ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ УСТАНОВКА ТЕРМИЧЕСКОГО КРЕКИНГА НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к нефтепереработке, в частности, к установкам термического крекинга нефтяного сырья.
Известна установка термического крекинга вакуумного газойля для получения высоких выходов дизельного топлива («Химия и технология топлив и масел», 1967, №5, стр.6-7), включающая печь для нагрева сырья, связанную с реактором термокрекинга, который сообщен с ректификационной колонной линией подачи продуктов термокрекинга. Ректификационная колонна оснащена линиями вывода дистиллятных продуктов термокрекинга: газа, бензина, дизельного топлива и остатка. Недостатком известной установки является то, что получаемые дистиллятные продукты термического крекинга требуют дополнительного облагораживания при получении целевых товарных продуктов, а остаток - разбавления дизельным топливом при получении продукта заданного качества.
Наиболее близкой к заявленному объекту является совмещенная установка термического крекинга гудрона и пекования крекинг-остатка-двухступенчатая установка термического крекинга (Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа, «Гилем», Уфа, 2002, с.376-377 рис.7.3. и с.393-395 рис.7.6.). Установка включает выносную реакционную колонну (реактор термокрекинга первой ступени), связанную с печами крекинга линиями ввода тяжелого и легкого сырья и линией вывода продуктов термокрекинга с испарителем высокого давления, который соединен линией вывода газопаровой фазы с ректификационной колонной и линией вывода крекинг-остатка (первой ступени) - с испарителем низкого давления. Ректификационная колонна оснащена линией ввода исходного сырья, линиями вывода тяжелого сырья с низа колонны, легкого сырья из аккумулятора колонны и газопаровой фазы с верха колонны и оборудована системой охлаждения и сепарации газопаровой фазы. Испаритель низкого давления (ректификационная колонна низкого давления) оснащен линиями вывода газопаровой фазы, атмосферного газойля и линией вывода крекинг-остатка (второй ступени), связанного с печью, которая в свою очередь связана с реактором пекования (реактором термокрекинга второй ступени). Испаритель низкого давления оборудован системой охлаждения атмосферного газойля и системой охлаждения и сепарации газопаровой фазы. Реактор пекования имеет линию вывода газопаровой фазы в испаритель низкого давления и линию вывода остатка пекования в вакуумную колонну. Вакуумная колонна оборудована системой охлаждения вакуумного термогазойля и оснащена линией вывода газопаровой фазы к вакуумной системе и линией вывода целевого продукта-пека.
Недостатком известной установки является невозможность регулирования технологического режима реактора термокрекинга и реактора пекования (в частности, уровня раздела фаз и конверсии паровой и жидкой фаз), что приводит к затруднению получения целевых продуктов заданного качества.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в улучшении управления режимом работы вышеуказанных реакторов с целью получения продуктов заданного качества.
Для достижения указанного технического результата двухступенчатая установка термокрекинга нефтяного сырья, включающая реактор термокрекинга с печью подогрева сырья и линией вывода жидкой фазы термокрекинга с низа реактора, ректификационную колонну высокого давления с линиями вывода газопаровой фазы с верха колонны, легкого газойля из середины колонны и кубового остатка с низа колонны, ректификационную колонну низкого давления с линиями вывода газопаровой фазы с верха колонны, газойля из середины колонны и крекинг-остатка с низа колонны, реактор пекования с печью подогрева крекинг-остатка и линиями вывода газопаровой фазы в ректификационную колонну низкого давления и жидкого остатка пекования в вакуумную колонну, оснащенную линией вывода газопаровой фазы к вакуумной системе, линией вывода вакуумного термогазойля и линией вывода целевого продукта-пека, согласно полезной модели, реактор термокрекинга дополнительно оснащен линией вывода газопаровой фазы с верха реактора, при этом на линиях вывода газопаровой и жидкой фаз из реактора термокрекинга установлены регулирующие клапана, причем вышеупомянутые линии вывода газопаровой и жидкой фаз связаны с ректификационными колоннами высокого и низкого давления соответственно, при этом на линии вывода легкого газойля из ректификационной колонны высокого давления установлена отгонная колонна, связанная по парам с ректификационной колонной низкого давления, а после реактора пекования установлен испаритель низкого давления с линией ввода жидкой фазы из реактора пекования, линией вывода газопаровой фазы в ректификационную колонну низкого давления и линией вывода остатка пекования в вакуумную колонну и на рециркуляцию в печь нагрева крекинг-остатка, причем вакуумная колонна дополнительно оснащена линией вывода затемненной фракции, которая связана с узлом получения продуктов заданного качества, установленным на линии вывода целевого продукта-пека.
