WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     |
|

На правах рукописи

ДАВЛЕТШИН АРТУР РАИСОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ТЕРМОЛИЗА НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ В ПРОЦЕССЕ ВИСБРЕКИНГА С РЕАКЦИОННОЙ КАМЕРОЙ С ВОСХОДЯЩИМ ПОТОКОМ Специальность 05.17.07 Химия и технология топлив и специальных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2001

Работа выполнена на кафедре «Технология нефти и газа» Уфимского государственного нефтяного технического университета

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Э.Г. Теляшев Научный консультант: кандидат технических наук С.А. Обухова

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор И.Р. Кузеев кандидат технических наук С.Г. Прокопюк Ведущее предприятие: ООО ИЦ ИНТЭКО

Защита состоится 1 февраля 2002 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 212.289.03 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете (УГНТУ) по адресу:

450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГНТУ.

Автореферат разослан «_» _декабря 2001 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук К.Г. Абдульминев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Квалифицированное использование нефтяных остатков является актуальной проблемой нефтеперерабатывающей промышленности, одним из вариантов решения которой является вовлечение их в процесс висбрекинга.

Обследование действующих установок висбрекинга на отечественных НПЗ показало, что они характеризуются низким сроком непрерывной эксплуатации (от 3 до 6 месяцев), относительно высокими эксплуатационными затратами, при этом, как правило, для доведения вязкости котельного топлива до норм, предъявляемых к товарным топливам, требуется вовлечение разбавителей – ценных газойлевых фракций.

Альтернативой существующим вариантам является технология висбрекинга (Вб) с реакционной камерой с восходящим потоком (РКВП). На некоторых НПЗ России уже проводится внедрение данной технологии, однако, при переработке различных нефтяных остатков актуальными остаются вопросы оптимизационного характера. В связи с этим исследование закономерностей процесса висбрекинга с выносной реакционной камерой с восходящим потоком является актуальной и представляет практический интерес.

Работа выполнена в соответствии с межвузовской научно-технической программой “Технология добычи, транспорта и углубленной переработкой нефти, газа и конденсата”. Программа утверждена приказом Министерства образования России № 865 от 03.04.98 и выполнена в рамках единого заказ - наряда по тематическому плану НИР УГНТУ (1997- 2000 гг.).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Выявление основных закономерностей процесса висбрекинга с реакционной камерой с восходящим потоком.

Из цели работы вытекают основные задачи исследования:

- сопоставительная оценка эффективности различных вариантов промышленной реализации процесса висбрекинг;

- исследование влияния основных технологических параметров на эффективность процесса Вб с РКВП;

- исследование влияния химической природы и фракционного состава сырья на эффективность процесса Вб с РКВП;

- оценка режима течения восходящего потока в реакционной камере Вб, исследование влияния технологических параметров процесса на гидродинамику восходящего потока;

- исследование влияния условий термолиза в восходящем потоке реакционной камеры Вб на физико-химические свойства получаемых продуктов и химизм процесса;

- использование установленных закономерностей процесса Вб с РКВП для разработки технологии, ее интенсификации и оптимизации в промышленных условиях;

- разработка вариантов включения процесса Вб с РКВП в схемы НПЗ, направленные на углубление переработки нефти.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Для оценки эффективности процесса Вб введено понятие и использован показатель селективной конверсии (СК), который характеризует выход целевых дистиллятных продуктов, являющихся разбавителем при получении котельных топлив.

Установлено влияние технологических параметров (температуры, времени пребывания, кратности рециркуляции), химической природы и фракционного состава сырья на эффективность Вб с РКВП.

Проведенными исследованиями установлено, что в реакторе висбрекинга с восходящим потоком химизм образования продуктов процесса отличается от химизма процессов висбрекинга, реализуемых по другим вариантам. Показано, что использование РКВП в процессе Вб обеспечивает селективность протекающих реакций в сторону увеличения выхода целевых среднедистиллятных продуктов и уменьшения доли протекания реакций поликонденсации.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Установленные закономерности термолиза нефтяных остатков в процессе Вб с РКВП использованы при разработке исходных данных для проектирования, внедрении и оптимизации технологии на установке ТК-3 ОАО «НУНПЗ».

