Вторичная переработка

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг - важнейший процесс нефтепереработки, существенно влияющий на эффективность НПЗ в целом. Сущность процесса заключается в разложении углеводородов, входящих в состав сырья (вакуумного газойля) под воздействием температуры в присутствии цеолитсодержащего алюмосиликатного катализатора. Целевой продукт установки КК - высокооктановый компонент бензина с октановым числом 90 пунктов и более, его выход составляет от 50 до 65% в зависимости от используемого сырья, применяемой технологии и режима. Высокое октановое число обусловлено тем, что при крекинге происходит также изомеризация. В ходе процесса образуются также газы, содержащие пропилен и бутилены, используемые в качестве сырья для нефтехимии и производства высокооктановых компонентов бензина, легкий газойль - компонент дизельных и печных топлив, и тяжелый газойль - сырьё для производства сажи, или компонент мазутов. 

Мощность современных установок в среднем - от 1,5 до 2,5 млн тонн, однако на заводах ведущих мировых компаний существуют установки мощностью и 4,0 млн. тонн. Ключевым участком установки является реакторно-регенераторный блок. В состав блока входит печь нагрева сырья, реактор, в котором непосредственно происходят реакции крекинга, и регенератор катализатора. Назначение регенератора - выжиг кокса, образующегося в ходе крекинга и осаждающегося на поверхности катализатора. Реактор, регенератор и узел ввода сырья связаны трубопроводами (линиями пневмотранспорта), по которым циркулирует катализатор. Наиболее удачная, хотя и не новая, отечественная технология используется на установках мощностью 2 млн. тонн в Уфе, Омске, Москве. Схема реакторно-регенераторного блока представлена на рис.14. На рис.15 приведена фотография аналогичной установки по технологии компании ExxonMobil. Мощностей каталитического крекинга на российских НПЗ в настоящее время явно недостаточно, и именно за счёт ввода новых установок решается проблема с прогнозируемым дефицитом бензина. При реализации декларируемых нефтяными компаниями программ реконструкции НПЗ, данный вопрос полностью снимается. За последние несколько лет в Рязани и Ярославле реконструированы однотипные сильно изношенные и устаревшие установки, введенные в советский период, а в Нижнекамске построена новая. При этом использованы технологии компаний Stone&Webster и Texaco.

Рис. Схема реакторно-регенераторного блока установки каталитического крекинга

Сырьё с температурой 500-520°С в смеси с пылевидным катализатором движется по лифт-реактору вверх в течение 2-4 секунд и подвергается крекингу. Продукты крекинга поступают в сепаратор, расположенный сверху лифт-реактора, где завершаются химические реакции и происходит отделение катализатора, который отводится из нижней части сепаратора и самотёком поступает в регенератор, в котором при температуре 700°С осуществляется выжиг кокса. После этого восстановленный катализатор возвращается на узел ввода сырья. Давление в реакторно-регенераторном блоке близко к атмосферному. Общая высота реакторно-регенераторного блока составляет от 30 до 55 м, диаметры сепаратора и регенератора - 8 и 11 м соответственно для установки мощностью 2,0 млн тонн. Продукты крекинга уходят с верха сепаратора, охлаждаются и поступают на ректификацию. Каткрекинг может входить в состав комбинированных установок, включающих предварительную гидроочистку или легкий гидрокрекинг сырья, очистку и фракционирование газов.

Рис. Установка каталитического крекинга мощностью на Ярославнефтеоргсинтезе, пущена в 2000 году после коренной реконструкции. Аппарат большого диаметра на этажерке - регенератор.

Рис. Реакторный блок каталитического крекинга по технологии ExxonMobil. В правой части - реактор, слева от него - регенератор.

Рис. Идёт монтаж ора (сепаратора) каталитического крекинга на установке по проекту компании International Alliance Group.

Гидрокрекинг

Гидрокрекинг - процесс, направленный на получение высококачественных керосиновых и дизельных дистиллятов, а также вакуумного газойля путём крекинга углеводородов исходного сырья в присутствии водорода. Одновременно с крекингом происходит очистка продуктов от серы, насыщение олефинов и ароматических соединений, что обуславливает высокие эксплуатационные и экологические характеристики получаемых топлив. Например, содержание серы в дизельном дистилляте гидрокрекинга составляет миллионные доли процента. Получаемая бензиновая фракция имеет невысокое октановое число, её тяжёлая часть может служить сырьём риформинга. Гидрокрекинг также используется в масляном производстве для получения высококачественных основ масел, близких по эксплуатационным характеристикам к синтетическим. Гамма сырья гидрокрекинга довольно широкая - прямогонный вакуумный газойль, газойли каталитического крекинга и коксования, побочные продукты маслоблока, мазут, гудрон. 

