1 Технологическая часть

1.1Краткая характеристика проектируемого процесса

Целью процесса висбрекинга является понижение вязкости тяжелого вакуумного остатка – гудрона путем термической конверсией в парожидкостной фазе.

Установка висбрекинга гудрона состоит из следующих блоков и узлов:

• Блок теплообменников

• Блок реакционно-технологических печей

• Блок фракционирования

• Блок стабилизации бензина

• Блок абсорбционной отчистки углеводородного газа

• Блок регенерации МДЭА

• Блок приема и хранения МДЭА

• Узел выработки пар

• Узел приготовление компонента котельного топлива

Сырьем установки является гудрон установок первичной переработки нефти

Номинальная мощность установки по сырью 2 400 000 тыс. т/год

Основанием для разработки стадии проэкт новой установки висбрекинга среднее срочная программа развития ОАО «ЛУКОЙЛ – Нижегороднефтеоргсинтез».

На блоке теплообменников нагрев гудрона организован за счет использования тепла технологических потоков, выводимых с установки

На блоке реакционно-технологических печей происходит термическая обработка гудрона (легкие термический крекинг) с образованием продуктов процесса: газойля, бензина, углеводородных газов и остатка висбрекинга

Блок фракционирования предназначен для разделения продуктов процесса, с выделением: углеводородных газов, бензиновой и газойлевой фр., остатка висбрекинга. При этом на блоке фракционирования отделяется кислая вода.

Блок стабилизации бензина предназначен для выделения углеводородных газов из бензина висбрекинга.

Блок абсорционной очистки углеводородного газа предназначен для очистки методом абсорбции раствором МДЭА осерненного углеводородного газа блоков фракционирования к стабилизации бензина.

Блок регенерации МДЭА (метилдиэтаноламина) предназначен для восстановления абсорбционной способности аминного раствора за счет отпарки соединений сероводорода и аммиака из насыщенного раствора МДЭА.

Для приема и хранения свежего и регенерированного метилдиэтаноламина предназначен блок приема и хранения МДЭА, также используемого для сбора отработанного раствора метилэтаноламина.

Узел производства пара предназначен для подготовки котловой питательной воды и выработки пара среднего давления за счет утилизации тепла отходящих с установки потоков. Перегрев насыщенного водяного пара производиться в змеевиках конвекционной зоны реакционно-технологических печей

На узле приготовления компонента котельного топлива организовано смешение комбинированного продукта висбрекинга с масляными экстрактами, с последующим выводом с установки компонента котельного топлива марки М-100.

1.2Теоретические основы процесса

Основное назначение установки висбрекинга гудрона понижение вязкости тяжелого вакуумного остатка – гудрона, сырья процесса, за счет термической конверсии углеводородов в парожидкостной фазе.

Целевым продуктом установки является комбинированный продукт, получаемый смешением остатка висбрекинга и газойлевой фракции.

Комбинированный продукт висбрекинга обладает меньшей вязкостью, чем гудрон.

Продуктами установки висбрекинга гудрона также являются:

• Газойлевая фракция, направляемая на смешение с остатком висбрекинга в пределах установки. Предусмотрена возможность вывода потока газойля на установку гидроочистки дизельного топлива;

• бензиновая фракция, которая выводится на установку гидроочистки дизельного топлива;

• углеводородный газ после очистки раствором МДЭА используется в качестве топлива печей висбрекинга, избыток очищенного газа выводится в топливную сеть завода;

• кислая вода направляется на установку отпарки кислой воды.

Установка висбрекинга гудрона состоит из следующих технологических блоков и узлов:

Блок сырьевой емкости предназначен для приема на установку сырья,

Блок теплообменников предназначен для предварительного нагрева гудрона, за счет использования тепла технологических потоков, выводимых с установки,

Блок технологических печей предназначен для проведения процесса легкого термического крекинга, с образованием продуктов процесса: газойля, бензина, углеводородных газов и остатка висбрекинга.

Блок фракционирования предназначен для разделения продуктов процесса, с выделением: углеводородных газов, бензиновой и газойлевой фракций, остатка висбрекинга. На блоке фракционирования, в том числе, отделяется кислая вода,

Блок стабилизации бензина предназначен для выделения углеводородных газов из бензина висбрекинга,

Блок абсорбционной очистки углеводородного газа предназначен для очистки углеводородного газа блоков фракционирования и стабилизации бензина методом абсорбции сернистых соединений раствором МДЭА,

Блок приема МДЭА предназначен для приема и нагрева регенерированного раствора МДЭА, а так же для сбора насыщенного раствора,

Узел выработки пара предназначен для подготовки котловой питательной воды и выработки пара среднего давления, при этом используется тепло отходящих с установки технологических потоков. Перегрев насыщенного водяного пара производится в змеевиках конвекционной зоны реакционно-технологических печей. Избыток пара выводится в сети завода

Сырьем установки является гудрон, поступающий с установок первичной переработки нефти.

