Висбрекинга представляет собой блок обработки в нефтеперерабатывающем заводе , целью которого является снижение количества остаточной нефти , добываемой в перегонки из сырой нефти , а также повысить выход наиболее ценных средних дистиллятов ( топочный мазут и дизель ) на нефтеперерабатывающем заводе. Установка висбрекинга термически расщепляет большие молекулы углеводородов в масле путем нагревания в печи для снижения его вязкости и получения небольших количеств легких углеводородов. ( СУГ и бензин ). [1] [2] [3]Название процесса «висбрекинг» относится к тому факту, что процесс снижает (т.е. разрушает) вязкость остаточной нефти. Процесс некаталитический .
Цели процесса [ править ]
Цели висбрекинга:
- Уменьшение вязкости потока сырья: обычно это остаток от вакуумной перегонки сырой нефти, но также может быть остаток от операций гидроочистки , природный битум от просачиваний в грунт или битуминозные пески и даже некоторые высоковязкие сырой нефти.
- Уменьшите количество остаточного мазута, производимого на нефтеперерабатывающем заводе: остаточное жидкое топливо обычно считается продуктом с низкой стоимостью. Спрос на остаточное топливо продолжает снижаться, поскольку оно заменяется на традиционных рынках, например, на топливо, необходимое для выработки пара на электростанциях , более экологически чистыми альтернативными видами топлива, такими как природный газ .
- Увеличение доли средних дистиллятов в выпуске нефтеперерабатывающих заводов: средний дистиллят используется в качестве разбавителя остаточных масел для снижения их вязкости до рыночного уровня. Путем снижения вязкости остаточного потока в висбрекинге можно производить жидкое топливо с использованием меньшего количества разбавителя, а сэкономленный средний дистиллят можно направить на производство более дорогого дизельного топлива или печного топлива.
Технология [ править ]
Катушка висбрекинга [ править ]
Термин висбрекинг змеевик (или печь ) применяется к установкам, в которых процесс крекинга происходит в трубах печи (или «змеевиках»). Материал, выходящий из печи, закаливается, чтобы остановить реакции крекинга: часто это достигается за счет теплообмена с исходным материалом, подаваемым в печь, что, в свою очередь, является хорошей ступенью энергоэффективности, но иногда и потоком холодного масла (обычно газойля). ) используется с тем же эффектом. Газойль восстанавливается и используется повторно. Степень реакции крекинга контролируется регулированием скорости потока масла через трубы печи. Затем охлажденная нефть поступает в ректификационную колонну, где продукты крекинга (газ, сжиженный нефтяной газ, бензин, газойль и гудрон) отделяются и извлекаются.
Soaker visbreaking [ править ]
При смачивании висбрекинга основная часть реакции крекинга происходит не в печи, а в барабане, расположенном после печи, который называется смачивателем. Здесь масло выдерживают при повышенной температуре в течение заранее определенного периода времени, чтобы дать возможность произойти растрескиванию перед закалкой. Затем масло поступает в ректификационную колонну . При смачивании висбрекинга используются более низкие температуры, чем при висбрекинге змеевиков. Вместо этого используется сравнительно большая продолжительность реакции крекинга.
Параметры процесса [ править ]
Смола висбрекинга может быть дополнительно очищена путем подачи ее в вакуумный фракционер . Здесь дополнительный тяжелый газойль может быть извлечен и направлен на установки каталитического крекинга , гидрокрекинга или термического крекинга на нефтеперерабатывающем заводе. Смола, подвергнутая вакуумному испарению (иногда называемая пека ), затем направляется на смешивание с мазутом. На нескольких нефтеперерабатывающих заводах смола висбрекинга направляется в установку замедленного коксования для производства определенных специальных коксов, таких как анодный или игольчатый кокс .
