Электроразрядный крекинг
тяжелых нефтепродуктов
тяжелых нефтепродуктов
- Схема ЭР реактораЭлектроразрядная зона непосредственно контактирует с обрабатываемым УВ сырьем, которое подаётся непрерывно. Под воздействием высокоэнергетичных электронов и ионов плазмы, молекулы УВ, входящие в состав сырья, подвергаются деструкции и делятся на более низкомолекулярные соединения.
Эффективное время нахождения нефтепродукта в электроразрядной зоне около 12 микросекунд.
Преимущества ЭР процессов
- Основное достоинство преобразования энергии в условиях электроразрядных процессов (ЭРП) состоит в больших скоростях протекания реакции крекинга. Интенсификации процессов крекинга происходит под действием высокой температуры (около 105 К) и большой удельной мощности электроразрядов, которые приводят к образованию высокой концентрации активных радикалов, ионов и электронов.
- Энергия электронов при ЭРП около 10 эВ, что позволяет расщеплять углеводороды по связям С-С (6,2 эВ) и С-Н (5,5 эВ).
- Воздействие ЭРП на мазут вызывает множество химических реакций, приводящих к деструкции высокомолекулярных соединений мазута, что повышает КПД по сравнению с термическим крекингом.
- Электроразрядный крекинг гудронаУстановка работает при температуре сырья 100-160ºС, потребляемая мощность реакторами 12.5 кВт, занимаемая площадь около 5 кв.м. Производительность около 1 т/ч.
1- источник питания;
2- высоковольтные провода;
3- реакторы электроразрядные;
4- насос нш-100;
5- ёмкость для исходного продукта;
6- ёмкость для обработанного продукта;
7- вытяжка для газов.
Последовательность переработки гудрона после АВТ с целью получения максимального количества светлых фракций
- Обработка гудрона в ЭР реакторе при 160оС с получением переработанного продукта и углеводородного газа;
- Атмосферная разгонка этого продукта с получением фракции н.к.-360оС, остатка и газа. Температура начала кипения составила 145оС; Выход дистиллята составил около 35% и компонента дорожного битума около 57%.
- Разгонка исходного гудрона без ЭР обработки позволила получить около 4,7% дистиллята. Температура начала кипения составила 270оС.
Блок-схема ЭР обработки гудрона и атмосферной разгонки полученного продукта
(пересчет на исходный гудрон)
(пересчет на исходный гудрон)
Материальный баланс ЭР переработки гудрона
в пересчете на 1000 кг., кг
в пересчете на 1000 кг., кг
Продукты переработки гудрона и энергетические затраты
- При переработке 1000 кг гудрона с использованием ЭР технологии может быть получено, кг: 80 – газа, 350 – отгона и 570 - остатка.
- Отгон после первой разгонки соответствует требованиям ТУ к печному топливу.
- Остаток является компонентом дорожного битума. Обладает показателем пенетрации 100 - 150 дмм и температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) 60 - 73оС, также его можно использовать как компонент сырья замедленного коксования.
- Энергетические затраты при ЭР обработке 1000 кг гудрона: потребление источника питания ЭР реактора около 12,5 кВт, нагрев гудрона (с 25 до 160°C ) – 55 кВт, работа двигателя насоса – 3 кВт. Итого: 70,5 кВт на обработку 1000 кг гудрона.
Выводы по групповому составу фракций
- Групповой состав дистиллята показывает, что фракция н.к-180оС содержит около 30% олефинов и 6% диенов. Именно эти соединения могут полимеризоваться и повышать вязкость продукта ЭР переработки мазута до разгонки.
- Во фракции 181-360оС отсутствуют диены и содержится около 3% олефинов. При этом в этой фракции около 40 % линейных парафинов и 26% ароматических соединений.
- Соединения серы представлены в основном производными бенз- и дибензтиофенами. Содержание серы распределяется следующим образом, %: 0.57 – бензиновая фракция (фр. н.к. - 180оС), 1.16 – дизельная фракция (фр. 181-360оС), 2.5 – исходный мазут М100, 2.6 – остаток разгонки плазмохимически обработанного мазута М100.
Последовательность переработки гудрона после АВТ с целью получения мазута М100
Переработка гудрона состояла из следующих стадий:
- Обработка гудрона в ЭР реакторе при 160оС с получением переработанного продукта;
- Отгонка бензиновой фракции н.к.-200оС. В результате отгонки получается остаток-1. В бензиновой фракции содержится заметное количество диеновых углеводородов. Эта отгонка необходима для повышения стабильности продукта ЭР переработки гудрона во времени. Без отгонки бензиновой фракции вязкость и температура застывания резко возрастает за несколько дней.
- Затем от 50% остатка-1 отгоняют фракцию 201-360оС, с получением остатка-2, который, представляет собой термобитум с пенетрацией 100-150 дмм и температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) 60-73оС. Этот отгон 201-360оС добавляют в оставшийся остаток-1. Полученный продукт соответствует требованиям к М100.
