Помощь студентам в учебе
Изучение зависимости свойств топливных дистиллятов коксования от характеристик исходного сырья
|
Введение 4
1 Литературный обзор 6
1.1 Значимость процесса коксования, его развитие и
современное состояние в России и мире 6
1.2 Принципиальная схема и технология замедленного коксования. Сырьё и технологические параметры процесса.
Получаемые продукты и их свойства 8
1.3 Варианты технологии коксования тяжёлых нефтяных остатков 14
1.4 Виды сырья коксования, зависимость выхода продуктов
от углеводородного состава сырья 19
1.5 Требования к качеству дистиллятных топлив 22
4 Обсуждение результатов 35
4.1 Влияние температуры и коэффициента рециркуляции на
выход жидких продуктов коксования 35
4.2 Влияние температуры и коэффициента рециркуляции на
содержание серы получаемых жидких продуктов 40
4.3 Влияние температуры и коэффициента рециркуляции
на плотность получаемых продуктов 43
4.4 Влияние температуры на групповой углеводородный состав
продуктов коксования 46
Заключение 51
Список сокращений 53
Список использованных источников 54
1 Литературный обзор 6
1.1 Значимость процесса коксования, его развитие и
современное состояние в России и мире 6
1.2 Принципиальная схема и технология замедленного коксования. Сырьё и технологические параметры процесса.
Получаемые продукты и их свойства 8
1.3 Варианты технологии коксования тяжёлых нефтяных остатков 14
1.4 Виды сырья коксования, зависимость выхода продуктов
от углеводородного состава сырья 19
1.5 Требования к качеству дистиллятных топлив 22
4 Обсуждение результатов 35
4.1 Влияние температуры и коэффициента рециркуляции на
выход жидких продуктов коксования 35
4.2 Влияние температуры и коэффициента рециркуляции на
содержание серы получаемых жидких продуктов 40
4.3 Влияние температуры и коэффициента рециркуляции
на плотность получаемых продуктов 43
4.4 Влияние температуры на групповой углеводородный состав
продуктов коксования 46
Заключение 51
Список сокращений 53
Список использованных источников 54
В современной нефтепереработке всё большую важность приобретает процесс замедленного коксования (ЗК), перерабатывающий тяжёлые нефтяные остатки (ТНО), а в зарубежной практике и тяжёлые виды нефтяного сырья (природные битумы и асфальты) в нефтяной кокс, использующийся во многих отраслях промышленности, газообразные продукты, применяемые в качестве компонента топливного газа в сети нефтеперерабатывающего завода (НПЗ), и жидкие продукты, которые разделяются фракционированием и используются в качестве компонентов товарных моторных топлив.
Значение процесса ЗК сложно переоценить, ведь в настоящее время существуют тенденции, требующие усложнения и оптимизации действующих НПЗ. Согласно прогнозам, в будущем будет происходить значительное изменение сырьевой базы нефтеперерабатывающей промышленности, а именно - утяжеление нефтяного сырья, как природного происхождения, так и ТНО, остающихся от установок атмосферной илиатмосферно-вакуумной трубчатки (АТ/АВТ). Существует необходимость дальнейшей переработки ТНО для увеличения глубины переработки нефти и дополнительного отбора лёгких дистиллятных фракций, которые будут использованы как компонент товарных моторных топлив. Более того, именно лёгкие дистилляты обладают наибольшей добавочной стоимость, а значит в основном за счёт их сбыта установка будет являться рентабельной.
Выход и качество топливных дистиллятов зависят не только от установленных параметров процесса коксования, но и от свойств исходного сырья. В пределах Красноярского края существуют залежи Западно-Сибирской нефти, которая отличается низким содержанием серы (до 1,1%) и высоким содержанием лёгких фракций (40-60%). Соответственно, прямогонный мазут и гудрон Западно-Сибирской нефти является привлекательным вариантом сырья для переработки на установке замедленного коксования (УЗК). Однако, данных по коксованию остатков Западно-Сибирской нефти практически не представлено в литературе.
Исходя из вышеизложенного, целями данной работы были выбраны:
- исследование зависимости свойств топливных дистиллятов коксования от характеристик исходного сырья;
- установление существующих зависимостей;
- разработка рекомендаций для коксования изученных в лабораторных условиях видов сырья для получения топливных дистиллятов с лучшими свойствами.
Задачи работы:
- анализ существующих по исследуемой теме литературных данных;
- определение методик экспериментальных исследований;
- проведение экспериментальных исследований;
- анализ полученных данных.
Научная новизна данной работы представляет собой впервые полученные данные по выходу дистиллятных продуктов коксования ТНО Западно- Сибирской нефти, в частности её прямогонного мазута, и их качества.
Практическая значимость работы заключается в подтверждении возможности осуществления процесса коксования с данным типом сырья, а также в ряде рекомендаций по составу сырьевой смеси и параметрам процесса коксования, составленных для полученных зависимостей на основе экспериментальных данных.
