Найдите какие две группы новых процессов высокотемпературной регенерации используются на установках каталитического крекинга

Новые процессы высокотемпературной регенерации мож­но разделить на две группы:

- каталитический дожиг в плотном слое катализатора с использованием различных промоторов дожига СО (катали­заторы: КО-9 и ОГР-1 (РНИИНП), оксипром (ГрозНИИ). Применение катализатора КО-9 позволило повысить произ­водительность установок крекинга по сырью, увеличить вы­ход светлых нефтепродуктов на 2-4% масс, и улучшить их качество, сократить расход топлива на 10-30% и полностью исключить выбросы оксида углерода в атмосферу;

-термический дожиг в разбавленной фазе катализатора с помощью особых технологических приемов проведения ре­генерации.

К первой группе относится процесс регенерации с исполь­зованием окислительных добавок (на основе благородных металлов), входящих в состав стандартных катализаторов крекинга. Ко второй группе относится процесс «Ультракат» фирмы «Стандарт ойл», в котором низкая концентрация СО в дымовых газах (менее 0,1%) и содержание остаточного кок­са на катализаторе, равное 0,02-0,05%, достигается за счет создания в регенераторе условий, позволяющих осуществить полный дожиг СО преимущественно в разбавленной фазе ка­тализатора (но не в куполе регенератора) при 730-760°С. При этом температура в плотном слое катализатора значительно ниже (около 630°С), чем при использовании промоторов до­жига. Необходимый режим поддерживается тщательным регулированием и контролем параметров процесса с помо­щью большого количества датчиков температуры и регули­рующих устройств во всем объеме регенератора, а также специальных систем распределения катализатора и воздуха, систем водяного и испарительного охлаждения. Из таблицы 6 видно, что за счет установления перегородки и циклона в сред­ней части регенератора зона разреженной фазы катализато­ра перемещена вниз, благодаря чему дожиг СО поддается регулировке в зоне, расположенной намного ниже купола ре­генератора и циклонов второй и третьей степени очистки.

 

 

1.Сравните направления переработки нефти на современных нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ).Заманауи мұнай өңдеу зауыттарындағы (МӨЗ) мұнайды өңдеудің бағыттарын салыстырыңыз

Нефтеперерабатывающая промышленность – отрасль тяжелой промышленности, охватывающая переработку нефти и газовых конденсатов и производство высококачественных товарных нефтепродуктов:моторных и энергетических топлив, смазочных маcел, битумов, нефтяного кокса, парафинов, растворителей, элементной серы, термогазойля, нефтехимического сырья и товаров народного потребления.Промышленная переработка нефти и газовых конденсатов на современных нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) осуществляется путем сложной многоступенчатой физической и химической переработки на отдельных или комбинированных крупнотоннажных технологических процессах (установках, цехах), предназначенных для получения различных компонентов или ассортиментов товарных нефтепродуктов.Существует три основных направления переработки нефти:

· топливное;

· топливно-масляное;

· нефтехимическое или комплексное (топливно-нефтехимическое или топливно-масляно-нефтехимическое).

При топливном направлении нефть и газовый конденсат в основном перерабатываются на моторные и котельные топлива. Переработка нефти на НПЗ топливного профиля может быть глубокой и неглубокой.

Технологическая схема НПЗ с неглубокой переработкой отличается небольшим числом технологических процессов и небольшим ассортиментом нефтепродуктов. Выход моторных топлив по этой схеме не превышает 55…60 % мас. и зависит в основном от фракционного состава перерабатываемого нефтяного сырья. Выход котельного топлива составляет 30…35 % мас.При глубокой переработке стремятся получить максимально высокий выход высококачественных моторных топлив путем вовлечения в их производство остатков атмосферной и вакуумной перегонок, а также нефтезаводских газов. Выход котельного топлива в этом варианте сводится к минимуму. Глубина переработки нефти при этом достигает до 70…90 % мас. По топливно-масляному варианту переработки нефти наряду с моторными топливами получают различные сорта смазочных масел. Для производства последних подбирают обычно нефти с высоким потенциальным содержанием масляных фракций с учетом их качества. Нефтехимическая и комплексная переработка нефти предусматривает наряду с топливами и маслами производство сырья для нефтехимии (ароматические углеводороды, парафины, сырье для пиролиза и др.), а в ряде случаев – выпуск товарной продукции нефтехимического синтеза.Выбор конкретного направления, соответственно, схем переработки нефтяного сырья и ассортимента выпускаемых нефтепродуктов обусловливается прежде всего качеством нефти, ее отдельных топливных и масляных фракций, требованиями к качеству товарных нефтепродуктов, а также потребностями в них данного экономического района.

 

 

2. Обоснуйте классификацию технологических процессов переработки нефтяного сырья. Мұнай шикізатын өңдеудегі технологиялық процестердің жіктелуін негіздеңіз.

