Наш телефон:
+7 (812) 346-29-78; +7 (921) 779-11-67
  • Плазмохимический крекинг тяжелых нефтяных остатков

    Плазмохимическая обработка нефтяных остатков

Задачи плазмохимического крекинга тяжелых остатков

  • Получение из М100 не менее 50% печного топлива (ПТ) или судового маловязкого топлива (СМТ), соответствующих требованиям ТУ и около 30% компонента дорожного битума.

  • Расширение областей применения остатков перегонки ПХ обработанного М100.

Задачи плазмохимического крекинга тяжелых остатков

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.

mazut

 

Основные особенности плазмохимических процессов

Основной особенностью плазмохимических процессов является то, что в плазме образуются в более высоких концентрациях, чем при крекинге реакционноспособные частицы — возбуждённые молекулы, электроны, молекулярные ионы и свободные радикалы, которые инициируют и обусловливают новые типы химических реакций 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 мазут вызывает множество химических реакций, приводящих к деструкции высокомолекулярных соединений мазута, что повышает КПД по сравнению с термическим крекингом.

 

Последовательность переработки М100  

Переработка мазута состояла из следующих стадий:

  • Обработка мазута в ПХ реакторе при 90оС с получением переработанного продукта;

  • Разгонка полученного продукта с получением фракции н.к.-360оС, остатка и газа. Температура начала кипения составила 142оС;

  • Отгон из фракции н.к.-360оС с получением продуктов бензиновой фракции (фр. н.к.-180оС) и дизельной фракции (фр. 181-360оС);

  • Разгонка исходного мазута без ПХ обработки позволила получить около 20% дистиллята. Температура начала кипения составила 255оС.

 

Блок-схема обработки и перегонки М100 (пересчет на исходный мазут)

 а

 

Материальный баланс ПХ переработки М100 в пересчете на 1000 кг., кг

 

Продукты, г

Расход 1, г

Расход 2, г

Расход 3, г

Суммарный расход, г

%

(ПХ обработка)

(после 1-й разгонки)

(после 2-й разгонки)

Мазут

1000

Газы+потери

50

 

10(+50)

Газ

1(+60)

61

6,1

 

 

Полупродукт

950

Отгон до 350 оС

643

Фракция

 

 

 

 

 

 

 

н.к-180оС

72

72

7,2

 

 

 

 

Фракция

 

 

 

 

 

 

 

181-360оС

570

570

57,0

 

 

 

 

Остаток

297

 

 

297

29,7

Всего

1000

 

1000

 

 

 

 

1000

1000

 

 

Результат разгонки М100 (ГОСТ10585-2013)  Ярославского НПЗ после ПХ обработки

 mazut 

Продукты переработки и энергетические затраты

  • При переработке 1000 кг мазута ПХ методом может быть получено, кг: 61 – газа, 72 – бензиновой фракции, 570 – дизельной фракции и 297 остатка.
  • Отгон после первой разгонки соответствует требованиям ТУ к печному топливу.
  • Остаток является компонентом дорожного битума. Обладает показателем пенетрации около 150 мм и температурой размягчения по кольцу и шару (КиШ) 73оС, также его можно использовать как компонент сырья замедленного коксования.
  • Энергетические затраты при ПХ обработке 1000 кг мазута: потребление источника питания ПХ реактора – 6,16 кВт, нагрев мазута (с 25 до 60°C ) – 20 кВт, работа двигателя насоса – 2,75 кВт, компрессор – 2,42 кВт. Итого: 31 кВт на обработку 1000 кг мазута.

 

Групповой состав дистиллятов

13

Выводы по выкипанию дистиллятов и групповому составу фракций

  • Групповой состав дистиллята показывает, что фракция н.к -180оС содержит около 30% олефинов и 6% диенов. Именно эти соединения могут полимеризоваться и повышать вязкость продукта ПХ переработки мазута до разгонки.
  • Во фракции 181-360оС отсутствуют диены и содержится около 3% олефинов. При этом в этой фракции около 40 % линейных парафинов и 26% ароматических соединений.
  • Соединения серы представлены в основном производными бенз- и дибензтиофенами. Содержание серы распределяется следующим образом, %: 0.57 – бензиновая фракция (фр. н.к. - 180оС), 1.16 – дизельная фракция (фр. 181-360оС), 2.5 – исходный мазут М100, 2.6 – остаток разгонки плазмохимически обработанного мазута М100.