Блок-схема переработки гудрона в М100
Схема переработки гудрона в М100
По этой схеме, образующийся остаток-2 (термобитум), перемешивается с исходным гудроном и полученную смесь направляют на переработку. В результате реализации этой технологической схемы из 1000 кг гудрона получается около 80 кг – топливного газа (в основном смесь предельных и непредельных углеводородов С1-С4), 120 кг бензиновой фракции н.к.–200°С (содержащей до 30% непредельных углеводородов, в том числе диенов) и до 80% - мазута М100. Эта энергосберегающая низкотемпературная атмосферная технологическая схема переработки гудрона является альтернативой для широко применяемого висбрекинга.
- Экономические показатели процесса висбрекинга на 1 т сырья* при условии поступления гудрона на установку при температуре 200-270°C
Другие преимущества электроразрядной технологии:- отсутствие металлоемкого оборудования;
- отсутствие закоксованности;
- относительно низкая температура процесса.
Электроразрядный крекинг вакуумного газойля (Petromaruz Uzbekistan)
Последовательность переработки вакуумной газойли
- Обработка вакуумной газойли в ЭР реакторе при 100оС с получением переработанного продукта и углеводородного газа;
- Атмосферная разгонка этого продукта с получением фракции н.к.-360оС, остатка и газа. Температура начала кипения составила 170оС; Выход дистиллята составил около 40%, 55% остатка и 5% углеводородных газов. Остаток при вакуумной разгонке состоит из 22% исходного газойля (не продвергнутого крекингу) и 33% гудрона.
- Разгонка исходной вакуумной газойли без ЭР обработки позволила получить около 4,9% дистиллята. Температура начала кипения составила 330оС.
Цикличный способ переработки вакуумной газойли
С целью повышения выхода светлых фракций предлагается способ, при котором остаток атмосферной разгонки возвращается на вторичную переработку вместе со свежей частью газойля. В процессе переработки с каждым циклом вязкость остатка увеличивается примерно в 1.3 раза при 80оС. В соответствии с ГОСТ вязкость мазута М40 не должна превышать 59 сСт при 80оС. Поэтому после 5 циклов переработки остаток сливают и направляют на анализ. При соответствии требованиям ГОСТ используют в качестве мазута М40.
- Блок-схема цикличного способа
переработки вакуумной газойли
Материальный баланс цикличного способа переработки вакуумной газойли
Загрузка по сырью постоянная 1000 кг/ч.
1 цикл Сырье – газойль -1000 кг.
Выход: Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток- 600 кг.
2 цикл Сырье – газойль - 400 кг + остаток 600 кг.
Выход: Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток- 600 кг.
3 цикл Сырье – газойль - 400 кг + остаток 600 кг.
Выход: Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток- 600 кг.
4 цикл Сырье – газойль - 400 кг + остаток 600 кг.
Выход: Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток- 600 кг.
5 цикл Сырье – газойль - 400 кг + остаток 600 кг.
Выход: Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток- 600 кг.
Итого: взято 2600 кг газойля.
Получено: 1850 кг фракции н.к.-360оС 71.2%;
150 кг углеводордный газ и потери 5.8%;
600 кг М40 23%.
1 цикл Сырье – газойль -1000 кг.
Выход: Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток- 600 кг.
2 цикл Сырье – газойль - 400 кг + остаток 600 кг.
Выход: Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток- 600 кг.
3 цикл Сырье – газойль - 400 кг + остаток 600 кг.
Выход: Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток- 600 кг.
4 цикл Сырье – газойль - 400 кг + остаток 600 кг.
Выход: Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток- 600 кг.
5 цикл Сырье – газойль - 400 кг + остаток 600 кг.
Выход: Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток- 600 кг.
Итого: взято 2600 кг газойля.
Получено: 1850 кг фракции н.к.-360оС 71.2%;
150 кг углеводордный газ и потери 5.8%;
600 кг М40 23%.
Электроразрядный крекинг тяжелой нефти (Усинск)
Последовательность и результаты переработки тяжелой нефти
- Разгонка исходной тяжелой нефти без ЭР обработки позволила получить около 34% фракции 40-360оС и 66% высоковязкого остатка.
- Обработка остатка в ЭР реакторе при 100оС с получением переработанного продукта 58% и углеводородного газа около 8% с пересчете на взятую нефть.
- Атмосферная разгонка остатка после обработки в ЭР реакторе с получением фракции н.к.-360оС, остатка и газа. Выход дистиллята составил 20%, 38% термобитума в пересчете на взятую нефть.
- Вторичная разгонка суммарных жидких фракций н.к.-360оС получено, %: бензиновой фракции н.к.-200оС – 28.8; керосиновой фракции 201-250оС – 15.4, дизельной фракции 251-360оС – 42.3, остаток перегонки – 13.5.
Цикличный способ переработки тяжелой нефти
- С целью повышения выхода светлых фракций предлагается способ по аналогии с переработкой гудрона с установки АВТ, при котором остаток атмосферной разгонки возвращается на вторичную переработку вместе со свежей частью тяжелой нефти.
- Предположительно можно будет получить около 42% фракции н.к.-360оС, около 50% мазута М100 и около 8% углеводородных газов.
- Опытно-промышленная установка в контейнере
Технические характеристики
опытно-промышленной установки
опытно-промышленной установки
