Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Первые исследования процесса висбрекинга в СССР 8
1.1 Исследования процесса в 1920-1940-е годы 8-
1.2 Исследование и применение процесса висбрекинга в 1945-1955 годы
1.2.1 Легкий крекинг мазута по методу М.Ф. Нагиева и И.С.Шевцова
1.2.2 Крекинг гудрона по технологии бакинских инженеров 18
Глава 2. Реконструкция установок термокрекинга под процесс висбрекинга в 1950-1960-е годы 24
2.1 Реконструкция бакинских установок термокрекинга на комбинированный процесс «риформинг - легкий крекинг мазута»
2.2 Реконструкция-уфимских установок термического крекинга для комбинированного осуществления на них процессов термического риформинга низкооктанового прямогонного бензина и легкого крекинга гудрона
2.2.1 Переоборудование установок термического крекинга для работы на нефти-по схеме AT - висбрекинг — риформинг
2.3 Реконструкция установок термокрекинга на Салаватском НПЗ 42
2.4 Реконструкция установок термокрекинга на Волгоградском НПЗ 50
2.5 Реконструкция установок термокрекинга под процесс висбрекинга на,Омском НПЗ
Глава 3. Вклад научно-исследовательских- институтов. СССР в развитие процесса висбрекинга в.1960-е годы 72
Глава 4. Строительство и, освоение блока висбрекинга в составе комбинированных установок ГК-3
4.1 Результаты освоения блока термокрекинга на Ангарском НПЗ 79
Глава 5. Строительство и освоение установок печного висбрекинга тяжелых нефтяныхостатков
5.1 Установка висбрекинга на Бургасском НХК 8 8 ^
5.2 Установки висбрекинга в составе комбинированных установок КТ-1
5.2.1 Пуск установки висбрекинга в составе комбинированной установки КТ-1 на Павлодарском НПЗ
5.3 Реконструкция Грозненских установок термокрекинга на процесс висбрекинга
Глава 6. Строительство и освоение установок низкотемпературного висбрекинга тяжелых, нефтяных остатков
6.1 Разработка ГрозНИИ рекомендаций для дальнейшего усовершенствования процесса висбрекинга
6.2 Внедрение процесса висбрекинга на Мажейкийском НПЗ 120
6.3 Реконструкция установок термокрекинга под процесс висбрекинга в 1980 -е годы
6.4 Внедрение процесса висбрекинга на Омском НПЗ 135
Глава 7. Новые технологии процесса висбрекинга 140
7.1 Исследования Института проблем нефтехимпереработки АН РБ и Уфимского государственного нефтяного технического университета
по усовершенствованию технологии процесса термического крекинга в 1990-е годы
7.2 Технология НПЦ «Термокат» 155
7.3 Технология висбрекинга Астраханского государственного технического университета
Глава 8. Применение процесса, висбрекинга в составе комбинированных схем переработки нефти
Глава 9. Современное состояние и (перспективы, процесса висбрекинга-термокрекинга*на отечественных заводах
9.1 Состояние процесса висбрекинга в период 1995 -2007 годы 173
9.2 Оценка состояния процессов термокрекинга-висбрекинга основных российских нефтяных компаний и входящих в их состав НПЗ
9.2.1 Основные показатели по крекинг-процессам НК «ЛУКОЙЛ» 183
9.2.2 Основные показатели по крекинг-процессам «ТНК - ВР» 185
9.2.3 Основные показатели по крекинг-процессам бывшего НК «ЮКОС
9.2.4 Основные показатели по крекинг-процессам НК ОАО «Сибнефть»
9.2.5 Основные показатели по крекинг-процессам ОАО НХК «Башнефтехим»
9.2.6 Основные показатели по крекинг-процессам НК «Татнефть» 192
9.2.7. Основные показатели по крекинг-процессам ОАО «Салават- нефтеоргсинтез»
9.2.8 Основные показатели по крекинг-процессам ОАО5 «Слав-нефть-Ярославнефтеоргсинтез»
9.3 Перспективы процесса висбрекинга-термокрекинга на 195
отечественных заводах
Выводы 196
Литература * 197
- Исследование и применение процесса висбрекинга в 1945-1955 годы
- Реконструкция-уфимских установок термического крекинга для комбинированного осуществления на них процессов термического риформинга низкооктанового прямогонного бензина и легкого крекинга гудрона
- Вклад научно-исследовательских- институтов. СССР в развитие процесса висбрекинга в.1960-е годы
- Результаты освоения блока термокрекинга на Ангарском НПЗ
Введение к работе
Рациональное использование тяжелого углеводородного сырья, как источника энергии и сырья для производства моторных топлив, смазочных масел, битума, кокса и множества нефтехимических продуктов, является важнейшей государственной задачей.
На нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) России глубина переработки нефти не превышает 68-70% против 80-95% в развитых странах Запада. Повысить глубину переработки возможно за счет более интенсивного развития деструктивных процессов переработки тяжелого углеводородного сырья с получением ценных топливных и нефтехимических продуктов. К таким процессам относятся термические, каталитические и гидрогенизационные процессы переработки тяжелого углеводородного сырья, в частности мазута, гудрона и др.
Основными термическими процессами переработки тяжелого
углеводородного сырья являются термический крекинг и висбрекинг.
Термический крекинг в настоящее время утратил свое
«бензинообразующее» значение, а процесс висбрекинга, наоборот, приобретает все большее значение в нефтеперерабатывающей промышленности.
Висбрекинг представляет собой процесс термического крекинга; осуществляемый вь сравнительно мягких условиях с целью снижения вязкости нефтяных остатков. Как сравнительно простой, не требующий разработки специального дорогостоящего оборудования, процесс висбрекинга является в настоящее время* одним из перспективных в схемах глубокой переработки высоковязких нефтяных остатков.
Включение висбрекинга в схему переработки нефти позволяет значительно __ увеличить отбор вакуумного газойля и тем самым увеличить ресурсы сырья для каталитического крекинга.
Висбрекинг не является принципиально новым, процессом в нефтепереработке, поскольку промышленный процесс термической переработки тяжелого нефтяного сырья применялся уже с 1912 г., первоначальным назначением которого было получение автомобильного бензина.
В Советском Союзе установки термического крекинга начали строиться в конце 20-х годов нашего века одновременно на несколысих. нефтеперерабатывающих заводах. Это были импортные установки в основном. систем Виккерса, Дженкинса и Винклер-Коха.
В первой пятилетке (192 8-193 2гг.) в СССР в эксплуатацию было введено 23 установки термического крекинга преимущественно системы Винклер-Коха в городах Баку, Грозном, Батуми, Туапсе, Ярославле.
В, середине тридцатых годов прошлого столетия была, создана отечественная установка двухпечного термического крекинга системы «Нефтепроект», что позволило полностью отказаться от импорта аналогичных установок.
В довоенное время крекинг-установки были построены, кроме Грозного, Баку, Батуми, Туапсе в Саратове (1934г.), Орске (1935г.), Краснодаре (1936г.), Одессе (1937г.), Уфе (1938г.), Москве (1938г.), Херсоне (1938г.).
В основном, это были крекинг-установки системы Нефтепроекта, которые после строительства первой крекинг- установки в Грозном в 1936 г. получили широкое распространение.
Типовым сырьем установок термокрекинга являлся мазут относительно легкого фракционного состава, а целевым продуктом - автомобильный бензин-с октановым числом в чистом виде, по моторному методу около 66. Выход, бензина составлял около 30 %, выход газа около 8 %.
В 1950-ых годах в связи с тенденцией к переработке утяжеленного сырья Гипронефтезаводами была спроектирована и начато строительство установки термического крекинга с реакционной камерой:
В 1960-ых годах ситуация в нефтепереработке существенно изменилась. Значительный рост добычи нефти позволял покрыть потребность в бензине только за счет прямогонных фракций, а каталитический риформинг обеспечивал улучшение его качества, непрерывно росло потребление котельного топлива, увеличивалось > число действующих установок каталитического крекинга.
Все это привело к падению значения термического крекинга как основного вторичного процесса производства бензина.
Из построенных в Советском Союзе 81 установок термического крекинга в 1970-е годы 7 установок были демонтированы, 9 практически переоборудованы для атмосферной перегонки нефти.
В этот период в связи с ростом потребности в котельном топливе начинается внедрение процесса висбрекинга, вначале на базе реконструированных установок термокрекинга, а затем в составе комбинированных установок ГК-ЗиКТ-1.
