качества нефтяных коксов
 Содержание
серы
 Содержание золы
 Содержание летучих веществ
 Гранулометрический состав
 Пористость
 Истинная плотность
 Механическая прочность
 Микроструктура
Классификация нефтяных
коксов
 По
содержанию серы:
 Малосернистые (до 1%)
 Среднесернистые (до 1,5%)
 Сернистые (до 4%)
 Высокосернистые (выше 4%)
 По гранулометрическому составу:
 Кусковой (свыше 25 мм)
 «Орешек» (8-25 мм)
 Мелочь (менее 8 мм)
Классификация нефтяных
коксов
 По
содержанию золы:
 Малозольные (до 0,5%)
 Среднезольные (0,5-0,8%)
 Высокозольные (более 0,8%)
 По структуре:
 Волокнистая (игольчатая, полосчатая)
 Точечная (сфероидальная)
Принципиальная
технологическая схема
Технологический режим
 Температура,
град. С
 На входе в К-1
 На выходе из К-1
 Сырья на входе в Р-1-Р-4
 Продуктов коксования
 на выходе из Р-1-Р-4
 Давление, кгс/см2
 В коксовых камерах
 Воды на резку кокса
370-375
380-400
480-520
420-430
1,7-6,1
150
Материальный баланс
Показатель
Сырье 1 (гудрон)
Сырье 2
(крекинг-остаток)
Поступило сырья, % мас.
100
100
УВ-газ
5,9
5,0
Головка стабилизации
2,7
2,2
Бензин, н.к.-180 0С
13,0
5,5
Легкий газойль
28,5
25,8
Тяжелый газойль
25,9
28,5
Кокс
Фр. выше 25 мм
Фр. ниже 25 мм
10
14
11,8
22,2
Получено, % мас.
Мощности по УЗК
 Лидирующие
позиции – США (70%
мощностей), установки Лиммус, Фостер
Уилер (средний выход кокса 30,7 %
мас.)
 Отечественные установки УЗК (Новоуфимский и др. НПЗ) – мощностью 300,
600, 1500 тыс. т/год, средний выход
кокса 20 % мас. в связи с низкой
коксуемостью сырья
 Неудовлетворительная
работа
вакуумных колонн АВТ (в качестве
сырья коксования используют гудрон с
низкой температурой начала кипения
<500 град. С)
 Нехватка
сырья и вовлечение в
переработку мазута