Основное достоинство термических процессов переработки остаточного сырья - значительно меньшие, по сравнению с каталитическими процессами, капитальные вложения и эксплуатационные затраты, но для них характерно ограниченная глубина превращения и низкое качество дистиллятных продуктов. Значительно более высокие выходы и качество дистиллятных продуктов и газа характерны для процессов каталитического крекинга. Однако для каталитического крекинга требуются более значительные как капитальные, так и эксплуатационные затраты, связанные с большим расходом катализатора. Кроме того, для каталитических процессов пригодно только подготовленное сырье с содержанием тяжелых металлов до 30 мг/кг и коксуемостью ниже 10% мас. По глубине переработки и качеству получаемых продуктов более универсальны гидрогенизационные процессы, особенно гидрокрекинг, но он требует высоких давлений водорода, повышенной температуры и катализаторов, поэтому отличается наибольшими капитальными и эксплуатационными затратами.
Вследствие этого в последние годы наблюдается тенденция к разработке процессов промежуточного типа между термическим крекингом и гидрокрекингом, так называемых гидротермических процессов. Они проводятся в среде водорода, но без применения катализаторов. Эти процессы несколько ограничены глубиной, но не ограничены в отношении содержания в сырье металлов и коксуемости. Для них характерны средние между термическими процессами и гидрокрекингом показатели качества дистиллятных продуктов, капитальных и эксплуатационных затрат.
К гидрогенизационным процессам, протекающим в отсутствии катализаторов, относятся гидровисбрекинг, гидропиролиз, дина-крекинг и донорно-сольвентный крекинг.
Процессы гидровисбрекинга основаны на том, что растворимость водорода в нефти увеличивается при повышении давления и температуры. Гидровисбрекинг проводится при таких же температурах и продолжительности, что и каталитический гидрокрекинг, причем глубина превращения сырья значительно выше, чем при обычном висбрекинге. Во избежание быстрого закоксовывания реакционной аппаратуры гидровисбрекинг необходимо проводить при высоком давлении 12-20 МПа, поскольку при этом увеличивается растворимость водорода в нефтяных остатках и скорость реакций висбрекинга. Так процесс гидровисбрекинга фирмы "Лурги" осуществляется при температуре 380-420°С и давлении 12-15 МПа. Степень превращения гудрона составляет 60-66% мас. При некоторых вариантах каталитического гидрокрекинга (например, с суспендированным катализатором одноразового использования) давление может быть снижено до 12-15 МПа, вследствие этого вариант гидровисбрекинга может оказаться менее экономичным, чем гидрокрекинг. Французским институтом нефти разработан вариант гидровисбрекинга Tervahl H, в котором обычная установка висбрекинга дополнительно оборудована сепаратором высокого давления и компрессорами для циркуляционного и свежего водородсодержащего газа. Для закалки продуктов на выходе из реакционной камеры подается нижний продукт стабилизатора, водород или водородсодержащий газ подается на смешение с сырьем перед печью. В результате этого процесса вязкость исходного остатка снижается в 50-100 раз, температура застывания ниже минус 10°С, степень обессеривания - 10-20 %.
Гидропиролиз (динакрекинг) проводится, как и термический пиролиз при температурах выше 500°С, давлениях выше 10 МПа и времени контакта от нескольких секунд до одной минуты, но в среде водорода. Одной из модификаций гидропиролиза является процесс дина-крекинг, разработанный фирмой "Хайдрокарбон рисерч", в котором используется состоящий из трех секций реактор с кипящим слоем и внутренней циркуляцией адсорбента (рисунок 22).
Рисунок 22 - Реактор процесса динакрекинг
1 - зона гидрокрекинга; 2-отпарная зона; 3-зона газификации.
Нагретое сырье поступает в верхнюю часть реактора, где в слое инертного теплоносителя в присутствии водородсодержащего газа превращается в более легкие продукты. Часть или все образующиеся при этом дистилляты могут быть направлены на рециркуляцию в эту зону термического гидрокрекинга. В процессе гидрокрекинга образуется кокс, который вместе с металлами, содержащимися в сырье, отлагается на частицах теплоносителя.
Носитель непрерывно движется вниз и, пройдя отпарную зону, поступает в нижнюю часть реактора, где под действием пара и кислорода происходит газификация кокса с образованием водородсодержащего газа, который через отпарную зону поступает в верхний слой теплоносителя, обеспечивая необходимую для протекания реакций термического гидрокрекинга концентрацию водорода. Таким образом, кокс в продуктах процесса практически отсутствует.
Регенерированный теплоноситель из зоны газификации через проходящую по оси реактора трубу вновь подается с помощью пара или образующегося при газификации топливного газа в зону гидрокрекинга.
Температура в зоне гидрокрекинга составляет примерно 540°С, а в зоне газификации - примерно 980°С. Давление, необходимое для получения максимального количества жидких продуктов, составляет 2,8 МПа. Выход продуктов при переработке гудрона калифорнийской нефти по варианту с рециркуляцией средних дистиллятов (% об.):
топливный газ – 32,5; средние дистилляты (204-371°С) – 4,4;
нафта (н.к.-204 °С) – 43,3; тяжелые дистилляты (н.к.-371°С) – 24,3.
В процессе, разработанном университетом штата ЮТА (США), гидропиролиз битуминозной нефти осуществляется в трубчатом змеевиковом реакторе, аналогичном реакторам установок пиролиза. В сравнении с продуктами процессов коксования и каталитического крекинга жидкие продукты гидропиролиза содержат большее количество полиароматических компонентов, способных к коксообразованию. Несмотря на это, образование значительных количеств кокса в процессе не происходит, что объясняется протеканием пиролиза в атмосфере водорода.
В процессе гидропиролиза, разработанном университетом г. Эрланген (Германия), используется реактор распылительного типа, в котором теплоносителем является газообразный водород. При этом в случае правильного выбора гидродинамического режима, превращение сырья происходит практически без образования кокса. Высокий выход при гидропиролизе газов и жидких продуктов, обогащенных ароматическими углеводородами, приводит к вопросу об использовании этого процесса для переработки высокоароматизированного сырья. Все некаталитические гидрогенизационные процессы переработки тяжелого остаточного сырья можно разделить по типу используемого реактора на процессы со стационарным, кипящим или суспендированным слоем теплоносителя. Наиболее дешевые процессы с суспендированным теплоносителем, однако, для них характерны и наиболее низкие выходы и качество продуктов
Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 324 | Нарушение авторских прав