Плазмохимический крекинг тяжелых остатков нефтепродуктов

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

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. Образование некоторых из таких частиц возможно только в плазме.

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).
• Как следствие, за счет замкнутого небольшого объема в котором происходит воздействие НТП на мазут и высоких скоростей нефтехимических реакций, преобразование мазута происходит с более высокой интенсивностью чем при крекинге, что приведет к повышению КПД.

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.

Результат разгонки прямогонного мазута

Атмосферная разгонка до температур 345°С прямогонного мазута после плазмохимической обработки (ПХО) показала увеличение выхода светлых УВ более 75%. При вторичной разгонке получено 4-5% бензиновых и 71-73% соляровых фракций.

Атмосферная разгонка мазута без ПХО позволила добиться только до 30% выхода легких УВ в тех же условиях.

Материальный и энергетический балансы

• При разгонке 945 кг обработанного прямогонного мазута (55 кг мазута преобразовалось в газ) было получено 40-60 кг легких фракций до 200°C, 710-730 кг газойля до 350°C (соляровые фракции), 150-200 кг остатка мазута.
• При ПХ обработке 1000 кг прямогонного мазута: потребление источника питания плазмохимического 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.

Результаты разгонки проб М100 (ГОСТ 10585-2013) разных НПЗ ПАО Роснефть после обработки

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

Результат разгонки остаточного продукта гидрокрекинга гудрона АО «ТАИФ-НК» после ПХ обработки

Соответствие требованиям печного топлива, полученного из м100 Ярославского НПЗ

Соответствие требованиям СМТ, полученного из м100 Ярославского НПЗ

Результаты применения плазмохимической обработки на примере мазутов и гудронов

• Уровень извлечения светлых фракций из прямогонного мазута при атмосферной разгонке повысился с 31% до более чем 75%, из них 4-6% бензиновые и 71-73% соляровые фракции.
• Извлечение светлых фракций из проб мазутов М100 с 3-х НПЗ ПАО Роснефть при атмосферной разгонке после обработки составило более 55%, а из М-100 Ярославского НПЗ – 66% (без обработки - 21%). При разгонке обработанного остаточного продукта гидрокрекинга гудрона АР «ТАИФ-НК» выход светлых фракций составил около 50% (без обработки – менее 10%).
• Вязкость мазута М-100 Ярославского НПЗ после обработки при 40 ̊С снизилась с 2025 до 1198 сСт, что составляет 1,7 раза.

Результаты применения плазмохимической обработки для понижения вязкости при получении из М100 топлива М40

• Снижение вязкости М100 (вязкость исходного 53-56 сСт при температуре 100̊С) до уровня топлива М40 (до 98 сСт при температуре 80 ̊С) достигается за счет смешивания М100 и 15-18% дизельной фракции.
• При смешивании М100 Ярославского НПЗ с 15% дистиллята, разогнанного из этого М100 после ПХ обработки, получено топливо вязкостью около 96 сСт при температуре 80 ̊С.
• При смешивании М100 Ярославского НПЗ с 4% дистиллята, разогнанного из этого М100 после ПХ обработки, и обработке в ПХ реакторе в проточном режиме вязкость полученного топлива при температуре 80 ̊С составила около 94 сСт.
• Вывод: Использование ПХ технологии для получения из М100 топлива М40 по вязкости позволяет снизить расход дизельной фракции более чем в 3 раза.

Опытно-промышленная установка в контейнере

Технические характеристики опытно-промышленной установки

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