2018-03-09
244
Ответ: Процесс газификации SGP («Шелл») был разработан в 1956 году для газификации мазута. В 70-ых годах в качестве основного сырья были использованы вакуумные остатки. В настоящее время на установках SGP используются остатки с установок висбрекинга, асфальты с установок деасфальтизации гудронов низкомолекулярными алканами. Установка включает блоки газификации, где получается синтез-газ; охлаждения синтез-газа и систему удаления технического углерода (т.к. газ содержит около 1% масс. свободного углерода).
Лекция №20. Комбинированные процессы термического крекинга с висбрекингом и коксованием. Утилизация отработанных масел (ОМ) путем термического крекинга.
Вопрос 1. При каких условиях протекает термический крекинг?
Ответ. Термический крекинг – самый «жесткий» из термических процессов. Он протекает при давлении 2,1 МПа и температуре 500-540 
.
Вопрос 2. В связи с чем целесообразно комбинирование процессов ТК (термического крекинга) и ЗК (замедленного коксования)?
Ответ. а) снижаются удельные капитальные и эксплутационные затраты по сравнению с затратами на отдельной установке ТК;
|
|
|
б) возможно фракционирование продуктов комбинированного процесса в общей колонне с единой схемой теплообмена;
в) при вовлечении дистиллятного крекинг-остатка процесса ТК в остаточное сырьё ЗК повышается качество кокса, сокращается время коксования.
Вопрос 3. Какие преимущества имеют комбинированные технологии?
Ответ. Они обеспечивают получение качественного электродного кокса и позволяют полностью исключить производство тяжелых вторичных газойлей.
Вопрос 4. Какой метод утилизации является перспективным для отработанных масел (ОМ)?
Ответ. Для утилизации ОМ наиболее перспективным является термохимический метод.
Вопрос 5. Почему наиболее перспективным является термохимический метод для утилизации ОМ?
Ответ. Термохимический метод утилизации ОМ обеспечивает высокий уровень экологической безопасности производства и позволяет получать вторичные нефтепродукты высокого качества. Использование этих методов предполагает глубокую переработку нефтеотходов с помощью современных высокотемпературных технологий, при воздействии которых происходит изменение структурного состава исходного сырья.
Вопрос 6. Какие процессы лежат в основе термохимических методов утилизации ОМ?
Ответ. В основе термохимических методов утилизации ОМ лежат процессы каталитического гидрирования либо термического крекинга.
Вопрос 7. Какими преимуществами обладают технологии термического крекинга по сравнению с технологиями каталитического гидрирования?
|
|
|
Ответ. Технологии термического крекинга просты, экономичны и не требуют применения дорогостоящего оборудования, катализаторов и реагентов.
Лекция №21. Каталитический крекинг остаточного сырья. Характеристика сырья для каталитического крекинга.
Вопрос 1. Какой из наиболее распространенных процессов способствует углублению переработки нефти и что является сырьем в этом процессе?
Ответ. Наиболее распространенным процессом, способствующим углублению переработки нефти является каталитический крекинг флюид (ККФ). В этом процессе помимо традиционного сырья (тяжелые дистилляты – вакуумный газойль) широко используют нефтяные остатки (мазут, гудрон) как в смеси с дистиллятным сырьем, так и в чистом виде.
Вопрос 2. Какие преимущества процесса каталитического крекинга остаточного сырья наблюдаются по сравнению с термическими процессами?
Ответ. При каталитическом крекинге остаточного сырья наблюдается более высокий выход и качество продуктов (в особенности бензина), отсутствие побочных продуктов, так как образующийся в процессе кокс сжигается в регенераторе, а выделяющееся при этом тепло используется для поддержания эндотермических реакций крекинга.
Вопрос 3. Какие существуют недостатки при переработке остаточного и тяжелого нефтяного сырья в процессе каталитического крекинга?
Ответ. Основным недостатком процесса каталитического крекинга остаточного сырья является быстрая дезактивация катализатора, обусловленная высокой коксуемостью сырья и повышенным содержанием в нем металлов – ядов (Ni, V, Na).