Разработан вариант включения процесса Вб с РКВП в схемы НПЗ, обеспечивающий в совокупности с другими процессами углубление переработки нефти до 95,5 %.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: VII научной конференции в рамках выставки “Газ. Нефть - 99” (Уфа, 1999); Международной конференции «Современная технология и производство экологически чистых топлив в первом десятилетии XXI века» (С.- Петербург, 1999); 51 и 52 научно- технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2000 и 2001); Секции В II Конгресса нефтегазопромышленников России “Нефтепереработка и нефтехимия. С отечественными технологиями в 21 век” (Уфа, 2000); II Международном симпозиуме “Наука и технология углеводородных дисперсных систем” (Уфа, 2000); Российской конференции “Актуальные проблемы нефтехимии” (Москва 2001); XV International Conference on Chemical Reactors “Chemreactor- 15” (Helsinki, 2001).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 3 статьи и 9 тезисов докладов.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 118 страницах, содержит 15 рисунков, 38 таблиц и список литературы из 120 наименований публикаций отечественных и зарубежных авторов.

Автор выражает глубокую признательность своим учителям Дегтяреву Геннадию Сергеевичу, Везирову Рустему Руждиевичу, Биктимировой Тамаре Габдулловне за поддержку и содействие в научных начинаниях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы данной диссертационной работы и сформулирована ее цель и задачи.

Анализ информации, полученной из отечественных и зарубежных литературных источников, приведенный в первой главе, показал, что:

- спрос на котельные топлива и мощности процесса Вб по регионам мира за последние 20 лет неуклонно растет;

- при большом разнообразии предлагаемых вариантов реализации процесса Вб наибольшее распространение получили термические процессы;

- актуальной является проблема выбора эффективного варианта реализации реакционного устройства Вб;

- закономерности и химизм Вб с РКВП исследованы недостаточно.

Критический анализ литературных данных позволил сформулировать цель и задачи исследования, обосновать выбор объектов и методов, описание которых приведено во второй главе. Исследование закономерностей термолиза высокомолекулярного углеводородного сырья проводилось на лабораторных установках термических процессов непрерывного и периодического действия, а также на действующих промышленных установках термических процессов ОАО «Башнефтехим». В качестве сырья были использованы наиболее распространенные нефтяные остатки (гудроны западно- сибирской и арланской нефтей), а также их смеси.

Исследование сырья и продуктов термолиза проводилось с использованием стандартных и современных аналитических методов исследования высокомолекулярных соединений остаточных фракций нефти, таких как малоугловое рентгеновское рассеяние, рентгеноструктурный анализ, гель - хроматография.

Использованная экспериментальная и опытно-промышленная база, выбранные методы исследования обеспечили получение масштабной и достоверной информации.

Третья глава посвящена сопоставительному анализу работы наиболее распространенных вариантов реализации процесса висбрекинга на отечественных НПЗ.

Для сопоставления эффективности процесса ВБ с РКВП было проведен сравнительный анализ его с другими вариантами реализации реакционного устройства.

Были рассмотрены четыре основных варианта оформления технологии процесса висбрекинга: 1 - установка с реакционной камерой с восходящим потоком с вакуумной колонной и отбором всех дистиллятных продуктов, 2 - установка с реакционной камерой с нисходящим потоком и отбором части легкого газойля, 3 - установка печного висбрекинга с сокинг- секцией, 4 - установка висбрекинга по печному варианту. В печных вариантах дистилляты, кроме бензина, не выводились.

В качестве сырья для всех вариантов в период обследования использовался сернистый гудрон западно- сибирской нефти с добавлением 5 - 10 % гудрона арланской нефти. Также на стадии фракционирования в остаток висбрекинга печных вариантов вовлекались разбавители: в варианте 3 - 10 % легкого газойля каталитического крекинга, а в варианте 4 - 5 % тяжелого газойля каталитического крекинга и ловушечная нефть.

Традиционно эффективность процесса Вб оценивалась показателем конверсии (суммарный выход газа и бензина), но при таких отличиях во фракционирующей части и использовании разбавителей со стороны достаточно сложно сопоставлять исследованные варианты по наблюдаемым материальным балансам (табл. 1), вязкости крекинг- остатков и кратности снижения вязкости (КСВ).

Таблица 1 - Наблюдаемые материальные балансы установок висбрекинга с различными вариантами реализации реакционного устройства Вари Выход продуктов на сырье, % масс.

Вязкость остатка ант КСВ Газ Бензин ЛГ ТВГ Остаток по ВУБ80, с 1 3,9 6,0 5,6 14,3 70,2 10 2 2,4 8,2 3,2 - 86,2 4 3 2,0 5,2 - - 92,8 4 4 2,0 4,7 - - 93,3 8 4* 3,0 5,0 - - 92,0 7 *- работа на гудроне ЗСН при повышенных (на 5 °С) температурах Целью процесса висбрекинга является получение из высоковязких остатков маловязких котельных топлив. Это наиболее эффективно достигается образованием значительных количеств дистиллятных фракций, которые играют роль разбавителя. Поэтому для корректной оценки влияния варианта реализации реакционного устройства на результаты процесса был введен показатель селективной конверсии (СК), который оценивается по выходу целевых дистиллятов, начало кипения которых определяется концом кипения бензина (о С), а конец кипения – началом кипения исходного сырья (в нашем случае °С).