Технологические процессы НПЗ принято классифицировать на сле­дующие две группы: физические и химические.

1. Физическими (массообменными) процессами достигается разде­ление нефти на составляющие компоненты (топливные и масляные фракции) без химических превращений и удаление (извлечение) из фракций нефти, нефтяных остатков, масляных фракций, газоконденса­тов и газов нежелательных компонентов (полициклических аромати­ческих углеводородов, асфальтенов, тугоплавких парафинов), неуглеводородных соединений.

Физические процессы по типу массообмена можно подразделить на следующие типы:

1.1 - гравитационные (ЭЛОУ);

1.2 - ректификационные (AT, ABT, ГФУ и др.);

1.3-экстракционные (деасфальтизация, селективная очистка, де-парафинизация кристаллизацией);

1.4 - адсорбционные (депарафинизация цеолитная, контактная очистка);

1.5 - абсорбционные (АГФУ, очистка от Н2S, СО2).

2. В химических процессах переработка нефтяного сырья осуществ­ляется путем химических превращений с получением новых продуктов, не содержащихся в исходном сырье. Химические процессы, применяе­мые на современных НПЗ, по способу активации химических реакций подразделяют на:

2.1 - термические;

2.2 - каталитические.

Термические процессы по типу протекающих химических реакций можно подразделить на следующие типы:

2.1.1 - термодеструктивные (термический крекинг, висбрекинг, коксование, пиролиз, пекование, производство технического углерода и др.);

2.1.2 - термоокислительные (производство битума, газификация кокса, углей и др.).

В термодеструктивных процессах протекают преимущественно ре­акции распада (крекинга) молекул сырья на низкомолекулярные, а так­же реакции конденсации с образованием высокомолекулярных продук­тов, например кокса, пека и др.

Каталитические процессы по типу катализа можно классифициро­вать на следующие типы:

2.2.1 - гетеролитические, протекающие по механизму кислотного катализа (каталитический крекинг, алкилирование, полимеризация, производство эфиров и др.);

2.2.2-гемолитические, протекающие по механизму окислитель­но-восстановительного (электронного) катализа (производство водо­рода и синтез газов, метанола, элементной серы);

2.2.3 - гидрокаталитические, протекающие по механизму бифунк­ционального (сложного) катализа (гидроочистка, гидрообессеривание, гидрокрекинг, каталитический риформинг, изомеризация, гидродеароматизация, селективная гидродепарафинизация и др.).

 

3.Обоснуйте классификацию физических процессов переработки нефтяного сырья. Мұнай шикізатын өңдеудегі физикалық процестердің жіктелуін негіздеңіз.

Среди физических процессов применительно к переработке тяжелого нефтяного сырья (мазутов, гудронов, тяжелых и битуминозных нефтей, жидких тяжелых остатков переработки сланцев, углей и т.д.) можно в принципе использовать следующие процессы, широко применяемое в производстве смазочных масел: вакуумной или глубоковакуумной перегонки, сольвентной деасфальтизации низкомолекулярными алканами (пропаном, бутанами, легким бензином) и экстракционного облагораживания полярными растворителями; депарафинизации кристаллизацией деасфальтированных и обессмоленных остатков, а также процессы сернокислотной деасфальтизации. Следует, однако отметить, что большинство из перечисленных выше физических процессов характеризуется высокой энергоемкостью, обуславливаемой необходимостью регенерации больших количеств растворителей, что существенно ограничивает масштабы их применения для топливного направления переработки тяжелых нефтяных остатков (ТНО). Кроме того, с помощью только физических процессов, т.е. без осуществления деструкции сырья, не удается получить из ТНО моторныетоплива. Они применимы лишь как процессы подготовки ТНО для последующей глубокой химической их переработки.

Висбрекинг. Наиболее распространенный прием углубления переработки нефти - это вакуумная перегонка мазута и раздельная переработка вакуумного газойла (каталитическим или гидрокрекингом) и гудрона. Получающийся гудрон, особенно в процессе глубоковакуумной перегонки, непосредственно не может быть использован как котельное топливо из-за высокой вязкости. Для получения товарного котельного топлива из таких гудронов без их переработки требуется большой расход дистиллятных разбавителей, что сводит практически на нет достигнутое вакуумной перегонкой углубление переработки нефти.

Висбрекинг с вакуумной перегонкой. На ряде НПЗ (Омском и Ново-Уфимском НПЗ) путем реконструкция установок термического крекинга разработана и освоена технология комбинированного процесса висбрекинга гудрона и вакуумной перегонки крекинг-остатка на легкий и тяжелый вакуумные газойли и тяжелый гудрон. Целевым продуктом процесса является тяжелый вакуумный газойль, характеризующийся высокой плотностью (940-990 кг/м3), содержащий 20-40% полициклических углеводородов, который может использоваться как сырье для получения высокоиндексного термогазойла или электродного кокса, а также в качестве сырья процесса каталитического или гидрокрекинга и термокрекинга как без, так и с предварительной гидроочисткой.