Вопрос 4. Как можно предотвратить отравление катализатора металлами?
Ответ. Возможны следующие пути предотвращения отравления катализатора металлами:
а) предварительная деметаллизация сырья;
б) непрерывная деметаллизация части циркулирующего в системе катализатора;
в) применение добавок, пассивирующих отраляющее действие металлов на катализатор.
Вопрос 5. Какие существуют отличия между свойствами обычного сырья крекинга – вакуумных газойлей (фр 350-500 ) и более тяжелых видов сырья?
Ответ. При утяжелении фракционного состава в вакуумных газойлях и тем более в мазутах и более тяжелых остатках увеличивается содержание смолисто-асфальтовых веществ, серы-, азот- и металлосодержащих соединений.
Лекция №22. Катализаторы каталитического крекинга тяжелого нефтяного сырья. Процесс облагораживания нефтяных остатков и тяжелых нефтей.
Вопрос 1. Какими свойствами должны обладать катализаторы, предназначенные для превращения тяжелого сырья?
Ответ. Катализаторы, предназначенные для превращения тяжелого сырья должны обеспечивать высокую селективность образования фракции С5-С15, низкий выход кокса и высокий выход изопарафиновых и ароматических углеводородов.
Вопрос 2. Как влияет на активность катализатора образование кокса на его поверхности?
Ответ. Катализаторы крекинга теряют активность вследствие образования кокса на их поверхности.
Для уменьшения выхода кокса при крекинге тяжелого и остаточного сырья разработаны специальные катализаторы, обладающие улучшенной селективностью по выходу кокса. В этих катализаторах имеются поры большого диаметра, что препятствуют конденсации углеводородов в порах и их закупорке. Кроме того в их состав входят цеолиты нового типа, характеризующиеся относительно небольшими скоростями реакции переноса водорода, вследствие чего уменьшается образование полиядерных соединений – «предшественников» кокса.
Вопрос 3. Особенности катазиторов крекинга тяжелого нефтяного сырья.
Ответ. С утяжелением сырья активность цеолитсодержащих катализаторов падает из-за того, что крупные углеводородные молекулы не могут проникнуть в узкие (8-9 А) полости цеолита и крекинг протекает только на внешний поверхности катализатора. В связи с этими для остаточного сырья используют катализаторы с широкопористой матрицей с диаметром пор более 500 А так называемых мезопор. Матрица (АСК) должна быть барьером для перемещения тяжелых металлов (прежде всего V2O5) на цеолит и его разрушения.
|
|
|
Еще большее значение для создания эффективных катализаторов крекинга остатков играет совершенствование цеолитов. В настоящее время на смену первым цеолитам пришли ультратстабильные, сверхвысококремнеземные цеолиты типа LZ-210, отличающихся повышенной термической и гидротермической стабильностью.
Важная особенность новых типов цеолитов – низкий выход кокса.
Вопрос 4. Высокоэффективные катализаторы крекинг остатков. Пассиваторы.
Ответ. Создание высокоселективных, активных и стабильных цеолитов для крекинга остатков, а также широкопористых матриц с небольшой удельной поверхностью, способных «улавливать» тяжелые металлы, позволило разработать высокоэффективные катализаторы крекинга остатков.
Дальнейшее совершенствование катализаторов крекинга остатков связано с применением новых кремнеполиморфных молекулярных сит (компания ЮНИОН Карбайд), алюмофосфатов (АЛЬКО) AlPO4 и силикатоалюмофосфатов (CANO) SiAlPO4.
Наряду с металлостойкими катализаторами (а иногда и совместно) используют специальные пассиваторы металлов, которые в виде небольших добавок подаются вместе с сырьем. Пассиваторы получили широкое распространение на установках ККФ. Сущность пассивации заключается в переводе металлов, осадившихся на катализаторе в неактивное (пассивное) состояние.
Вопрос 5. Процесс облагораживания нефтяных остатков и тяжелых нефтей.
