Плазмохимический крекинг гудрона

Схема установки для обработки мазута

Зона разряда (плазмы) непосредственно контактирует с обрабатываемым УВ сырьем, которое подаётся непрерывно. Под воздействием высоко-энергетичных электронов и ионов плазмы, молекулы УВ, входящие в состав сырья, подвергаются деструкции и делятся на более низкомолекулярные соединения.

Эффективное время нахождения УВ в плазме 12 микросекунд.

Основные особенности ПХ процессов

Основной особенностью ПХ процессов является то, что в плазме образуются реакционноспособные частицы — возбуждённые молекулы, электроны, молекулярные ионы и свободные радикалы, которые инициируют химические реакции крекинга. 

Преимущества плазмохимических процессов

• Основное достоинство преобразовании энергии в условиях низкотемпературной плазмы (НТП) состоит в больших скоростях протекания реакции крекинга. Интенсификации процессов крекинга происходит под действием высокой температуры (около 105 К) и большой удельной мощности плазмы, которая приводит к образованию высокой концентрации активных радикалов, ионов и электронов.
• Энергия электронов при НТП около 10 эВ, что позволяет расщеплять углеводороды по связям С-С (6,2 эВ) и С-Н (5,5 эВ).
• Воздействие НТП на гудрон вызывает множество химических реакций, приводящих к деструкции высокомолекулярных соединений, что повышает КПД по сравнению с термическим крекингом.

Последовательность переработки гудрона после АВТ с целью получения максимального количества светлых фракций

Переработка гудрона состояла из следующих стадий:

• Обработка гудрона в ПХ реакторе при 160оС с получением переработанного продукта;
• Разгонка полученного продукта с получением фракции н.к.-360оС, остатка и газа. Температура начала кипения составила 145оС; Выход дистиллята составил 27,6%.
• Отгон из фракции н.к.-360оС с получением продуктов бензиновой фракции (фр. н.к.-200оС) и дизельной фракции (фр. 201-360оС);
• Разгонка исходного гудрона без ПХ обработки позволила получить около 4,7% дистиллята. Температура начала кипения составила 270оС.

Блок-схема ПХ обработки гудрона и атмосферной разгонки полученного продукта (пересчет на исходный гудрон)

Материальный баланс ПХ переработки гудрона в пересчете на 1000 кг., кг 

Продукты переработки гудрона и энергетические затраты

• При переработке 1000 кг гудрона ПХ методом может быть получено, кг: 80 – газа, 276 – отгона и 644 - остатка.
• Отгон после первой разгонки соответствует требованиям ТУ к печному топливу.
• Остаток является компонентом дорожного битума. Обладает показателем пенетрации 100 - 150 дмм и температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) 60 - 73оС, также его можно использовать как компонент сырья замедленного коксования.
• Энергетические затраты при ПХ обработке 1000 кг гудрона: потребление источника питания ПХ реактора около 30 кВт, нагрев гудрона (с 25 до 160°C ) – 55 кВт, работа двигателя насоса – 2,75 кВт. Итого: 88 кВт на обработку 1000 кг гудрона.

Последовательность переработки гудрона после АВТ с целью получения мазута М100

Переработка гудрона состояла из следующих стадий:

• Обработка гудрона в ПХ реакторе при 160оС с получением переработанного продукта;
• Отгонка бензиновой фракции н.к.-200оС. В результате отгонки получается остаток-1. В бензиновой фракции содержится заметное количество диеновых углеводородов. Эта отгонка необходима для повышения стабильности продукта ПХ переработки гудрона во времени. Без отгонки бензиновой фракции вязкость и температура застывания резко возрастает за несколько дней.
• Затем от 50% остатка-1 отгоняют фракцию 201-360оС, с получением остатка-2, который, представляет собой термобитум с пенетрацией 100-150 дмм и температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) 60-73оС. Полученный отгон 201-360оС добавляют в оставшийся остаток-1. Полученный продукт соответствует требованиям к М100.

 Блок-схема переработки гудрона в М100

Материальный баланс переработки гудрона в М100, кг

1-й этап

2-й этап 

Блок-схема переработки гудрона в М100 без образования термобитума

Схема переработки гудрона М100 без получения термобитума

По этой схеме, образующийся остаток-2 (термобитум), перемешивается с исходным гудроном и полученную смесь  направляют на переработку. В результате реализации этой технологической схемы из 1000 кг гудрона получается около 80 кг – топливного газа ( в основном смесь предельных и непредельных углеводородов С1-С4), 70 кг бензиновой фракции н.к. – 200°С (содержащей до 30% непредельных углеводородов, в том числе диенов) и 85% - мазута М100. Эта энергосберегающая технологическая схема переработки гудрона является для широко применяемого висбрекинга.

Результаты применения ПХ обработки гудрона

• При атмосферной разгонке исходного гудрона до 360оС без ПХ обработке и после ПХ обработки получается соответственно около 4,7 и 27,6% дистиллятной фракции. Фракция 201-360оС соответствует требованиям к печному топливу. Получаемые ПХ методом жидкие фракции могут быть гидроочищены и переработаны совместно с фракциями замедленного коксования и висбрекинга.
• Получаемый остаток является компонентом дорожного битума.
• Затраты электроэнергии непосредственно на ПХ обработку 800 кг гудрона составляет около 36 кВт.
• Таким образом, ПХ метод при низких энергетических затратах может быть использован как нетрадиционный способ переработки нефтяного гудрона в мазут М100 с получением битумной фракции, так и без получения битумной фракции.

 Соответствие отгона требованиям ТУ к печному топливу (ТУ 19.20.27-001-05740304-2020)

Соответствие СМТ требованиям ТУ 38.101567-2014 

Опытно-промышленная установка в контейнере

Технические характеристики опытно-промышленной установки

Протокол испытаний печного топлива

Протокол испытаний судового маловязкого топлива

Видео процесса: https://youtube.com/shorts/n2ewWdjw50A?feature=share