3.1 Виды и характеристика процессов термического крекинга

Термический крекинг под давлением предназначен для переработки тяжелых нефтяных остатков и дистиллятного сырья. К тяжелым нефтяным остаткам относятся мазуты прямой гонки, остатки вакуумной перегонки, масляные гудроны, экстракты селективной очистки масел и другие продукты, не содержащие фракций, выкипающих до температуры 350° С.

Из дистиллятных видов сырья крекированию подвергают: дистилляты коксования, прямогонные соляровые фракции, флегму легкого термического крекинга, лигропновые фракции и низкооктановый бензин прямой гонки.

Тяжелое нефтяное сырье подвергают термическому крекингу под давлением для превращения его в товарный топочный мазут. Одновременно при этом получают до 15% бензинового дистиллята и до 4% крекинг-газа. Крекинг проводят при температуре 455—480^е С и давлении 40—50 ат в течение 2—4 мин.

Мазут прямой гонки и соляр крекируют для получения автомобильного бензина, газа и топочного мазута. Температура в зоне реакции в печи глубокого крекинга составляет 505—510° С, в печи легкого крекинга поддерживается в интервале 470—480° С. Выход бензинового дистиллята составляет 25—30%, газа—примерно 6—7%, Октановое число бензина, в зависимости от качества исходного сырья, колеблется от 60 до 70 пунктов.

Крекинг под давлением, или термический риформннг прямогонного бензина и лигроиновых фракций, используется для получения компонента автомобильного бензина и крекинг-газа. В зависимости от качества сырья в этом процессе температура составляет 540—560° С и давление 40—60 ат. Октановое число компонента автомобильного бензина с концом кипения 190—195° С колеблется в пределах 70—74 пунктов.

Процесс коксования тяжелого нефтяного сырья возник первоначально в связи с ростом потребности в беззольном электродном нефтяном коксе для изготовления электродов и анодной массы. Процесс коксования ведется при температуре 450° С и атмосферном давлении. В качестве сырья для получения электродного кокса используют остаточные продукты пирогенетического разложения дистиллятного сырья: смолы и пек, крекинг-остатки и гудрон. В связи с развитием процесса каталитического крекинга процесс коксования тяжелых нефтяных остатков становится источником сырья для установок каталитического крекинга

На первом этапе своего развития на установках каталитического крекинга получали высокооктановый компонент авиационного бензина и перерабатывали керосино-газойлевую фракцию, являющуюся, по существу, дизельным топливом. В последующем значительная часть установок каталитического крекинга стала перерабатывать вакуумный отгон от мазута прямой перегонки в смеси с дистиллятом коксования.

В настоящее время только небольшое число установок перерабатывает керосино-газойлевую фракцию, вырабатывая компоненты авиационного бензина. Таким образом, при коксовании тяжелого нефтяного сырья получают товарный кокс, газ, бензин и дистиллят коксования, идущий на дальнейшую переработку. Этот процесс способствует увеличению глубины отбора светлых нефтепродуктов из нефти.

Процесс пиролиза изучен и разработан главным образом русскими учеными. Еще в 70-х годах XIX в. в Казани и Киеве работали заводы по получению осветительного газа пиролизом нефтяного сырья.

В 1877 г. А. Летний, получив из смолы пиролиза ароматические углеводороды, показал промышленную возможность получения их по этому способу.

Во время войны 1914—1917 гг. в Баку было построено несколько пиролизных установок для получения из нефтяного сырья ароматических углеводородов — бензола и толуола

32. УЛФ

УЛФ предст. собой авт-е блоки, обеспеч-е отбор излишки газа из резервуаров и подкачку в них газа для искл возможности попадания в него атм-го воздуха.

Газ из резервуаров по газо-уравнительной обвязки поступает через приемный сепаратор блока УЛФ на компрессор 1, компримированный газ направ. В газопровод после вт ступени сепарации. Конденсат по мере его накопления в приемном сепараторе (скруббере) 2, откачивается насосом 3 блока УЛФ на прием сырьевых насосов УКПН. После компрессора и насоса установлены счетчики для учета уловленных углеводородов 6 и 7. Компрессор блока УЛФ вкл при достижении давл в резервуарах 50 мм вв столба и нач откачку газа при максимальных оборотах компрессора. При падении давл в резер-х ниже 30 мм вв ст откр клапан 4 соед входную и выкидную линию компрессора и последний работает сам на себя.

При давл. в резер 20 мм вв ст компрессор останавливается и открывает клапан соед вх линию с выкидной, связи с чем газ вт ступени сепарации поступает в приемный скруббер и в резер-ы и осущ-ся подпитка посторонним газом. Предусм т.ж. поступление газа из напорного трубопровода при повыш давл в резер до 30 мм вв ст клапан закрывается, а при послед повыш давл до 50 мм вв ст компрессор заново вкл.

Вкл-выкл компрессора, откр-закр клапана осущ автом-и по изменению давл в резер-х для чего предусм-я импульсные трубки от резер-в до конденсато-сборника блока УЛФ.

