книги из ГПНТБ / Суханов, В. П. Переработка нефти учебник

кииг-остаток применяют также как разбавитель для приготовления котельных топлив в смеси с гудроном и другими продуктами нефте­ переработки, а также как сырье для коксования.

Автомобильные бензины, приготовляемые путем смешивания

•бензинов, получаемых при первичной перегонке нефти и термиче­ ском крекинге мазута, в последние годы перестали удовлетворять требованиям потребителей по октановой характеристике (из-за по­ вышения степени сжатия горючей смеси в цилиндрах двигателей). Поэтому роль термического крекинга уменьшилась и на смену ему пришли каталитический крекинг, каталитический риформинг и дру­ гие каталитические процессы. Эти процессы позволяют получать

Рис. 73. Принципиальная технологическая схема установки для двухпечного тер­ мического крекинга, реконструированной для легкого крекинга (висбрекинга)

гудрона:

1, 2, 12 — теплообменники; 3 — печь; 4 — промежуточная емкость; 5 — испаритель (эвапоратор); б, 9 — ректификационные колонны; 7, 10, 14 — конденсаторы-холодильники; 8, 11, 15— газосе-

(83—95 по моторному'и 90—103 по исследовательскому методу без ТЭС). Поэтому новых установок для термического крекинга сейчас не строят, а старые, в том числе и двухпечные, приспосабливают для термической обработки сырья для сажи, реконструируют или даже демонтируют.

Реконструкция установок для термического крекинга осуществ­ ляется в двух направлениях: для легкого крекинга (висбрекинга) гудронов с получением из них стандартных (по вязкости) топочных топлив и сортовых мазутов и для первичной перегонки нефти. Рас­ смотрим принципиальные схемы и показатели работы таких уста­

новок.

Установка для двухпечного термического крекинга, реконструи­ рованная для легкого крекинга (висбрекинга) гудрона. Сырье — гудрон по линии I (рис. 73) прокачивается через теплообменники 1 и 2, где нагревается до 275° С за счет регенерации тепла флегмы и

121

крекинг-остатка, и направляется в конвекционные камеры печей (на схеме показана одна печь — 3). В конвекционных камерах сырье нагревается до 370° С и поступает в промежуточную емкость 4, от­ куда насосы перекачивают его в радиантные камеры печей. В печах сырье подвергается легкому крекингу (висбрекингу). При темпера­ туре 480° С и давлении 20 кгс/см2 продукты висбрекинга из печек одним потоком поступают в испаритель (эвапоратор) 5. Для пре­ кращения реакции в линию сырья на входе в испаритель 5 подается флегма с температурой 200° С и температура в нем снижается до 435° С, а давление до 12 кгс/см2. Пары из испарителя направляют­ ся в ректификационную колонну 6, где от флегмы отделяются газ и нестабильный бензин.

Пары бензина с ректификационной колонны 6 через конденса­ тор-холодильник 7 поступают в газосепаратор 8, откуда часть бен­

лонны 6 прокачивается через кипятильник 16 стабилизационной ко­ лонны 13, теплообменник 1 и холодильник 18, где охлаждается до 200° С, и подается частично в испаритель 5 для прекращения реак­ ции, а основное количество флегмы с продуктом из низа испари­ теля 5 поступает на ректификацию в колонну 9. Из низа этой колон­ ны получается крекинг-остаток, который прокачивается через теп­ лообменник 2, охлаждается с 385 до 245° С, доохлаждается в холо­

ник 10 и газосепаратор 11. Жидкая фаза из него подается на оро­ шение колонны 9, а избыток вместе с нестабильным бензином из газосепаратора 8 через теплообменник 12, где нагревается до 120° С, поступает в стабилизационную колонну 13. Газ из сепаратора 11 сбрасывается в линию III, а пары, пройдя через конденсатор-холо­ дильник 14, поступают в газосепаратор 15. Жидкая газовая голов­ ка, из газосепаратора 15 подается на орошение, а избыток по ли­ нии V откачивается с установки.

Из газосепараторов 8 я 15 газ сбрасывается в линию жирного газа IV на абсорбционно-газофракционирующую установку (АГФУ).

Стабильный бензин из низа кипятильника 16 через теплообмен­ ник 12 и холодильник 17 с температурой примерно 40° С выводится

122

Путем изменения режима этот баланс можно несколько изме­ нить (например, довести отбор бензина до 10%)-

Рис. 74. Принципиальная технологическая схема установки для двухпечного тер­ мического крекинга, реконструированной для первичной перегонки нефти (АТ):

Установка для двухпечного термического крекинга, реконструи­ рованная для первичной перегонки нефти. Сырая нефть по линии I

(рис. 74) двумя параллельными потоками прокачивается через теплообменники и через общий коллектор нефть поступает в элек­ тродегидраторы 1, 2, проходит через теплообменники 3 мазута и - поступает в испаритель (эвапоратор) 4. Пары из верха испарителя конденсируются в новых конденсаторах воздушного охлаждения 5 и поступают в новую емкость 6. Бензин из емкости 6 частично по­ дается на орошение в испаритель, а большая его часть по линии II поступает в стабилизационную колонну 14. Отбензиненная нефть с «горячей струей» из низа испарителя 4 насосами прокачивается через печи 7. Через печь пропускаются отбензиненная нефть и «го­ рячая струя», затем первая из них поступает в ректификационную колонну 8, вторая — в низ испарителя 4.