Ответ. Ряд японских фирм разработали принципиально новые процессы, предназначенные для облагораживания нефтяных остатков и тяжелых нефтей. Эти процессы осуществляются на установках типа каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем катализатора. В качестве адсорбента – катализатора используется дробленная железная руда, частицы которой поддерживаются во флюидизированном состоянии с помощью паров сырья и водяного пара. Температура в реакторе 525-545 .
|
|
|
Лекция №23. Промышленные установки каталитического крекинга остаточного сырья.
Вопрос 1. Когда и где была запущена первая промышленная установка ККФ (кат. крекинг флюид) остаточного сырья?
Ответ. Первая промышленная установка ККФ предназначенная для крекинга остаточного сырья мощностью 1,2 млн т/год была пущена в начале 60-х годов в США.
Вопрос 2. Какой процесс положен в основу установки ККФ?
Ответ. В основу установки ККФ положен процесс Эич-Оу-Си (НОС) фирмы «Келлог». Установка в целом аналогична установкам ККФ для дистиллятного сырья, но отличается от них наличием паровых змеевиков в регенераторе и выносных теплообменников.
Вопрос 3. Какое остаточное сырье перерабатывают на установках ККФ?
Ответ. Более 50 установок ККФ для дистиллятного сырья в США и ряд аналогичных установок в странах западной Европы перерабатывают смеси газойля с мазутом или гудроном. Доля мазута или гудрона на некоторых установках достигает 80%, но не превышает 30%. Степень превращения сырья на этих установках составляет 60-73%.
Вопрос 4. Какой усовершенствованный процесс предназначен для переработки остаточного сырья?
Ответ. Для переработки остаточного сырья предназначен также усовершенствованный процесс Эич-Оу-Си-П фирмы «Келлог».
Вопрос 5. Что является особенностью процесса Эич-Оу-Си-П фирмы «Келлог»?
Ответ. Основной особенностью реакторно-регенераторного блока установок, разработанных фирмой «Келлог» является соосное расположение реактора и регенератора, прямые или П-образные катализаторо-проводы с поворотами под 90 , не подверженные износу; многоточечный ввод сырья, что улучшает условия контакта сырья с катализатором и т.д.
Вопрос 6. В чем заключается преимущество перевода действующих установок ККФ на переработку тяжелого остаточного сырья?
Ответ. Перевод действующей установки ККФ, перерабатывающей вакуумный газойль на смешанное сырье (80% вакуумного газойля и 20% гудрона) за счет увеличения разницы между затратами на сырье и стоимостью вырабатываемой продукции увеличивает чистую прибыль на 15% несмотря на снижение выхода бензина.
Лекция №24. Гидрогенизационные процессы переработки тяжелых нефтяных остатков.
Вопрос 1. Какие процессы относятся к гидрогенизационным процессам?
Ответ. К гидрогенизационным процессам относятся:
а) гидроочистка топливных и масляных фракций с целью удаления гетеросоединений, непредельных углеводородов, а при жестких режимах-частичного гидрирования ароматических углеводородов;
б) гидрообессеривание и гидродеметаллизация тяжелых нефтяных остатков, с целью получения малосернистых котельных топлив или сырья для последующей глубокой переработки (например, кат.крекинг);
в) гидрокрекинг вакуумных газойлей и тяжелых нефтяных остатков с целью углубления переработки нефти и расширения ресурсов моторных топлив.
Вопрос 2. Чем обусловлено ведущее положение гидрогенизационных процессов среди вторичных процессов переработки нефтяного сырья?
Ответ. Ведущее положение гидрогенизационных процессов среди вторичных процессов переработки нефтяного сырья обусловлено следующими причинами:
а) непрерывным увеличением в общем балансе сернистых и высокосернистых нефтей;
б) повышенными требованиями к охране природы, к качеству товарных нефтепродуктов;
в) развитием каталитических процессов с применением активных и селективных катализаторов, требующих предварительного гидрооблагораживания;
г) необходимостью дальнейшего углубления переработки нефти.
