CC BY
31
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВИСБРЕКИНГА УТЯЖЕЛЕННОГО СЫРЬЯ
Ахмадова Хава Хамидовна
канд. техн. наук, доцент ГГНТУ, г. Грозный E-mail: [email protected]
Кадиев Хусейн Магомедович
канд. техн. наук, ген. директор ЗАО «ГрозНИИ», г. Грозный
E-mail: kadiev@ips. ac. ru
Сыркин Алик Михайлович
канд. хим. наук, проф.УГНТУ, г. Уфа E-mail: [email protected]
Исследования процесса висбрекинга показывают, что эффективность процесса, материальный баланс и качество получаемых продуктов при использовании сопоставимого по качеству сырья во многом зависят от конструкции реакционного устройства.
На сегодняшний день получили широкое распространение четыре основных варианта осуществления процесса висбрекинга [4]:
1. по печному варианту;
2. печного висбрекинга с сокинг-камерой;
3. с реакционной камерой с нисходящим потоком;
4. с реакционной камерой с восходящим потоком.
Опыт работы установок висбрекинга с реализацией печных вариантов показывает, что они не обеспечивают снижение вязкости сырья до норм, предъявляемым к товарным котельным топливам. В этом случае для получения товарного котельного топлива необходимо вовлечение дополнительного количества разбавителей.
Анализ работы установок с реакционной камерой с нисходящим потоком показывает, что такие варианты позволяют получать товарное котельное топливо без вовлечения разбавителей со стороны. В этом случае висбрекинг осуществляют по рецикловой схеме с высоким коэффициентом рециркуляции 2-3, что значительно снижает технико-экономические показатели процесса [4].
Наиболее эффективными являются процессы висбрекинга с использованием выносной реакционной камеры с восходящим потоком. Реализация этой технологии висбрекинга обеспечивает длительное пребывание тяжелой части сырья в реакционной зоне в мягких условиях, за счет чего происходит легкий крекинг исходных тяжелых углеводородов с образованием максимального количества целевых среднедистиллятных фракций.
Современная тенденция углубления переработки нефти предусматривает увеличение выработки светлых нефтепродуктов и снижение доли котельного топлива, поэтому исследования, направленные на эффективную переработку нефтяных остатков процессом висбрекинга, являются актуальными.
Обеспечение наибольшей конверсии процесса сопровождается высоким выходом газа и бензина, которые хотя и не являются целевыми продуктами процесса, однако получение их из тяжелых остатков повышает глубину переработки нефти, что позволяет также говорить о преимуществах вариантов висбрекинга с реакционными камерами.
В ГрозНИИ в настоящее время продолжаются углубленные исследования технологии направленной термодеструктивной переработки тяжелых нефтяных остатков — инициированного низкотемпературного висбрекинга, разработанного в ГрозНИИ в конце 1980-начале 1990-х годов [1, 2, 5].
При вовлечении в переработку тяжелых нефтей новых месторождений при отборе вакуумного газойля получают высокосмолистые остатки, характеризующиеся высокой вязкостью и содержанием асфальто-смолистых веществ. Переработка этих остатков методом висбрекинга является весьма сложной задачей. В ГрозНИИ изучена возможность переработки методом висбрекинга вакуумных остатков, полученных из смесей тяжелых нефтей с западно-сибирской в различных соотношениях [3].
Физико-химические свойства исследованных образцов сырья приведены в таблице 1 (образцы 3,4,5), из данных которой видно, что вакуумные остатки весьма (особенно образец 5) существенно отличаются от образцов сырья
висбрекинга (1 и 2), полученных из нефтей типа западно-сибирской при разной глубине отбора вакуумного газойля.
Резкое отличие в физико-химических свойствах обусловлено в первую очередь высоким содержанием асфальто-смолистых веществ, зависящим от соотношения в смеси доли тяжелых и западно-сибирских нефтей.
Таблица 1.
Физико-химические свойства сырья висбрекинга
Показатели Номера образцов сырья
1 2 3 4 5
Плотность при 200С, кг/м3 99 7,3 1006 ,2 100 8,6 103 2,5 1088 ,0
Молекулярная масса 79 0 810 667 760 1222
Содержание серы, % мас 2,4 2,7 4,5 4,8 5,8
Коксуемость, % мас 17, 3 18,6 19 20 21
Температура застывания, 0С 31 33 48 49 51
Содержание фракций, % мас.
