Висбрекер - Visbreaker

А висбрекер это блок обработки в нефтеперегонный завод чьей целью является уменьшение количества остаточной нефти, добываемой в дистилляция из сырая нефть и увеличить урожай более ценных средние дистилляты (топочный мазут и дизель ) заводом. Висбрекер термические трещины большой углеводород молекулы в масле путем нагревания в печь для снижения его вязкости и получения небольших количеств легких углеводородов (СУГ и бензин ).[1][2][3] Название процесса "visbreaker" относится к тому факту, что процесс уменьшает (т. Е. Прерывает) вязкость остаточного масла. Процесс не-каталитический.

Цели процесса

Цели висбрекинга:

  • Уменьшите вязкость потока сырья: обычно это остатки от вакуумная перегонка сырой нефти, но также может быть остатком от гидроскимминг операции, естественные битум из просачиваний в землю или нефтеносные пески и даже некоторые виды сырой нефти с высокой вязкостью.
  • Уменьшите количество остаточного мазута, производимого на нефтеперерабатывающем заводе: остаточное жидкое топливо обычно считается продуктом с низкой стоимостью. Спрос на остаточное топливо продолжает снижаться по мере его вытеснения на традиционных рынках, например, на топливо, необходимое для производства пара в энергостанции, за счет более чистого сжигания альтернативных видов топлива, таких как натуральный газ.
  • Увеличение доли средних дистиллятов в выпуске нефтеперерабатывающего завода: 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.

Технологии

Катушка висбрекинга

Принципиальная схема установки висбрекинга

Термин катушка (или печь ) висбрекинг применяется к установкам, в которых процесс крекинга происходит в трубах печи (или «змеевиках»). Материал выходит из печи. закаленный для остановки реакций крекинга: часто это достигается за счет теплообмена с первичным материалом, подаваемым в печь, что, в свою очередь, является хорошей ступенью энергоэффективности, но иногда для того же используется поток холодного масла (обычно газойля) эффект. Газойль восстанавливается и используется повторно. Степень реакции крекинга контролируется регулированием скорости потока масла через трубы печи. Охлажденная нефть затем поступает в ректификационную колонну, где продукты крекинга (газ, сжиженный нефтяной газ, бензин, газойль и гудрон) отделяются и восстанавливаются.

Промывочный висбрекинг

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 переходит в фракционатор. При смачивании висбрекинга используются более низкие температуры, чем при висбрекинге змеевиков. Вместо этого используется сравнительно большая продолжительность реакции крекинга.

Варианты процесса

Смола висбрекинга может быть дополнительно очищена путем подачи ее в вакуумный фракционатор. Здесь может быть извлечен дополнительный тяжелый газойль и направлен либо на каталитический крекинг, гидрокрекинг или же термическое растрескивание единиц на НПЗ. Смола с вакуумной промывкой (иногда называемая подача ) затем направляется на смешение мазута. На нескольких нефтеперерабатывающих заводах смола висбрекинга направляется на установка замедленного коксования для производства некоторых специальных коксов, таких как анодный кокс или же игольчатый кокс.

Сопоставление висбрекинга с пропиткой и висбрекинг рулонов

С точки зрения доходности, выбирать между двумя подходами практически нечего. Однако каждый из них предлагает значительные преимущества в определенных ситуациях:

  • Удаление кокса: Образуется реакция крекинга. нефтяной кокс как побочный продукт. При висбрекинге змеевиков они оседают в трубах печи и в конечном итоге приводят к их засорению или блокированию. То же самое произойдет в барабане смачивателя висбрекинга, хотя более низкие температуры, используемые в смачивающем 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 остановки 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 засыпкой, означают, что эти устройства 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

Качество кормов и качество продукции

Качество сырья, поступающего в установку висбрекинга, будет значительно варьироваться в зависимости от типа сырой нефти, которую перерабатывает завод. Следующее - типичное качество остатка вакуумной перегонки арабского легкого (сырая нефть из Саудовская Аравия и широко дорабатывается по всему миру):

Плотность
(кг / л)		Вязкость при 100 ° C
(сантистоксы )		Сера Содержание
(мас.%)
1.0209304.0

После того, как этот материал был пропущен через висбрекер (и, опять же, будут значительные 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
(сантистоксы )		Сера Содержание
(мас.%)
1.0481154.7

Урожайность

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

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 полициклический, но с более низкой молекулярной массой, чем асфальтены
  • Ароматические углеводороды: производные от бензол, толуол и ксилолы
  • Парафиновые углеводороды: алканы

Висбрекинг преимущественно дает трещины алифатический соединения, которые имеют относительно низкое содержание серы, низкую плотность и высокую вязкость, и эффект от их удаления можно четко увидеть в изменении 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 осадка. 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

Смешивание вязкости

Смешение по вязкости двух или более жидкостей с разной вязкостью представляет собой трехступенчатую процедуру. Первый шаг - вычислить индекс 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

куда v вязкость в квадратных миллиметрах в секунду (мм² / с) или сантистоксах (сСт) и пер это натуральный логарифм (бревное). Важно, чтобы вязкость каждого компонента смеси была получена при одинаковой температуре.

Следующим шагом является вычисление VBN смеси с использованием этого уравнения:

(2)   VBNСмешивать = [шА × VBNА] + [шB × VBNB] + ... + [шИкс × VBNИкс]

куда ш - 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 = eе(ВБН - 10,975) ÷ 14,534 − 0.8

куда VBN - вязкость смеси, а е это трансцендентное число 2.71828, также известный как Число Эйлера.

Пример экономики для двухкомпонентной смеси

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 сантистоксы. Преобразование приведенного выше уравнения (2) для простой двухкомпонентной смеси показывает, что процентное содержание резца, требуемого в смеси, определяется следующим образом:

(4)   % резака = [VBN40 - ВБНостаток] ÷ [VBNрезак - ВБНостаток]

Используя значения вязкости, указанные в таблицах выше для остатков арабской легкой сырой нефти, и вычисляя VBN согласно уравнению (1), получаем:

За девственник остаток (т.е. непревращенное сырье для висбрекинга): 27,5% измельченной массы в смеси

За Visbroken остаток: 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

Рекомендации

  1. ^ Джеймс Х. Гэри и Гленн Э. Хандверк (1984). Технология и экономика нефтепереработки (2-е изд.). Марсель Деккер, Inc. ISBN  0-8247-7150-8.
  2. ^ а б Роберт Э. Мэйплз (2000). Экономика процессов нефтепереработки (2-е изд.). Pennwell Books. ISBN  0-87814-779-9.
  3. ^ Джеймс Г. Спейт (2006). Химия и технология нефти (4-е изд.). CRC Press. ISBN  0-8493-9067-2.
  4. ^ C.T. Бэрд (1989), Руководство по смешиванию нефтепродуктов, HPI Consultants, Inc. Сайт HPI

внешняя ссылка