 

 

4. Обоснуйте классификацию химических процессов переработки нефтяного сырья. Мұнай шикізатын өңдеудегі химиялық процестердің жіктелуін негіздеңіз.

В мировой нефтепереработке широкое применение находят следующие 3 типа химических (как каталитических, гак и некаталитических) процессов переработки ТНО (таблица 1)

Термические и термокаталитические, основанные на удалении из ТНО избытка углерода или продукта более богатого углеродом, чем широкое сырье - углеродистого материала (нефтяной кокс, кокс на катализаторе крекинга, крекинг остаток, тяжелый газойль каталитического крекинге, тяжелая смола пиролиза, асфальтит, пеки, связующие, спекающие и вяжущие материалы и др. с одновременным получением низкомолекулярного олефинсодержащего продукта деструкции, более богатого водородом по сравнению с исходным сырьем. Гидротермические и гидрокаталитические, основанные на введении извне водорода с образованием низко и среднемолекулярных топливных фракций или облагороженного продукта с низким содержанием сернистых, кислородных, азотистых соединений и металлов.

Термо- и каталитические окислительные процессы парокислородной или паровой газафикации (конверсии) коксов, углей и ТНО с образованием оксидов углерода (спиртов, эфиров, кетонов, альдегидов и т.д.), а также процесса карбонизации окислительной конденсацией с получением битумов.

Процесс термического крекинга дистиллятного сырья (ТКДС). Основные его современное назначение -производство термогазойла как сырья для последующего производства технического углерода и дистиллятного крекинг-остатка, используемого при получении малозольного электродного или игольчатого кокса. В качестве сырья ТКДС можно использовать тяжелые газойли каталитического крекинга, остатки смолы пиролиза, экстракты селективной очистки масел, а также прямогонные вакуумные (в перспективе глубоковакуумные) газойли. Основные показатели качества термогазойла - индекс корреляции (определяемый как Функция от плотности и средней температуры кипения), содержание серы, коксуемость, фракционный состав, вязкость и температура застывания. Некоторые установки ТКДС дооборудованы вакуумной колонной, что позволяет увеличить выход термогазойла почти вдвое (с 24-35 до 52-54% мас.) и повысить его индекс корреляции с 95 – 100 до 105 и выше.

 

5. Обоснуйте классификацию химических деструктивных процессов переработки нефтяного сырья. Мұнай шикізатын өңдеудегі деструктивті химиялық процестердің жіктелуін негіздеңіз.

Механизм термических методов переработки очень сложен. Наряду с термическим распадом молекул осуществляется реакции синтеза, изомеризации и др. С повышением температуры термодинамическая устойчивость углеводородов (за исключением ацетилена) снижается. В гомологическом ряду она падает с ростом молекулярной массы. При высокой температуре арены (ароматические углеводороды) значительно более устойчивы, чем алканы и циклоалканы.

Термический крекинг. Он осуществляется при 470 – 540 оС и давлении 2 – 7 МПа. С увеличением температуры скорость крекинга сильно возрастает, увеличивается выход лёгких компонентов (газа) и снижаются выходы тяжёлых фракций и кокса. Увеличение давления повышает температуру кипения сырья и продуктов крекинга. За счёт этого можно менять фазовое состояние в зоне крекинга и проводить его в паровой, жидкой и смешанной фазах. В паровой фазе обычно проводится крекинг бензина, керосино-газойлевых фракций. На эти процессы давление оказывает значительное влияние. Влияние давления на жидкофазный крекинг тяжёлых видов сырья (мазута, гудрона) невелико. Основным продуктом термического крекинга является углеводородный газ – сырьё для нефтехимического синтеза, крекинг-бензин, керосино-газойлевая фракция, термогазойль и крекинг-остаток.

Пиролиз. Это наиболее жесткий процесс термической обработки нефти. Процесс проводится при температуре 700 – 1000 оС и давлении, близком к атмосферному. Он служит для получения низших алкенов – ценного сырья для нефтехимического синтеза (этилен, пропилен и др.). В качестве сырья для пиролиза чаще всего используются алканы. В процессе пиролиза протекают следующие превращения: этан практически полностью превращается в этилен; из пропана и бутана образуются этилен и пропилен, из углеводородов с числом С4 и выше получают смесь этилена, пропилена и алкены С4 и выше.