Включение процесса висбрекинга в схему способствует повышению
глубины переработки нефти до 68-70 % при наличии соответствующих
мощностей каталитического и гидрокрекинга вакуумного* газойля,
высвобождая дистиллятные разбавители гудрона для реализации в качестве светлых нефтепродуктов.
Висбрекинг можно рассматривать и, как способ получения котельных топлив из тяжелых нефтяных остатков, так и, как способ подготовки их для дальнейшей безостаточной переработки нефти с постепенным исключением выработки котельных топлив в комплексе с процессами производства углеродных остатков различного* назначения, например, кокса, связующих и спекающих пеков.
Как сравнительно простой и не требующий разработки специального дорогостоящего оборудования, процесс висбрекинга является одним из перспективных в схемах глубокой переработки высоковязких нефтяных остатков.
7 В становлении и развитии процесса висбрекинга тяжелого углеводородного сырья на отечественных НПЗ можно выделить несколько этапов:
Первые исследования процесса легкого крекинга мазута и гудрона для снижения их вязкости в 1930-1940-е годы.
Реконструкция установок термокрекинга под процесс висбрекинга в 1950-1960-е годы.
Строительство установок висбрекинга в 1970-е годы в составе комбинированных комплексов ГК-3 иГ-43-107.
Строительство установок печного висбрекинга для снижения вязкости тяжелых нефтяных остатков в 1980-е годы.
5. Разработка технологии низкотемпературного висбрекинга и
строительство установок для висбрекинга утяжеленных остатков в 1980-1990-
е годы.
6. Разработка и промышленное внедрение в 2000-е годы различных
разновидностей процесса висбрекинга. В связи с чем возрасла роль и значение
работ, направленных на поиск эффективных способов промышленного
осуществления висбрекинга.
Исследование и применение процесса висбрекинга в 1945-1955 годы
Уже в первые послевоенные годы ставились задачи по осуществлению процесса висбрекинга на отечественных заводах. Особое внимание уделялось осуществлению редюсинга масляных гудронов для получения топочных мазутов без практикуемого смешения этого; гудрона с мазутами прямой гонки, которые могли быть использованы как сырье для термического крекинга. Подчеркивалось, что процесс легкого крекинга гудрона должен быть осуществлен в самое ближайшее время с использованием существующего оборудования крекинг-установок [5,6]. Вопросу легкого крекинга тяжелого углеводородного сырья большое внимание уделяли бакинцы. В 1949-1955 г. в связи с появлением избыточного количества масляного гудрона ими были рассмотрены различные варианты крекирования гудрона, разбавлением его мазутами прямой гонки,.соляровыми фракциями в разных соотношениях. В; 1949 г. была предложена технология крекирования гудрона с двухступенчатым нагревом и с предварительной» непродолжительной термообработкой его в мягких условиях. По этой технологии получали из испарителя термически обработанный масляный гудрон в смеси с крекинг-мазутом, как готовое котельное топливо марки 100 [7]. Новые варианты термического крекинга, позволяющие перерабатывать тяжелые нефтяные остатки, были разработаны в 1951-1955 г. в. Институте: нефти АН Азербайджанской ЄЄЕ под руководством М.Ф. Нагиева [7-12] В 1952-1955 гг. в связи; с возросшей потребностью в соляровых фракциях, некоторые крекинг-установки были переведены на режим работы по новой схеме легкого крекинга мазута, которая была разработана сотрудниками; института нефти АН Азерб.СЄЕ М.Ф; Нагиевым и И.Є. Шевцовым совместно с/ заводскими специалистами [7-8, 12-13]. По первоначальному варианту работы эти установки относились к установкам системы Винклер-Коха, где в первой печи осуществлялся нагрев и испарение части мазута при 380-390С, а во второй печи процесс глубокого крекинга флегмы с рециркуляцией непрореагировавшегося сырья и с получением всей массы бензина.