Сопоставление висбрекинга с использованием катушек и висбрекинга катушек [ править ]
С точки зрения доходности, выбирать между двумя подходами практически нечего. Однако каждый из них предлагает значительные преимущества в определенных ситуациях:
- Удаление кокса : в результате реакции крекинга в качестве побочного продукта образуется нефтяной кокс . При висбрекинге змеевиков они оседают в трубах печи и в конечном итоге приводят к их засорению или блокированию. То же самое произойдет в барабане вымачивателя висбрекинга, хотя более низкие температуры, используемые в замачивающем барабане, приводят к гораздо более медленному загрязнению. Поэтому висбрекинг змеевика требует частого удаления кокса. Это довольно трудоемко, но может быть преобразовано в процедуру, при которой трубы очищаются от кокса последовательно без необходимости прекращения операции висбрекинга. Промывочные барабаны требуют гораздо меньшего внимания, но их вывод из эксплуатации обычно требует полной остановки работы. Что является более разрушительной деятельностью, будет варьироваться от НПЗ к НПЗ.
- Экономия топлива : более низкие температуры, используемые в подходе с замачиванием, означают, что эти агрегаты потребляют меньше топлива. В случаях, когда нефтеперерабатывающий завод покупает топливо для поддержки технологических операций, любая экономия на расходе топлива может быть чрезвычайно ценной. В таких случаях может быть предпочтительным легкий висбрекинг.
Качество и урожайность [ править ]
Качество корма и качество продукции [ править ]
Качество сырья, поступающего в установку висбрекинга, будет значительно варьироваться в зависимости от типа сырой нефти, которую перерабатывает завод. Следующее является типичным качеством остатка вакуумной перегонки арабского легкого (сырой нефти из Саудовской Аравии и широко перерабатываемой во всем мире):
| Плотность (кг / л) | Вязкость при 100 ° C ( сантистокс ) | Содержание серы (мас.%) |
|---|---|---|
| 1.020 | 930 | 4.0 |
После того, как этот материал будет пропущен через висбрекер (и, опять же, будут существенные различия от висбрекинга к висбрекеру, поскольку никакие два из них не будут работать в абсолютно одинаковых условиях), вязкость резко снизится:
| Плотность (кг / л) | Вязкость при 100 ° C ( сантистокс ) | Содержание серы (мас.%) |
|---|---|---|
| 1.048 | 115 | 4,7 |
Урожайность [ править ]
Выходы различных углеводородных продуктов будут зависеть от «жесткости» операции крекинга, определяемой температурой, до которой нагревается нефть в печи висбрекинга. В нижней части шкалы печь, нагретая до 425 ° C, будет давать лишь незначительные трещины, в то время как операции при 500 ° C будут считаться очень тяжелыми. Легкий арабский нефтяной остаток при висброске при 450 ° C дает около 76% (по весу) гудрона, 15% средних дистиллятов, 6% бензина и 3% газа и сжиженного нефтяного газа.
Стабильность мазута [ править ]
Жесткость работы висбрекинга обычно ограничивается необходимостью производить смолу висбрекинга, которую можно смешивать для получения стабильного жидкого топлива.
Под стабильностью в этом случае понимается склонность мазута к образованию отложений при хранении. Эти отложения нежелательны, так как они могут быстро загрязнять фильтры насосов, используемых для перекачки масла, что требует длительного обслуживания.
Вакуумный остаток, подаваемый в установку висбрекинга, можно рассматривать как состоящий из следующего:
- Асфальтены : большие полициклические молекулы, взвешенные в масле в колоидальной форме.
- Смолы : также полициклические, но с более низкой молекулярной массой, чем асфальтены.
- Ароматические углеводороды : производные бензола , толуола и ксилолов.
- Парафиновые углеводороды : алканы
При висбрекинге преимущественно растрескиваются алифатические соединения, которые имеют относительно низкое содержание серы, низкую плотность и высокую вязкость, и эффект их удаления можно ясно увидеть по изменению качества сырья и продукта. Слишком сильное растрескивание в висбрекинге приведет к тому, что коллоид асфальтенов станет метастабильным. Последующее добавление разбавителя для производства готового жидкого топлива может вызвать разрушение коллоида с осаждением асфальтенов в виде шлама. Было замечено, что парафиновый разбавитель с большей вероятностью вызовет осаждение, чем ароматический. Стабильность мазута оценивается с помощью ряда собственных тестов (например, на значение «P» и тесты SHF).