Коксование. Это процесс глубокого разложения нефтяных фракций без доступа воздуха с целью получения нефтяного кокса и дистиллята широкого фракционного состава. Этот метод позволяет перерабатывать менее ценные нефтепродукты – мазуты, полугудроны, гудроны, асфальты и др. в более ценные светлые нефтепродукты (газ, бензин, дизельное топливо и котельное топливо) и беззольный нефтяной кокс. Он применяется в качестве восстановителя в химической промышленности, для изготовления анодов в металлургии, абразивов и огнеупоров (SiC, B4С, TiC) и др.

 

 

6.Обоснуйте классификацию химических гидрогенизационных процессов переработки нефтяного сырья. Мұнай шикізатын өңдеудегі химиялық процестердің жіктелуін негіздеңіз.

Среди процессов вторичной переработки нефти во всем мире доминирующее положение занимают гидрогенизационные процессы. Это обусловлено следующими причинами:

1. непрерывным увеличением в общем балансе доли сер­нистых и высокосернистых нефтей;

2. ужесточением требований по охране окружающей сре­ды и качеству товарных нефтепродуктов;

3. развитием каталитических процессов с применением ак­тивных и селективных катализаторов, требующих предвари­тельного глубокого гидрооблагораживания сырья (например, процессов каталитического риформинга и крекинга);

4. необходимостью дальнейшего углубления переработки нефти.

К гидрогенизационным процессам обычно относят:

5. гидроочистку топливных (и масляных) фракций с целью удаления гетеросоединений сырья, а при более жестком ре­жиме - гидрирование ароматических углеводородов;

6. гидрообессеривание тяжелых нефтяных остатков с це­лью получения малосернистых котельных топлив или сырья для последующей глубокой его переработки (например, про­цессами каталитического крекинга);

7. гидрокрекинг вакуумных газойлей и тяжелых нефтя­ных остатков- процесс, углубляющий нефтепереработку и предназначенный для расширения ресурсов моторных топлив.

Модификаций гидрогенизационных процессов много. Важ­ные характеристики этих процессов-давление, при котором осуществляется процесс, расход водорода, число степеней, а также технологическое оформление процесса (в стационар­ном, подвижном или псевдоожиженном слое).

При гидроочистке нефтепродуктов происходит гидрогенолиз гетероорганических соединений, в результате чего они гидрируются в легкоудаляемые сероводород, аммиак, воду и металлы, откладывающиеся преимущественно вместе с кок­сом в устья тонких пор катализатора. Помимо основных ре­акций протекают и побочные — частичный гидрокрекинг уг­леводородов, гидрирование ароматических и насыщение во­дородом образовавшихся непредельных углеводородов до парафиновых. Однако доля этих реакций при гидроочистке невелика. Так, при гидроочистке дизельной фракции 180-350°С западносибирских нефтей получается 96% гидроочищенного дизельного топлива, 2% бензиновых фракций и 0,75% углево­дородного газа, остальное - сероводород, аммиак и потери.

7.Обоснуйте классификацию химических окислительных процессов переработки нефтяного сырья. Мұнай шикізатын өңдеудегі химиялық процестердің жіктелуін негіздеңіз.

Из термоокислительных процессов в последнее время внедряемый в нефтепереработку новый процесс флексикокинг является комбинированным коксования нефтяных остатков и газификации получаемого кокса. Комбинированный процесс флексикокинг (фирма «Экссон») можно рассматривать как комбинированный вариант коксования с псевдоожиженным слоем (типа ТКК) с последующей газификацией образующегося порошкообразного кокса Процесс позволяет перерабатывать ТНО любого качества, включая тяжелые нефти и природные битумы. В процессе флексикокинг в отличие от ТКК (или флюидкокинг) вместо высокосернистого пылевидного кокса, не имеющего сбыта» получается низкокалорийный топливный или технологическим газ (смесь СО и Н2), легко поддающийся сероочистке. Блок коксования состоит из реактора, коксонагревателя и фракционирующегося оборудования. Жидкие и газообразные продукты коксования сырья из реактора подвергаются закалочному охлаждению в скруббере, где улавливается механически увлеченные частицы кокса.Сконцентрированные тяжелые фракции коксования (>500°С) возвращаются в реактор как рециркулирующий поток вместе с остаточной коксовый пылью. Более легкие фракции выходят с верха скруббера и направляется на фракционирование. Между реактор коксонагревателем организуется циркуляция кокса с целью подвода тепла в реактор. В отличие от флюидкокинга температурный режим в коксонагревателе поддерживается не сжигание части кокса, а за счет тепла горячих газов газификации. Балансовые количеств кокса из коксонагревателя поступает на газификатор, где более 95% кокса газифицируется путем подачи водяного пара и воздуха (можно и кислорода) при повышенной температуре (-10000 С). Горячий коксовый газ поступает в коксонагреватель и далее в котел-утилизатор, блок пыле- и сероочистки и направляется на дальнейшую переработку или потребителям.