НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Технологические схемы висбрекинга

Висбрекинг-установка с реакционной камерой

Горячий мазут, поступающий с нефтеперегонной установки, подается насосом 1 в змеевик печи 2. По выходе из печи сырье подвергается висбрекингу в реакционной камере 3 (реакторе), работающей при давлении около 1,7 МПа. Полученная смесь продуктов, пройдя редукционный клапан 4, направляется далее в фракционирующую колонну 8. До входа в колонну смесь охлаждается за счет подачи в линию холодного газойля, нагнетаемого насосом 7, через теплообменник 6. Остальная часть охлажденного газойля (рециркулят) возвращается этим же насосом в среднюю зону колонны 8. Балансовое количество газойля отводится с установки через холодильник 5.

Для конденсации бензиновых паров и охлаждения газов, выходящих из колонны 8 сверху, служит аппарат воздушного охлаждения 11. После него смесь проходит водяной холодильник 12. В горизонтальном сепараторе 13 (он же сборник орошения) жирные газы отделяются от нестабильного бензина. Часть бензина подается насосом 14 на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения; остальное количество отводится с установки.

Легкая керосиновая фракция отбирается из колонны с промежуточной тарелки и насосом 10 выводится с установки. На некоторых установках эта фракция предварительно продувается водяным паром в выносной отпарной колонне.

Описанная установка является частью комбинированной установки, и с низа колонны 8 остаток — утяжеленный висбрекинг-мазут — направляется насосом 9 в вакуумную ступень.

Висбрекинг-установка с сокинг-секцией

Такая установка отличается от рассмотренной выше главным образом тем, что процесс висбрекинга в ней осуществляется в обогреваемом змеевике внутри печи. Поэтому ниже рассматривается только нагревательно-реакторная печь.

В левой топочной камере вдоль боковых стен и у потолка расположены нагревательные радиантные трубы, а в правой топочной камере — радиантные трубы сокинг-секции, с регулируемым, но самостоятельным подводом тепла в эту секцию. Уходящие из топочных камер I и III дымовые газы поступают через проемы внизу внутренних стен в конвекционную камеру II. Здесь восходящий поток дымовых газов охлаждается, отдавая тепло на нагрев сырья (при наличии для него конвекционного змеевика), испарение воды и перегрев водяного пара при размещении в камере трубчатых элементов парового котла-утилизатора или пароперегревателя.

Длительность пребывания сырья в сокинг-секции зависит от его расхода (подачи в змеевик печи), давления на участке паро- и газообразования, а также от расхода водяного пара, вводимого в радиантные трубы. Для подавления реакций смесь, выходящая из сокинг-секции, охлаждается путем ввода в нее рециркулирующей жидкости.

Печь оснащена контрольно-измерительными приборами и регуляторами, такими, как: указатели температуры (УТ) стенок радиантных труб; регулятор температуры (РТ) сырья при выходе его из нагревательного змеевика; регулятор температуры продуктов висбрекинга при выходе их из сокинг-секции; регулятор давления (РД) на выводной линии.

С увеличением глубины крекинга сыря и при перегреве труб усиливается отложение кокса на внутренней поверхности змеевика сокинг-секции, что сокращает длительность рабочего пробега печи. Рекомендуемые значения тепловых напряженностей радиантных поверхностей нагрева (подсчет по наружному диаметру труб) в печах висбрекинг-установок следующие:

• нагревательная секция 102—113 МДж/(м²·ч);
• сокинг-секция 68—80 МДж/(м²·ч).

Эти значения приемлемы при одностороннем факельном облучении труб, располагаемых у потолка и стен с шагом, равным двум диаметрам.

Специфика технолоических схем

Печной висбрекинг - это процесс с высокими температурами и коротким временем контакта, тогда как крекинг сокинг-секцией - это процесс с низкими температурами и длительным временем контакта.

Системы с выносной реакционной камерой стали популярны в 1980-х годах. Компании Shell и Lummus построили десятки заводов с использованием таких камер. Применение реакционных камер позволяет использовать печи с более низким тепловым КПД, упрощает использование тепла отходящих газов и снижает производство водяного пара. Lummus отмечает ряд следующих преимуществ процесса в реакционных камерах по сравнению с традиционным (печным) процессом:

• снижение капитальных затрат на 10-15%;
• меньший размер печи;
• меньшее оборудование для рекуперации тепла дымовых газов;
• меньший перепад давления и расход топлива в печи;
• более высокий выход продукта и селективность;
• более длительные интервалы между ремонтами (до одного года);
• меньшая подверженность авариям.

Одним из решающих преимуществ интенсивного внедрения процессов в реакционных камерах на основе вязкости является снижение энергозатрат. Вертикальные цилиндрические реакционные камеры зарекомендовали себя как наиболее эффективная конструкция. Эти камеры позволяют снизить глубину конверсии сырья в реакционном цилиндре до величины, необходимой в паровом котле.

Если в печи традиционного висбрекинга требуется нагрев сырья до 480°C в печи, то для достижения такой же глубины конверсии в схеме с реакционной камерой достаточно температуры 450-455°C.

В обычной реакционной камере, присутствующей в висбрекингных установках, где продукты реакции текут сверху вниз, продукты из печи входят снизу и выходят сверху, что значительно увеличивает время пребывания жидкой фазы в реакционной зоне и повышает конверсию сырья. Массовый баланс висбрекинга в реакционной камере аналогичен массовому балансу висбрекинга в трубчатом змеевике.

Свойства котельного топлива, полученного в результате вязкого крекинга в реакционной камере и крекинга в трубчатой спирали, практически идентичны, но из-за более высоких температур, используемых в реакционной спирали, и значительного перегрева пристеннкого пленочного слоя жидкости, стабильность котельного топлива несколько выше при проведении процесса в реакционной камере.

Недостатком варианта с выносной реакционной камерой является сложность очистки кокса внутри топки и самой реакционной камеры. Такая очистка проводится реже, чем в установках со змеевиковым реактором, но требует более сложного оборудования, разработанного совместно компаниями Foster Wheeler и UOP для обеспечения меандрирующего процесса висбрекинга. Лицензиаром процесса висбрекинга с удаленной реакционной камерой является компания Shell, чья технология была использована при строительстве большого количества промышленных установок.