Увеличение производительности установки висбрекинга

Введение 8
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 История и современное состояние термических деструктивных процессов 11
1.2 Промышленные термические процессы 12
1.2.1 Термический крекинг 12
1.2.2 Технологические особенности процесса: 13
1.2.3 Описание технологической схемы установки термического крекинга дистиллятного сырья. 14
1.2.4 Оптимизация процесса 15
1.2.5 Технические преимущества схемы 16
1.2.6 Висбрекинг 16
1.2.7 Змеевиковый (печной) висбрекинг 18
1.2.8 Технологическая схема процесса змеевикового висбрекинга 18
1.2.9 Висбрекинг в выносной реакционной камере (сокинг-камере) 20
1.2.10 Гидровисбрекинг и термический гидрокрекинг тяжелых нефтяных остатков 21
1.2.11 Висбрекинг с использованием вакуумного блока 23
1.3. Обоснование выбора направления исследований 24
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 27
2.1 Характеристика выпускаемой продукции, основных видов сырья 27
2.2 Физико-химические основы процесса получения целевого продукта 30
2.2.1 Химизм процесса 30
2.2.2 Механизм и кинетика термолиза тяжелых нефтяных остатков 36
2.3 Описание технологической схемы процесса 37
2.4 Нормы технологического режима 42
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 44
3.1 Материальный установки 44
3.1.1 Материальный баланс печи 44
3.1.2 Материальный баланс реактора 44
3.1.3 Конструктивный расчет реактора 45
3.1.4 Материальный баланс колонны фракционирования 48
3.1.5. Материальный расчет вакуумной колонны установки висбрекинга 50
3.2 Тепловые расчеты основных стадий производства 53
3.3 Конструктивный расчет основного аппарата и выбор вспомогательного оборудования 62
3.3.1 Расчет общей высоты колонны 62
3.3.2 Конструктивное описание вакуумной колонны К-6 62
3.3.3 Расчет диаметра колонны 63
4 МЕРОПРИЯТИЯ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ВЕДЕНИЮ ПРОИЗВОДСТВА И ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 75
4.1 Характеристика технологического процесса 75
4.1.1 Классификация опасных веществ по степени опасности (ГОСТ 12.1.007-76) 75
4.1.2 Нормативно-техническая документация 75
4.1.3 Меры безопасности при эксплуатации установки висбрекинга ТК-1 76
4.1.4 Требования к персоналу 76
4.1.5 Классификация производственных опасностей 77
4.2 Характеристика пожароопасных и токсичных свойств сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства 78

