Промышленные установки каталитического крекинга остаточного сырья.
Каталитический крекинг остаточного сырья может осуществляться как на специально созданных для этой цели установках, так и на реконструированных установках ККФ, перерабатывающих дистиллятное сырье. В этом случае необходимость реконструкции вызывается увеличением коксовой нагрузки регенератора, ростом количества избыточного тепла и повешением температур в аппаратах.
До провидения реконструкции оценивают долю остаточного сырья, которую можно вовлечь в переработку, учитывая максимально допустимые производительность регенератора по выжигу кокса, температуру регенерации, необходимость отвода тепла и его количество, производительность воздуходувки и газового компрессора. Схему реконструкции выбирают, сопоставляя различные варианты и оценивая их с точки зрения затрат на реконструкцию, получаемой прибыли и сроков окупаемости.
В США, Западной Европе, Японии, Китае накоплен значительный опыт промышленной переработки остаточного сырья на установках ККФ. Так, в США примерно на 50% установок ККФ перерабатывалось остаточное сырье. Десятки установок ККФ в Западной Европе, на Ближнем Востоке, Японии и Китае используют в составе сырья от 10 до 100% остатков. В этих странах построен ряд специализированных установок, предназначенных для переработки остаточного сырья. Большое развитие получил процесс RCC (Reduced Crude Conversion), предложенный компанией ЮОПи совместно с Ашленд ойл. Эксплуатируются четыре крупные промышленные установки: в городе Катлетсбурге, штат Кентукки, США, мощностью 2,2 млн т/год; в городе Монгстад, Норвегия, мощностью 2,0 млн т/год; в городе Ульсан, Южная Корея, мощностью 2,0 млн т/год; в городе Баланган, Индонезия, мощностью 4,0 млн т/год – самая крупная в мире.
К числу отличительных особенностей процесса относятся: диспергирование сырья с помощью рециркулирующих легких углеводородных газов, подача этих же газов ниже точки ввода сырья (вниз реактора) для регулирования активности катализатора и пассивации отлагающихся на нем металлов; установка на выходе паров из лифт-реактора устройства оригинальной конструкции для быстрого отделения катализатора от потока паров, что предупреждает избыточную деструкцию сырья, наличие двухступенчатого регенератора.
Двухступенчатая регенерация катализатора в процессе RCC осуществляется в сравнительно мягких условиях, что обеспечивает длительное сохранение активности катализатора. На установке RCC в городе Катлетсберге реализован процесс переработки различного остаточного сырья.
Изменение качества сырья вызывает лишь незначительные изменения качества продуктов. Будучи спроектирована с учетом возможности контролирования температуры сырья, скорости выжига кокса и кратности циркуляции катализатора, установка RCC позволяет оптимизировать условия проведения процесса при переработке сырья самого разнообразного состава.
На установке крекинга в городе Баланган используется сырье, состоящее на 60% из деметаллизированного мазута и на 40% из исходного мазута, а в городе Ульсан перерабатывается гидроочищенный мазут.
Заслуживает упоминания также процесс R-2-R, разработанный совместно компанией Тоталь и Французским институтом нефти (ФИН). Особенностью процесса является наличие двух регенераторов с раздельной подачей воздуха и отводом дымовых газов.
В первом (по ходу катализатора) регенераторе при температурах 680-700ºС выжигают 50-80% кокса, при этом защитная оболочка из кокса предохраняет катализатор от термопаровой дезактивации. Во втором – при температурах до 800ºС, избытке воздуха и незначительном содержании водяных паров, выжигают остальной кокс, что также исключает термопаровую дезактивацию катализатора. Второй регенератор оборудован выносным циклоном и десорбером (зоной отдува катализатора от дымовых газов). Высокая температура в узле смешения обеспечивает быстрое и почти полное испарение сырья, снижает коксообразование.
Другая особенность процесса R-2-R – подача охлажденного циркулирующего газойля (фр. 360-420ºС) в лифт-реакторе выше точки ввода сырья, что дает возможность регулировать температуру в лифт-реакторе независимо от температуры в узле смешения. Температура в реакторе – около 510ºС, время контакта – около 1секунды.
На установках R-2-R перерабатывают сырье, содержащее в своем составе до 30%мазута (концентрация металлов – 50 г/т, коксуемость – 8-10%мас.). установки этого типа освоены в США, Японии и Китае.
Также получила развитие схема каталитического крекинга фирмы Стоун энд Вебстер, предназначенная для переработки тяжелых мазутов. Данная технология применена на 40 промышленных установках, что позволяет использовать утяжеленное сырье, увеличив коксовую нагрузку на существующее регенерационное оборудование. Реакторно-регенераторный блок установки каталитического крекинга, созданный по технологии этой фирмы показан на рисунке ниже
Процесс предназначен для селективной конверсии газойлей и тяжелых мазутов. Целевыми продуктами являются высокооктановый бензин, средние дистилляты и олефины С3–С4.
Фирма Келлог разработала модификацию процесса, получившего название НОС-11, для переработки нефтяных остатков. Характерной особенностью процесса является использование усовершенствованного выносного холодильника регенерированного катализатора и улучшенной многоточечной системы ввода сырья.
Избыточное тепло из регенератора удаляют с помощью внутренних змеевиков с паром и выносных холодильников регенерированного катализатора.
Процесс проводят при температуре 482-552ºС, давления 0,10- 0,17 МПа, кратности циркуляции катализатора 4-7. температура при одноступенчатой регенерации с полным дожигом оксида углерода составляет 677-718ºС. выход кокса составляет 7,4%, расход катализатора – 1,03 кг/м3 сырья.
В процессах RCC, R-2R и HOC достигается выход порядка 55-65% об. Бензина и 22-28% об. фр. С3– С4 на сырье (таблица на стр. №21)
Качество остаточного сырья и выходы продуктов на установках каталитического крекинга |
||||||
Показатель качества сырья |
RCC, мазут |
R-2-R, мазут |
HOC, гидро– очищенный мазут
|
|||
среднего качества |
тяжелый |
|||||
Плотность при 15,5ºС, кг/м3 |
926 |
939 |
896 |
918 |
933 |
910 |
Коксуемость по Конрадсону, % мас. |
4,5* |
6,9* |
6,0 |
5,5 |
5,9 |
3,1 |
Содержание серы, % мас. |
― |
― |
― |
― |
0,5 |
0,23 |
Содержание, г/т: |
|
|||||
азота |
1400 |
1900 |
― |
― |
2700 |
― |
металлов (никель + ванадий) |
44,0 |
65,0 |
22,0 |
34,0 |
29,3 |
8,0 |
Содержание металлов на равновесном катализаторе, г/т |
7200 |
8000 |
― |
― |
― |
7300 |
Выход продуктов: |
|
|||||
сухой газ + H2S, % мас. |
3,3 |
4,1 |
4,7 |
4,9 |
3,4 |
― |
фр. С3 – С4, % об. |
25,2 |
23,9 |
28,4 |
23,9 |
23,5 |
22,4 |
бензин с к.к. 221ºС, % об. |
57,8 |
55,6 |
60,9 |
62,6 |
65,3 |
63,8 |
легкий газойль с к.к. 343ºС, % об. |
15,0** |
15,0** |
12,1 |
17,8 |
14,5 |
12,4 |
остаток выше 343ºС, % об. |
8,4 |
10,9 |
5,7 |
10,7 |
4,0 |
3,9 |
кокс, % мас. |
8,4 |
10,8 |
7,5 |
6,9 |
8,7 |
7,4 |
*-Кокс по Рамсботтому, % мас. **-К.к. легкого газойля 332ºС. |
||||||