3 Термический крекинг дистиллятного сырья

Процесс термического крекинга тяжелых нефтяных остатков в последние годы в мировой нефтепереработке практически утратил свое «бензинопроизводящее» значение. В настоящее время этот процесс получил новое назначение — термоподготовка дистиллятных видов сырья для установок коксования и производства термогазойля — сырья для последующего получения технического углерода (сажи). В качестве сырья установки термического крекинга дистиллятного сырья (ТКДС) предпочтительно используют ароматизированные высококипящие дистилляты: тяжелые газойли каталитического крекинга, тяжелая смола пиролиза и экстракты селективной очистки масел. При ТКДС за счет преимущественного протекания реакций дегидроконденсации аренов, образующихся при крекинге парафинонафтеновых углеводородов, а также содержащихся в исходном сырье, происходит дальнейшая ароматизация сырья. Основными целевыми продуктами ТКДС являются термогазойль (фракция 200 — 480° С) и дистиллятньтй крекинг-остаток — сырье установок замедленного коксования — с целью получения высококачественного кокса, например, игольчатой структуры. В процессе получают также газ и бензиновую фракцию.

Наиболее важными показателями качества термогазойля являются индекс корреляции, содержание серы, коксуемость, фракционный состав, вязкость и температура застывания. (Таблица 1)

Таблица1 - Качество термогазойлей

Показатель	Термогазойль
	Серийный сернистый	Малосернис-тый	Гидроочи-щенный	Вакуумный
Плотность при 20 °С, кг/м3	993	990,5	994,5	1028
Коэффициент преломления при 200С	1,577	1,5875	1,5834	1,5985
Молекулярная масса	234	230	226	246
Фракционный состав, 0С Н.к. 5% вых. 50% вых. 95% вых. К.к.	208 262 358 450 484	191 280 352 467 500	210 240 350 449 460	242 302 393 497 499
Коксуемость, % масс.	0,84	0,8	0,35	0,9
Вязкость кинематическая при 50 С, мм	9,86	25	11,45	22,3
Температура застывания, °С	10	14	6	10
Зольность, % масс.	0,008	0,009	0,003	0,11
Коэффициент ароматизированности	16	148	147	170
Индекс корреляции	90	90	91	105
Групповой состав, % масс. парафиново-нафтеновые Ароматические Легкие Средние Тяжелые смолистые вещества	22 75,5 5,2 13,3 57 2,5	21 77,1 5,5 6,5 65,1 1,1	18,4 79,7 12 15,6 52 1,9	13,2 83,4 6,1 12,9 64,4 3,4

Индекс корреляции термогазойля (Ик) принято рассчитывать в зависимости от плотности (d⁴₂₀) и средней температуры кипения (t_кип) по формуле: И_к = 474 d⁴₂₀- 456,8 + 48б4О/ t_кип

Между индексом корреляции и коэффициентом ароматизованности (А) сырья установлена следующая зависимость:

И_к = 0,58 А + 9,

где А=К₀С₀

К₀ — число ароматических колец в гипотетической молекуле сырья; С₀ — содержание углерода в циклической структуре, %.

Эта формула дает удовлетворительные результаты при изменении А в пределах 140—200 или И_к в диапазоне 90—120.

Выход сажи и ее дисперсность зависят, прежде всего, от индекса корреляции термогазойля. Поэтому потребители сажевого сырья предъявляют повышенные требования к его ароматизованности и плотности. В термогазойле ограничиваются коксуемость, зольность и содержание смолисто-асфальтеновьгх веществ.

Кроме термической ароматизации, индекс корреляции термогазойля возможно значительно повысить путем вакуумной перегонки продукта ТКДС (от 90 до 150 и выше). При этом одновременно с повышением качества термогазойля происходит увеличение его выхода почти вдвое. В этой связи необходимо оборудовать установки ТКДС вакуумной колонной. По технологическому оформлению установки ТКДС практически мало чем отличаются от установок двухпечного крекинга нефтяных остатков бензинового профиля. Переход на дистиллятное сырье, которое выгодно отличается от остаточного меньшей склонностью к закоксовыванию, значительно облегчает эксплуатацию установок ТКДС. Еще в ранний период создания крекинг-процессов было установлено, что при однократном крекинге не удается достичь требуемой глубины термолиза тяжелого сырья из-за опасности закоксовывания эмеевиков печи и выносных реакционных аппаратов. Большим достижением в совершенствовании их технологии являлась разработка двухпечных систем термического крекинга, в которых в одной из печей проводится мягкий крекинг легко крекируемого исходного сырья, а во второй — жесткий крекинг более термостойких средних фракций термолиза. На современных установках ТКДС сохранен оправдавший себя принцип двухкратного селективного крекинга исходного сырья и рециркулируемых средних фракций крекинга, что позволяет достичь требуемой глубины ароматизации термогазойля.