CC BY
322
УДК 665.6
Г. В. Тараканов, А. Ф. Нурахмедова, И. В. Савенкова, А. Р. Рамазанова
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ВИСБРЕКИНГА И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
Предложена классификация методов интенсификации и повышения эффективности процесса висбрекинга, позволяющая условно разделить их на четыре группы: технологические методы (проведение процесса в реакционном змеевике трубчатой печи или в выносном реакторе; использование редуцирующего (дроссельного) клапана или вентиля между реактором (реакционным змеевиком) и разделительной аппаратурой для обеспечения регулируемого перепада давления между ними; комбинирование установок висбрекинга и термического крекинга; тип системы квенчинга и пр.); методы, характерные только для технологической разновидности процесса с выносным реактором, главный отличительный признак - конструктивное устройство этого реактора; химические методы, предусматривающие использование среды водорода, веществ - доноров водорода, промоторов и других реагентов и добавок к сырью процесса; физические методы, предполагающие применение акустических, электромагнитных и других полей. Анализ классификационных методов интенсификации процесса висбрекинга показывает, что уровень использования этих методов в нефтеперерабатывающей промышленности различен - от промышленного применения до лабораторных исследований.
Ключевые слова: углеводородное сырьё, глубокая переработка, висбрекинг, интенсификация, классификация, технологические методы, конструкция выносного реактора, химические методы, физические методы.
Введение
Одним из направлений квалифицированной глубокой переработки тяжёлых нефтяных и газоконденсатных остатков (мазутов, полугудронов, гудронов и крекинг-остатков) является их термодеструктивное крекирование с получением дополнительного количества алкенсодержаще-го углеводородного газа, светлых нефтепродуктов и котельного топлива, имеющего температуру застывания и вязкость в соответствии с требованиями стандартов. К этим процессам термодеструктивного крекирования (или термолитической переработки) относятся висбрекинг (лёгкий термический крекинг) и термический крекинг при жёстком технологическом режиме, а также их разновидности [1]. Процесс жёсткого термического крекинга с 1970-х гг. не имеет широкого распространения в нефтепереработке из-за производства в ходе процесса больших объёмов химически нестабильных алкенсодержащих светлых фракций низкого качества, применение которых в качестве компонентов моторных топлив требуется их предварительного облагораживания. Висбрекинг распространён в настоящее время значительно шире, т. к., во-первых, имеет сравнительно небольшой выход низкокачественных светлых фракций (компонентов моторных топлив) и, во-вторых, позволяет повысить глубину переработки углеводородного сырья без необходимости добавления в производимое котельное топливо прямогонных дизельных фракций.
Классификация методов интенсификации
Совершенствованию технологии и техники процесса висбрекинга и методам интенсификации и повышения его эффективности в современных условиях уделяется весьма большое внимание. В целом методы интенсификации и повышения эффективности процесса висбрекинга можно условно разделить на четыре группы.
1.Технологические методы, которые уже применяются или могут применяться в перспективе на промышленных установках висбрекинга. К ним, в частности, относятся следующие методы. 1. Проведение процесса в реакционном змеевике трубчатой печи или в выносном реакторе. Реакционный змеевик позволяет обеспечить высокую гибкость (регулировку) подвода теплоты, лёгкость удаления кокса из труб печи паровоздушным способом и получение котельного топлива стабильного качества [2].
Выносной реактор позволяет работать с потоком, имеющим более низкую температуру на выходе из печи, и тем самым экономить 30-35 % печного топлива и 10-15 % капитальных затрат при одновременном уменьшении размеров и тепловой мощности печи, оборудования для
утилизации тепла дымовых газов и гидравлического сопротивления змеевика печи. Одновременно с этим увеличиваются селективность и глубина процесса, снижается закоксовывание змеевика печи и увеличивается межремонтный пробег установки (до одного года). Основными недостатками разновидности висбрекинга с выносным реактором являются сложность и высокая стоимость очистки змеевика печи и камеры от коксовых отложений, а также наблюдающееся обратное перемешивание жидкого продукта из-за значительного отклонения от режима идеального вытеснения и, как следствие, его «перекрекирование» и понижение стабильности получаемого котельного топлива [2].
2. Использование редуцирующего (дроссельного) клапана или вентиля между реактором (реакционным змеевиком) и последующей сепарационно-фракционирующей аппаратурой для обеспечения регулируемого перепада давления между ними. Этот простой в реализации технологический метод позволяет снизить пенообразование без_подачи антипенной присадки и легко регулировать качество получаемых газойлевых фракций [3].
3. Получение при висбрекинге газа, бензиновой фракции, выкипающей при температуре ниже 160 °С, лёгкого (фракция 160-300^350 °С) и тяжёлого (фракция 300^350-540^550 °С) газойлей и остатка (фракция, выкипающая при температуре выше 540^550 °С), смешение лёгкого газойля с остатком в соотношении 10-50:50-90 % для образования котельного топлива требуемой вязкости и смешение оставшегося лёгкого газойля и тяжёлого газойля для последующей глубокой переработки этой смеси в моторные топлива в ходе вторичных каталитических процессов. Газ и бензиновую фракцию выделяют из продуктов висбрекинга в атмосферной колонне, а лёгкий и тяжёлый газойли и остаток - в вакуумной колонне. При осуществлении метода можно корректировать пределы кипения и выход фракций в зависимости от природы исходного сырья и заданной вязкости котельного топлива. Эта технология, названная технологией висбре-кинга с дискретной вакуумной перегонкой, позволяет упростить технологию процесса, снизить выход традиционного котельного топлива на 30-35 % масс. и, соответственно, на такое же количество расширить ресурсы сырья для производства моторных топлив [4, 5].