Определение реальных материальных балансов проводилось с учетом фракционного состава всех получаемых продуктов, за вычетом применяемых разбавителей, с использованием стандартных методов фракционирования и метода имитированной дистилляции (табл. 2).

Таблица 2 - Реальные материальные балансы установок висбрекинга с различными вариантами реализации реакционного устройства Параметры Выход продуктов на сырье, % масс.

Конверсия СК Остаток Т, °С Газ Бензин Газойль, мин.

450 °С + до С5 С5- 180 °С 180- 450 °С 1 450 11,0 3,9 8,8 30,4 56,2 470 4,5 2,4 9,5 20,1 68,3 475 3,8 2,2 5,7 18,1 74,4 480 1,7 2,1 5,0 12,7 80,4* 485 1,7 3,2 5,3 13,0 78,Анализ полученных данных показал, что реализация технологии с РКВП позволяет добиться максимальной СК.

Четвертая глава посвящена выявлению закономерностей работы установки Вб с РКВП. Для этого были проведены промышленные пробеги, при которых варьировались такие технологические параметры, как вид используемого Вариант сырья, температура процесса, производительность по свежему сырью и коэффициент рециркуляции (табл. 3).

Систематизируя эти параметры, можно выделить два основных режима проведения процесса: 1- повышенная температура с коэффициентом рециркуляции 2,0, - при низкой производительности; 2- низкая температура с коэффициентом рециркуляции, достигающим 1,4, - при высокой производительности.

При этом в ходе опытно- промышленных пробегов использовалось два вида сырья - гудроны арланской и западно- сибирских нефтей.

Для оценки влияния рециркуляции и производительности на характеристики процесса был проведен расчет времени пребывания свежего сырья в реакционной зоне. Как видно из полученных данных, при больших коэффициентах рециркуляции и низких производительностях время пребывания свежего сырья в реакционной зоне значительно снижается. Крекинг сырья при этих условиях обеспечивается в большей степени за счет температурной составляющей, что подтверждается увеличенным выходом газа и бензина и пониженным выходом газойлевых фракций. Несмотря на это, даже в условиях работы далеких от оптимальных, обеспечивается достаточно высокий выход среднедистиллятной фракции, необходимой для получения товарного котельного топлива требуемой вязкости. Однако работа установки с высоким коэффициентом рециркуляции снижает технико-экономическую эффективность процесса из-за увеличения доли процессинга балластных компонентов, а повышенная температура повышает опасность быстрого закоксовывания камеры.

Эксплуатация установки при пониженных температурах, с малым коэффициентом рециркуляции и повышенной загрузкой приводит к увеличению выхода среднедистиллятных фракций.

Для исследования влияния фракционного и химического состава сырья на эффективность процесса Вб с РКВП была проведена статистическая обработка массива опытно- промышленных данных, которая показала (рис. 1), что, при увеличении вязкости арланского гудрона с 20 до 140 пунктов СК повышается с 10 до 16 %.

Таблица 3 - Результаты работы установки висбрекинга с реакционной камерой с восходящим потоком Выход продуктов, % масс. Вязкость ваВремя Вязкость Расход свежего куумированГудрон реакции, сырья по сырья, м3/ч ного остатка Газ Бензин Газойль Остаток мин. ВУБ80, с по ВУБ80, с Температура 464 °С, коэффициент рециркуляции от 1,7 до 2,78,8 6,4 3,27 7,77 16,70 72,25 10 ЗСН 90,0 7,3 3,55 5,51 18,51 72,43 12 78,8 6,4 4,80 8,29 6,04 80,86 27 Арлан 85,0 6,9 3,44 8,53 10,86 77,17 46 Температура 448 °С, коэффициент рециркуляции от 1,1 до 1,100,0 10,5 2,71 6,73 10,75 79,82 9 ЗСН 115,0 12,1 2,78 5,92 17,33 73,97 8 96,3 10,1 3,15 7,60 9,92 79,33 37 Арлан 117,5 12,3 2,99 6,74 15,67 74,59 57 При этом содержание газойлевых фракций в крекинг- остатке еще достаточно велико - изменение КСВ говорит о том, что вязкость остатка не превышает 12 с по ВУБ80.

Pages:     |
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.