Отгонная колонна может быть оборудована холодильником для легкого газойля и оснащена линией вывода охлажденного легкого газойля.
На линиях вывода газопаровых и жидких фаз реактора пекования и испарителя низкого давления могут быть установлены регулирующие клапана.
Целесообразно узел получения продуктов заданного качества выполнить в виде двух емкостей-смесителей.
Наличие дополнительной линии вывода газопаровой фазы с верха реактора термокрекинга первой ступени, равно как и наличие регулирующих клапанов на вышеупомянутой линии и на линии вывода жидкой фазы с низа реактора позволяют улучшить управление режимом реактора и увеличить конверсию нефтяного сырья и плотность остатка.
Наличие отгонной колонны легкого газойля, связанной с ректификационной колонной низкого давления и оснащенной линией вывода охлажденного газойля-«холодной струи», позволяет уменьшить расход водяного пара и тем самым снизить количество сточной воды на установке.
Наличие линии рециркулята остатка пекования с регулирующим клапаном из испарителя низкого давления в печь нагрева второй ступени дает возможность регулировать качество целевого продукта-пека.
На прилагаемой фигуре представлена схема предлагаемой установки термического крекинга нефтяного сырья.
Установка включает линию подачи сырья 1, печь первой ступени 2 для нагрева сырья до заданной температуры, линию 3 радиального ввода термооб-работанного сырья в реактор, реактор термокрекинга первой ступени 4, сепарирующее реакционное пространство 5 реактора, реакционное пространство жидкой фазы 6, шлемовый трубопровод 7 газопаровой смеси, регулирующий клапан 8 давления, ректификационную колонну высокого давления 9, трубопровод 10 жидкой фазы, регулирующий клапан 11 уровня жидкой фазы, линию 12 ввода «холодной струи» (охлажденного легкого газойля), линии вывода продуктов термокрекинга из колонны 9: 13 - газа, бензина, воды; 14 - фракции легкого газойля; 15 - кубового остатка, линии острого орошения 16, отгонную колонну 17, регулирующий клапан легкого газойля 18, шлемовый трубопровод 19 отгонной колонны 17, ректификационную колонну низкого давления 20, регулирующий клапан 21 кубового остатка колонны 9, линию вывода легкого газойля 22 из колонны 17, холодильник 23 легкого газойля, линию вывода 24 легкого газойля с установки, линию вывода 25 компонента легкого газойля из колонны низкого давления 20, линию вывода крекинг-остатка 26 из колонны 20, печь второй ступени 27 для нагрева крекинг-остатка 26 колонны 20, линию вывода 28 термообработанного крекинг-остатка 26, реактор пекования второй ступени 29 для термополиконденсации жидкой фазы, регулирующий клапан 30 давления в колонне 29, регулирующий клапан 31 уровня жидкой фазы в реакторе пекования второй ступени 29, линию вывода газопаровой фазы 32 из реактора второй ступени 29 в колонну низкого давления 20, линию вывода жидкой фазы 33 с низа реактора пекования 29 в испаритель низкого давления 34, регулирующий клапан 35 давления в испарителе 34, регулирующий клапан 36 уровня жидкой фазы в испарителе 34, линию 37 вывода газопаровой фазы из испарителя 34 в колонну 20, линию 38 вывода остатка из испарителя 34 в вакуумную колонну 39, линию вывода 40 термогазойля, линию вывода 41 затемненной фракции, линию рециркулята 42, регулирующий клапан 43 рециркулята, линию вывода газопаровой фазы 44 из колонны 39 к вакуумсоздающей системе, линию вывода 45 остатка - нефтяного пека с низа колонны 39 в емкости - смесители 46, 47 для приготовления нефтяного пека заданного качества, линию вывода 48 пека-1, линию вывода 49 пека-2, линию 50 ввода водяного пара в колонну 39, линию 51 острого орошения колонны 39, холодильник (теплообменник) 52 термогазойля, линию 53 циркуляционного орошения.
Установка работает следующим образом.