Новаторами бакинского крекинг-завода им. Вано Стуруа была поставлена задача по увеличению производительности установок крекинга, с использованием в качестве сырья только мазута, не расходуя при этом соляровые фракции, получаемые с других заводов. По предложенному ими методу [7-8] в мае 1952 г. одна из реконструированных установок двухпечного крекинга системы Винклер-Коха Процесс легкого крекинга осуществлялся по следующей схеме (рисунок 5). Сырье - нагретый в теплообменнике мазут прямой гонки подавалось параллельными потоками сразу в две печи, где подвергалось крекированию при температуре 465-475С и давлении 35-40 атм. Продукты крекинга, пройдя тройник смешения, куда подавалась охлажденная флегма, поступали в эвапоратор. Дальнейший ход процесса аналогичен процессу глубокого крекинга. Флегма из ректификационной колонны, состоящая из соляровых фракций, отводилась и использовалась в качестве сырья для остальных Выход светлых на установке легкого крекинга составлял всего 22 %, однако одновременно на крекинг-установках получалось до 30% соляра, из которого на других установках вырабатывались дополнительные светлые нефтепродукты. В результате внедрения этого процесса было обеспечено получение средних нефтяных фракций, которые можно было использовать для вторичных процессов переработки, а также вместо прямогонных соляровых фракций в процессе глубокого крекинга. При работе по новой схеме производительность установок по мазуту увеличилась в 1,7-1,8 раза. Сравнительный материальный баланс процесса при работе по обычной схеме и после перевода установки на легкий крекинг мазута приведен в таблице 2. Реконструкция двухпечной установки крекинга на режим легкого крекинга в обеих печах, привела к следующим результатам [7]: - к экономии более 10 % соляровых фракций, используемых до реконструкции в качестве разбавителя мазута; - к увеличению производительности по мазуту с 1200 до 2000 тонн в сутки. к уменьшению относительного выхода жидких крекинг-остатков с 52,4 до 40,8 % за счет исключения из схемы установки процесса глубокого крекинга флегмы.
Решающее значение при реконструкции имело то обстоятельство, что перевод трубчатых печей с последовательной на параллельную работу привел к повышению производительности установки на 800 т в сутки.
Благодаря этому абсолютное количество вырабатываемых установкой светлых нефтепродуктов уменьшилось незначительно. Средний же суммарный1 выход светлых по всем установкам завода-повысился в связи с тем; что на установки; работающие по обычной схеме, стало возможным подавать значительно большее количество крекинг-флегмы (не 8-10%, как обычно, а 12-14%). В итоге средний выход светлых нефтепродуктов повысился с 40 до 41%, и при этом отпала необходимость в использовании соляра как разбавителя: мазута: В 1953-1955 гг. в связи с возрастанием потребности в соляровых фракциях на режим работы по схеме легкого крекинга были переведены несколько крекинг-установок, работавших по реконструированной схеме Винклер-Коха [8].
Установки, термокрекинга.работали на режиме легкого крекинга мазута-: недолгое время, так каю средние фракции- не нашли: широкого; применения; и были вновьпереведены на.режим глубокого крекинга за исключением одной; Эта установка продолжала; работать с отбором узкой фракции крекинг-керосина,, из которого получали присадки АзНИИ-7. Образующуюся в. процессе легкого крекинга флегму использовали вместо соляра прямой гонки пртглубоком; крекинге [12]: Повышенный расход мазута прямой; гонки на легкий термический, крекинг снижал значительную часть ресурсов мазута, которые могли быть использованы для; изготовления- смазочных масел и других целей. Поэтому с целью наиболее рационального использования мазута прямой гонки вs 1953-1954гг. инженерами Бакинского крекинг-завода Б;Г. Гусейновым, P.F. Измайловым и ММ! Корнеевым был; предложен и опробоват в промышленных условиях; процесс бессолярового углубленного термического крекинга мазута прямой гонки [7-8,14].
Реконструкция-уфимских установок термического крекинга для комбинированного осуществления на них процессов термического риформинга низкооктанового прямогонного бензина и легкого крекинга гудрона
В 1960г. башкирские нефтепереработчики пошли по новому пути технологического использования- установок термического крекинга [23]. Некоторые из этих установок были реконструированы для комбинированного осуществления на них процессов термического риформинга низкооктанового прямогонного бензина и легкого крекинга гудрона. Реконструкция состояла в том, что печь легкого крекинга установки термического крекинга была использована для легкого крекинга гудрона с выводом легкой флегмы, а печь глубокого крекинга переведена на риформинг бензина.
