научная статья по теме ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ГАЗОЙЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРИ КАТАЛИТИЧЕСКОМ КРЕКИНГЕ СМЕШАННОГО СЫРЬЯ Химическая технология. Химическая промышленность

Текст научной статьи на тему «ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ГАЗОЙЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРИ КАТАЛИТИЧЕСКОМ КРЕКИНГЕ СМЕШАННОГО СЫРЬЯ»

НЕФТЕХИМИЯ, 2004, том 44, № 1, с. 11-15

УДК 665.644.2-404

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ГАЗОЙЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРИ КАТАЛИТИЧЕСКОМ КРЕКИНГЕ СМЕШАННОГО СЫРЬЯ

© 2004 г. Л. Э. Круглова, С. Н. Хаджиев

Институт нефтехимического синтеза РАН им. A.B. Топчиева, Москва Поступила в редакцию 27.05.2003 г. Принята в печать 08.10.2003 г.

Показана целесообразность использования расчетных методов для прогнозирования выхода и свойств продуктов каталитического крекинга при варьировании качества сырья с целью углубления переработки нефти. На пилотной установке изучен каталитический крекинг смешанных видов сырья, представляющих смесь вакуумного дистиллята с сернистым мазутом или малосернистым па-рафинистым гудроном. Получены расчетные уравнения, описывающие зависимость содержания ароматических углеводородов в легком и тяжелом газойле и индекс корреляции тяжелого газойля от качества смешанного сырья и условий крекинга.

Повышение глубины переработки нефти и улучшение качества получаемых продуктов являются основными направлениями развития нефтепереработки на ближайшую перспективу. При этом наряду с новыми технологиями переработки тяжелых нефтяных остатков (мазутов, гудронов, деасфальтизатов и т.д.) широко используются технологические и конструктивные решения, позволяющие расширить сырьевую базу традиционных процессов, в частности каталитического крекинга.

Возможности расширения сырьевой базы конкретной установки каталитического крекинга зависят от многих факторов, но во всех случаях необходимо предварительное прогнозирование изменения выхода и свойств продуктов крекинга при варьировании качества сырьевой смеси.

Ранее [1, 2] нами обосновывалась необходимость разработки расчетных методов определения выхода и качества продуктов каталитического крекинга в связи с расширением сырьевой базы за счет добавления тяжелых нефтяных остатков в вакуумный дистиллят. Выявлена зависимость конверсии смешанного сырья [1] от его качества при постоянных значениях других параметров процесса каталитического крекинга.

Конверсия сырья (в мас. %) удовлетворительно описывается уравнением:

K = kp( A3 e^Ci + Aj eKJ)...

(1)

где: С1 - комплексная характеристика сырья, определяемая по уравнению:

C1 — A1 ¿ср Спн/Ссм + A2 C1

(2)

А1-А6 - экспериментально определяемые постоянные; кр - коэффициент, учитывающий изменение режимных параметров процесса (активности

катализатора, соотношения катализатор: сырье, времени контакта сырья с катализатором и т.д.); Т - температура крекинга, °С; 1ср - средняя объемная температура кипения сырья, °С; Спн, Ссм - содержание в сырье соответственно парафино-наф-теновых углеводородов и смол, мас. %; Ск - коксуемость сырья, мас. %.

Зависимость октанового числа бензиновых фракций от характеристик смешанного сырья удовлетворительно описывается уравнением, приведенным в [2] и включающим дополнительно к вышеописанным параметрам содержание в сырье моно-, би- и полициклических ароматических углеводородов.

Дальнейшее развитие расчетных методов оценки результатов каталитического крекинга смешанного сырья требует определения основных характеристик легкого и тяжелого газойлей. Большей частью легкий газойль каталитического крекинга применяется в качестве компонента дизельного топлива или сырья для получения реактивных топлив. В первом случае, одной из основных характеристик является цетановое число, снижающееся по мере роста содержания ароматических углеводородов [3]. Во втором случае предпочтительно более высокое содержание ароматических углеводородов [4].

Для тяжелого газойля, основным целевым направлением использования которого является производство технического углерода, важнейшим показателем качества служит индекс корреляции, зависящий от плотности сырья и средней температуры его кипения.

В этой связи в настоящей работе получены расчетные уравнения, удовлетворительно описывающие изменение содержания ароматических углеводородов (в дальнейшем - степень ароматизо-ванности) в легком газойле и индекса корреляции

Качество различных компонентов смешанного сырья, использованных в экспериментальных исследованиях

Показатели Вакуумный дистиллят Мазут сернистый (О1) Гудрон парафинистой нефти (О2)

малосернистый (Д1> сернистый (Д2) гидро-очищенный (Д3)

Плотность при 20°С, кг/м3 871 918 893 952 918

Средняя объемная температура выкипания, °С 413 454 407 476 543

Вязкость, мм2/с

при 50°С 6.5 9.9 18.8 210.2 83.5*

при 100°С 2.8 8.6 5.3 22.5 39.1

Содержание серы, мас. % 0.19 1.68 0.15 1.85 0.43

Коксуемость, мас. % 0.02 0.39 0.14 8.2 7.7

Групповой химический состав, мас. %:

Парафино-нафтеновые углеводороды 79.3 41.9 52.7 30.5 60.8

Ароматические углеводороды:

в том числе: 20.0 55.5 46.0 50.1 20.4

I группы 7.6 21.6 21.8 17.5 6.5

II группы 1.6 5.5 3.0 3.6 4.1

III и IV групп 10.8 28.4 21.2 29.0 9.8

Смолы 0.7 2.6 1.3 16.1 15.2

Асфальтены - - - 3.3 3.6

* При 80°С.