Назначение системы:

- отбирать из резер-в пары углеводородов во вр их заполнения и при расшир газа в результате повыш темп;

-вводить в резер сухой газ во вр откачки из них нефть и уменьшении давл при снижении темп газа;

-обеспечивать получение дополнительной прибыли за счет снижения пожаро-опасности резер-в;

-умень коррозии рез-в;

-улуч усл раб обсл персонала;

-созд благоприятных усл для сохр окр среды.

33. КДФ

Высокая производительность установок сепарации газа, подгот нефти и воды достиг при поступ на них предвар-о расслоившийся на указанные компоненты продукции скв.

Процессы раздел газо-водонефтяного потока на отд. фазы осущ-ся в концевых делителях фаз, представляющий конечный участок сборного трубопровода диаметром 1000-1400 мм.

Широкое применение КДФ позвол искл использование аппаратов предварительного сброса буллитов и отстойных резер-в в кот-х при отсутс-и системы УЛФ теряет часть легких углеводородных фракций, массовая доля кот сост 0,7%, что в свою очеред загрязняет окр среду.

Особенно важно внедрение КДФ при исп вязких сероводорода содерж нефтей , когда резервуары не примен-я.

Элементы типа КДФ необх для предотвр сброса отдел воды в усл-х сборных пунктах на гр-х установках и на ДНС с целью снижения энергетических затрат на перекачку и умень коррозии в трубах.

Упрощенный вариант КДф был выполнен диаметром 1000 мм длиной 100 мм.

Хар-р расслоение потока на Н,Г и воду изучали с помощью 13 пробоотборных сальниковых устр-в уст-х по длине КДФ.

Было уст, что продукция СКВ при движении по КДФ эффективно расслаивается на Г,Н и свободную воду.

Эффективность сепарации и кол-во газа находящегося в нефти виде плав пузырьков газа опр-и путем отбора и послед-го анализа прост нефти из КДФ на уровне 30-40 см от нижней образующей.

В результате исследований установлены, что процесс расслоения потока вязкой жидкости на Г и Н происходит в основном на расстоянии 25-30 м от входа газо-водонефтяной смеси в КДФ.

В процессе всплывания легких пузырьков газа и разрушение пены завершается на расстоянии 50-60 м от начала КДФ. Состав свободной воды переходит наиболее крупные капли возник в коммуникативных промысловых системах сбора, кот почти полностью отдел от нефти на участке КДФ длиной до 60 м.

В результате выявлено, что КДФ выполняет функции деэмульсатора первой ступени сепарации и аппарата предварительного сброса воды одновременно.

34.По физико-химич.прием,перег-ки мат-ла выд-ют след.виды ТП:механ.,гидродинамич(пермещ.отставив),тепловые(нагрев,выпаривание),массобмен(ректификация,абсорб,адсорб),химич(окисление,восстан.крикинг ит.д).По характеру проведения во ремени:непрерывные,полупрерывные,смешан.,дискретные. Основными пар-ми по ктор.осущ-ся кон-ль и управление ТП явл-ся:темпер-ра,давления,расход вещ-ва и энергии,межфазн.ур-нь пр-та.

К 1 урн-ня управления ТП:задачи подсистем по поддерж-ию изм-х техн-х пар-ов на зад.ур-не:сбор инф-ии об ТП,выработr. Управл.возд. на ТП с целью подержан.технлог-х пар-ов,сигнализ.о вых.и зад.пределы,блокривка ошибочн.действий управл.устр-в.

На 2 ур-не :измерение пар-ов,пок-ли к-ва прод-та,технико-экономич.пок-ли.

На3 ур-не расчет технико-эконо-х и экон-х пок-ей пр-ва,управл по техн-экон-х показ.Задачи управл.пр-ми добычи нефти.при добычи перв.под-ки нефти прим-ся осн.техн.подситс.:ППД,УПН,системы добычи СКВ. И сбора нефти.Задачи в ППД:зад.1 урн-ня:регулир.давл.2 ур-ня:расчет и поддерж.давления всасываем.в комплект в АВД,логич.управл.опер-ми переключ.АВД,регул.управл.насосами 3 ур-ня:минимум затрат энергозатрат при управл.зад.регул.,при расходе воды АВД.Задачи для УПН.1 ур-ня :регулирования ур-ня резервуаров,темпер.на вых. Расход деэмульгаторов.2 ур-ня:расчет и рег-ие межфазн.ур-ня в буф.рез-ов.3 ур-ня:минимиз.содержание воды в нефти при огр-ии на расход при энергозатратах.себ-ти подготовки нефти зад-го кач-ва.Зад-чи для управл.скв.1 ур-нь : рег-ие расх.добыв.жид-ти (дебит).2 ур-нь: расчет: и минимум обв-ти СКВ.пр-ми и регулир.динм.ур-ня СКВ.3 ур-нь: мин-м предельн.энергозатрат на добыв.нефти.