4. Тангенциальный ввод нагретого сырья из печи в реактор, работающий под давлением, и в точку выше уровня жидкой фазы в нём, который составляет 50-75 % высоты этого реактора. Газопаровую и жидкую фазы (с верха и низа реактора соответственно) направляют на разделение в ректификационную колонну. Высоту уровня жидкой фазы в реакторе устанавливают путем регулирования вывода жидкой фазы, давление - путем регулирования вывода газопаровой фазы. Метод позволяет осуществлять управление режимом работы реактора и получение продуктов заданного качества из углеводородных остатков, а также повысить уровень безопасности процесса [6].
5. Проведение процесса висбрекинга, имеющего невысокую степень конверсии, в жидкой фазе или в двухфазном состоянии с наличием паровой (газ, бензин) и жидкой (газойль, крекинг-остаток) фаз. Это достигается варьированием температуры и давления процесса: температура определяет скорость протекания процесса крекинга, а давление - объём паров и время пребывания сырья в зоне реакции.
6. Комбинирование установок висбрекинга и термического крекинга, которое применяют в тех случаях, когда необходимо увеличить ресурсы вырабатываемых средних дистиллятов, например компонента дизельного топлива. При комбинировании вакуумные дистилляты либо полностью рециркулируют в процесс, либо направляют на каталитический крекинг [7].
7. Система квенчинга, выбор которой должен быть рациональным для каждой конкретной установки висбрекинга, а именно: газойлевый квенчинг, квенчинг остатком или квенчинг по технологии Вуда:
- газойлевый квенчинг позволяет иметь пониженное коксообразование, обеспечить пониженное содержание механических примесей в продуктах висбрекинга и быстрое достижение температурного равновесия, но при этом получаются повышенные нагрузки по парам и жидко -сти в зоне ввода сырья в колонну, в промывной секции и контуре циркуляционного орошения и дополнительно смешиваются потоки [8, 9];
- квенчинг остатком позволяет также понизить коксообразование в реакционном оборудовании и создаёт возможность дополнительной утилизации теплоты на установке на более высоком температурном уровне, но приводит к обрастанию фракционирующей колонны коксовыми отложениями, создаёт высокие нагрузки в контуре квенчинга, и в продуктах висбрекинга увеличивается количество механических примесей [8, 9];
- квенчинг по технологии Вуда (мгновенное охлаждение реакционной смеси при печном змеевиковом висбрекинге) устраняет необходимость использования дополнительной вакуумной колонны и приводит к сокращению производства котельного топлива на 10-15 %. Однако при этом увеличивается выход тяжёлого газойля висбрекинга, который требует гидроочистки, и получаемое котельное топливо не соответствует требованиям стандартов, вследствие чего необходимо его разбавление лёгким и (или) тяжёлым газойлем каталитического крекинга [8, 10].
8. Использование турбулизаторов (водяного пара, бензиновой или газойлевой фракций), подаваемых обычно в поток сырья, в основном для снижения коксообразования [11-13]:
- водяной пар приводит к уменьшению коксообразования, снижению выхода газа и крекинг-остатка, обеспечивает высокий выход дистиллятных продуктов (до 50-70 % на исходное сырьё), уменьшает объём подаваемой жидкости, но усиливает коррозию конденсационно-холодильного оборудования и верха ректификационной колонны, приводит к повышенному расходу нейтрализующих агентов и ингибиторов коррозии и дополнительным затратам на очистку загрязнённого водяного конденсата;
- бензиновая турбулизация также приводит к уменьшению коксообразования, возможности ужесточения режима, более полному парообразованию, отсутствию повышенной коррозии конденсационно-холодильного оборудования, отсутствию необходимости очистки сульфидных стоков, но и к перегрузке парами турбулизатора ректификационной колонны и конденсационно-холодильного оборудования;
- газойлевая турбулизация снижает коксообразование в печи и выносном реакторе и, как следствие этого, увеличивает время межремонтного пробега установки, снижает реакционную способность асфальтенов и даёт возможность вытеснения тяжёлого продукта из печи и реактора при аварийной остановке печного насоса, но возникает необходимость подачи больших количеств жидкости и отмечается неполное парообразование по длине змеевика трубчатой печи.
II. Методы, характерные только для технологической разновидности процесса с выносным реактором. Их главным отличительным признаком является конструктивное устройство этого реактора. В этой группе различают следующие конструкции выносного реактора:
1. Реактор с восходящим потоком крекируемого сырья, который позволяет значительно увеличить время пребывания жидкой фазы в зоне реакции и степень превращения, но одновременно с этим увеличивается степень закоксовывания реактора и уменьшается межремонтный пробег установки. Эти реакторы рекомендуется использовать при висбрекинге сравнительно лёгкого сырья с малым содержанием смол, асфальтенов и других коксообразующих компонентов (например, дистилляты и мазуты, а также газоконденсатные гудроны). Требуемая конверсия сырья в реакторе с восходящим потоком достигается при более низких значениях температуры и большем времени пребывания сырья, чем при использовании нисходящего потока.
