НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Параметры процесса висбрекинга

Поскольку основной целью процесса висбрекинга является снижение вязкости, ниже рассматривается влияние различных факторов на этот параметр.

В процессе снижения вязкости битум изменяется минимально, в то время как смола преобразуется в легкие углеводороды с дистилляционными свойствами. После снижения вязкости соотношение асфальтенов и смол в остатке увеличивается. Когда висбрекинг происходит в тяжелых условиях, количество смолы недостаточно для диспергирования битума в жидком топливе. В такой системе битум осаждается в резервуаре, и остаток не может быть эффективно использован для производства котельного топлива. Чем выше содержание битума и чем ниже содержание смолы в сырье, тем ниже скорость снижения вязкости вязкого остатка. Природа происхождения сырья оказывает значительное влияние на скорость снижения вязкости и баланс процесса висбрекинга:

• сырьевые материалы с одинаковым содержанием битума могут иметь одинаковую скорость снижения вязкости, хотя глубина превращения исходного продукта различна;
• чем выше содержание асфальтенов в исходном сырье, тем ниже глубина конверсии, допустимая для обеспечения достаточной стабильности мазута;
• наибольшее снижение вязкости происходит при разгерметизации фракции с высокой начальной вязкостью. Это фракции, которые кипят при температуре выше 490-540°C;
• фракции, выкипающие при температуре - 400-490°C и имеющие низкую начальную вязкость, практически не вызывают снижения вязкости остатка.

Наиболее важными факторами при термодеструкции являются температура и время реакции. Эти факторы взаимозаменяемы в определенном температурном диапазоне. Это означает, что если время пребывания в зоне крекинга при высоких температурах мало, или, наоборот, если диапазон температур мягкий, но время реакции большое, то можно получить материалы с определенной вязкостью.

При относительно небольших изменениях температуры процесс висбрекинга можно ускорить или замедлить. В целом, зависимость между временем висбрекинга (или скоростью реакции) и температурой висбрекинга соответствует правилу Вант-Гоффа для химических реакций. Это означает, что скорость реакции висбрекинга удваивается (т.е. время висбрекинга сокращается вдвое) при повышении температуры на 10°C.

Висбрекинг начинается уже при 300-350°C, становится заметным при 400°C и быстро увеличивается при температуре выше 450°C. Скорость висбрекинга зависит от температуры и природы сырья. При повышении температуры при постоянном давлении и неизменной степени конверсии содержание легких компонентов в продукте выше, а выход тяжелых фракций ниже. Это связано с тем, что температурный коэффициент реакций висбрекинга, дающих низкокипящие углеводороды, выше, чем температурный коэффициент вторичных реакций, дающих высококипящие продукты; эксперименты на опытной установке БашНИИНП показали, что наибольшее снижение вязкости происходит при температуре 450-460°С, а повышение температуры выше этой точки вызывает лишь незначительное снижение вязкости остатка. Было установлено, что снижение отсутствует.

В некоторых исследованиях предлагается проводить вязкость остатка под вакуумом в присутствии веществ, действующих на сырье для снижения температуры реакции. Эти вещества действуют как источник водорода и снижают скорость реакций поликонденсации и реакций, способствующих образованию кокса в системе. В качестве добавок к смоле используются отдельные химические вещества, такие как нефтяные дистилляты, метанол и тетралин, промышленные отходы, такие как отходы щелочей и металлоорганические соединения, и другие доноры водорода.

Влияние времени на изменение вязкости остатка при вязкости объясняется изменением молекулярного веса.

Изменение молекулярной массы остатка после термообработки является экстремальным, и минимальное значение потери молекулярной массы практически не зависит от температуры. Однако минимальное значение вязкости достигается быстрее с повышением температуры. Учитывая зависимость между вязкостью и молекулярной массой остатка, полученные данные показывают, что можно получить котельное топливо с одинаковой степенью снижения вязкости как при высокой температуре с коротким временем пребывания сырья, так и при низкой температуре с большим временем пребывания сырья в зоне реакции. Поэтому рекомендуется использовать систему вискозификации с реакционной камерой, в которой поддерживается необходимый уровень жидкости.В процессе вязкого крекинга давление играет незначительную роль, и любое повышение давления лишь незначительно увеличит эффективность производства установки. В соответствии с химией процесса, чем ниже давление, тем быстрее протекает реакция крекинга. Однако давление поддерживается достаточно высоким (1,5-2,5 МПа), чтобы процесс протекал в жидкой фазе. Скорость образования коксоподобных материалов быстро возрастает при переходе в паровую фазу. Процессы висбрекинга, протекающие в жидкой фазе, соответствуют тяжелому сырью (нефтяные остатки, тяжелые фракции). Если сырье подвергается неглубокому крекингу, конечный продукт содержит небольшое количество легких фракций (тяжелые бензиновые и дизельные фракции), поскольку процесс разрушения вязкости снижает вязкость остатка.