CC BY
38
СЕКЦИЯ 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ПОКАЗАТЕЛИ ВИСБРЕКИНГА С АКТИВИРУЮЩИМИ И ИНИЦИИРУЩИМИ ДОБАВКАМИ
Ахмадова Хава Хамидовна
канд. техн. наук, доцент ГГНТУ. г. Грозный E-mail: Hava9550@mail. ru
Кадиев Хусейн Магомедович
канд. техн. наук, ген. директор ЗАО «ГрозНИИ», г. Грозный
E-mail: [email protected]. ac. ru
VISCOSITY BREAKING INDICATORS WITH ACTIVATING AND INITSIIRUSHCHIMI ADDITIVES
Hava Akhmadova
сandidate. Technical., Associate Professor of Grozny State Oil
Technical University, Grozny
Hussein Kadiyev
сandidate. Technical., gen. director of GROZNII closed joint stock
company, Grozny
АННОТАЦИЯ
Проведено исследование процесса висбрекинга утяжеленного сырья по технологии низкотемпературного висбрекинга. Исследования проведены на пилотной проточной установке с применением выносного реактора. Показано, что совместное применение активирующих и инициирующих добавок в процессе висбрекинга утяжеленного сырья значительно повышает эффективность снижения вязкости тяжелых нефтяных остатков по сравнению с раздельным применением этих добавок. В опытах с добавкой к сырью процесса
висбрекинга тяжелого газойля каталитического крекинга и инициирующей добавки вязкость снижается более чем в 90 раз.
ABSTRACT
Research of process of viscosity breaking of the weighted raw materials on technology of low-temperature viscosity breaking is carried out. Researches are carried out on pilot flowing installation with use of the portable reactor. It is shown that joint application of activating and initiating additives in the course of viscosity breaking of the weighted raw materials considerably increases efficiency of decrease in viscosity of the heavy oil remains in comparison with separate application of these additives. In experiences with an additive to raw materials of process of viscosity breaking of heavy gasoil of catalytic cracking and an initiating additive viscosity decreases more than in 90 times.
Ключевые слова: висбрекинг; утяжеленное сырье; тяжелые нефтяные остатки; гудрон; активирующие и инициирующие добавки; температура; вязкость; эффект снижения вязкости; стабильность; опыты; исследования; пилотная установка; технологическая схема
Keywords: the viscosity breaking; the weighted raw materials; the heavy oil remains; the tar; activating and initiating additives; temperature; viscosity; effect of decrease in viscosity; stability; experiences; researches; pilot installation; the technological scheme
Проведенные нами исследования по висбрекингу утяжеленного гудрона показывают, что при висбрекинге чистого гудрона вязкость его снижается в 9—13 раз при удовлетворительной стабильности получаемого остатка висбрекинга [1, 2, 3]. Применение ароматизированных добавок обеспечивает снижение вязкости сырья в 20—30 раз с получением стабильного продукта. Однако с утяжелением сырья возрастает его вязкость, усложняя задачи висбрекинга, поскольку возникает необходимость в снижении вязкости почти в 200 раз при сохранении стабильности остатка висбрекинга.
Для решения этой проблемы нами проводились исследования влияния активирующих и инициирующих добавок на показатели процесса висбрекинга с целью разработки специальных технологических приемов, позволяющих существенно повысить степень снижения вязкости без увеличения выхода побочных продуктов.
Для изучения влияния активирующих и инициирующих добавок на показатели процесса низкотемпературного висбрекинга использовали образец сырья, физико-химические свойства которого приведены в таблице 1.
Таблица 1
Физико-химические свойства сырья висбрекинга
Показатели Номера образцов сырья
Плотность при 200С, кг/м3 1088,0
Молекулярная масса 1222
Содержание серы, % мас 5,8
Коксуемость, % мас 21
Т емпература застывания, 0С 51
Содержание фракций, % масс.
до 3500С -
до 5000С 4,0
Вязкость кинематическая, мм2/с (0ВУ)
при 800С 22489 (3036)
при 1000С 3874 (524)
Групповой углеводородный состав, % масс.
