Электроразрядный крекинг тяжелых нефтепродуктов

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

Электроразрядный крекинг гудрона

Схема ЭР установки

Установка работает при температуре сырья 100-160ºС, потребляемая мощность реакторами 12.5 кВт, занимаемая площадь около 5 кв.м. Производительность около 1 т/ч.

1- источник питания;

2- высоковольтные провода;

3- реакторы электроразрядные;

4- насос нш-100;

5- ёмкость для исходного продукта;

6- ёмкость для обработанного продукта;

7- вытяжка для газов.

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

• Обработка гудрона в ЭР реакторе при 160оС с получением переработанного продукта и углеводородного газа;
• Атмосферная разгонка этого продукта с получением фракции н.к.-360оС, остатка и газа. Температура начала кипения составила 145оС; Выход дистиллята составил около 35% и компонента дорожного битума около 57%.
• Разгонка исходного гудрона без ЭР обработки позволила получить около 4,7% дистиллята. Температура начала кипения составила 270оС.

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

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

Продукты переработки гудрона и энергетические затраты

• При переработке 1000 кг гудрона с использованием ЭР технологии может быть получено, кг: 80 – газа, 350 – отгона и 570 - 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 ЭР обработке 1000 кг гудрона: потребление источника питания ЭР реактора около 12,5 кВт, нагрев гудрона (с 25 до 160°C ) – 55 кВт, работа двигателя насоса – 3 кВт. Итого: 70,5 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 ЭР 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 ЭР 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. Этот отгон 201-360оС добавляют в оставшийся остаток-1. Полученный продукт соответствует требованиям к М100.

Блок-схема переработки гудрона в М100

Схема переработки гудрона в М100

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), 120 кг бензиновой фракции н.к.–200°С (содержащей до 30% непредельных углеводородов, в том числе диенов) и до 80% - мазута М100. Эта энергосберегающая низкотемпературная атмосферная технологическая схема переработки гудрона является альтернативой для широко применяемого висбрекинга.

 Экономические показатели процесса висбрекинга на 1 т сырья

* при условии поступления гудрона на установку при температуре 200-270°C

Другие преимущества электроразрядной технологии:

• Отсутствие металлоемкого оборудования;
• Отсутствие закоксованности;
• Относительно низкая температура процесса.

Электроразрядный крекинг вакуумного газойля (Petromaruz Uzbekistan)

Последовательность переработки вакуумной газойли

• Обработка вакуумной газойли в ЭР реакторе при 100оС с получением переработанного продукта и углеводородного газа;
• Атмосферная разгонка этого продукта с получением фракции н.к.-360оС, остатка и газа. Температура начала кипения составила 170оС; Выход дистиллята составил около 40%, 55% остатка и 5% углеводородных газов. Остаток при вакуумной разгонке состоит из 22% исходного газойля (не продвергнутого крекингу) и 33% гудрона.
• Разгонка исходной вакуумной газойли без ЭР обработки позволила получить около 4,9% дистиллята. Температура начала кипения составила 330оС.

Цикличный способ переработки вакуумной газойли

С целью повышения выхода светлых фракций предлагается способ, при котором остаток атмосферной разгонки возвращается на вторичную переработку вместе со свежей частью газойля. В процессе переработки с каждым циклом вязкость остатка увеличивается примерно в 1.3 раза при 80оС. В соответствии с ГОСТ вязкость мазута М40 не должна превышать 59 сСт при 80оС. Поэтому после 5 циклов переработки остаток сливают и направляют на анализ. При соответствии требованиям ГОСТ используют в качестве мазута М40.

Блок-схема цикличного способа переработки вакуумной газойли

Материальный баланс цикличного способа переработки вакуумной газойли

Загрузка по сырью постоянная 1000 кг/ч.

1 цикл   Сырье – газойль  -1000 кг.

Выход:  Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток  - 600 кг.

2 цикл   Сырье – газойль  - 400 кг  + остаток 600 кг.

Выход:  Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток  - 600 кг.

3 цикл   Сырье – газойль  - 400 кг  + остаток 600 кг.

Выход:  Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток  - 600 кг.

4 цикл   Сырье – газойль  - 400 кг  + остаток 600 кг.

Выход:  Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток  - 600 кг.

5 цикл   Сырье – газойль  - 400 кг  + остаток 600 кг.

Выход:  Фракция н.к.-360оС – 370 кг, газ и потери 30 кг остаток  - 600 кг.

Итого: взято  2600 кг газойля.

             Получено:  1850 кг фракции    н.к.-360оС              71.2%;

                                   150  кг углеводордный газ и потери          5.8%;

                                    600 кг  М40                                               23%.

Электроразрядный крекинг тяжелой нефти (Усинск) 

Последовательность и результаты переработки тяжелой нефти

• Разгонка исходной тяжелой нефти без ЭР обработки позволила получить около 34% фракции 40-360оС и 66% высоковязкого остатка.
• Обработка остатка в ЭР реакторе при 100оС с получением переработанного продукта 58% и углеводородного газа около 8% с пересчете на взятую нефть.
• Атмосферная разгонка остатка после обработки в ЭР реакторе с получением фракции н.к.-360оС, остатка и газа. Выход дистиллята составил 20%, 38% термобитума в пересчете на взятую нефть.
• Вторичная разгонка суммарных жидких фракций н.к.-360оС получено, %: бензиновой фракции н.к.-200оС – 28.8; керосиновой фракции 201-250оС – 15.4, дизельной фракции 251-360оС – 42.3, остаток перегонки – 13.5.

Цикличный способ переработки тяжелой нефти

• С целью повышения выхода светлых фракций предлагается способ по аналогии с переработкой гудрона с установки АВТ, при котором остаток атмосферной разгонки возвращается на вторичную переработку вместе со свежей частью тяжелой нефти.
• Предположительно можно будет получить около 42% фракции н.к.-360оС, около 50% мазута М100 и около 8% углеводородных газов.