2. Реактор с нисходящим потоком крекируемого сырья, который позволяют достичь прямо противоположного результата висбрекинга по сравнению с результатом при использовании восходящего потока сырья. Эти реакторы предпочтительнее использовать при переработке тяжёлых углеводородных остатков [14, 15].
3. Реактор змеевикового типа, представляющий собой три вертикальных полых цилиндра диаметром 900 мм и высотой 14 м, последовательно связанных между собой. Режим в этом реакторе близок к режиму идеального вытеснения. Процесс висбрекинга имеет высокую эффективность и низкое коксообразование, но конструкция реактора достаточно громоздка [15].
4. Двухступенчатый реактор [16], состоящий из двух последовательно расположенных реакционных зон. Для проведения реакций крекинга в этом реакторе используется трёхступенчатый комбинированный способ подвода теплоты к сырью. Для подвода первой части энергии углеводородное сырьё (тяжёлый углеводородный остаток) нагревается в трубчатой печи до температуры, находящейся в диапазоне на 30 °С ниже и на 15 °С выше температуры начала термической деструкции сырья при давлении процесса. Для предотвращения нежелательного на этом этапе термического крекинга углеводородного сырья и образования коксовых отложений в сырьё добавляют некоторое количество воды в пределах до 15 % масс. в расчёте на подаваемое углеводородное сырьё.
Для подвода второй части энергии генерируется перегретый водяной пар с температурой от 500 до 800 °С, который вместе нагретым углеводородным сырьём вводят в первую реакционную
зону реактора. Углеводородное сырьё вводят в эту зону через множество каналов, а перегретый водяной пар подается в неё через один или несколько других каналов. Взаимное расположение каналов для углеводородного сырья и каналов для водяного пара в первой реакционной зоне выполнено так, что поток перегретого водяного пара пересекается с потоками сырья под прямым углом или близким к нему. Это обеспечивает такое взаимодействие потоков углеводородного сырья и перегретого водяного пара, при котором происходит интенсивное перемешивание этих потоков и, соответственно, интенсивный теплообмен и их механическое взаимодействие со значительными сдвиговыми усилиями. При механическом взаимодействии потоков третья часть энергии передается от водяного пара к углеводородному сырью в виде кинетической энергии. Предпочтительное среднее время пребывания реакционной смеси в первой реакционной зоне составляет менее 0,1 с, что обеспечивает низкое газообразование и коксообразование.
Во второй реакционной зоне происходит обрыв цепи реакций и стабилизация продуктов, что резко снижает образование углеводородов с низкой молекулярной массой, и, соответственно, снижается образование газовой фазы. Объём второй реакционной зоны больше объёма первой реакционной зоны минимум в 5 раз. При истечении реакционной смеси из первой реакционной зоны во вторую происходит адиабатическое расширение потока. Поток тратит часть своей энергии на работу расширения, что ведёт к снижению внутренней энергии и температуры, в результате чего во второй реакционной зоне устанавливаются более низкое давление и более низкая температура реакционной смеси.
Для увеличения единичной производительности двухступенчатый реактор может содержать несколько первых реакционных зон. В целом в подобном реакторе происходит практически мгновенный нагрев углеводородного сырья до температуры достаточной для осуществления реакций крекинга и практически мгновенное прекращение реакций из-за использования второй реакционной зоны большего объёма. В таком реакторе обеспечивается высокая степень конверсии сырья при минимальных газообразовании и потерях.
Во второй классификационной группе для реакторов с восходящим потоком крекируемого сырья можно выделить две подгруппы их конструкций:
- одноходовые (для реакционной массы) реакторы;
- многоходовые (для реакционной массы) реакторы, которые более компактны по сравнению с одноходовыми аппаратами и имеют конструкцию, которая, за счёт разделения объёма реактора на однородные по сечению зоны, обеспечивает режим идеального вытеснения, равновеликие скорости движения реакционной массы по всему аппарату, отсутствие застойных зон и постоянство времени пребывания реакционной массы в аппарате [14].
III. Химические методы, предусматривающие использование различных активирующих и инициирующих добавок и реагентов к сырью процесса. К ним относятся:
1. Проведение процесса в среде водорода без внесения катализатора со стороны (гидро-висбрекинг), что позволяет уменьшить содержание общей серы в конечных продуктах, снизить вязкость остатка, обеспечить повышенный выход газа и бензина, замедлить скорости вторичных реакций уплотнения и, как следствие этого, добиться большей глубины деструкции сырья и сокращения выработки котельного топлива (около 60 % на исходный гудрон) [11].
2. Использование веществ-доноров атомов водорода, например лёгкого газойля каталитического крекинга (донорный вискрекинг или донорно-сольвентный висбрекинг), которые позволяют уменьшить коксообразование, повысить качество получаемых дистиллятов, увеличить глубину переработки сырья и использовать типовое оборудование существующих установок термического крекинга при обычных режимах проведения крекинга. Однако при этом необходим сравнительно высокий расход рециркулирующего донора по отношению к свежему сырью (от 20 до 100 %) [11].
3. Ввод в сырьё моно- и бициклических ароматических углеводородных присадок для снижения вязкости крекинг-остатка, снижения коксообразования и вымывания ранее отложившегося кокса [14, 17-19].
