Окислительный крекинг

На рисунке внешний вид светлых продуктов, полученный из мазута путем дробной конденсации паров его крекинга, без их дополнительной очистки

ПЕРЕРАБОТКА ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ МЕТОДОМ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО КРЕКИНГА

В настоящее время все большее распространение получают технологии, применимые в условиях мининефтеперерабатывающих заводов (мини НПЗ), с объёмом переработки нефти около 50 тыс. т. в год в зависимости от марки топлива. Это обусловлено интенсивным развитием районов Крайнего севера, Центральной и Восточной Сибири, требующих увеличения объёмов потребления горюче-смазочных материалов (ГСМ), а также ростом стоимости самих ГСМ и их доставки до потребителя в труднодоступные и удалённые районы, что делает все более востребованным получение качественных нефтепродуктов из нефти на месте ее добычи или вблизи месторождений. Однако, зачастую технологии, связанные с глубокой переработкой нефти, в частности каталитического гидрокрекинга газойля и более тяжелых нефтяных остатков, традиционно применяемых на крупных НПЗ, не применимы на мини НПЗ по экономическим причинам.

Предлагаемая технология позволяет с высокой эффективностью реализовать процесс крекинга с целью получения светлых нефтяных фракций, служащих основой для выработки моторных топлив, а также осуществить переработку остатка крекинга.

В зависимости от производительности и экономической целесообразности, предлагаемая технология может быть реализована в виде непрерывного или полупериодического процесса, описание технологических схем, которые приведены ниже.

Преимущества технологии

• Высокая технико-экономическая эффективность процесса и малые капиталозатраты на производство, обусловленные простотой процесса, отсутствием избыточного давления и относительно не высокой температурой крекинга.
• Низкие энергозатраты на крекинг – в процессе крекинга поддерживается баланс между экзотермическими реакциями окисления эндотермическими реакциями непосредственно самого крекинга.
• Отсутствие кокса и малый выход газов крекинга, большой выход светлых фракций.
• Высокое качество получаемых светлых фракций. Бензиновая фракция характеризуется, в зависимости от типа тяжелого нефтяного остатка, октановым числом (ОЧИ) 80-92, дизельная фракция – цетановым числом порядка 45-50 и хорошими смазывающими свойствами.
• Нет необходимости подготовки (удалению серы) сырья крекинга с целью повышения выхода светлых фракций и снижение коксообразования.
• Многократное снижение содержания серы в продуктах крекинга, что особенно характерно для полупериодического процесса и обусловлено окислением серосодержащих органических соединений до сульфонов и сульфооксидов, с последующим их термическим распадом на диоксид серы и углеводороды. Общее суммарное во всех жидких продуктах окислительного крекинга (битум, дизельная и бензиновая фракции) снижение содержания серы может достигать величины 85% от первоначального содержания серы в исходном сырье крекинга. При этом основная часть серы содержится в остатке крекинга (битуме), а содержание серы в светлых фракциях минимально.
• Возможность получения тяжелого нефтяного топлива из остатка крекинга, либо его дальнейшая переработка с получением дополнительных количеств светлых нефтяных фракций.

НЕПРЕРЫВНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ

Тяжелый нефтяной остаток (ТНО), в качестве которого может быть использован мазут, в том числе некондиционный, гудрон и жидкие нефтешламы, в том числе асфальтизированные, из подогреваемой емкости Е1 с помощью насоса Н1 подается в печь П2, где происходит их нагрев до t=450^oС. С помощью газодувки Г1 атмосферный воздух подается в печь П1, где нагревается до t=450^oС. В качестве источника тепла используются топочные газы, которые образуются при сжигании газов окислительного крекинга. Разогретые ТНО и воздух смешиваются в струйном кавитационном аппарате СКА1 и подаются в реактор окислительного крекинга Р1. Некоторое количество реакционной смеси из Р1 дополнительно обогащаются разогретым воздухом в СКА2.

