Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Висбрекинг представляет собой процесс мягкого термического крекинга тяжёлых нефтяных остатков при температуре 430-500°С и давлении до 5 МПа. Технология позволяет снизить вязкость мазута и гудрона в 6-10 раз, получить дополнительно 10-20% светлых нефтепродуктов и подготовить сырьё для производства котельного топлива требуемого качества.
Висбрекинг является одним из видов термического крекинга нефтяного сырья, осуществляемого в относительно мягких условиях. Название процесса происходит от английских слов viscosity (вязкость) и breaking (разрушение), что точно отражает его суть — снижение вязкости тяжёлых нефтяных остатков путём термического разложения.
В качестве сырья для висбрекинга используются мазуты атмосферной перегонки нефти и вакуумные гудроны — продукты, выкипающие выше 350-500°С. Восприимчивость гудрона к процессу тем выше, чем ниже температура его размягчения и меньше содержание асфальтенов, нерастворимых в пентане.
Основная цель висбрекинга — получение товарного котельного топлива с пониженной вязкостью без избыточного расхода дистиллятных разбавителей. Процесс позволяет сократить расход разбавителя на 20-25% и увеличить общий выход котельного топлива.
Процесс получил широкое распространение в мировой нефтепереработке в 1980-1990 годы, когда сократилось использование прямогонных мазутов в качестве топлива. На российских НПЗ висбрекинг применяется для углубления переработки нефти и повышения выхода светлых фракций.
Установка висбрекинга может работать как самостоятельная единица или входить в состав комбинированных технологических комплексов, включающих атмосферную и вакуумную перегонку нефти.
Висбрекинг проводится в жидкой фазе при температурах значительно ниже, чем в процессах глубокого термического крекинга. Процесс является эндотермическим и требует постоянного подвода тепла для поддержания реакции.
Ключевые параметры висбрекинга строго контролируются для обеспечения требуемой глубины превращения сырья при минимальном коксообразовании:
При нагреве нефтяных остатков до температур висбрекинга происходит разрыв химических связей в молекулах углеводородов. Парафиновые и нафтеновые углеводороды расщепляются с образованием газообразных и жидких продуктов с температурой кипения до 450°С.
Нафтеновые углеводороды претерпевают дегидрирование колец с образованием ароматических структур или разрыв колец с получением непредельных углеводородов. Олефины и алкены могут полимеризоваться при температуре до 500°С и высоком давлении или распадаться при низком давлении и повышенной температуре.
Основные направления химических реакций:
В промышленности применяются два основных типа установок висбрекинга, различающихся конструктивным оформлением и режимными параметрами процесса.
Печной висбрекинг характеризуется проведением процесса непосредственно в змеевиках трубчатой печи при высоких температурах 480-500°С и коротком времени пребывания 1,5-2 минуты. Основная реакционная зона находится в специальной сокинг-секции печи, где создаются условия для протекания термического крекинга.
Трубчатая печь является главным реакционным аппаратом установки. Сырьё последовательно проходит через конвекционную и радиантную секции, где нагревается до требуемой температуры. В радиантной части печи происходит основная реакция крекинга.
Преимущества печного висбрекинга: простота конструкции, высокая производительность, возможность быстрого регулирования процесса, более стабильный крекинг-остаток с повышенным выходом газойлевых фракций.
Данный тип установки предусматривает нагрев сырья в трубчатой печи до относительно невысокой температуры 430-450°С с последующей выдержкой в специальной реакционной камере (сокинг-камере) объёмом 30-50 кубических метров. Время пребывания продуктов в камере составляет 10-15 минут.
Реакционная камера обеспечивает необходимое время контакта для завершения реакций термического разложения при более мягком температурном режиме. Парожидкостная смесь "вызревает" в камере, что позволяет углубить висбрекинг и достичь требуемой степени конверсии сырья.
Преимущества висбрекинга с реакционной камерой:
К недостаткам можно отнести сложность очистки печи и реакционной камеры от отложений кокса, хотя эта операция проводится реже, чем на установках печного типа.
Типичным сырьём для процесса являются мазуты прямой перегонки нефти или вакуумные гудроны. Качество и состав сырья оказывают существенное влияние на эффективность процесса и выход целевых продуктов.
Сырьё с низкой температурой размягчения и умеренным содержанием асфальтенов обеспечивает более высокую степень конверсии при висбрекинге. Содержание серы, смол и асфальтенов влияет на склонность к коксообразованию и стабильность получаемых продуктов.
В результате висбрекинга получают несколько групп продуктов с различными свойствами и направлениями использования:
Висбрекинг-остаток характеризуется вязкостью в 6-10 раз ниже исходного сырья и температурой застывания на 6-10°С ниже. Эти улучшенные характеристики позволяют использовать остаток как компонент котельного топлива с минимальным добавлением дистиллятных разбавителей.
Бензиновые фракции после стабилизации и облагораживания могут применяться как компонент автомобильного бензина. Газойлевые фракции после гидроочистки служат дизельным топливом или направляются на каталитический крекинг.