Экономика [ править ]
Смешивание вязкости [ править ]
Смешение по вязкости двух или более жидкостей с разной вязкостью представляет собой трехступенчатую процедуру. Первым шагом является вычисление индекса вязкости смеси (VBI) каждого компонента смеси, используя следующее уравнение (известное как уравнение Рефутаса): [2] [4]
- (1) VBN = 14,534 × ln [ln ( v + 0,8)] + 10,975
где v - вязкость в квадратных миллиметрах в секунду (мм² / с) или сантистоксах (сСт), а ln - натуральный логарифм (log e ). Важно, чтобы вязкость каждого компонента смеси была получена при одинаковой температуре.
Следующим шагом является вычисление VBN смеси, используя это уравнение:
- (2) Смесь VBN = [ w A × VBN A ] + [ w B × VBN B ] + ... + [ w X × VBN X ]
где w - массовая доля (т.е.% ÷ 100) каждого компонента смеси.
После того, как вязкость смеси была рассчитана с использованием уравнения (2), последним шагом является определение вязкости смеси с помощью обращения уравнения (1):
- (3) v = e e (VBN - 10,975) ÷ 14,534 - 0,8
где VBN - коэффициент вязкости смеси, а e - трансцендентное число 2,71828, также известное как число Эйлера .
Пример экономики для двухкомпонентной смеси [ править ]
Товарный мазут, например, для заправки электростанции, может иметь вязкость 40 сантистокс при 100 ° C. Его можно приготовить с использованием описанного выше первичного остатка или остатка вис-дробления в сочетании с дистиллятным разбавителем («измельченная масса»). Такая режущая масса обычно может иметь вязкость при 100 ° C 1,3 сантистокса . Преобразование приведенного выше уравнения (2) для простой двухкомпонентной смеси показывает, что процентное содержание резца, требуемого в смеси, определяется следующим образом:
(4) % режущего материала = [VBN 40 - остаток VBN ] ÷ [ режущий материал VBN - остаток VBN ]
Используя значения вязкости, указанные в таблицах выше для остатков арабской легкой сырой нефти, и вычисляя VBN по уравнению (1), получаем:
Для первичных остатков (т. Е. Непревращенного сырья для висбрекинга): 27,5% измельченной массы в смеси.
Для остатка висбрена : 13,3% измельченной массы в смеси.
Поскольку средние дистилляты имеют гораздо более высокую стоимость на рынке, чем жидкое топливо, можно видеть, что использование висбрекинга значительно улучшит экономические показатели производства мазута. Например, если стоимость резца составляет 300 долларов за тонну, а мазута - 150 долларов за тонну (цены на нефть, естественно, быстро меняются, но эти цены и, что более важно, различия между ними, не являются нереалистичными), это несложно вычислить значения различных остатков в этом примере как:
Остаток первичной переработки: 93,1 долл. США за тонну
Остаток висброкена: 127,0 долл. США за тонну
Ссылки [ править ]
- ^ Джеймс Х. Гэри и Гленн Э. Хандверк (1984). Технология и экономика нефтепереработки (2-е изд.). Марсель Деккер, Inc. ISBN 0-8247-7150-8.
- ^ а б Роберт Э. Мэйплз (2000). Экономика процесса нефтепереработки (2-е изд.). Pennwell Books. ISBN 0-87814-779-9.
- ^ Джеймс Г. Спейт (2006). Химия и технология нефти (4-е изд.). CRC Press. ISBN 0-8493-9067-2.
- ^ CT Baird (1989), Руководство по смешиванию нефтепродуктов , HPI Consultants, Inc., веб-сайт HPI
Внешние ссылки [ править ]
- Тепловое преобразование оболочки
- Проверка стабильности мазута
| vтенефтепереработка | ||||
|---|---|---|---|---|
| ||||
| ||||
| ||||
Commons