Р1 представляет собой пустотелый аппарат колонного типа. С верхней части Р1 выводится парогазовая фракция (ПГФ), содержащая газы окислительного крекинга, включая азот в виде балластного газа, пары светлых нефтяных фракций и капли уноса более тяжелых нефтяных фракций.

ПГФ разделяется в сепараторе С1 на тяжелую нефтяную фракцию (ТНФ) и легкую фракцию (пары светлых нефтепродуктов и неконденсируемые газы крекинга).

Легкая фракция поступает на РК1, где происходит ее разделение на бензиновую фракцию БФ (НК180^oС), дизельную фракцию ДФ (180-350^oС), газы крекинга и кубовый остаток (КО).

КО объединяется с потоком ТНФ из С1 и по своим свойствам соответствует дорожному битуму марки БН 60/90. Газы крекинга используют в качестве энергоносителя для выработки технологического тепла.

Разделенные в РК1 БФ и ДФ могут рассматриваться в качестве самостоятельного товарного продукта, либо после сероочистки могут служить основой для выработки товарных моторных топлив.

Примечание:

1. Сероочистка может быть осуществлена классическими способами на существующих мощностях предприятия, а также могут быть поставлены отдельные модули сероочистки.
2. Битум БН 60/90 является товарным продуктом. Однако спрос на него ограничен. Возможными направлениями его переработки является выработка композитного топлива со свойствами мазута марки М100 либо его коксование с получением нефтяного кокса и дополнительных светлых фракций.

Таблица выхода продуктов из гудрона и мазута (% масс.)

Сырье/продукт	Бензиновая фракция	Дизельная фракция	Битум БН 60/90
Мазут	8,5	48,4	39,3
Гудрон	4,9	30,1	61,0

При сбыте БН 60/90 возникают сложности, поскольку спрос на данную продукцию зависит от сезона и появляется преимущественно в теплое время года.

В этой связи ТНО могут быть использованы как для производства композитного топлива, так и в процессе коксования.

Композитное топливо готовится путем смешения битума, воды и незначительной части легкой фракции (ЛФ) в специально сконструированном СКА. Образуемый продукт обладает свойствами, аналогичными свойствам мазута марки М100. Полученное композитное топливо может использоваться без каких-либо ограничений на существующих котельных.

Главным преимуществом данного вида топлива является экономическая составляющая – композитное топливо не облагается акцизными сборами в отличие от мазута М100.

ПОЛУПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА ОКИСЛИТЕЛЬНОГО КРЕКИНГА

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ

Тяжелый нефтяной осадок с помощью насоса Н загружается в полупериодический реактор окислительного крекинга (РК), после чего происходит закрытие запорного вентиля ВЗ1. В РК производится нагрев мазута до температуры 30^oС, после чего с помощью газодувки Г начинается подача воздуха, предварительно подогретого в теплообменном аппарате насадочного типа.

В процессе крекинга температура в РК поднимается до 450^oС и поддерживается на постоянном уровне за счет одновременного протекания экзотермической реакции окисления и эндотермических реакций термического крекинга.

С верхней части РК непрерывно отбираются пары углеводородных бензиновых фракций (БФ) и дизельных фракций (ДФ), а также неконденсируемые газы, помимо прочего содержащие газы С₁-С₄, азот, углекислый газ и остаток кислорода.

Отбираемая смесь из реактора подается в аппарат дробной конденсации, где разделяется на три потока: поток неконденсируемых газов (НГ), БФ и ДФ.

НГ подаются на беспламенные горелки с целью выработки технологического тепла, необходимого для ведения процесса окислительного крекинга.

БФ и ДФ являются основой для выработки моторного топлива. БФ характеризуется в зависимости от типа ТНО октановым числом (ОЧИ) 80-92, ДФ – цетановым числом порядка 45-50 и хорошими смазывающими свойствами. Выход продуктов аналогичен выходу продуктов при ведении процесса непрерывным способом.

По окончании синтеза из РК производится слив остатка окислительного крекинга, представляющего собой нефтяной битум.

ПОСМОТРЕТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ ИНФОРМАЦИЮ