Исследование влияния температуры и времени реакции на конверсию гудрона в процессе висбрекинга

Х.Х. Ахмадова1, Х.М. Кадиев2
1 Грозненский государственный нефтяной технический университет,
2 ЗАО Грозненский нефтяной научно-исследовательский институт,
г. Грозный


В связи с тенденцией в отечественной нефтепереработке на дальнейшее углубление переработки нефти и в связи с тем, что применение процесса висбрекинга, как одного из углубляющих переработку нефти процессов в современных схемах нефтеперерабатывающих заводов остается актуальным, нами было изучено влияния температуры и времени реакции на показатели процесса висбрекинга утяжеленного гудрона, физико-химические свойства которого приведены в таблице 1.

Таблица 1

Физико-химические свойства сырья висбрекинга

Показатели

Значения

2

Плотность при 200С, кг/м3

1006,2

Молекулярная масса

810

Содержание серы, % мас

2,7

Коксуемость, % мас

18,6

Температура застывания, 0С

33

Содержание фракций, % масс.

до 3500С

-

до 5000С

-

Вязкость кинематическая, мм2

при 800С

6767

при 1000С

2032

Групповой углеводородный состав, % масс.

парафино-нафтеновые

8,5

ароматические

49,1

смолы

32,4

асфальтены

10,0

Эксперименты проводили на установке периодического действия с разовой загрузкой сырья до 1 кг и проточной пилотной установке производительностью до 10 кг/час

Ниже приводятся результаты исследований висбрекинга утяжеленного гудрона на установке периодического действия, которая представляла собой автоклавную установку с непрерывным выводом из зоны реакции паровой фазы, образующейся при термодеструкции нефтяных остатков. Установка предназначалась для получения предварительных данных по термической деструкции различных остатков в статистических условиях при небольшом расходе сырья. Принципиальная схема установки приведена на рисунке.

Схема автоклавной установки висбрекинга

1-корпус автоклава; 2-крышка автоклава; 3-манометр; 4-вентиль; 5-карман для термопары;

6-кожух; 7-газовая горелка; 8-потенциометр; 9-конденсатор-холодильник; 10-сепаратор;

11-холодильник-ловушка с ледяным охлаждением; 12-пробоотборник газа; 13-газометр;

14-кольцевой маточник для подачи хладоагентов; 15-ванна

I-топливный газ; II-воздух; III-вода на охлаждение; IV-вода из газометра;

V-конденсат паровой фазы продуктов висбрекинга

Условия проведения опытов на автоклавной установке, выходы продуктов и их основные свойства приведены в таблице 2.

Анализ данных по влиянию температуры на выход продуктов показывает, что при постоянном расчетном времени пребывания сырья в зоне реакции 600 сек с повышением температуры от 410 до 440 0С, наблюдается рост конверсии, определяемой по выходу продуктов, выкипающих до 500 0С, от 25,8 % до 43,7 %).

Конверсия до 180 0С, определяемая по суммарному выходу газа и бензиновой фракции, возрастает от 3,1 % до 11,6 % мас. Выход продуктов уплотнения (карбоидов) возрастает от 0,03 до 3,96 % мас.

Физико-химические свойства целевого продукта висбрекинга остатка выше 180 0С зависят в основном от содержания в нем фракций, выкипающих до 500 0С. С повышением температуры процесса от 410 до 440 0С изменяется соотношение выхода дистиллятных фракций, выкипающих в пределах 180 0С, 180-350 0С и 350-500 0С. С ростом температуры процесса скорость образования легких продуктов, выкипающих до 180 0С, заметно превышает скорость прироста средних 180-350 0С и тяжелых 350-500 0С фракций.

Селективность реакции висбрекинга, оцениваемая отношением выхода целевых фракций 180-500 0С к выходу побочных продуктов (газ + бензин), с повышением температуры от 410 до 430 0С резко снижается от 7,0 до 3,0.

Таблица 2

Влияние температуры на показатели висбрекинга гудрона

Наименование показателей

Температура в зоне реакции, 0С

410

420

430

440

Состав продуктов реакции, % масс

газ

0,8

1,2

2,2

3,1

нк-1800С

2,3

4,5

6,3

6,5

180-3000С

2,8

3,8

3,7

5.0

300-3500С

3,3

2,9

3.1

4,2

350-4000С

3,9

4,5

6,0

7.0

400-4500С

5,1

5,5

5,6

7,0

450-5000С

7,4

7,2

6,9

8,3

Остаток 5000С

74,2

70,4

68,0

56,3

Селективность реакций висбрекинга

7,3

4,3

3,0

2,8

Конверсия до 1800С, % масс

3,1

5,7

8,5

11,6

Показатели качества продуктов:

Газ: плотность, г/л

1,194

1,22

1,281

1,236

- содержание в газе, % мас

Бензин (фр.нк-1800С)

- содержание серы, % масс

1,38

1,43

1,39

1,47

- плотность при 200С, кг/м3

780,0

789,6

763,7

767,0

- йодное число г йода на 100г

56,0

59,6

69,1

69,9

Компонент котельного топлива (остаток выше 1800С)

вязкость кинематическая при 800С, сст

738

584

418

340

содержание серы, % масс.

2,56

2,83

2,55

2,52

содержание мехпримесей, % масс

0,08

0,13

0,104

4,00

в т.ч. карбоидов

0,06

0,11

0,101

3,96

Дальнейшее повышение температуры до 440 0С не приводит к существенному снижению селективности реакций висбрекинга.

Для выяснения какой из этих вариантов осуществления процесса лучше, было рассмотрено качество целевого продукта висбрекинга, т.е. остатка, выкипающего выше 180 0С. Остаток, полученный при более низкой температуре (430 0С), имеет меньшую плотность (1005,3 вместо 1003,2 кг/м3) и меньшую вязкость (410 вместо 473 сст) при незначительной разнице в содержании мехпримесей и карбоидов.

Эти данные говорят в пользу того, что висбрекинг желательно проводить при пониженной температуре, а для достижения требуемой глубины конверсии следует соответственно увеличивать время реакции.


Назад к списку