Изменение схемы работы установок термического крекинга потребовало дополнительно одного или двух теплообменников для- подогрева бензина общей поверхностью нагрева около 200 м , одной емкости и одного насоса для перекачки бензина. В результате этого изменения типовая крекинг-установка стала перерабатывать до 2500 т/сутки гудрона и, кроме того, до 450 т/сутки прямогонного бензина. Повысилось октановое число бензина с 35-50 до 68-70, одновременно стали получать некоторое количество дизельного, топлива и увеличилась выработка газа —сырья для нефтехимии [23].
Группа работников БашНИИ НП (Черныш М.Е., Черек М.И., Акимов. B.C., Кострин К.В., Сабадаш Ю.С., Маликов Ф.Х., Прошкин А.А., Н.В. Лимаев, Д.В. Логванова, P.M. Масагутов, СМ. Шарафутдинова и др.), управления Башнефтехимзаводы и нефтезаводов (Ю.И. Сыч, И.В . Лемаев и др.) разработала схему использования установок термического крекинга для риформирования прямогонных бензинов [24-25].
При этом учитывались необходимость одновременной переработки гудронов, крекирование которых осуществлялось на установках термического крекинга до перевода их на риформирование бензина, а также по возможности повышение выработки средних дистиллятов для увеличения ресурсов дизельного топлива путем их гидроочистки или для использования этих дистиллятов в качестве сырья для установок каталитического крекинга [24]. Подлежащий риформированию-бензин предварительно нагревали теплом циркуляционного орошения и крекинг - флегмы и направляли в емкость, соединенную уравнительной-линией с линией-жирного газа; для поддержания постоянного давления на приеме печного насоса. Теплообменники ДЛЯЇ подогрева бензина и промежуточная емкость для бензина устанавливались вновь. Для увеличения тепловой мощности печи ее дополнительно экранировали, а с целью снижения гидравлических потерь питание печи разделили на два потока. Питание печи легкого крекинга производилось из аккумулятора — испарителя низкого давления К-4, а не с низа колонны К-3, как это делалось -при термическом крекинге. Вывод крекинг-флегмы осуществлялся через отпарную колонну, где за счет перепада давлений происходила отпарка бензиновых фракций, увлеченных флегмой. В остальном схема крекинг-установки, приспособленной для легкого крекинга и риформинга, не отличалась от обычной. Подготовка прямогонного бензина, т. е. отгонка от него головных фракций, выкипающих до 90-100С, должна была осуществляться на установках вторичной перегонки или путем глубокой стабилизации на установках АВТ. В связи с отсутствием в некоторых случаях необходимого оборудования, а также времени на проведение реконструкции на нефтеперерабатывающих заводах Башкирского экономического района были внедрены схемы риформирования прямогонного бензина на установках термического крекинга, более или менее отличающиеся от описанной. На Ново-Уфимском заводе риформирование прямогонного бензина было осуществлено по схеме, приведенной на рисунке 10. В результате риформинга бензина с концом кипения 155-170С и октановым числом 54 получали смесь бензинов легкого крекинга и риформинга, имеющую октановое число 66-68. Внедрение риформирования прямогонного бензина на Ново-Уфимском заводе показало, что даже частичное осуществление схемы без предварительного подогрева бензина и без отгона от него не нуждающихся в риформировании головных фракций позволяет на одной установке переработать до 400 т/сутки низкооктанового бензина и получать из него бензин А-66 без этиловой жидкости.
При переводе крекинг-установок на новую схему работы создавалась возможность использования в значительных количествах крекинг-флегмы.
При работе на новой схеме на Салаватском комбинате наблюдалось увеличение переработки гудрона на 20-25%, что было особенно важно при переходе на переработку высокосернистых нефтей, выход гудронов от которых увеличивался. Выработка товарных продуктов по Башкирскому экономическому району в 1963 году в результате лишь частичного внедрения комбинированной схемы легкого крекинга тяжелого углеводородного сырья и риформирования-прямогонного бензина изменялась в следующем направлении. Общая выработка бензина сокращалась на 1,6% от переработанной нефти, а выработка дизельного топлива увеличивалась на 1,1% и товарного топочного мазута на 0,4%. Средняя октановая характеристика автобензина в целом повышалась. В то же время производительность установок термического крекинга значительно возросла и в 1962 г. была более чем в два раза выше проектной. Имеющиеся мощности АВТ не всегда в достаточной степени обеспечивали сырьем установки термического крекинга. Поэтому на нефтеперерабатывающих заводах, где имелись большие мощности по термическому крекированию, возникла диспропорция между возможностью- обеспечения сырьем и фактической потребностью крекинг-установок. В таких случаях целесообразно было переоборудовать установки термического крекинга для работы на нефти по схеме AT - висбрекинг — риформинг. Работниками БашНИИНП Акимовым В.С.,Маликовым Ф.Х, Сабадаш Ю. С, Терентьевым Г.А. была предложена схема реконструкций-установок термического крекинга на уфимских НПЗ, приведенная на рисунке 12 [26].