4. Ввод в сырьё в качестве промоторов процесса (углеводородов ряда нафталина, органо-силоксанов, метилполисилоксана (0,25-3,00 % масс.), концентрата сернисто-щелочных стоков, 3 %-ной водной эмульсии мазута с добавлением поверхностно-активных присадок или без них), что также позволяет уменьшить коксообразование при увеличении выхода бензиновой фракции, но приводит к коррозии оборудования, в том числе из низколегированных сталей [9].
5. Добавка к сырью полярных соединений, в частности ацетона в количестве 0,001-0,050 %. Позволяет стабилизировать вязкость остатка висбрекинга и снизить его выход [20].
6. Использование кислородсодержащих промоторов процесса, что позволяет увеличить выход бензина в 1,1-1,6 раза и снизить вязкость остатка в 2 раза по сравнению с непромотиро-ванным висбрекингом [9, 21].
7. Добавка в сырьё специальных реагентов (антикоксообразователей, антикоксоосадите-лей, антивспенивателей, ингибиторов коррозии и нейтрализаторов) для более длительной и бесперебойной эксплуатации установки даже при повышенной жёсткости режима без коксоотло-жения с получением стабильного крекинг-остатка, отсутствием пенообразования и защитой от коррозии конденсационно-холодильного оборудования фракционирующей колонны [22-25].
IV. Физические методы, в которых используются различные физические поля. К ним относятся:
1. Обработка сырья перед подачей в реакционную зону ультразвуком, которая позволяет снизить коксообразование и содержание парафинонафтеновых углеводородов, увеличить содержание асфальтенов и дистиллятных фракций: выкипающих при температуре до 350 °С - до 10 %, выкипающих при температуре до 500 °С - до 14 % [26-28].
2. Воздействие на сырьё висбрекинга электромагнитным полем (например, мощностью 0,2-0,5 кВт и частотой 40-55 МГц) для уменьшения коксообразования, увеличения выхода светлых продуктов, снижения энергозатрат на проведение процесса висбрекинга, повышение гомогенности нефтяной системы [28-31].
3. Кавитационное воздействие на сырьё, в частности на гудрон, полученный вакуумной перегонкой мазута, после чего в гудрон вводят добавки (экстракты селективной очистки масел или газойли каталитического крекинга, взятые в количестве 2-8 % масс., или полярные соединения (например, ацетон), взятые в количестве 0,001-0,05 % масс.). Метод позволяет эффективно снизить вязкость, разрушить асфальтеновые ассоциаты, препятствует протеканию вторичной ассоциации разрушенных асфальтеновых структур [32].
4. Подвод в реактор висбрекинга энергии сверхвысокой частоты для уменьшения коксообра-зования, увеличения выхода дистиллятных фракций на 3,4-7,4 % масс., улучшения качества жидких продуктов висбрекинга за счёт снижения содержания механических примесей) [33].
5. Воздействие на сырье электрического поля напряженностью 0,5-1000,0 В/мм перед его подачей на первую ступень двухступенчатого висбрекинга. В результате такого воздействия уменьшаются отложения кокса, процесс проходит при более низкой температуре, уменьшается перегрев пристенной пленки жидкого углеводородного сырья, достигаются экономия топлива, низкие значения скорости коррозии, науглероживания и износа печных труб, увеличивается срок службы и длительность межремонтного периода эксплуатации установки [34].
Заключение
Анализ методов интенсификации процесса висбрекинга, входящих в предложенную классификацию, показывает, что уровень использования этих методов в нефтеперерабатывающей промышленности различен - от промышленного применения на конкретных установках в течение уже длительного времени до первоначальных лабораторных исследований. Наиболее широко используются практически все технологические методы, а из конструкций выносных реакторов - реакторы с восходящим и нисходящим потоками сырья. Химические и физические методы интенсификации процесса находятся на различных стадиях испытаний, включая и опытно-промышленные испытания. Тем не менее, по нашему мнению, наиболее хорошие перспективы для промышленного внедрения имеют химические методы, обеспечивающие значительное повышение технико-экономических показателей процесса висбрекинга.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Капустин В. М., Гуреев А. А. Технология переработки нефти: Ч. 2. Деструктивные процессы. М.: КолосС, 2007. 334 с.
2. Везиров Р. Р. Висбрекинг - технологии, проверенные практикой и временем // Химия и технология топлив и масел. 2010. № 6. С. 3-8.
3. Пат. № 2339675 РФ. Способ висбрекинга нефтяных остатков / Валявин Г. Г., Ветошкин Н. И., Сухов С. В., Запорин В. П., Валявин К. Г., Шарипов Р. В., Хлыбов В. А.; заявл. 31.08.2007; опубл. 27.11.2008.
4. Пат. № 2217474 РФ. Способ висбрекинга нефтяных остатков / Валявин Г. Г., Ахметов А. Ф., Абызгильдин Ю. М., Ветошкин Н. И., Запорин В. П., Шарипов Р. В., Хлыбов В. А., Валявин К. Г.; заявл. 13.08.2002; опубл. 27.11.2003.
5. Валявин Г. Г., Ветошкин Н. И. Технология висбрекинга с дискретной вакуумной перегонкой // Современное состояние процессов переработки нефти (Уфа, 19 мая 2004 г.): материалы науч.-практ. конф. Уфа: Изд-во ГУП ИНХП, 2004. С. 74-75.