Установки гидрокрекинга, как правило, строятся большой единичной мощности - 3-4 млн. тонн в год по сырью. Обычно объёмов водорода, получаемых на установках риформинга, недостаточно для обеспечения гидрокрекинга, поэтому на НПЗ сооружаются отдельные установки по производству водорода путём паровой конверсии углеводородных газов. Технологические схемы принципиально схожи с установками гидроочистки - сырьё, смешанное с ВСГ, нагревается в печи, поступает в реактор со слоем катализатора, продукты из реактора отделяются от газов и поступают на ректификацию. Однако, реакции гидрокрекинга протекают с выделением тепла, поэтому технологической схемой предусматривается ввод в зону реакции холодного ВСГ, расходом которого регулируется температура. Гидрокрекинг - один из самых опасных процессов нефтепереработки, при выходе температурного режима из-под контроля, происходит резкий рост температуры, приводящий к взрыву реакторного блока. 

Аппаратурное оформление и технологический режим установок гидрокрекинга различаются в зависимости от задач, обусловленных технологической схемой конкретного НПЗ, и используемого сырья. Например, для получения малосернистого вакуумного газойля и относительно небольшого количества светлых (лёгкий гидрокрекинг), процесс ведётся при давлении до 80 атм на одном реакторе при температуре около 350°С. Для максимального выхода светлых (до 90%, в том числе до 20% бензиновой фракции на сырьё) процесс осуществляется на 2-х реакторах. При этом продукты после первого реактора поступают в ректификационную колонну, где отгоняются полученные в результате химических реакций светлые, а остаток поступает во второй реактор, где повторно подвергается гидрокрекингу. В данном случае, при гидрокрекинге вакуумного газойля давление составляет около 180 атм, а при гидрокрекинге мазута и гудрона - более 300. Температура процесса, соответственно, варьируется от 380 до 450°С и выше. В России до последнего времени процесс гидрокрекинга не использовался, но в 2000-х годах введены мощности на заводах в Перми, Ярославле и Уфе, на ряде заводов установки гидроочистки реконструированы под процесс лёгкого гидрокрекинга. Идёт монтаж установки в ООО "Киришинефтеоргсинтез", планируется строительство на заводах ОАО "Роснефть". Совместное строительство установок гидрокрекинга и каталитического крекинга в рамках комплексов глубокой переработки нефти представляется наиболее эффективным для производства высокооктановых бензинов и высококачественных средних дистиллятов.

Рис. Установка гидрокрекинга T-Star мощностью 3,5 млн. тонн на НПЗ "ЛУКОЙЛ-ПНОС".

Рис. Установка гидрокрекинга на НПЗ компании YPF-Repsol. Реакторный блок - в центре.<

Процесс каталитического риформинга служит для получения базового компонента товарных автобензинов; значительную долю ароматических углеводородов от бензола до ксилолов также производят с помощью процесса риформинга.

Современная технология процесса на установках полурегенеративного типа позволяет стабильно получать стабильный риформат с октановым числом от 95-96 до 98 пунктов и более. При этом межрегенерационный цикл работы катализаторов последнего поколения составляет не менее двух лет, в отдельный случаях - более трех лет.

Фирма «ОЛКАТ» традиционно большое внимание уделяет разработке новых и усовершенствованию ранее созданных модификаций катализаторов риформинга.

Так, в последний период на ряде НПЗ были загружены катализаторы риформинга РБ-33У и РБ-44У на основе высококачественного носителя нового поколения марки АИ-01, который изготавливают только из высокочистого импортного порошка гидроксида алюминия алюмоорганического происхождения.

Во всех случаях при эксплуатации были подтверждены и даже превзойдены высокие гарантийные показатели активности и селективности.

В НПФ «ОЛКАТ» разработан новый полиметаллический катализатор риформинга в форме гранул идеальной сферической формы, получивший наименование РБ-44У марка Ш, предназначенный для использования на установках с неподвижным слоем катализатора. Первая партия этого катализатора в течение двух лет без регенерации успешно эксплуатируется на установке риформинга Сургутского ЗСК в режиме получения риформата с ИОЧ 97-99 пунктов.

НПФ "ОЛКАТ" постоянно проводит поисковые работы по созданию новых перспективных катализаторов и каталитических композиций, в том числе для оптимизации свойств катализаторов для первого, второго и третьего реакторов установок риформинга. Работы направлены на поиск новых эффективных катализаторов, технических решений и совершенствование технологии процесса каталитического риформинга с целью переработки как традиционного сырья, газового конденсата, так и иного, имеющего особенности углеводородного сырья. Так, для переработки бензиновой фракции газового конденсата был разработан специальный катализатор марки СГ-3П-М, работающий на настоящее время в режиме выработки риформата с ИОЧ 93-94 пункта с высоким выходом 92% мас., получаемым при высокой объемной скорости 4,0ч^-1 и низкой температуре на входе в реакторы риформинга 469-470^оС. Показатели промышленной эксплуатации СГ-3П-М превосходят результаты традиционных платинорениевых композиций.