36. Основное назначение установки (блока) вакуумной перегонки мазута топливного профиля — получение вакуумного газойля широкого фракционного состава (350… 500 °С), используемого как сырье установок каталитического крекинга, гидрокрекинга или пиролиза и в некоторых случаях – термического крекинга с получением дистиллятного крекинг-остатка, направляемого далее на коксование с целью получения высококачественных нефтяных коксов. В процессах вакуумной перегонки, помимо проблемы уноса жидкости, усиленное внимание уделяется обеспечению благоприятных условий для максимального отбора целевого продукта без заметного его разложения. При этом чем тяжелее нефть, тем более интенсивно идет газообразование и термодеструкция высокомолекулярных соединений сырья. В процессах вакуумной перегонки мазута по топливному варианту преимущественно используют схему однократного испарения, применяя одну сложную ректификационную колонну с выводом дистиллятных фракций через отпарные колонны или без них. При использовании отпарных колонн по высоте основной вакуумной колонны организуют несколько циркуляционных орошений. Принципиальная схема блока вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6 приведена на рис. 3.16. Мазут, отбираемый с низа атмосферной колонны блока AT, прокачивается параллельными потоками через печь 2 в вакуумную колонну 1.Смесь нефтяных и водяных паров, газы разложения (и воздух, засасываемый через неплотности) с верха вакуумной колонны поступают в вакуумсоздающую систему. После конденсации и охлаждения в конденсаторе-холодильнике она разделяется в газосепараторе на газовую и жидкую фазы. Газы отсасываются трехступенчатым пароэжекторным вакуумным насосом, а конденсаты поступают в отстойник для отделения нефтепродукта от водного конденсата. Верхним боковым погоном вакуумной колонны отбирают фракцию легкого вакуумного газойля (соляр). Часть его после охлаждения в теплообменниках возвращается на верх колонны в качестве верхнего циркуляци- онного орошения. Вторым боковым погоном отбирают широкую газойлевую (масляную) фракцию. Часть ее после охлаждения используется как среднее циркуляционное орошение вакуумной колонны. Балансовое количество целевого продукта вакуумного газойля после теплообменников и холодильников выводится с установки и направляется на дальнейшую переработку.С нижней тарелки концентрационной части колонны выводится затемненная фракция, часть которой используется как нижнее циркуляционное орошение, часть — может выводиться с установки или использоваться как рецикл вместе с загрузкой вакуумной печи.

37.Технологоч. Процесс катал-ого крикинга.Процесс каталитического крекинга является одним из наиболее распространенных крупнотоннажных процессов углубленной переработки нефти и в значительной мере определяет технико-экономические показатели современных и перспективных НПЗ топливного профиля.Основное целевое назначение каталитического крекинга — про изводство с максимально высоким выходом (до 50 % и более) высокооктанового бензина и ценных сжиженных газов — сырья для последующих производств высокооктановых компонентов бензинов изомерного строения: алкилата и метил-трет-бутилового эфира, а также сырья для нефтехимических производств. Получающийся в процессе легкий газойль используется обычно как компонент дизельного топлива, а тяжелый газойль с высоким содержанием полициклических ароматических углеводородов — как сырье для производства технического углерода или высококачественного электродного кокса (например, игольчатого). В качестве сырья в процессе каталитического крекинга в течение многих десятилетий традиционно использовали вакуумный дистиллят (газойль) широкого фракционного состава (350…500 °С). В ряде случаев в сырье крекинга вовлекаются газойлевые фракции термодеструктивных процессов, гидрокрекинга, рафинаты процессов деасфальтизации мазутов и гудронов, полупродукты масляного производства и др. Катализаторы современных крупнотоннажных процессов каталитического крекинга, осуществляемых при высоких температурах (500…800 °С) в режиме интенсивного массо- и теплообмена в аппаратах с движущимся или псевдоожиженным слоем катализатора, должны обладать не только высокими активностью, селективностью и термостабильностью, но и удовлетворять повышенным требованиям к ним по регенерационным, механическим и некоторым другим эксплуатационным свойствам. При осуществлении реакций углеводородов на кислотных катализаторах образуется углеродистый материал, называемый коксом, который не десорбируется с поверхности катализатора.Этот материал имеет атомное отношение водорода к углероду от 0,3 до 1,0 и спектроскопические характеристики, аналогичные таковым для полициклических ароматических соединений. При крекинге ароматических углеводородов кокс получается более обогащенным углеродом, чем при крекинге парафинистого сырья. В составе кокса крекинга сернистого нефтяного сырья всегда содержится сера. В среднем отношение содержания серы в коксе к ее содержанию в сырье крекинга близко к единице. Всю совокупность показателей, характеризующих качество сырья,по степени влияния на процесс каталитического крекинга условно можно подразделить на следующие три группы:

1) показатели, влияющие на выход (т. е. на материальный баланс) и ка-

чество продуктов крекинга: фракционный и групповой химический

состав и содержание гетероорганических соединений;

2) показатели, влияющие на обратимую дезактивацию катализатора, та-

кие как плотность, коксуемость и содержание сернокислотных смол;

3) показатели, влияющие на необратимую дезактивацию катализатора:

содержание металлов, прежде всего ванадия и никеля.