6. Пат. № 2408653 РФ. Способ переработки нефтяных остатков / Таушева Е. В., Теляшев Э. Г., Таушев В. В.; заявл. 13.05.2009; опубл. 10.01.2011.
7. Каминский Э. Ф., Хавкин В. А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М.: Техника. ООО «ТУМА ГРУПП», 2001. 384 с.
8. Низамова Г. И. Закономерности кинетики жидкофазного термолиза гудронов и совершенствование технологии процесса висбрекинга: дис. ... канд. техн. наук. Уфа, 2016. 125 с.
9. Пивоварова Н. А., Туманян Б. П., Белинский Б. И. Висбрекинг нефтяного сырья. М.: Техника. ООО «ТУМА ГРУПП», 2012. 64 с.
10. Сиели Гари М. Висбрекинг - следующее поколение // Нефтегаз. 2000. № 1. С. 78-83.
11. Хайрудинов И. Р., Тихонов А. А., Таушев В. В., Теляшев Э. Г. Современное состояние и перспективы развития термических процессов переработки нефтяного сырья. Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2015. 328 с.
12. Везиров Р. Р. Основные практические закономерности и особенности процесса висбрекинга // Башкирский химический журнал. 2010. Т. 17, № 3. С. 189-195.
13. Малахова А. М., Запылкина В. В. Использование турбулизаторов на установке висбрекинга с целью снижения коксоотложения // Наука. Технология. Производство: тез. докл. межвуз. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2012. С. 40-41.
14. Солодова Н. Л., Терентьева Н. А. Пути снижения коксообразования на установках висбрекинга // Вестн. Казан. гос. техн. ун-та. 2011. № 20. С. 217-224.
15. Хайрудинов И. Р., Тихонов А . А. Аппаратурное оформление выносных реакционных камер установки висбрекинга гудрона // Башкир. хим. журн. 2011. Т. 18, № 1. С. 75-77.
16. Пат. 2518080 РФ. Способ и устройство переработки тяжёлого нефтяного сырья / А. Х. Султанов; заявл. 6.07.2012; опубл. 30.05.2013.
17. Ахмадова Х Х., Кадиев Х. М., Сыркин А. М. Изучение закономерностей висбрекинга на проточной пилотной установке // Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии: материалы XXV Юбил. Междунар. науч.-техн. конф. «Реактив-2011». Уфа: Реактив, 2011. С. 153-154.
18. Юсевич А. И., Грушова Е. И., Тимошкина М. А., Прокопчук Н. Р. Утилизация тяжелых нефтяных остатков на нефтеперерабатывающих заводах: анализ состояния проблемы // Тр. Белорус. гос. технолог. ун-та. Сер. 4: Химия и технология органических веществ. 2008. Т. 1, № 4. С. 52-57.
19. Обухова С. А., Везиров Р. Р., Исякаева Е. Б., Халиков Д. Е. Особенности технологии висбрекинга нефтяных остатков в присутствии ароматических разбавителей // Мир нефтепродуктов. 2011. № 3. С. 20-23.
20. Пат. № 1587911 РФ. Способ переработки остаточных нефтепродуктов / Хаджиев С. Н., Кадиев Х. М., Басин М. Б., Имаров А. К., Усманов Р. М.; опубл. 30.10.1994.
21. Белов H. H., Колесников И. М., Терки С., Зайцева Т. В. Промотированный висбрекинг гудрона // Нефтепереработка и нефтехимия. 1989. № 12. С. 6-8.
22. Достижение оптимальной жесткости висбрекинга // Мир нефтепродуктов. 2010. № 7. С. 38-40.
23. Petralito G., Respini M. Achieving optimal visbreaker severity // Petroleum Technology Quarterly. 2010. No. 1. P. 49-54.
24. Головин А. Н., Хуторянский Ф. М., Аббасов М. М., Антонов А. О., Кустов С. П. Возможные методы оценки интенсивности отложений кокса при применении специальных реагентов в процессе висбре-кинга // Эколог. вестн. России. 2010. № 6. С. 14-18.
25. Хуторянский Ф. М., Головин А. Н., Капустин В. М., Ипполитов И. Ю., Аббасов М. М., Ергина Е. В. Инженерное сопровождение применения специальных реагентов на секции «Висбрекинг» установки ЭЛОУ-АВТ-6 ОАО «Саратовский НПЗ» // Нефтепереработка и нефтехимия. 2013. № 2. С. 3-9.
26. Такаева М. А., Пивоварова Н. А. Методы активирования углеводородного сырья воздействием ультразвука // Вопросы науки и техники: материалы Междунар. заоч. науч.-практ. конф. Ч. I (16 января 2012 г.). Новосибирск: ЭКОР-книга, 2012. С. 44-49.
27. Теляшев И. Р., Давлетшин Л. Р., Везиров Р. Р. Исследование превращений нефтяных остатков при ультразвуковой обработке // Материалы 47-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа, 1996. Т. 1. С. 156-157.
28. Кириллова Л. Б., Пивоварова Г. В., Власова М. А., Мусаева М. А., Такаева С. А., Адаспаева Н. А. Возможности интенсификации некоторых процессов переработки углеводородного сырья с помощью волновых воздействий // Материалы V Междунар. науч.-техн. конф. «Углеводородные системы. Глубокая переработка нефти» (9-13 декабря 2009 г.). М., 2009. С. 65-66.