Вопрос 3. На какие классы делятся гидрогенизационные процессы переработки тяжелых нефтей, остаточного сырья?
Ответ. Гидрогенизационные процессы переработки тяжелых нефтей, природных битумов и остатков делятся на два класса: каталитические и некаталитические.
Лекция №25. Гидрогенизационные процессы, протекающие в отсутствии катализаторов.
Вопрос 1. Какие процессы относятся к гидрогенизационным процессам, протекающим в отсутствии катализаторов?
Ответ. К гидрогенизационным процессам, протекающим в отсутствии катализаторов относятся: гидровисбрекинг, гидропиролиз (дина-крекинг) и донорно-сольвентный крекинг.
Вопрос 2. На чем основаны процессы гидровисбрекинга?
Ответ. Процессы гидровисбрекинга основаны на том, что растворимость водорода в нефти увеличивается при повышении давления и температуры. Гидровисбрекинг проводится при таких же температурах и продолжительности, что и каталитический гидрокрекинг, причем глубина превращения сырья значительно выше, чем при обычном висбрекинге. Во избежание быстрого закоксовывания реакционной аппаратуры гидровисбрекинг необходимо проводить при высоком давлении 12-20 МПа, поскольку при этом увеличивается растворимость водорода в нефтяных остатках и скорость реакций висбрекинга.
Вопрос 3. Что собой представляет процесс гидропиролиза (дина-крекинг)?
Ответ. Гидропиролиз (дина-крекинг) проводится, как и термический пиролиз, при температуре выше 500 , давлении выше 10 МПа и времени контакта от нескольких секунд до одной минуты в среде водорода.
Вопрос 4. Что собой представляют донорно-сольвентные процессы?
Ответ. Донорно-сольвентные процессы основаны на технологии, применявшейся ранее для сжижения углей, а в 50-х годах в процессе Варга (Венгрия) – гидрокрекинге средних дистиллятов в присутствии донора водорода и катализатора одноразового пользования.
Вопрос 5. Какие разработаны варианты донорно-сольвентных процессов?
Ответ. Различными фирмами США и Канады разработано несколько вариантов донорно-сольвентных процессов:
а) донорно-сольвентный висбрекинг («Лурги»);
б) донорной переработки битуминозных нефтей («Галф-Канада»);
в) донорно-сольвентный крекинг («Петро-Канада»);
г) донорный висбрекинг («Экссон» и др.).
Лекция №26. Гидрогенизационные процессы, протекающие в присутствии катализаторов.
Вопрос 1. Какие гидрогенизационные процессы протекающие в присутсвии катализаторов вы знаете.
Ответ. Гидрообессеривание и гидрокрекинг. Процессы гидрообессеривания служат для улучшения одной или нескольких характеристик исходного сырья и подразделяется на гидродеметаллизацию и гидрообессеривание.
Гидрокрекинг – деструктивный процесс превращения тяжелых дистиллятов, остатков, тяжелых нефтей с целью получения высококачественных светлых нефтепродуктов, проводимый под давлением 50-300 кгс/см2 в среде водорода при температуре 260-370 в присутствии катализаторов, сопровождаемый разрывом цепей длинных молекул, насыщением их водородом, изомеризацией, расщеплением полициклических углеводородов и сернистых соединений и другими процессами.
Вопрос 2. Процессы протекающие в стационарном слое катализатора.
Ответ. Фирма «Келлог» разработала процесс гидродеметаллизации с периодической регенерацией катализатора. В этом процессе более высокая температура и объемная скорость, но более низкое давление, чем в других процессах гидрообессеривания, что обеспечивает более высокую степень превращения сырья (50-60%). Фирма «Шеврон» осуществляет гидродеметаллизацию и гидрообессеривание мазутов и гудронов по схеме со стационарным слоем катализатора. Катализатор устойчив к отложению металлов, длительность работы от 6 до 12 месяцев. Основной продукт – малосернистый остаток, используемый в качестве котельного топлива.