парафино-нафтеновые 8,6
ароматические 35,6
смолы 36,3
асфальтены 19,5
Углубленное исследование процесса висбрекинга и получение показателей для проектирования новых установок осуществляли на непрерывно действующей пилотной установке.
Принципиальная технологическая схема установки приведена на рисунке 1.
Сырье с температурой 70—1000С из емкости Е-1 насосом Н-2 закачивали в сырьевые емкости М-1,2, оборудованные паровой рубашкой и устройством для измерения уровня. Из М-1,2 сырье дозировочным насосом Н-3(5) подавали в подогреватель П-1, где оно нагревалось до заданной температуры, и направляли в реактор Р-1, в котором сырье подвергалось термической деструкции. Паро-жидкую смесь продуктов реакции по охлаждаемому трубопроводу выводили из реактора в сепаратор высокого давления С-1, в котором поддерживали температуру 60—800С.
Уровень и давление в сепараторе регулировали автоматически с помощью клапанов, установленных на линиях вывода жидкой фазы и газа из сепаратора высокого давления.
Рисунок 1 — Принципиальная технологическая схема пилотной установки висбрекинга Е-1 — емкость для хранения сырья; Н-2 — насос;
М-1,2 — сырьевые емкости; М-3,4 — емкость для активирующих инициирующих добавок; Н-3,4 — микродозаторы для подачи активаторов, инициаторов; П-1 — нагреватель сырья;
Р-1 — реактор; С-1 — газосепаратор высокого давления;
С-2,3 — газосепараторы низкого давления; О-1 — каплеотстойник; М-2 — емкость для защелачивания газа от сернистых соединений;
ГС — газовый счетчик.
I — сырье; II — турбулизатор; III — активирующие и инициирующие добавки; IV — жидкий продукт висбрекинга;
V — сконденсировавшаяся часть паровой фазы продуктов висбрекинга; VI — водяной пар; VII — охлаждающая вода
Жидкие продукты висбрекинга из сепаратора высокого давления поступали в сепаратор низкого давления С-2, оборудованный рубашкой водяного охлаждения, где охлаждались до 30—400С.
Охлажденные жидкие продукты висбрекинга выгружали из сепаратора низкого давления через 1—2 часа и взвешивали. Несконденсировавшиеся углеводородные компоненты из сепаратора высокого и низкого давления направляли в сепаратор низкого давления С-3, также оборудованный водяной рубашкой. Несконденсировавшаяся часть паровой фазы из сепаратора С-3 поступала в каплеотбойник О-1, где дополнительно от нее отделялись механически увлеченные паровой фазой жидкие продукты. В О-1 отбирали пробу газа. Газовую часть
выщелачивали от сернистых соединений в емкости Е-2 и через газовый счетчик ГС направляли на сжигание.
Схемой пилотной установки предусматривалась возможность подачи в сырье висбрекинга перед печью микроколичества активаторов, инициаторов и турбулизаторов из емкостей М-3,4 микродозаторами Н-3,4.
На установке проводили исследования по варианту технологии процесса печного висбрекинга и низкотемпературного висбрекинга с выносной реакционной камерой.
При изучении печного висбрекинга использовали нагреватель-реактор, совмещенный в единой проточной трубчатой системе.
При изучении низкотемпературного висбрекинга к нагревателю сырья подключали выносную реакционную камеру (рисунок 2), которая представляла вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем с организацией восходящего потока сырья.
Рисунок 2. Выносная реакционная камера пилотной установки низкотемпературного висбрекинга 1 — сырье; 2 — корпус-реактор; 3 — вывод продуктов
реакции; 4 — карман термопары; 5----крышка реактора;
6 —электрообогрев; I — сырье; II — продукты реакции
Высота цилиндрической части реакционной камеры составляла 402 мм, общая высота 600 мм, диаметр 600мм, полезный реакционный объем 2,156 л. Сверху в реактор поставлен карман термопары, на котором закрепляли секционирующиеся решетки и насадку для изменения реакционного объема.