29. Пат. № 2215020 РФ. Способ переработки тяжелого углеводородного сырья / Пивоварова Н. А., Белинский Б. И., Козырев О. Н., Туманян Б. П.; заявл. 21.06.2002; опубл. 27.10.2003.
30. Туманян Б. П., Петрухина Н. Н. Варианты совершенствования схем переработки остатков на современных НПЗ // Технологии нефти и газа. 2010. № 6. С. 24-29.
31. Пат. № 164581 РФ. Устройство для активации остаточного нефтяного сырья термокрекинга / Ильинец А. М., Назаров А. В., Киташев Ю. Н., Винокуров В. А., Фролов В. И., Лесин С. В., Крестовников М. П. 2016.
32. Пат. № 2021994 РФ. Способ переработки остаточных нефтепродуктов / Басин М. Б., Вайнора Б. Ю., Гимбутас А. А., Тугуши С. О., Барильчук М. В., Беднов Б. В., Сивцов С. А., Храпов В. В., Голубев С. К.; заявл. 26.03.1993; опубл. 30.10.1994.
33. Пат. № 2054449 РФ. Способ переработки нефтяного сырья / Пилипенко И. Б., Гольдштейн Ю. М., Фомин В. Ф., Брыков С. И., Захаров В. Г., Заяшников Е. Н., Хвостенко Н. Н., Прокофьев В. П.; заявл. 6.01.1993; опубл. 20.02.1996.
34. Пат. № 2122011 РФ. Способ переработки тяжёлого углеводородного сырья / Халуша Г. А., Степанов Н. Б., Братков А. В.; заявл. 03.1995; опубл. 20.11.1998.
Статья поступила в редакцию 15.09.2016
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Тараканов Геннадий Васильевич - Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; д-р техн. наук, профессор; зав. кафедрой химической технологии переработки нефти и газа; g.tarakanov@astu.org.
Нурахмедова Александра Фаритовна - Россия, 414056, Астрахань; ООО «Газпром добыча Астрахань», инженерно-технический центр; канд. техн. наук; начальник отдела мониторинга технологических процессов переработки сырья; Nurahmedova@astrakhan-dobycha.gazprom.ru.
Савенкова Ирина Владимировна - Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; канд. техн. наук, доцент; доцент кафедры химической технологии переработки нефти и газа; sirvht@mail.ru.
Рамазанова Азалия Рамазановна — Россия, 414056, Астрахань; Астраханский государственный технический университет; канд. техн. наук; доцент кафедры химической технологии переработки нефти и газа; ramazanova_ar@list.ru.
G. V. Tarakanov, A. F. Nurakhmedova, I. V. Savenkova, A. R. Ramazanova
MODERN METHODS OF INTENSIFICATION OF VISBREAKING AND THEIR CLASSIFICATION
Abstract. The classification of the methods to intensify and improve the effectiveness of visbreaking process, which allows to divide them into four groups, is presented: technological methods (carrying out the process in a reaction coil of tube furnace or in the external reactor; the use of a reducing (throttle) valve or valve between the reactor (reaction coil) and separation equipment to provide adjustable pressure differential between them; combination of visbreaking plants and thermal cracking; quenching type systems, etc.); methods, specific to the technological process variety with a remote reactor, the main distinguishing feature - a design arrangement of the reactor; chemical methods, involving the use of the medium of hydrogen, substances - hydrogen donors, promoters and other reagents and additives to the process raw material; physical methods, involving the use of acoustic, electromagnetic and other fields. The analysis of the classification methods for intensifying the visbreaking process shows that the level of use of these methods in oil-processing industry is different - from industrial application to laboratory research.
Key words: hydrocarbon raw materials, deep processing, visbreaking, intensification, classification, technological methods, construction of external reactor, chemical methods, physical methods.
REFERENCES
1. Kapustin V. M., Gureev A. A. Tekhnologiia pererabotki nefti: Ch. 2. Destruktivnye protsessy [Technology of oil processing: Part 2. Destructive processes]. Moscow, KolosS Publ., 2007. 334 p.
2. Vezirov R. R. Visbreking - tekhnologii, proverennye praktikoi i vremenem [Visbreaking - technologies, tested by practice and time]. Khimiia i tekhnologiia topliv i masel, 2010, no. 6, pp. 3-8.
3. Valiavin G. G., Vetoshkin N. I., Sukhov S. V., Zaporin V. P., Valiavin K. G., Sharipov R. V., Khlybov V. A. Sposob visbrekinga neftianykh ostatkov [Method of visbreaking of oil residues]. Patent RF, no. 2339675, 2008.
4. Valiavin G. G., Akhmetov A. F., Abyzgil'din Iu. M., Vetoshkin N. I., Zaporin V. P., Sharipov R. V., Khlybov V. A., Valiavin K. G. Sposob visbrekinga neftianykh ostatkov [Method of visbreaking of oil residues]. Patent RF, no. 2217474, 2003.
5. Valiavin G. G., Vetoshkin N. I. Tekhnologiia visbrekinga s diskretnoi vakuumnoi peregonkoi [Visbreaking technology with discrete vacuum distillation]. Sovremennoe sostoianie protsessov pererabotki nefti (Ufa, 19 maia 2004 g.): materialy nauchno-prakticheskoi konferentsii. Ufa, Izd-vo GUP INKhP, 2004. P. 74-75.