Весь текст будет доступен после покупки

Повышение уровня конверсии сырья — ключевой стратегический приоритет для отечественных нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Энергетическая стратегия России ставит амбициозную цель: довести глубину переработки нефти до 90% к 2030 году. На текущий момент этот показатель в стране составляет 84,4%, что сопоставимо со средним европейским уровнем (85%), но существенно отстает от лидирующих США (96%) [1]. Основной резерв для роста заключается в эффективной утилизации тяжелых нефтяных остатков (ТНО). Реализовать это возможно за счет внедрения современных технологий производства светлых нефтепродуктов из таких фракций. В связи с этим современный НПЗ, стремящийся к максимальной рентабельности, комплектуется целым спектром установок переработки гудрона: замедленного коксования (УЗК), деасфальтизации (ДА), висбрекинга (ВБ), а также производства специализированных продуктов, таких как нефтяные битумы.
Современная нефтеперерабатывающая отрасль сталкивается с необходимостью переработки тяжелых нефтяных остатков, для которой разработан ряд технологических подходов. Значительная часть этих методов характеризуется высокой капиталоемкостью, что стимулирует научно-исследовательские изыскания в области оптимизации уже апробированных промышленных процессов, в частности висбрекинга и коксования.
Конфигурация установок висбрекинга определяется целевым назначением технологического процесса:
• достижение максимального выхода котельного топлива при минимизации образования газов и бензиновых фракций;
• ориентация на увеличение объемов производства светлых дистиллятов.
В условиях устойчивого роста рыночного спроса на легкие фракции, современные схемы висбрекинга комплектуются блоками точного фракционирования, что обеспечивает повышенный отбор дистиллятных продуктов.
Одним из ключевых технологических трендов на российских НПЗ стала комплексная модернизация процессов переработки тяжёлых фракций. Всё чаще установки висбрекинга гудрона интегрируются с модулями вакуумной дистилляции. Эта модернизация традиционных печных установок позволяет проводить более тонкое фракционирование продукта, выделяя из него три ценнейших компонента:
• ВДФ – который служит ключевым компонентом для производства дизельного топлива;
• ВГО – важное сырьё для последующей переработки на установках каталитического крекинга;
• ВО – применяемый в составе котельного топлива.
Таким образом, внедрение вакуумного блока решает две задачи одновременно: увеличивает выход светлых нефтепродуктов и значительно (на 25–32%) сокращает объём бесперспективного тяжёлого остатка, повышая общую глубину переработки.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 История и современное состояние термических деструктивных процессов
Технология термического крекинга тяжелых нефтяных фракций была впервые запатентована в 1891 году российскими инженерами В.Г. Шуховым и С.П. Гавриловым [2]. Их установка обладала универсальностью: варьируя время пребывания сырья в реакционной зоне, можно было вести как обычную перегонку нефти, так и ее крекинг. Первая промышленная установка крекинга, известная как куб Бартона, появилась в США в 1913 году. Изначально целью процесса было получение автомобильного бензина, а впоследствии его стали применять для производства авиационного бензина и тракторного керосина. К 1928 году в США с помощью термического крекинга уже переработали 150 млн тонн нефти [3,4].
В 1940-е годы с развитием каталитического крекинга значение термического крекинга как основного метода получения светлых нефтепродуктов уменьшилось. На многих нефтеперерабатывающих заводах, особенно в США, его полностью вытеснили каталитический крекинг и гидрокрекинг. В СССР, однако, наблюдалась иная картина: в середине 1930-х годов было развернуто массовое производство по термическому крекингу, и уже к 1940 году доля светлых нефтепродуктов превысила 40%.
В 1960-х годах в СССР эксплуатировалось более 80 установок термического крекинга, а глубина переработки нефти достигала 65%, что являлось одним из высочайших мировых показателей. Позднее, однако, основной акцент сместился на наращивание объемов первичной переработки. Тем не менее, термические процессы до сих пор сохраняют ключевое значение в переработке тяжелых нефтяных остатков в России: на них приходится около 60% всего перерабатываемого мазута [3].
Современные тенденции (2018–2023 гг.)
За последние пять лет технология висбрекинга претерпела значительные изменения. Современные установки оснащаются блоками глубокого вакуума и системами оптимизации энергопотребления. Согласно исследованиям, интеграция вакуумных блоков позволяет увеличить выход светлых дистиллятов на 25–35% и снизить выход тяжелого остатка на 30–35% [4].
Ключевые направления развития [5]:
• Комбинированные схемы — сочетание висбрекинга с гидроочисткой и каталитическим крекингом;
• Использование наноразмерных катализаторов — повышение эффективности гидровисбрекинга;
• Оптимизация энергозатрат — внедрение теплоинтегрированных схем.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Чёботова В.И., Уланов В.В. Глубина переработки нефти в России // Деловой журнал «Neftegaz.RU». 2021. № 1 (109). С. 15-18.
2. Шухов печи В.Г. Избранные труды. Нефтепереработка. Теплотехника., под ред. А.Е. Шейндлина, М.: Наук. – 1982. – 104с.
3. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. //Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. – Москва: Техника. – 2001. – 384с.
4. Капустин В.М., Кекус С., Бертолусини Р. Нефтеперерабатывающая промышленность США и СССР. – М.Химия. – 1995. – 300с.
5. Варфоломеев Д. Ф., Фрязинов В. В., Валявин Г. Г. Висбрекинг нефтяных остатков. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1982. – 52с.
6. Капустин В.М., Гуреев А.А. Технология переработки нефти. Ч.2. – Деструктивные процессы. – М.: КолосС, 2007 год – 334с.
7. McKetta J., Cunningham W. Visbreaking Severity Limits. New York, Petroleum Processing Handbook, Marcel Dekker, 1992, p. 311.
8. Доминичи В., Сиели Г. «Процесс висбрекинга». Химия и технология топлив и масел, 1998, №1. – С. 39-44.

Весь текст будет доступен после покупки