Пары фракций лигроина, керосина и легкого дизельного топли­ ва из верха колонны 8 направляются в ректификационную колон­

ну 10.

Тяжелое дизельное топливо выводится с 11-й тарелки (считая сверху) колонны 8 в новую отпарную колонну 9, в которой от него ■отпариваются более легкие пары. Из низа отпарной колонны 9 тя-

123

желое дизельное топливо через теплообменник 22 и холодильники (на схеме не показаны) по линии IX выводится с установки.

Мазут из низа колонны 8 прокачивается через теплообменник 23 и холодильники (на схеме не показаны) и по линии X выводится

из установки.

Пары из верха колонны 10 конденсируются в новых конденсато­ рах воздушного охлаждения 11 и поступают в новую емкость 13, откуда часть лигроина возвращается в верхнюю часть колонны как орошение, а балансовое количество по линии VI откачивается с установки.

Керосиновая фракция с 15-й тарелки колонны 10 после отпарки более легких фракций в новой отпарной колонне 12 из ее низа про­ качивается через холодильник 20 и поступает на защелачивание в емкость 19, промывку в емкость 18 и по линии VII выводится с установки. Из низа колонны 10 после теплообменника 21 по линии VIII выводится легкая дизельная'фракция.

Из верха стабилизационной колонны 14 пары бензина посту­ пают в конденсатор-холодильник 15, а сконденсировавшийся легкий

пройдя холодильник 17, по линии V выводится с установки. Примерный материальный баланс работы двухпечной установки

для термического крекинга без реконструкции и с реконструкцией при первичной перегонке нефти приводится ниже.

Как видно из этих данных, производительность установки после реконструкции повысилась на 35,4%, а выход светлых нефтепродук­ тов на 12,1 %. Это, а также сравнительно небольшие капиталовло­ жения, необходимые для реконструкции, обусловили улучшение тех­ нико-экономических показателей работы реконструированной уста­ новки: удельные капитальные затраты снизились на 25%, эксплуа­ тационные на 12,5%, себестоимость одной тонны продукции на 11,3%, а производительность труда возросла почти на 80%. Однако по мере ввода в. эксплуатацию новых заводов с укрупненными и комбинированными установками мощностью по 6—8 млн. т/год для первичной перегонки нефти установки для термического крекинга, в том числе и комбинированные для перегонки нефти, будут демон­ тироваться.

124

Рис. 75. Продольный разрез горячего насоса 6НГ-10-4:

-125

их вальцовки. Можно очищать трубы только паром без подачи воз­ духа.

Окислительный и высокотемпературный крекинг

При окислит ельном кр ек и н ге тепло, необходимое для нагрева и проведения реакции, передается сырью не через стенки труб, как в рассмотренных выше схе­ мах, а при помощи частичного сжигания (окисления) свежего сырья.

Рис. 77. Принципиальная схема окислительного крекинг-процесса:

/ — сырьевой насос; 2 — аккумулятор; 3 — холодильник; 4 — ректификационная колон­ на; 5 — насос; 6 — теплообменники; 7 — компрессор; 8 — трубчатая печь; 9 — генератор; 10 — промывная колонна; 11 — конденсатор-холодильник; 12 — газосепаратор

На рис. 77 дана принципиальная схема окислительного крекинг-процесса, разработанного русскими учеными. Сырье — керосино-соляровая фракция (свежее-

ся д о 520° С. Продукты крекинга из генератора поступают в промывную колон­ ну 10, которая для отделения полимеров и сажи орошается крекинг-остатком, а затем пары поступают в ректификационную колонну 4, из низа которой флегма

направляется в аккумулятор 2.

Выход бензина с октановым числом 81 по моторному методу (86 при добавле­ нии 3 смЗ/л ТЭС) составляет около 30%, газа 22—26, лигроина 10—14, остальное — остаток, пек и потери (до 6%). Бензин содержит до 60% олефинов, до 22% аро­ матических углеводородов, 11—17% нафтеновых и 0—9% парафиновых углеводо­ родов. Полученный крекинг-бензин содержит 3—4% кислородсодержащих: соединений (перекиси, кислоты, фенолы и альдегиды).