На наружной поверхности реактора нанесен электрообогрев для компенсации тепловых потерь, состоящий из трех самостоятельных секций. В ходе опыта заданные расходы сырья, турбулизаторов и активирующих добавок регулировали производительностью соответствующего насоса-дозатора и контролировали по уровню в соответствующих мерниках.
Сравнительные данные по испытанию технологии висбрекинга с активирующими и инициирующими добавками приведены в таблице 2.
Таблица 2
Показатели висбрекинга гудрона с активирующими ________и инициирующими добавками__________________
Наименование показателей Т емпература 440°С, время реакции 606 сек, давление 0,6 МПа
Подача, % мас.:
- бензина-турбулизатора 1,8 1,8 1,9
- тяжелого газойля каталитического крекинга - 4,8 4,7
- водяного конденсата 2,0 1,95 2,1
- инициирующей добавки - - 0,001
Выход продуктов, % мас.:
газ 1,2 2,5 1,1
бензин (фр. нк-180°С) 2,3 2,7 2,2
остаток выше 180°С 96,5 95,8 96,7
Свойства продуктов висбрекинга
Газ: плотность про 20°С, г/л 1,33 1,38 1,23
неуглеводородные компоненты, % мас. 22,4 21,9 19,0
в т.ч. сероводорода 19,4 20,1 16,5
непредельные С2 — С5 , % мас. 39,4 39,9 37,2
непредельные до С5 включительно, % мас. 38,2 38,2 43,8
Бензин (фр. нк-180°С):
плотность про 20°С, кг/м3 763,0 760,2 757,4
йодное число, где I на 100 г 68,6 67 62,4
содержание серы, % мас. 8,2 3,1 3,3
Характеристика остатка > 180°С:
плотность про 20°С, кг/м3 1019 1021 1008
вязкость условная при 80°С,°ВУ 242 86 27
температура застывания, °С 16 15 9
содержание карбено-карбоидов, % мас. 0,12 0,09 0,07
содержание серы, % мас. 5,60 5,62 5,70
степень стабильности 2,0 2,0 2,1
Результаты опытов показывают, что без применения ароматизированной добавки и инициатора вязкость остатка с условной вязкостью при 80°С 3036° ВУ, составила 242°ВУ, что значительно превышает нормируемую величину вязкости для товарного топлива М 100.
Добавка ароматизированного газойля способствует повышению эффективности снижения вязкости (86), однако, достичь уровня вязкости, требуемого для топочного мазута не удается.
Введение инициирующей добавки в сырье в количестве 0,001 % мас. повышает степень снижения вязкости в более чем три раза до 27°ВУ. Остаток выше 180°С при осуществлении процесса с добавками инициатора характеризуется более высокой степенью стабильности, меньшим содержанием карбено-карбоидов и более низкой температурой застывания.
Следует отметить, что применение инициирующих добавок способствует снижению ненасыщенности легких продуктов висбрекинга. Так, содержание непредельных в газе ниже на 2,5 %, йодное число бензина снижается на 8 %.
Можно предположить, что этот факт связан с тем, что присутствие в реакционной среде высокоактивного метильного радикала инициатора препятствует распаду радикала по связи, находящейся в ß-положении относительно углеродного атома, несущего неспаренный электрон.
Таким образом, в опытах с добавкой к сырью процесса висбрекинга тяжелого газойля каталитического крекинга и инициирующей добавки вязкость остатка снижается более чем в 90 раз.
Список литературы:
1. Ахмадова Х.Х., Абдулмежидова З.А., Сыркин А.М. Низкотемпературный висбрекинг по технологии ГрозНИИ // VII Конгресс нефтегазо-промышленников России. Материалы международной научнопрактической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия — 2007». Уфа, 2007. — C. 74—75.
2. Ахмадова Х.Х., Сыркин А.М., Махмудова Л.Ш. Становление и развитие процесса висбрекинга тяжелого углеводородного сырья. М.: Химия, 2008. 208 с.
3. Кадиев Х.М. Разработка технологии направленной термодеструктивной переработки тяжелых нефтяных остатков. Автореферат на соиск. ученой степени канд. техн. наук. Грозный.1988. С. 25.