Поток нефти проходит теплообменники дизельного топлива, циркуляционного орошениям крекинговой колонны, крекинг-флегмы и крекинг-остатка и, нагретый до температуры 180С, поступает в печь висбрекинга, где проходит конвекционную камеру, дополнительно установленные экраны вдоль перевальных стен и подовые экраны и с температурой 370С поступает в атмосферную колонну. Здесь от нефти отделяются: головка бензина с к. к. 80-86С, которая идет на смешение с крекинг-бензином, фракция 80-180С, направляемая на риформирование, и дизельное топливо.
Вклад научно-исследовательских- институтов. СССР в развитие процесса висбрекинга в.1960-е годы
В связи с возрастанием роли висбрекинга в схемах зарубежных и отечественных НПЗ исследованиями и усовершенствованием технологии этого процесса для переработки тяжелых нефтяных остатков в 60-70-е годы занимались ведущие" отечественные -научно-исследовательские институты ВНИИП НП, БашНИИ НП, ГрозНИИ. По предварительным исследованиям ВНИИП НП в лабораторных условиях и на промышленной установке в 1960 г. была показана возможность получения котельного топлива марки М-100 из 30 % гудрона с содержанием 5% на нефть фракций, выкипающих до 500С. В таблице 27 представлены качество сырья и материальные балансы крекинга мазута по усредненным данным работы заводов восточных районов страны в 1977 г. и висбрекинга гудронов по результатом указанных исследований [39].
Так, при висбрекинге остатков с плотностью 0,995 и содержанием около 20 % фракций, выкипающих до 500 С, была показана возможность получения в остатке 92 % товарного котельного топлива без вовлечения дистиллятных фракций со стороны и до 5% бензина. В связи с ростом в 60-е годы добычи высокосернистых нефтей, добываемых в Башкирии, необходимо было изучить возможности использования процесса висбрекинга для их переработки. Одной из основных задач являлось получение из нефтей типа арланской стандартного котельного топлива [40]. Как показала практика Ново-Уфимского завода, даже частичное добавление остатков арланской нефти к сырью термического крекинга при обычных режимных показателях крекинг-установки приводило к получению крекинг-остатка повышенной вязкости, т. е. нестандартного по вязкости котельного топлива [20]. В 1960-1962 гг. в БашНИИ НП К. В. Костриным и Ю. С. Сабадаш была выполнена работа по изысканию возможности получения стандартного котельного топлива из остатков высокосернистых нефтей путем их легкого термического крекинга [40].
Легкому крекингу подвергался полугудрон, представляющий собой 52-54%-ный остаток арланской нефти," а "также мазут — 60%-ный остаток ее переработки, качества которых приведены в таблице 28.
При повышении температуры крекинга до 500С из полугудрона получался крекинг-остаток, удовлетворяющий по вязкости требованиям ГОСТ на мазут марки 100. Выход его составлял 84-85% (таблица 29). Качество крекинг-остатков, полученных легким крекингом полугудрона и мазута арланской нефти приведено в таблице 30. Было показано, что при подъеме температуры выше 480С, даже при переработке остатков ромашкинской нефти, пробег крекинг-установок резко сокращался из-за быстрого закоксовывания труб печей. Крекирование остатков высокосмолистой арланской нефти при 500С по той же причине практически было невозможно. Поэтому при переработке на установках термического крекинга мазута или полугудрона арланской нефти при температуре 500С для получения стандартного по вязкости котельного топлива был необходим ввод в печь турбулизатора. В качестве турбулизатора использовалась головка стабилизации (рефлюкс) или бензин, получаемые здесь же на крекинг-установке, а также водяной пар.