тяжелого газойля каталитического крекинга при варьировании характеристик смешанного сырья.

Вследствие влияния большого числа факторов на степень ароматизованности легкого газойля и величину индекса корреляции тяжелого газойля, указать какой-либо метод их описания без экспериментальных исследований практически невозможно. Каталитический крекинг смесей дистиллятов с остатками различной природы проводили на установке, описанной в [5], с использованием равновесного микросферического катализатора из систем промышленных установок крекинга [5, 6]. Активность и селективность катализатора в течение экспериментов поддерживали на постоянном уровне путем регулирования скорости ввода свежего и вывода равновесного катализатора из системы.

Качество исходных нефтяных фракций приведено в таблице. Сырьевые смеси готовили добавлением сернистого мазута Ох к малосернистому вакуумному дистилляту Дх (до 50 мас. % ) и сернистому вакуумному дистилляту Д2 (до 17 мас. % ), а также парафинистого гудрона О2 к гидроочищен-ному вакуумному дистилляту Д3 (до 20 мас. %). Условия проведения экспериментов были близки к режимам каталитического крекинга на промышленных установках: температура в реакторе 490-510°С, массовое отношение катализатор : : сырье = (7-8) : 1.

Экспериментальные данные о зависимости степени ароматизованности легкого газойля от содержания компонента О; в вакуумном дистилляте при каталитическом крекинге смешанного сырья и температурах процесса 490 и 510°С приведены на рис. 1. Как видно из представленных кривых, влияние качества смешанного сырья и температуры процесса на степень ароматизованности легкого газойля носит сложный характер.

В целом полученные данные свидетельствуют об образовании ароматических углеводородов в результате разнообразных реакций переноса водорода, дегидрирования нафтенов, деалкилирования алкилароматических углеводородов, дегидрирования и циклизации олефиновых углеводородов, распада нафтеноароматических углеводородов [7]. Общей тенденцией является снижение степени ароматизованности легкого газойля по мере снижения средней объемной температуры кипения сырья и содержания в нем ароматических углеводородов. Наиболее высокая степень ароматизованности легкого газойля характерна для смешанного сырья, содержащего гудрон в качестве остаточного компонента (кривая 1, рис. 1).

Исходя из полученных данных была осуществлена оценка степени ароматизованности легкого газойля (Алг) при заданной температуре процесса как функции некоторой комплексной характеристики смешанного сырья (С2):

Алг = /(С2). (3)

я о и

о &

о и о в и ч и

70

к

В

о V к н

св * £

О о & М св ^

" 54

се

ё 1 к

К I

се

н &

о и о О

46 -

38

30

10 20 30 40 50 Содержание 0¡, мас. %

Рис. 1. Зависимость содержания ароматических углеводородов в легком газойле Алг от содержания остаточного компонента О; в смеси с вакуумным дистиллятом Д; при температуре крекинга: 510°С, 1 - Д3 + О2, 2 - Д2 + О2,4 - Д1 + О2; 490°С, 3 - Д2 + О1, 5 - Д1 + О2.

я

о д

о р

о д

о

§ ^

* У

>1 се 2

* ¡а

«I

^ о

70

60

50

оо & М се ^

{ 40

е

и н

а

жа р

е д

о

С

30

20

5 20 35 50 65 80 Характеристика сырья С2 по уравнению (4)

Рис. 2. Зависимость содержания ароматических углеводородов в легком газойле Алг от комплексной характеристики сырья С2 при температуре крекинга:

1 - 490°С; 2 - 510°С; Л - Д2 + 01; О - Д1 + 01; V - Д3 + 02.

0

На основании расчетной обработки экспериментальных данных установлено, что линейные соотношения между Алг и С2 соблюдаются при учете таких свойств смешанного сырья, как средняя объемная температура кипения °С(Гф), содержание моно- и бициклических ароматических углеводородов (СА :, мас. %) и конверсия сырья (К):

Сп — К /спСА

(4)

На рис. 2 приведены соответствующие данные о взаимосвязи Алг и комплексной характеристики сырья, вычисляемой по уравнению (4) при температурах 490-510°С. Отклонение расчетных данных от экспериментальных не превышает 4-5 отн. %.

При сравнении уравнений (4) и (2) видно, что на степень ароматизованности легкого газойля по сравнению с конверсией более существенное влияние оказывают средняя объемная температура кипения сырья и содержание моно- и бициклических ароматических углеводородов.

Для расчета степени ароматизованности легкого газойля при различных температурах процесса на основе экспериментальных данных было использовано следующее уравнение:

Алг = (А7Т - А8)С2 + А9, (5)

где Т - температура крекинга в пределах 490-510°С; С2 - комплексная характеристика сырья, рассчитываемая по уравнению (4); А7-А9 - экспериментально определяемые постоянные.

Сопоставление значений степени ароматизованности легкого газойля, рассчитанных по урав-

нению (5), с экспериментально полученными, представлено на рис. 3.

Экспериментальные данные по влиянию качества смешанного сырья и температуры процесса

я

о д

о р

о д

о

я

е

л*

иа к м с, ее ^ ч к « то

се го -£ £

о ^ рм ао

80

70

60 -

о М40 -

к к

а

жа р

е д

о с п.

с к

о

30

20

20 30 40 50 60 70 80 Расчетное содержание ароматических углеводородов в легком газойле, мас. %

Рис. 3. Сходимость расчетного Алг и экспериментального А содержания ароматических углеводо-

Л! э

родов в легком газойле, полученног

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Химическая технология. Химическая промышленность»