6. Tausheva E. V., Teliashev E. G., Taushev V. V. Sposob pererabotki neftianykh ostatkov [Method of oil residues processing]. Patent RF, no. 2408653, 10.01.2011.
7. Kaminskii E. F., Khavkin V. A. Glubokaia pererabotka nefti: tekhnologicheskii i ekologicheskii aspekty [Deep oil processing: technological and ecological aspects]. Moscow, Tekhnika. OOO «TUMA GRUPP», 2001. 384 p.
8. Nizamova G. I. Zakonomernosti kinetiki zhidkofaznogo termoliza gudronov i sovershenstvovanie tekhnologii protsessa visbrekinga: dis. ... kand. tekhn. nauk [Peculiarities of kinetics of liquid-phase thermolysis of long residues and improvement of technology of visbreaking process. Dis. cand. tech. sci.]. Ufa, 2016. 125 p.
9. Pivovarova N. A., Tumanian B. P., Belinskii B. I. Visbreking neftianogo syr'ia [Visbreaking of crude oil]. Moscow, Tekhnika. OOO «TUMA GRUPP», 2012. 64 p.
10. Sieli Gari M. Visbreking - sleduiushchee pokolenie [Visbreaking - next generation]. Neftegaz, 2000, no. 1, pp. 78-83.
11. Khairudinov I. R., Tikhonov A. A., Taushev V. V., Teliashev E. G. Sovremennoe sostoianie i perspek-tivy razvitiia termicheskikh protsessov pererabotki neftianogo syr'ia [Modern state and perspectives of development of thermal processes of crude oil processing]. Ufa, Izd-vo GUP INKhP RB, 2015. 328 p.
12. Vezirov R. R. Osnovnye prakticheskie zakonomernosti i osobennosti protsessa visbrekinga [Basic practical dependences and peculiarities of visbreaking]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal, 2010, vol. 17, no. 3, pp. 189-195.
13. Malakhova A. M., Zapylkina V. V. Ispol'zovanie turbulizatorov na ustanovke visbrekinga s tsel'iu snizheniia koksootlozheniia [Use of turbulizers based on visbreaking aimed at reduction of coke]. Nauka. Tekhnologiia. Proizvodstvo: tezisy dokladov mezhvuzovskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii studentov, aspir-antov i molodykh uchenykh. Ufa, Izd-vo UGNTU, 2012. P. 40-41.
14. Solodova N. L., Terent'eva N. A. Puti snizheniia koksoobrazovaniia na ustanovkakh visbrekinga [Ways of reduction of coke in the installations of visbreaking]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2011, no. 20, pp. 217-224.
15. Khairudinov I. R., Tikhonov A. A. Apparaturnoe oformlenie vynosnykh reaktsionnykh kamer ustanovki visbrekinga gudrona [Apparatus structure of external reactor chambers of low residue visbreaking plants]. Bashkirskii khimicheskii zhurnal, 2011, vol. 18, no. 1, pp. 75-77.
16. Sultanov A. Kh. Sposob i ustroistvo pererabotki tiazhelogo neftianogo syr'ia [Technology and device of crude oil processing]. Patent RF, no. 2518080, 2013.
17. Akhmadova Kh. Kh., Kadiev Kh. M., Syrkin A. M. Izuchenie zakonomernostei visbrekinga na protoch-noi pilotnoi ustanovke [Study of dependences of visbreaking on the flow experimental installation]. Khimiche-skie reaktivy, reagenty i protsessy malotonnazhnoi khimii: materialy XXV Iubileinoi Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii «Reaktiv-2011». Ufa, Reaktiv Publ., 2011. P. 153-154.
18. Iusevich A. I., Grushova E. I., Timoshkina M. A., Prokopchuk N. R. Utilizatsiia tiazhelykh neftianykh ostatkov na neftepererabatyvaiushchikh zavodakh: analiz sostoianiia problemy [Utilization of crude oil residues at oil processing plants: analysis of the problem]. Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Seriia 4: Khimiia i tekhnologiia organicheskikh veshchestv, 2008, vol. 1, no. 4, pp. 52-57.
19. Obukhova S. A., Vezirov R. R., Isiakaeva E. B., Khalikov D. E. Osobennosti tekhnologii visbrekinga neftianykh ostatkov v prisutstvii aromaticheskikh razbavitelei [Peculiarities of technology of visbreaking of oil residues with the absence of aroma solvents]. Mir nefteproduktov, 2011, no. 3, pp. 20-23.
20. Khadzhiev S. N., Kadiev Kh. M., Basin M. B., Imarov A. K., Usmanov R. M. Sposob pererabotki os-tatochnykh nefteproduktov [Method of residual oil product processing]. Patent RF, no. 1587911, 1994.
21. Belov H. H., Kolesnikov I. M., Terki S., Zaitseva T. V. Promotirovannyi visbreking gudrona [Promoting visbreaking of low residue]. Neftepererabotka i neftekhimiia, 1989, no. 12, pp. 6-8.
22. Dostizhenie optimal'noi zhestkosti visbrekinga [Receiving optimal hardness of visbreaking]. Mir nefteproduktov, 2010, no. 7, pp. 38-40.