Исследования легкого крекинга на установках термического крекинга с вводом в печь легкого крекинга турбулизатора была проведена БашНИИ НП (Прошкин А.А., Сабадаш Ю.С.) на Ново-Уфимском нефтеперерабатывающем заводе в 1961 г. [41]. В результате было выявлено, что для интенсивной турбулизации требуется весьма небольшое количество турбулизатора: 5% головки стабилизации или 2,0-2,5% водяного пара на исходный полугудрон [42]. БашНИИ НП совместно с Ново-Уфимским НПЗ (B.C. Акимов, М.Е. Левинтер, И.А. Герштейн, И.В. Лемаев, Ю.И. Сыч) был предложен один из вариантов реконструкции установки термического крекинга гудрона [38], схема установки после реконструкции выполнена однопечной, как большая, так и малая печи крекировали тяжелую флегму. Кроме того, БашНИИ НП совместно с УНПЗ им. XXII съезда КПСС в 1960-1961гг. был разработан технологический регламент на проектирование реконструкции установки АТ-1 (ТК-1) на висбрекинг. В работах ГрозНИИ, выполненных под руководством Б.К.Америка, по переработке сернистых мазутов в 1960- 1963гг. было показано, что применение глубокого крекинга мазутов и гудронов является нецелесообразным, так как получаемый в процессе термокрекинга бензин имеет низкое октановое число (64-66), а качество целевого продукта — котельного топлива ухудшается [43]. ГрозНИИ прорабатывались схемы глубокой переработки сернистого мазута, предусматривающие глубокое разложение гудронных фракций и легкий крекинг гудрона. Было показано, что для получения стандартного котельного топлива необходимо применение легкого крекинга гудрона [44,45]. По полученным научно-исследовательским данным ведущих институтов были выданы рекомендации и запроектированы блоки висбрекинга в составе комбинированных систем.
Результаты освоения блока термокрекинга на Ангарском НПЗ
Блок термокрекинга установки ГК-3 был выведен на режим 31.12.1968 г. Пуск установки осуществлялся на мазуте - 50-ти процентном остатке сернистой нефти и работал на мазуте практически до пуска в эксплуатацию блока каталитического крекинга [51 -52]. В соответствии с планом установки на 1969 г. предусматривалась работа блока термокрекинга в течение 8760 часов (244 дня). Причем, в течение всего времени блок должен был работать на гудроне. Фактически блок проработал 3837 часа (160 дней). Характеристика работы блока термокрекинга приведена в таблице 31. В связи с некоторой задержкой ввода в эксплуатацию блока каталитического крекинга практически половину времени блок термокрекинга работал на мазуте и полугудроне. Средняя производительность блока была несколько выше запланированной и составляла 2600 тонн/сутки при плановой 2350 тонн/сутки. Режим работы блока был значительно мягче проектного, в связи с чем, средний отбор бензина составил 1,7 % вместо 5 % по плану. Несколько ниже был и отбор средних фракций - 4,8 % вместо запланированных 5,5%. Газ термокрекинга сжигался на факеле.
Пуск блока термокрекинга осуществлялся по проектной схеме: сырье двумя потоками подавалось в печь, где нагревалось до крекинговых температур. Продукты из печи поступали в реактор-испаритель, где разделялись на пары и жидкость при одновременном крекировании жидкой фазы. Паровая фаза поступала на ректификацию, а жидкость использовалась как компонент котельного топлива
Анализ работы блока по указанной схеме показал, что время пребывания продукта в печи несколько превышало предполагаемое, в результате чего продукт в печи подвергался довольно глубокому крекированию. В трубах печи отмечалось значительное кокосоотложение, что приводило к перегреву и провисанию труб, а в отдельных случаях к прогарам. Работа печей явилась лимитирующей в работе блока термокрекинга. Для ликвидации отмеченного недостатка было предложено два варианта печей. Первый вариант заключался в переводе печи на однопоточную схему работы. Второй вариант, предложенный ГрозНИИ и Грозгипронефтехимом, предполагал впрыск воды в трубы при сохранении двухпоточной схемы работы печи.