Вопрос 3. Принципиальная схема установки гидрообессеривания мазута фирмы «Галф»?
Ответ. Установка имеет две параллельные нитки из 4 реакторов, остальные аппараты в одной нитке. Последние два реактора имеют один слой катализатора, что облегчает его загрузку и выгрузку, более равномерно распределяется паро-жидкостная смесь по сечению слоя катализатора, лучше регулируется температура вводом холодного водородсодержащего газа. В первые, по ходу сырья, реакторы загружается низкопористый катализатор с высокой деметаллизирующей способностью, в последующие – катализаторы с высокой гидрообессериающей активностью.
Из характеристики сырья и основного продукта процесса гидрообессеривания мазута фирмы «Галф» видно, что суммарное содержание металлов и серы в гидрогенизате снизилось в 10 раз.
Лекция №27. Комбинированные процессы переработки
остаточного сырья.
Вопрос 1. Для переработки остаточного сырья наиболее эффективным является сочетание каких процессов на НПЗ?
Ответ. Весьма эффективным является сочетание процессов феба-комби-крекинг (VCC) и ККФ. При включении в схему завода процесса феба-комби-крекинг (VCC) на НПЗ почти нет остатков. Такой завод имеет структуру производства с полным отсутствием мазута.
Вопрос 2. Сочетание каких процессов для переработки остаточного сырья находят применение на НПЗ и что они дают?
Ответ. Сочетание следующих процессов находят применение в схемах заводов:
а) гидрообессеривание + коксование дает возможность из высокосернистого сырья получать электродный кокс и увеличивает выход и качество дистиллятных продуктов;
б) деасфальтизация + гидрокрекинг позволяет снизить жесткость процесса и продлить срок службы катализатора гидрокрекинга;
в) гидрокрекинг + термокрекинг;
г) гидрообессеривание (гидрокрекинг) + газификация остатка с получением водородсодержащего газа (обеспечивает потребности основного процесса в водороде).
Вопрос 3. С какой целью при переработке остаточного сырья часто используют комбинирование различных деструктивных процессов?
Ответ. При переработке остаточного сырья используют комбинирование различных деструктивных процессов для улучшения выхода и качества продуктов, уменьшения затрат на их производство.
№28,29 лекция. Поточные схемы глубокой переработки мазута.
Вопрос 1. Для переработки мазута например Западно-Сиирской нефти разработаны какие варианты, включающие термические и каталитические процессы?
Ответ. Следующие варианты набора основных процессов, углубляющих переработку мазута при отборе вакуумного газойля Западно-Сибирской нефти до 540 :
1. Вакуумная перегонка мазута,
2. Термоконтактный крекинг гудрона,
3. Гидропереработка гудрона,
4. Земедленное коксование,
5. Гидроочистка прямогонного вакуумного газойля в смеси со вторичным вакуумным газойлем,
6. Легкий гидрокрекинг при 5-7 МПа,
7. Гидрокрекинг при 15 МПа,
8. Каталитический крекинг.
Вопрос 2. Какие продукты могут образоваться при глубокой переработки мазута Западно-Сибирской нефти?
Ответ. Возможно получение следующих продуктов при глубокой переработке мазута Западно-Сибирской нефти: дизельное топливо, моторное топливо, сырье для получения технического углерода, кокс.
При использовании схемы переработки остатков земедленного коксования получается сернистый и высокосернистый кокс, который находит ограниченное применение.
При включении в схему переработки гудрона термоконтактного крекинга общий выход моторных топлив составляет 67-72% масс. и с гидрогенизационной переработкой гудрона 73-82% масс. от мазута при одновременном получении до 4,5% масс. от мазута малосернистого кокса. Разработанные схемы позволяют дополнительно получить 32-39% масс. светлых продуктов Западно-Сибирской нефти при ее безостаточной переработке.
Вопрос 3. Приведите (укажите) состав перспективного НПЗ топливного профиля.
