Термоконтактный крекинг

Назначение процесса

Назначением процесса термоконтактного крекинга (ТКК) является получение дистиллятов, богатых ароматическими углеводородами, и газа, содержащего до 50% (об.) непредельных углеводородов. В качестве сырья используют высокосернистые нефтяные остатки — гудрон вакуумной перегонки или мазут атмосферной перегонки.

Процесс может быть направлен на получение сырья для нефтехимии: увеличенного выхода газа, более богатого непредельными углеводородами, жидких продуктов, из которых могут быть выделены бензол, толуол и нафталин. Тяжелые фракции могут являться сырьем для производства технического углерода. В этом случае режим процесса более жесткий: температура в реакторе 600°С и коксонагревателе 670—700°С. Газойли коксования используют на некоторых заводах (иногда после гидроочистки) как компоненты сырья установки каталитического крекинга.

Технологическая схема

Fig23

Установка термоконтактного крекинга состоит из реакторного блока (реактор, коксонагреватель, сепаратор-холодильник кокса, воздуходувка и др.) и блока разделения (парциальный конденсатор, ректификационная колонна, отпарная колонна, газосепаратор).

Сырье — гудрон, отводимый с низа вакуумной колонны, или мазут с низа атмосферной колонны — подается насосом 14 в реактор 11 через систему распылителей 9 (форсуночного типа) под уровень псевдоожиженного слоя частиц кокса, непрерывно циркулирующих в реакторном блоке и обеспечивающих подвод тепла в реактор. Форсунки размещаются обычно по высоте слоя в несколько ярусов, на крупных установках их число достигает 100.

Процесс крекинга осуществляется на поверхности горячих частиц кокса при температуре (600—620°С). Продукты коксования — газы и пары — по выходу из слоя проходят через систему циклонных сепараторов 12 для отделения коксовой пыли и поступают в скруббер — парциальный конденсатор 13, который для уменьшения закоксовывания передаточных линий расположен непосредственно на реакторе 11. На верх скруббера в качестве орошения подается охлажденный тяжелый газойль. За счет контакта паров продукта с тяжелым газойлем конденсируются наиболее тяжелые компоненты паров. Сконденсированная смесь (рециркулят) забирается с низа скруббера 13 и направляется насосом 15 в реактор 11.

Частицы кокса-теплоносителя с отложившимся на них тонким слоем образовавшегося в процессе кокса (балансового кокса) опускаются в низ отпарной секции реактора, при этом они продуваются встречным потоком водяного пара. Далее они перемещаются по изогнутому трубопроводу 8 (пневмотранспорт) в коксонагреватель 5. С помощью воздуходувки 1 под распределительную решетку 6 коксонагревателя подается воздух в объеме, необходимом для нагрева циркулирующего кокса до заданной температуры. Кокс нагревается за счет теплоты сгорания части балансового кокса. Продукты сгорания (дымовые газы) проходят двухступенчатые циклоны 4, где от них отделяются мелкие частицы кокса, и поступают в паровой котел-утилизатор (на схеме не показан).

Нагретый в коксонагревателе 5 кокс возвращается по изогнутому трубопроводу 7 (пневмотранспорт) в реактор 11. Транспортирующей средой также является водяной пар. Поскольку количество сжигаемого кокса меньше вновь образующегося, то избыток его в виде фракции более крупных частиц непрерывно выводится из системы через сепаратор-холодильник 3. Менее крупные частицы возвращаются из сепаратора- холодильника в коксонагреватель 5. Отделение мелких частиц кокса от крупных обеспечивается с помощью водяного пара, подаваемого в низ сепаратора. Выходящий с низа сепаратора 3 кокс транспортируется водяным паром в приемник (на схеме не показан). Размеры частиц кокса, циркулирующего в реакторном блоке колеблются в пределах от 0,075 до 0,300 мм, а частиц балансового кокса — от 0,4 мм и выше.

Из коксонагревателя 5 к верхнему днищу реактора 11 по линии 10 подается «горячая струя» частиц кокса. Таким образом здесь повышается концентрация частиц кокса в парах: частицы, механически воздействуя на устья циклонов 12, предотвращают их закоксовывание.

Пары бензина и воды, а также газ коксования, выходящие с верха колонны 18, охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения 22 и холодильнике 23 и поступают в водогазоотделитель 24. Здесь происходит разделение продуктов на жирный газ, нестабильный бензин и водный конденсат. Бензин насосом 29 частично подается как орошение на верхнюю тарелку колонны 18, а балансовое его количество после теплообменника 25 направляется на стабилизацию.

С низа отпарной колонны 19 насосом 21 выводится легкий газойль. Обычно он используется как теплоноситель в теплообменнике 25 для нагрева нестабильного бензина (этот бензин передается в блок физической стабилизации, который на схеме не показан). Далее легкий газойль доохлаждается в холодильнике воздушного охлаждения 26 и выводится с установки. Тяжелый газойль выводится с низа колонны 18, насосом 20 прокачивается через парогенератор 27 и аппарат воздушного охлаждения 28. Частично тяжелый газойль используется как орошение в скруббере 13, а балансовое его количество отводится с установки.

Избыток тепла отводится из колонны 18 промежуточным циркуляционным орошением (насос 16 и аппарат воздушного охлаждения 17). Топка 2 под давлением служит для разогрева системы при пуске.

Технологический режим

Параметр Значение
Температура в слое, °С:
    реактора 510 - 540
    коксонагревателя 600 - 620
Давление в реакторе и коксонагревателе, МПа 0,14 - 0,16
Кратность циркуляции кокс:сырьё 7 - 8
Массовая скорость подачи сырья, ч-1 0,6 - 1,0

Материальный баланс

Показатели Мазут Гудрон
Характеристика сырья
    плотность при 20°С, кг/м3 967 1025
    коксуемость, % (масс.) 11,5 19,0
    содержание, % (масс.) серы 2,55 3,15
Взято, % (масс.)
    сырьё 100,0 100,0

Итого

100,0 100,0
Получено, % (масс.)
    газ 8,4 15,7
    бензин 10,7 20,0
    лёгкий газойль 9,9 19,2
    тяжёлый газойль 59,5 24,6
    кокс 11,5 20,5

Итого

100,0 100,0

Учитывая высокое содержание серы в порошкообразном коксе, вызывающее значительное образование диоксида серы в продуктах сгорания, было предложено этот кокс газифицировать. В зарубежной литературе процесс термоконтактного крекинга, совмещенный с газификацией кокса, называют флексикокинг.


ТЕРМОДЕСТРУКТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