Номинальная мощность установки по сырью, тыс.т/год . 2 400,0;

Часовая производительность, кг/ч 289 075.

Число часов час непрерывной работы установки 8400 часов в год.

Диапазон устойчивой работы ‑ 50‑110% от номинальной мощности.

Химизм

Преобразование компонентов исходного сырья происходит в результате последовательно – параллельных реакций, протекающих преимущественно по радикально – цепному механизму. Процесс висбрекинга является высокотемпературным.Превращения при висбрекинге обусловлены переходом нефтяного сырья с большим запасом свободной энергии в низкомолекулярные газообразные, среднемолекулярныедистиллятные фракции и в кокс.

В ходе процесса висбрекинга крупные молекулы сплошной вязкой фазы крекируется с образованием молекул меньшего размера. Новыеасфальтены образуются из мальтенов, а мальтеновая фаза меняет свой состав так, что, в конец концов, равновесие между асфальтенами и мальтенами нарушается в такой мере, что часть асфальтенов будет флокулирована. В этот момент крекируемое сырье становится неустойчивым.

Крекирующая реакционная способность различных углеводородов неодинакова для различных классов углеводородов и уменьшается в с ледующей последовательности: нормальные парафины изопатафиныциклопарафины ароматические нафтено – ароматические многоядерные ароматические:

Парофиновые углеводороды крекируется, главным образом, в парафиновые и олефиновые молекулы меньшей молекулярной массы. Коксообразование не имеет места в первичной реакции – реакции крекинга, так как углерод, ни водород практически не образуются.

Олефин крекируется так, что образуется два меньших олефина или олефин и диолефин. Диолефины обычно имеют малую длину цепи, а их суммарное количество уменьшается при понижении температуры крекинга.

Крекинг нафтеновых колец обычно не начинается при температуре ниже .

Отдельно от реакций крекинга имеет место ряд других реакций, например, меж- и внутри молекулярная конденсация ароматических или полиароматических углеводородов.

При висбрекинге утяжеленных гудронов выход и качество продуктов во многом определяется в зависимости от содержания асфальтенов в исходном сырье. Влияние количества асфальтенов в сырье на структуру продуктов при висбрекинге . Из остатка висбрекингаасфальтены не высаживаются, если сырье содержит не менее 10,5% масс. Водорода. Чем больше асфальтенов в тяжелых остатках, тем меньше снижается их вязкость при висбрекинге.

При высоком содержании асфальтенов( в частности, в сочетании с высоким содержанием парафиновых углеводородов) снижается относительная конверсия, позволяющая получать стабилное топливо разбавлением остатка висбрекинга боле легкими фракциями.

Сырьем с низким содержанием веществ, нерастворимых в н – пентане, и низкой температурой размягчения легче поддаветсявисбрекингу. Потенциальная возможность увелечения степени конверсии гудрона с понижением содержанием веществ, нерастворимых в н – пентане.

Остатки с низкими температурой размягчения и содержанием не растворимых в н – пентане веществ содержат больше тяжелого дистиллята или тяжелого неасфальтенового масла. Именно этот компонент крекитуется в более низкокипящие и менее вязкие продукты, что приводит к общему снижению вязкости сырья. Асфальтены как фракция нерастворимых в н – пентане проходят через печь без каких – либо серьезных режима. Содержание (% масс.) нерастворимых в н – пентане веществ в гудронах нефтей разных типов составляет: парафинистых 2 -10; смешанных 10 -20; нафтеновых 18 – 28.

Степень конверсии ограничивается не только содержанием асфальтенов, но и коксуемостью по Конрадсону. Сырье с высоким содержанием асфальтенов характеризуется меньшей степенью конверсии, чем сырье с содержанием асфальтенов, не пресыщающим норм, при одинаковом объеме производства стабильного котельного топлива. При заданной степени конверсии с ухудшением качества сырья, в т.е. с условием коксуемости по Конрадсону, коксообразование в трубах печи усиливается и межремонтный пробег уменьшается. Эта зависимость получена для мазута различной коксуемости.