 

Соответствие требованиям печного топлива, полученного из м100 Ярославского НПЗ

Наименование показателя

Исходный мазут

Норма

Методы испытаний

Значения показателей

Марка А

Марка Б

Марка В

1

Внешний вид

 

Жидкость от темно зеленого до черного цвета

Жидкость от темно коричневого до черного цвета

Жидкость от темно коричневого до черного цвета

Визуальный осмотр

Темный, непрозрачный

2

Кинематическая вязкость, не более сСт при 40⁰С

 

15

20

50

ГОСТ 33

7,481 при 20⁰С

3

Плотность при 20⁰С, кг/м3, не более

974

860

940

980

ГОСТ 3900

867,5

4

Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, ⁰С не выше

 

Плюс 60

Плюс 80

Плюс 130

ГОСТ 6356

79

5

Содержание воды, % не более

0,15

5

ГОСТ 2477

менее 0,05

6

Массовая доля механических примесей, % не более

 

1

ГОСТ 6370

0,04

7

Массовая доля серы, % не более

2,5

3,5

ASTM D 4294

1,35

8

Температура застывания, ⁰С, не выше

Плюс 3

Минус 20

Минус 10

0

ГОСТ 22287

Минус 34

9

Фракционный состав:

           
 

30% перегоняется при температуре ⁰С, не более

 

240

260

310

ASTM D 1160

70 при 350⁰С

 

50% перегоняется при температуре ⁰С, не более

 

320

330

340

 

60% перегоняется при температуре ⁰С, не более

 

360

360

360

10

Зольность, % не более

 

0,5

0,5

1,5

ГОСТ 1461

0,02

 

Соответствие требованиям СМТ, полученного из м100 Ярославского НПЗ

Наименование параметров

Требования к СМТ

Исходный мазут

Значения показателей

1.

Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже

61

 

75

2.

Массовая доля серы, %, не более:

     
 

- вид А

0,1

   
 

- вид Б

0,2

   
 

- вид I

0,5

   
 

- вид II

1

   
 

- вид III

1,2

2,5

1,16

3.

Содержание меркаптановой серы, мг/кг

0,025

 

0,0057

4.

Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с, не более

11,4

 

5,455

5.

Температура застывания, °С, не выше:

минус 10

плюс 3

< минус 51

6.

Коксуемость, масс %

0,2

 

0,03

7.

Массовая доля воды, %

следы

0,15

0,05

8.

Содержание водорастворимых кислот и щелочей (рН)

отсутствие

 

7,6

9.

Зольность, масс %

0,01

 

0,004

10.

Массовая доля механических примесей, %

0,02

 

0

11.

Плотность при 15 °С, кг/м3, не более или

893

 

-

12.

Плотность при 20 °С, кг/м3, не более

890

974

857,2

13.

Йодное число, г йода/100 г топлива, не более

20

 

29,8

 

Результаты применения плазмохимической обработки на примере мазутов

  • При атмосферной разгонке исходного мазута до 360оС без ПХ обработке и после ПХ обработки получается соответственно около 20% и  64% дистиллятной фракции, которая 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 1000 кг мазута составляет около 6,16 кВт.
  • Таким образом, ПХ метод при низких энергетических затратах может быть использован как нетрадиционный способ переработки нефтяного мазута.
  •  

Опытно-промышленная установка в контейнере

 

mazut

Технические характеристики опытно-промышленной установки

Наименование параметра

Значение

Максимальная производительность по исходному материалу, не менее, т/ч

8

Количество каналов разряда, шт.

10

Обслуживающий персонал, человек/смена

2

Максимальная установленная мощность, кВт/т

9,6

Максимальная потребляемая мощность, кВт

101

Напряжение питания переменного тока, В

380±38

Частота питания переменного тока, Гц

50±1

Расход присадки, кг/т

1

Объем бункера для присадки, м3

0,7

Общая площадь, не более, м2

31

Масса, не более, т

9

 

Протокол испытаний печного топлива

p

Протокол испытаний судового маловязкого топлива

s

 

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

хотите изучить разработку подробнее —
оставьте заявку