Особенности каталитического крекинга остаточного сырья.

Современные технологии крекинга позволяют непосредственно перерабатывать нефтяные остатки в светлые нефтепродукты. Однако чаще всего используются смеси вакуумных дистиллятов и мазутов (гудронов). При увеличении плотности нефти, углублении отбора вакуумного дистиллята и утяжелении остатка качество последнего значительно уменьшается.

В соответствии с классификацией, принятой за рубежом, остаточное сырье ККФ подразделяется на четыре типа:

• I – высококачественное сырье, пригодное для переработки на модернизированных установках ККФ без предварительной подготовки. Для переработки такого сырья необходимы высокоактивный катализатор, пассивация металлов, низкое давление и малое время контакта в реакторе, отвод избытка тепла из регенератора;

• I I – сырье среднего качества, пригодное для переработки на реконструированных или новых установках без предварительной подготовки, но при повышенной догрузке катализатора, в том числе металлостойкого. При этом необходима пассивация металлов и монтаж паровых змеевиков в регенераторе для отвода тепла, а также увеличение объема регенератора и изменение его конструкции;

• I I I и IV – сырье низкого качества, требующее обязательной предварительной подготовки, создания специального реакторного блока и использование металлостойкого катализатора.

Предварительная подготовка такого сырья необходима для снижения содержания металлов и коксуемости до такой степени, чтобы его переработка в процессе ККФ была бы экономична, то есть осуществима при умеренных габаритах регенератора и без чрезмерной догрузки катализатора

Переработка смешанного и остаточного сырья на установках ККФ порождает целый комплекс проблем к важнейшим из которых относятся:

• повышенное коксообразование, связанное с высоким содержанием всырье коксообразующих соединений, так называемых «предшественников кокса», и коксообразованием, вызванным действием тяжелых металлов. Оба эти фактора приводят к возрастанию коксовой нагрузки регенератора и повышению температуры регенерации до 800ºС и выше, что затрудняет сохранение теплового баланса реакторного блока и активности катализатора;

• отравление катализатора отложениями тяжелых металлов и его ускоренная термопаровая дезактивация;

• повышенное газообразование и увеличение содержания в газе водорода, обусловленное дегидрующим действием тяжелых металлов, что приводит к возрастанию объема газов и перегрузке газового компрессора;

• увеличение расхода катализатора;

• повышение выбросов в атмосферу оксидов серы и азота;

Перечисленные выше проблемы могут решаться с помощью:

• создания специальных термопаростойких и устойчивых к отравлению металлами катализаторов, а также пассивирующих или улавливающих металлы добавок и применения методов пассивации металлов паром и углеводородными газами;

• применения катализаторов с пониженным газо- и коксообразованием;

• использования технологических приемов, обеспечивающих снижение выхода кокса и различных методов предварительной подготовки (очистки) сырья;

• создания высокопроизводительных двухступенчатых регенераторов, в которых имеются специальные устройства для отвода тепла, а также предусмотрена защита корпуса, днищ и внутренних устройств регенератора от высокой температуры;

• очистки дымовых газов от оксидов серы и азота с помощью добавок для связывания оксидов серы в регенераторе и скрубберной очистки;

• тщательного распыла сырья с помощью диспергирующего агента;

• создания новых конструкций узлов смешения сырья с катализатором и форсунок для ввода сырья.

Важнейшим вопросом при крекинге утяжеленного сырья является определение допустимого количества вовлекаемого в переработку мазута, от которого зависит качество смесевого (вакуумный дистиллят + мазут) сырья и показатели работы установки каталитического крекинга.

Применительно к условиям переработки смесей вакуумного дистиллята и мазута западносибирской нефти не реконструированной установке ГК-3 установлено, что увеличение выхода кокса при переходе на утяжеленное сырье составляет 50-100% мас. от коксуемости смешанного сырья.

Зависимости выхода кокса и расхода катализатора от содержания мазута в смесевом сырье представлены на рисунке ниже.Расход катализатора рассчитан при условии максимально допустимого содержания на нем металлов и применения внутренней или внешней пассивации металлоотложений.

Из представленной зависимости следует, что оптимальное количество мазута в смешанном сырье может быть принято на уровне 20-25% мас. при приемлемых расходах свежего катализатора. Близких значений по содержанию мазута в смеси придерживаются и при эксплуатации зарубежных промышленных установок.