ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВИСБРЕКИНГА УТЯЖЕЛЕННОГО СЫРЬЯ
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: kadiev@ips. ac. ru
Сыркин Алик Михайлович
канд. хим. наук, проф.УГНТУ, г. Уфа E-mail: Syrkinam@mail.ru
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 997, 3 1006 ,2 100 8,6 103 2,5 1088 ,0
Молекулярная масса 790 810 667 760 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 3431 6767 417 8 535 7 2248 9
при 1000С 882 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 8 1,23 4 1,29 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 180 С 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.