23. Petralito G., Respini M. Achieving optimal visbreaker severity. Petroleum Technology Quarterly, no. 1, pp. 49-54.
24. Golovin A. N., Khutorianskii F. M., Abbasov M. M., Antonov A. O., Kustov S. P. Vozmozhnye me-tody otsenki intensivnosti otlozhenii koksa pri primenenii spetsial'nykh reagentov v protsesse visbrekinga [Possible methods of assessment of intensity of coke sediments while using special reagents in the processes of visbreaking]. Ekologicheskii vestnikRossii, 2010, no. 6, pp. 14-18.
25. Khutorianskii F. M., Golovin A. N., Kapustin V. M., Ippolitov I. Iu., Abbasov M. M., Ergina E. V. In-zhenernoe soprovozhdenie primeneniia spetsial'nykh reagentov na sektsii «Visbreking» ustanovki ELOU-AVT-6 OAO «Saratovskii NPZ» [Engineering support in using special reagents in the section "Visbreaking"
of the installation ELOU-AVT-6 of JSC "Saratov NPZ". Neftepererabotka i neftekhimiia, 2013, no. 2, pp. 3-9.
26. Takaeva M. A., Pivovarova N. A. Metody aktivirovaniia uglevodorodnogo syr'ia vozdeistviem ul'trazvuka [Methods of activating hydrocarbon raw material using ultrasonic impact]. Voprosy nauki i tekhniki: materialy Mezhdunarodnoi zaochnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. Ch. I. (16 ianvaria 2012 g.). Novosibirsk, EKOR-kniga Publ., 2012. P. 44-49.
27. Teliashev I. R., Davletshin L. R., Vezirov R. R. Issledovanie prevrashchenii neftianykh ostatkov pri ul'trazvukovoi obrabotke [Study of transformation of oil residues under ultrasonic processing]. Materialy 47-i nauchno-tekhnicheskoi konferentsii studentov, aspirantov i molodykh uchenykh. Ufa, 1996. Vol. 1, pp. 156-157.
28. Kirillova L. B., Pivovarova G. V., Vlasova M. A., Musaeva M. A., Takaeva S. A., Adaspaeva N. A. Vozmozhnosti intensifikatsii nekotorykh protsessov pererabotki uglevodorodnogo syr'ia s pomoshch'iu volnovykh vozdeistvii [Possibilities of intensification of some processes of hydrocarbon raw material processing using wave effects]. Materialy VMezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii «Uglevodorodnye sistemy. Glubokaiapererabotka nefti» (9-13 dekabria 2009 g.). Moscow, 2009. P. 65-66.
29. Pivovarova N. A., Belinskii B. I., Kozyrev O. N., Tumanian B. P. Sposob pererabotki tiazhelogo uglevodorodnogo syr'ia [Method of processing of heavy hydrocarbon raw material]. Patent RF, no. 2215020, 2003.
30. Tumanian B. P., Petrukhina N. N. Varianty sovershenstvovaniia skhem pererabotki ostatkov na so-vremennykh NPZ [Variants of improvement of the technologies of residue processing at the modern oil-processing plants]. Tekhnologii nefti i gaza, 2010, no. 6, pp. 24-29.
31. Il'inets A. M., Nazarov A. V., Kitashev Iu. N., Vinokurov V. A., Frolov V. I., Lesin S. V., Krestovnikov M. P. Ustroistvo dlia aktivatsii ostatochnogo neftianogo syr'ia termokrekinga [Device for activation of residual oil raw material of thermal cracking]. Patent RF, no. 164581, 2016.
32. Basin M. B., Vainora B. Iu., Gimbutas A. A., Tugushi S. O., Baril'chuk M. V., Bednov B. V., Sivtsov S. A., Khrapov V. V., Golubev S. K. Sposob pererabotki ostatochnykh nefteproduktov [Technology of processing residual oil products]. Patent RF, no. 2021994, 1994.
33. Pilipenko I. B., Gol'dshtein Iu. M., Fomin V. F., Brykov S. I., Zakharov V. G., Zaiashnikov E. N., Khvostenko N. N., Prokofev V. P. Sposob pererabotki neftianogo syr'ia [Technology of processing crude oil]. Patent RF, no. 2054449, 1996.
34. Khalusha G. A., Stepanov N. B., Bratkov A. V. Sposob pererabotki tiazhelogo uglevodorodnogo syr'ia [Technology of processing heavy hydrocarbon raw material]. Patent RF, no. 2122011, 1998.
Tarakanov Gennadiy Vasilievich - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Doctor of Technical Sciences, Professor; Head of the Department of Chemical Technology of Oil and Gas Processing; g.tarakanov@astu.org.
Nurakhmedova Aleksandra Faritovna - Russia, 414056, Astrakhan; "Gazprom dobycha Astrakhan" LLC, Engineering & Technical Centre; Candidate of Technical Sciences; Head of the Department of Monitoring Technological Processing of Raw Material; ANurahmedo-va@astrakhan -d obycha.gazprom .ru.
Savenkova Irina Vladimirovna - Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Assistant Professor of the Department of Chemical Technology of Oil and Gas Processing; sirvht@mail.ru.
Ramazanova Azaliya Ramazanovna — Russia, 414056, Astrakhan; Astrakhan State Technical University; Candidate of Technical Sciences; Assistant Professor of the Department of Chemical Technology of Oil and Gas Processing; ramazanova_ar@list.ru.
The article submitted to the editors 15.09.2016
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