Ответ. В состав песпективного НПЗ топливного профиля входят:
1. Блок атмосферной перегонки мазута, включающий процессы ЭЛОУ, АТ и вторичной перегонки бензина;
2. Блок глубокой перегонки мазута, включающий процессы вакуумной его перегонки, легкого гидрокрекинга вакуумного газойля, термоадсорбционной деасфальтизации и деметаллизации гудрона типа АРТ и каталитического крекинга гидрогенизата ЛГК и газойлевой фракции АРТ;
3. Блок гидропроцессов, включающий каталитические процессы гидроочистки бензиновой фракции, гидроизомеризации н.к. -62 , селективного гидрокрекинга 62-85 и гидродеароматизации дизельной фракции;
4. Газовый блок, включающий процессы фракционирования газов прямой перегонки, гидропроцессов (ГФУ) и газов каталитического крекинга (АГФУ), процессы алкилирования, производство МТБЭ, а также аминную очистку сероводородсодержащих газов, производства элементной серы и водорода.
Такая схема перспективного НПЗ позволяет получить высокооктановые компоненты автобензина, такие, как изомеризат, алкилат, МТБЭ, бензины каталитического крекинга и селективного гидрокрекинга, а также малосернистое дизельное топливо летнего и зимнего сортов.
Глубина переработки нефти на таком перспективном НПЗ составит выше 90%.
Вопрос 4. Что является главным при выборе схемы переработки нефтяных остатков тяжелых нефтей?
Ответ. В настоящее время имеется более 30 различных деструктивных процессов переработки нефтяных остатков тяжелых нефтей различной степени отработанности. Однако, несмотря на высокие техно-экономические показатели ряда процессов, ни один из них не обладает абсолютными преимуществами. Выбор процесса или схемы переработки остатков осуществляется конкретно с учетом особенностей каждого НПЗ и региона (качество перерабатываемой нефти, структура спроса на нефтепродукты, наличие ресурсов водорода и др.). Поэтому важнейшее значение при выборе схемы переработки остатков приобретает проведение тщательного технико экономического анализа различных вариантов НПЗ с учетом вышеназванных факторов, а также норм по охране окружающей среды, транспортных возможностей, технологических и других факторов.
№30 лекция. Заключительная итоговая лекция.
Вопрос 1. Что характерно для современной нефтеперерабатывающей промышленности в Казахстане и в странах СНГ?
Ответ. 1. Высокий износ основных фондов большинства технологических установок, который является самым высоким в топливно-энергетическом комплексе и состаляет около 80%.
2.Относительно низкая загрузка большинства НПЗ (в среднем 83%). Опыт эксплуатации зарубежных НПЗ показывает, что эффективная работа предприятия обеспечивается при загрузке мощностей на уровне 90% (в США 95% и выше).
3. Недостаточная глубина переработки нефти 73,5%, против 86-94% в развитых странах.
4. Отставание в эксплутационных и экологических требованиях к моторным топливам, по сравнению со странами запада.
Вопрос 2. Какие процессы обеспечивают углубление переработки остаточного сырья?
Ответ. Основным процессом углубления по имеющимся оценкам и прогнозам будет каталитический крекинг. Для загрузки этого процесса потребуется вовлечение все более тяжелого сырья, вплоть до мазутов и гудронов после их соответствующей подготовки путем деасфальтизации различными растворителями, а также газойлей вторичного происхождения.
Наряду с каталическим крекингом достаточно широкое использование в мировой нефтепереработке находит гидрокрекинг, обеспечивающий более высокие выходы моторных топлив, а сочетание каталитического крекинга с гидрокрекингом позволяет создавать оптимальные схемы переработки с максимальным выходом и требуемым ассортиментов моторных топлив с заданным соотношением автобензина, авиакеросина и дизельного топлива.
Наращивание мощностей по каталитическому крекингу, термическому крекингу и коксованию приведет к увеличению ресурсов низших олефинов, которые будут вовлекаться в химическую промышленность с целью получения парафиновых углеводородов изостроения путем их алкилирования и получения кислородсодержащих соединений.