Фирма ежегодно проводит большой объем работ по оказанию консультационной технической помощи нефтепереработчикам по вопросам эксплуатации катализаторов и установок каталитического риформинга.

Реактора с аксиальным и с радиальным вводом сырья

Реактор с аксиальным вводом сырья и внутренней футеровкой Внутреннее устройство реакторов, применяемых в настоящее время, не сложное. На рис. приведена конструкция реактор с аксиальным вводом сырья и футеровкой широко зарекомендовавшая себя на практике.

Каждый реактор включает в себя такие общие конструктивные детали, как корпус, днище, штуцеры для ввода и вывода сырья и продуктов реакции, распределитель, опорную решетку, катализатор п фарфоровые шарики, многозонную термопару, футеровочный слой и опорное кольцо.

Сырье подается в реактор через верхний штуцер и распределитель, который обеспечивает равномерное распределение парогазового потока в верхнем пустотелом пространстве реактора. Затем поток проходит через слой фарфоровых шариков, которые предназначаются для более равномерного распределения потока по слою катализатора. Диаметр шариков может меняться, но обычно применяются шарики диаметром 16--20 мм. Пройдя слой катализатора, продукты реакции удаляются по центральной трубе через верхний боковой штуцер.

Опорная решетка служит для удержания фарфоровых шариков и катализатора. Обычно для лучшего распределения сырья и продуктов реакции на опорной решетке размещают три слоя фарфоровых шариков диаметром 20; 13 и б мм и далее укладывается катализатор. Нижнее днище реактора имеет люк, диаметром 500 мм, который используется при ревизии и ремонтах, два люка диаметром 175 мм для выгрузки катализатора, штуцер для отбора проб. Для замера и контроля температуры в слое катализатора в реакторе устанавливают три многозонных термопары, которые вводятся в слой через штуцер диаметром 50 мм. Опорное кольцо предназначено для крепления аппарата на строительных инструкциях.

Корпус реакторов подобного типа изготовлен из стали марок 22К. или 09Г2ДТ и покрыт изнутри жароупорной торкрет-бетонной футеровкой, толщина которой обычно составляет 150 мм. Штуцеры изготавливают из низколегированных хромомолибденовых сталей 12ХМ, 12МХ, устойчивых при повышенных температурах в среде водород содержащих газов. Внутренние детали реакторов выполнены из нержавеющей стали ЭИ496 или из стали Х5М.

Рис. 1. Футерованный реактор с аксиальным вводом сырья

1 -- штуцер вводя сырья; 2 -- распределитель; 3 -штуцер вывода продуктов реакции; 4 --корпус; 5 -- наружная термопара; 6 -- опорное кольцо; 7 -- днище; 8 -- люк для выгрузки катализатора; 9 -- легкий шамот; 10 -- люк; 11 -- штуцер дли эжекции газов; 12 -- опорная решетка; 13. 14. 15 -- фарфоровые шарики; 16 -- катализатор: 17 -- футеровка; 19 -- штуцер для термопары.

Реактор с радиальным вводом сырья и внутренней футеровкой. Реакторы данного типа отличаются от реакторов с аксиальным вводом сырья тем, что газосырьевая смесь проходит через слой катализатора в радиальном направлении. Как было указано выше, такое конструктивное решение позволяет значительно снизить гидравлическое сопротивление, уменьшить вероятность засорения катализатора продуктами коррозии.

Реактор, показанный на рис. 2, применяется на установках типа ЛЧ-35-11/600 и включает в себя общие для этого типа аппаратов детали: корпус, днище, штуцеры для ввода и вывода сырья и продуктов реакции, штуцеры для термопары, выгрузки катализатора и отбора проб, футеровку и опорное кольцо. Внутреннее устройство отличается от реакторов с аксиальным вводом тем, что катализатор размещается во внутреннем перфорированном стакане, а между футеровкой и стаканом существует кольцевой зазор.

Газосырьевая смесь по кольцевому зазору проходит через слой катализатора и выводится через центральную перфорированную трубу. Материальное исполнение, типы катализаторов, футеровки и шарика реакторов подобного типа такие же, как у реакторов с аксиальным вводом сырья.

Рис. 2. Реактор каталитического риформинга с радиальным вводом газосырьевой смеси 1 -- штуцер ввода сырья; 2 -- футероика; 3 -- поверхностные термопары; 4 -- корпус; 5 - многозонная термопара; 6 -- фарфоровые шарики; 7 -- штуцер вывода продуктов реакции; 8 -- катализатор.

каталитический крекинг риформинг нефтепереработка

Инфраструктура мощностей нефтепереработки регионов мира

Размещено на Allbest.ru