до 3500С - - - - -
до 5000С 4,0 - 10,5 5,0 4,0
Вязкость кинематическая, мм2/с
при 800С 34 31 6767 417 8 535 7 2248 9
при 1000С 88 2 2032 108 9 128 7 3874
Групповой углеводородный состав, % мас.
парафино-нафтеновые 10, 2 8,5 9,8 9,0 8,6
ароматические 53, 3 49,1 44,0 41,4 35,6
смолы 28, 4 32,4 32 32,1 36,3
асфальтены 6,1 10,0 14,2 17,5 19,5
С увеличением в смеси доли тяжелых нефтей от 15 до 60 % содержание смол возрастает от 31 до 36,3 % мас., асфальтенов от 14,1 до 19,4 % мас., вязкость увеличивается соответственно от 564 до 30360ВУ при 800С. Переработка таких видов сырья требует особого подхода для поддержания уровня стабильности остатка висбрекинга и выхода карбоидов на приемлемом уровне при максимальной эффективности снижения вязкости.
На пилотной установке с выносной реакционной камерой с восходящим потоком были проведены опыты по висбрекингу сырья (образец 3), полученного из смеси нефтей с наименьшим (15%) содержанием тяжелых нефтей.
Условия проведения и результаты опытов представлены в таблице 2, из данных которой видно, что с повышением температуры от 4110С до 4240С конверсия до 5000С увеличивается от 33 до 38 % мас.
Таблица 2.
Влияние температуры на показатели висбрекинга гудрона ( сырье — образец 3, давление — 0,6 МПа, время реакции 13,6 —14,2 мин).
Условия проведения опытов и показатели процесса Температура, 0С
411 420 424
Выход продуктов реакции, % мас.:
Газ 1,3 2,2 2,4
бензин (нк -1800С) 4,3 3,0 3,8
фракция 180-3 500С 12,1 13.4 14,2
фракция 3 50-5000С 22,3 22,6 22,3
остаток >5000С 60,0 57,8 55,2
Показатели качества продуктов:
Газ: плотность, г/л 1,22 1,23 1,29
8 4 1
содержание в газе, % мас.
—неуглеводородных компонентов 16,6 6 14,1 12,1
в том числе и сероводорода 11,5 8,7 8,9
—непредельных углеводородов 27,9 0 26,9 24,9
—предельных углеводородов 54,5 59,0 63,0
Бензин (фр.нк-1800С)
0 3 —плотность при 20 С, кг/м 740, 6 767, 1 757, 2
—йодное число, г 12 на100 г 58,8 69,4 74,6
Компонент котельного топлива (остаток выше 1800С)
0 3 —плотность при 20 С, кг/м 985, 8 998, 1 984, 4
—вязкость условная при 800С, 0ВУ 18 17 15,9
—содержание, % мас.
—серы, % мас. 2,9 3,1 2,8
—карбоидов 0,10 0 0,18 5 0, 2
—температура застывания,0С +6 +4 +3
Степень стабильности 2,03 1,85 1,6
С ростом конверсии вязкость остатка выше 1800С снижается от 18 до 15,90ВУ. Степень стабильности остатка висбрекинга выше 1800С при этом понижается от 2,03 до 1,6. Предельно допустимая глубина превращения сырья, ограничиваемая стабильностью остатка висбрекинга, составляет около 33%мас.
Вязкость остатка выше 1800С при этой конверсии незначительно выше нормируемой для товарного топлива М100. Выход карбоидов небольшой (0,1% мас.).
Таким образом, при вовлечении в переработку 15% тяжелых нефтей в смеси с западно-сибирской можно получить стабильный остаток висбрекинга,
характеризующийся приемлемой для компонента котельного топлива
вязкостью.
Список литературы
1. Ахмадова Х. Х., Абдулмежидова З. А., Сыркин А. М. Низкотемпературный висбрекинг по технологии ГрозНИИ // VII Конгресс нефтегазо-промышленников России. Материалы международной научно-практической 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.
4. Обухова С.А., Везиров Р.Р.,Везирова Н.Р., Исякаева Е.Б., Теляшев Э.Г. Роль процесса висбрекинга в схемах современного НПЗ. Материалы Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка — 2010». С. 40-43.
5. Хаджиев С., Кадиев Х. Будущее глубокой переработки нефти: Сделано в России // The Chemical Journal. 2009. Сентябрь. — С. 34-37.