К. П. Лавровским с сотрудниками разработан высокотемпературный крекинг (и пиролиз). Процесс, прошедший опытно-промышленную проверку, основывается на преобладании реакций распада над реакциями конденсации (температурныеградиенты скорости реакций соответственно равны 15 и 28° С). Условия процесса: температура от 700 до 1000° С (в зависимости от фракционного и химического со­ става сырья) и продолжительность реакции от 0,01 до 0,1 с.

Процесс разрабатывался в системе подвижно-пылевидного кокса быстрым прекращением реакции после контактора путем подачи холодного продукта.

127"

§ 20. КОКСОВАНИЕ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ

Общие сведения

Коксование тяжелых нефтяных остатков можно рассматривать как форму наиболее глубокого термического крекинга, который осу­ ществляют обычно при температуре от 450 до 550° С и давлении от атмосферного до 6 кгс/см2. При этом получаются газообразные и жидкие продукты реакций деструкции, а также твердый продукт поликонденсации и глубокого уплотнения — кокс (углеродистый ■остаток). Коксование производят как для получения кокса, так и для увеличения выхода светлых нефтепродуктов.

С увеличением плотности сырья и его коксового числа выход газа, бензина и кокса возрастает, а коксового дистиллята снижает- ■ся. В табл. 2 приводится примерное изменение выхода продуктов коксования в зависимости от качества взятого сырья.

Газ коксования содержит значительно меньше непредельных углеводородов, чем газ термического крекинга. Например, в газе термического крекинга содержится олефинов Сг—С4 20—26, а в газе замедленного коксования 5—15%• Поэтому газ замедленного коксо­ вания является менее ценным сырьем для дальнейшей переработки.

Т а б л и ц а 2. Выход продуктов при коксовании различного сырья

Бензины коксования хотя и содержат меньшее количество оле­ финов, чем бензины термического крекинга, но тоже нестабильны и при хранении быстро осмоляются. Их октановое число, определен­ ное по моторному методу, составляет 60—66 пунктов.

Дистилляты коксования могут служить сырьем для других про­ цессов или после очистки и фракционирования использоваться как компоненты бензина и дизельного топлива.

При коксовании малозольного и сильно ароматизированного сырья лучше в качестве целевого продукта получать беззольный кокс, а побочного — дистилляты; при коксовании же неароматизированного сырья, особенно получаемого из сернистой нефти, содер­ жащей значительное количество солей, целевым продуктом должны быть дистилляты, а кокс побочным.

128

Нефтяной кокс представляет собой твердый пористый продукт черного цвета с металлическим блеском. Элементарный состав кокса колеблется в следующих пределах, %: углерода 90—97, водорода 1,5—8 %, остальное — сера, азот, кислород и различные металлы.

При коксовании происходит несколько процессов: наряду с чи­ сто физическим процессом испарения более легких фракций сырья протекают химические процессы расщепления сложных молекул, сопровождающиеся, во-первых, переходом в паровую фазу и удале­ нием из зоны реакции продуктов распада, имеющих низкий молеку­ лярный вес, и во-вторых, различными реакциями уплотнения, в ре­ зультате которых продукты распада, остающиеся в жидкой фазе, подвергаются дальнейшим превращениям с образованием кокса и более тяжелых дистиллятов коксования.

В промышленности коксование нефтяного сырья осуществляют тремя способами: коксованием в горизонтальных обогреваемых ку­ бах (периодический процесс), замедленным коксованием (полуне­ прерывный процесс) и контактным коксованием на коксовом тепло­ носителе (непрерывный процесс). Последний способ подразделяется на коксование на гранулированном и на порошкообразном коксе.

Коксование в кубах

Принципиальная схема установки для коксования с горизон­ тальным обогреваемым кубом показана на рис. 78. Применяются кубы диаметром 2,2—4,3 и длиной 10—12,7 м. Установка для коксо­ вания представляет собой батарею из 8 — 12 кубов, каждый из кото­ рых работает самостоятельно. Кубы больших размеров используют обычно для коксования крекинг-остатка, а меньших — для пере­ работки пиролизных остатков и других видов сырья.

Рис. 78. Схема установки для коксования с горизонтальным кубом:

/ — коксовый куб; 2 —топка; 3 — разгрузочная площадка; ■/ — кон­ денсатор-холодильник; 5 — газосепаратор; 6 — бачок для парафинис­ тых выделений; линии; I — ввода сырья; II — вывода нефтяных па­ ров; /// — вывода газа; IV — вывода нефтяных дистиллятов; К— вы­ вода паров после пропарки куба; VI — ввода пара

Количество загружаемого в куб сырья зависит от его коксообразующей способности: чем она больше, тем меньше следует его загружать, так как чрезмерная толщина образующегося на дне куба слоя кокса (коксового «пирога») может привести к перегора­