Типовая установка висбрекинга включает несколько ключевых блоков, обеспечивающих нагрев сырья, проведение реакции, разделение и охлаждение продуктов:
Сырьё из буферной ёмкости насосом подаётся в теплообменники, где нагревается до 300°С за счёт тепла горячих продуктов. Затем поток поступает в змеевик трубчатой печи, где нагревается до рабочей температуры 430-500°С в зависимости от типа установки.
Нагретая парожидкостная смесь направляется в реакционную зону — сокинг-секцию печи или выносную камеру. После завершения реакций продукты проходят квенчинг — резкое охлаждение подачей холодной флегмы для остановки реакций крекинга.
Охлаждённая смесь поступает в ректификационную колонну, где разделяется на фракции. С верха колонны отбирают газы и лёгкие бензиновые фракции, с промежуточных тарелок выводят газойли, а с низа откачивают висбрекинг-остаток.
Для предотвращения коксообразования в реакционные змеевики печи подаётся турбулизатор — водяной пар или флегма собственного производства. Турбулентный поток предотвращает отложение кокса на стенках труб и обеспечивает стабильную работу оборудования.
Висбрекинг и коксование являются процессами термической переработки тяжёлых нефтяных остатков, но имеют существенные различия в целях, условиях проведения и результатах.
Висбрекинг является более мягким процессом, направленным на снижение вязкости остатков при сохранении их жидкого состояния. Глубина превращения сырья намеренно ограничивается для предотвращения интенсивного коксообразования.
Коксование, напротив, проводится в более жёстких условиях и нацелено на максимальное извлечение светлых фракций с получением твёрдого остатка — нефтяного кокса. Выход продуктов на установках коксования значительно выше, но процесс требует более сложного оборудования.
Висбрекинг применяется на НПЗ топливного профиля для подготовки котельного топлива требуемой вязкости и снижения расхода дистиллятных разбавителей. Процесс характеризуется относительно низкими капитальными затратами и простотой эксплуатации.
Коксование используется для глубокой переработки остатков с получением дополнительного количества дистиллятных фракций и товарного нефтяного кокса. Установки коксования требуют значительных капиталовложений, но обеспечивают более высокую степень переработки сырья.
Продукты процесса находят различное применение в зависимости от их свойств и требований рынка нефтепродуктов.
Основной продукт процесса составляет 75-82% от сырья и используется главным образом как компонент котельного топлива. Пониженная вязкость позволяет сократить добавление дистиллятных разбавителей на 20-25% или полностью отказаться от них при смешении с другими компонентами.
В некоторых случаях висбрекинг-остаток направляется на дальнейшую переработку — замедленное коксование, получение водорода или синтез-газа, производство дорожных битумов. При вакуумной перегонке остатка выделяют дополнительные газойлевые фракции для каталитической переработки.
Газы процесса направляются на газофракционирующие установки для разделения на сухой газ и сжиженные углеводородные газы. Бензиновые фракции после стабилизации и облагораживания гидроочисткой и каталитическим риформингом используются как компонент автомобильного бензина.
Газойлевые фракции висбрекинга отличаются лучшим качеством по сравнению с фракциями коксования — меньшей коксуемостью и более благоприятным групповым составом. После гидроочистки лёгкий газойль применяется как дизельное топливо, а тяжёлый направляется на каталитический крекинг или гидрокрекинг.
Висбрекинг имеет ряд ограничений, связанных с природой процесса. Глубина превращения сырья ограничена необходимостью предотвращения интенсивного коксообразования, что не позволяет достичь высоких выходов светлых продуктов.
При проведении процесса в жёстких условиях возможно получение нестабильных остатков, склонных к расслаиванию и выпадению осадков при хранении. Это требует тщательного контроля режимных параметров и качества получаемых продуктов.
Периодическая очистка трубчатых печей и реакционных камер от коксовых отложений требует остановки установки на 2-4 недели. Для печного висбрекинга очистка проводится чаще, но менее трудоёмка, для камерного типа — реже, но требует специального оборудования.
Висбрекинг остаётся актуальной технологией термической переработки тяжёлых нефтяных остатков на НПЗ топливного профиля. Процесс обеспечивает экономически эффективное снижение вязкости мазута и гудрона, сокращение расхода дистиллятных разбавителей и получение дополнительного количества светлых нефтепродуктов. Относительно невысокие капитальные затраты, простота эксплуатации и гибкость к качеству сырья делают висбрекинг привлекательным решением для углубления переработки нефти.
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Представленная информация о технологических процессах нефтепереработки предназначена для общего понимания технологии висбрекинга и не может служить руководством к действию. Проектирование, строительство и эксплуатация промышленных установок должны выполняться квалифицированными специалистами в соответствии с действующими нормативными документами и стандартами. Автор не несёт ответственности за возможные последствия применения информации из данной статьи в практической деятельности.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.