Сырье газойль или мазут 1, предварительно подогретое в теплообменниках (не показаны на рисунке), поступает в печь первой ступени 2, где оно нагревается за счет сжигания топлива до температуры 500-530°С. Термообработанное сырье 3 вводят радиально в реактор термокрекинга первой ступени 4 выше уровня жидкой фазы в сепарирующее реакционное пространство 5 реактора, где реакционная масса разделяется на газопаровую и жидкую фазы, первая поднимается вверх, подвергается селективной деструкции, последняя оседает вниз, поддерживая заданный уровень жидкой фазы в реакционном пространстве 6. В реакторе 4 поддерживают температуру 460-480°С, давление 1,0-1,4 МПа. Газопаровая фаза с верха реактора 4 по трубопроводу 7 поступает через регулирующий клапан 8 в ректификационную колонну высокого давления 9 на разделение по компонентам. Жидкая фаза, опускаясь в нижнюю часть реактора первой ступени, подвергается дальнейшей термодеструкции и по трубопроводу 10 подается через регулирующий клапан 11 в ректификационную колонну низкого давления 20 на разделение. Для прекращения процесса крекинга сырья и закоксовывания трубопровода и колонн в поток на входе в колонну 9 вводят «холодную струю» 12 (охлажденный газойль). В колонне 9 в процессе ректификации при давлении 0,5-0,7 МПа получают продукты: газ, бензин, воду 13, фракцию легкого газойля 14 и кубовый остаток 15. Для обеспечения процесса ректификации в колонну 9 подают острое орошение (бензин) 16, циркуляционное орошение («холодную струю») 12. Для регулирования температуры вспышки легкого газойля вывод потока 14 из ректификационной колонны 9 осуществляют в отгонную колонну 17 низкого давления по перетоку через регулирующий клапан 18. Отгонная колонна 17 в верхней своей части имеет трубопровод 19 для вывода легких фракций (отгона) в колонну низкого давления 20 с величиной параметра 0,1-0,2 МПа. Кубовый остаток 15 с низа колонны 9 поступает в колонну низкого давления 20 через регулирующий клапан 21 для проведения дополнительного отбора из него компонентов дистиллятных фракций и его утяжеления.
Часть легкого газойля 22 с низа колонны 17 через холодильник 23 направляют в качестве «холодной струи» 12 и циркуляционного орошения колонны 9, а часть является компонентом балансового потока легкого газойля 24 с установки.
В ректификационной колонне низкого давления 20 в процессе ректификации при пониженном давлении получают продукты: газ, бензин 13, фракцию легкого газойля 25 и крекинг-остаток 26. Для обеспечения процесса ректификации в колонну 20 подают острое орошение 16. Крекинг-остаток 26 с низа колонны 20 направляют в печь второй ступени 27 для нагрева до 400-420°С. Продукты термообработки 28 вводят в верхнюю часть реактора пекования - реактора второй ступени 29 для проведения процесса термокрекинга под повышенным давлением (0,4-0,6 МПа). Давление и уровень жидкой фазы в реакторе 29 регулируют с помощью регулирующих клапанов 30, 31, установленных на потоках газопаровой 32 и жидкой 33 фаз, в зависимости от конверсии или содержания веществ, нерастворимых в толуоле, или плотности остатка. Из второго реактора 29 газопаровой поток 32 направляют в колонну 20 на разделение по компонентам, а жидкую фазу - в испаритель 34 для отгона легких фракций из остатка при пониженном (0,2-0,3 МПа) давлении. Давление и уровень жидкой фазы в аппарате 34 поддерживают с помощью регулирующих клапанов 35, 36, установленных на потоках газопаровой 37 и жидкой 38 фаз, в зависимости от заданного качества продуктов.
Из испарителя 34 газопаровой поток 37 направляют в колонну 20 на разделение по компонентам, а жидкую фазу-остаток пекования 38 в вакуумную колонну 39 для отбора из нее термогазойля 40 и затемненной фракции 41 при давлении 0,005-0,015МПа. Часть остатка по линии 42 с низа испарителя 34 возвращают (рециркулируют) в загрузку печи второй ступени 27. Коэффициент рециркуляции поддерживают с помощью регулирующего клапана 43, установленного на потоке 42 жидкой фазы в зависимости от содержания веществ, нерастворимых в толуоле, или плотности продукта, с верха колонны 39 газопаровой поток 44 направляют к вакуумсоздающей аппаратуре (не показана на рисунке), с низа - выводят нефтяной пек 45, который подают в две емкости - смесители 46, 47 для приготовления продуктов 48, 49 заданного качества путем разбавления остатка 45 затемненной фракцией 41. Для обеспечения процесса ректификации в вакуумную колонну подают водяной пар 50, острое орошение 51, полученное после охлаждения термогазойля 40 в холодильнике 52, циркуляционное орошение 53.
Предлагаемая двухступенчатая установка термического крекинга нефтяного сырья позволяет улучшить управление режимами реакторов первой и второй ступени и получить продукты заданного качества. Кроме того, она позволяет сократить количество сточной воды и тем самым улучшить экологические показатели работы установки.