Первый пуск блока термокрекинга при однопоточной схеме работы печи был осуществлен 20 июня 1969 г. [53]. Блок работал на гудроне с подкачкой вакуумного дистиллята. В начале пробега производительность блока составляла 3000 тонн в сутки, давление на входе в печь 4-5 атм и температура на выходе из печи- 450С. По мере роста давления на входе в печь загрузки блока и температура на выходе из печи постепенно понижались и к концу пробега составили соответственно 2600 тонн/сутки и 435 С. 23 июля 1969 г. блок был остановлен. Ревизия печи показала необходимость замены шести труб. Второй пробег этого же блока проанализирован более,, подробно. Печь П-1/5 была выведена на следующий режим: давление на входе в печь составляло 8 атм, температура на выходе из печи 455С на протяжении всего пробега менялась незначительно. Состояние печи контролировалось по изменению давления на входе в печи: отлагающийся кокс приводил к уменьшению сечения трубы, что при постоянных загрузках печи и давлении на выходе из печи неизбежно приводило к росту давления на входе в печь.
Резкое увеличение давления на входе впечь при пониженной температуре на выходе из печи объясняется тем, что к началу третьего периода печь была в значительной степени закоксована. В последующие два дня рост давления составил 3 и 4 атмосферы в день при температуре на выходе из печи 425 -420С. Блок был остановлен. Ревизия печи показала необходимость замены 11 труб.
Как в первом, так и во втором пробегах, сырье блока термокрекинга было сравнительно легким: блок работал на 38-К39 процентном гудроне с подкачкой газойля. Средняя длительность пробега на этом сырье при однопоточной схеме работы печи составила около месяца.
Несколько пониженным был также и отбор дизельных фракций: 3,2-3,4%. Пониженные отборы при облегченном сырье объясняются невозможностью ужесточения режима при работе печи по однопоточной схеме. Температура на выходе из печи порядка 450С поддерживалась только в начале пробега. В основном, температура на выходе из печи составляла 435-425С, что не обеспечивало достаточной глубины крекинга в реакторах — испарителях.
В октябре- ноябре сырье блока термокрекинга несколько утяжелилось — блок работал на чистом гудроне, что привело к резкому сокращению длительности пробегов. Так, включенный в работу второй блок термокрекинга проработал с 25 октября по 3 ноября, т.е. всего 10 дней. За это время давление на входе в печь возросло с 12 до 23 атм., а температура на выходе из печи была понижена с 440 до 425С. Производительность блока в начале пробега составляла 2600 тонн/сутки, к концу пробега была понижена до 2120 тонн/сутки. Ревизия печи показала необходимость замены четырех труб.
В ноябре блок проработал также всего 13 дней с 16 по 28 ноября, за этот период давление на входе из печи была понижена с 440С до 380С. Приведенные в таблице 32 материальные балансы за эти пробеги показывают, что выход бензина был очень низким и составлял всего 0,2-0,3%. Выход дизельных фракций был несколько выше и составлял 2,2-3,4%. Проведенные пробеги показали, что переоборудование печи термокрекинга на однопоточную схему работы не привело к улучшению показателей работы блока в целом. На режиме, близком на проектному, блок работал только первые дни пробегов. Необходимость снижения температуры на входе из печи резко снижала глубину крекирования. - - - В декабре было проведено переоборудование печей на двухпоточную схему работы с подкачкой воды, предложенную ГрозНИИ и Грозгипронефтехимом. Первый пробег был проведен с 27 декабря 1969 года по 24 января 1970г. Вода в трубы печи не подавалась.
В конце 1969г. было закончено, строительство установки ГК-3/1 на Кременчугском НПЗ. В течение 1969-1970гг. ГрозНИИ принимало участие в подготовке к пуску этой установки. В процессе строительства установки ГК-3/1 в конструкцию аппаратов и оборудования были внесены изменения и усовершенствования, опробованные на установке ГК-3 в г. Ангарске. Это позволило провести пуск блоков более успешно, в короткие сроки и с лучшими производственно-техническими показателями. В подготовке к пуску установок ГК-3 и ГК-3/1 принимали участие сотрудники ГрозНИИ Б.К. Америк, М.Ф. Сапон, В.Р. Зиновьев, А.К. Мановян, Ю.З. Вотлохин, О.И. Светозарова, Б.В. Матаева, Ю.П. Суворов, В.П. Трофимова, А.Р. Гимальдинова и другие [51-53].