Значение процесса ЗК сложно переоценить, ведь в настоящее время существуют тенденции, требующие усложнения и оптимизации действующих НПЗ. Согласно прогнозам, в будущем будет происходить значительное изменение сырьевой базы нефтеперерабатывающей промышленности, а именно - утяжеление нефтяного сырья, как природного происхождения, так и ТНО, остающихся от установок атмосферной илиатмосферно-вакуумной трубчатки (АТ/АВТ). Существует необходимость дальнейшей переработки ТНО для увеличения глубины переработки нефти и дополнительного отбора лёгких дистиллятных фракций, которые будут использованы как компонент товарных моторных топлив. Более того, именно лёгкие дистилляты обладают наибольшей добавочной стоимость, а значит в основном за счёт их сбыта установка будет являться рентабельной.
Выход и качество топливных дистиллятов зависят не только от установленных параметров процесса коксования, но и от свойств исходного сырья. В пределах Красноярского края существуют залежи Западно-Сибирской нефти, которая отличается низким содержанием серы (до 1,1%) и высоким содержанием лёгких фракций (40-60%). Соответственно, прямогонный мазут и гудрон Западно-Сибирской нефти является привлекательным вариантом сырья для переработки на установке замедленного коксования (УЗК). Однако, данных по коксованию остатков Западно-Сибирской нефти практически не представлено в литературе.
Исходя из вышеизложенного, целями данной работы были выбраны:
- исследование зависимости свойств топливных дистиллятов коксования от характеристик исходного сырья;
- установление существующих зависимостей;
- разработка рекомендаций для коксования изученных в лабораторных условиях видов сырья для получения топливных дистиллятов с лучшими свойствами.
Задачи работы:
- анализ существующих по исследуемой теме литературных данных;
- определение методик экспериментальных исследований;
- проведение экспериментальных исследований;
- анализ полученных данных.
Научная новизна данной работы представляет собой впервые полученные данные по выходу дистиллятных продуктов коксования ТНО Западно- Сибирской нефти, в частности её прямогонного мазута, и их качества.
Практическая значимость работы заключается в подтверждении возможности осуществления процесса коксования с данным типом сырья, а также в ряде рекомендаций по составу сырьевой смеси и параметрам процесса коксования, составленных для полученных зависимостей на основе экспериментальных данных.
В ходе выполнения данной работы были осуществлены:
- литературный обзор по тематике исследования;
- осуществлены эксперименты по коксованию ТНО (мазута, гудрона, смеси гудрона с рециркулятом);
- определены основные показатели качества полученных жидких продуктов (фракционный состав, массовая доля общей серы, плотность, групповой состав лёгких фракций жидких продуктов коксования);
- на основании полученных данных выявлены зависимости свойств топливных дистиллятов коксования от характеристик исходного сырья, а также технологических параметров процесса (температуры, коэффициента рециркуляции).
Выявленные зависимости показывают, что
- с увеличением температуры:
а) увеличивается суммарный выход жидких продуктов для всех видов сырья;
б) снижается выход бензинов коксования и фракции тяжёлого газойля с одновременным увеличением выхода дизельной фракции;
в) увеличивается сернистость продуктов;
г) увеличиваются плотности бензиновой и дизельной фракций коксования;
д) в общем случае растёт доля ароматических и олефиновых углеводородов в топливных дистиллятах;
- с увеличением доли рециркулята в сырье:
а) увеличивается суммарный выход жидких продуктов;
б) снижается выход топливных дистиллятов коксования и увеличивается выход газойля;
в) снижается сернистость продуктов;
г) увеличиваются плотности топливных дистиллятов.
Для обеспечения максимально большого выхода жидких продуктов и удовлетворительного их качества предлагаются следующие значения технологических параметров:
- сырьё - смесь гудрона и 30% рециркулята - даёт достаточно высокий выход жидких продуктов (75-76%) с сохранением довольно высокой доли бензиновой фракции (9%) и повышенным выходом дизельной (65%);
- температура - 490°С.
Рекомендованные параметры способствуют не только получению достаточного количества топливных дистиллятов, но и их удовлетворительному качеству: сочетание этих параметров позволяет понизить содержание серы в продуктах и получить удовлетворяющие стандартам значения плотности и группового углеводородного состава.
Ниже представлены возможные пути использования жидких продуктов коксования.
Возможные направления переработки бензиновой фракции коксования (н.к. - 180°С):
- гидроочистка, позволяющая снизить содержание олефиновых и гетероатомных соединений;
- совместная гидроочистка бензинов коксования и прямогонных бензинов (не более 20% бензинов коксования);
- гиброобессеривание;
- компонент сырья для установки каталитического риформинга (обоих профилей);
- компонент товарного бензина, получаемого компаундированием.
Пути переработки дизельной фракции коксования (180 - 360°С):
- гидроочистка;
- совместная гидроочистка с прямогонной дизельной фракцией;
- гидродепарафинизация;
- деароматизация;
- компаундирование.
Варианты переработки газойлевой фракции коксования (360 - к.к.°С):
- гидроочистка;
- вовлечение в процесс ЗК в качестве рециркулята;
- сырьё каталитического крекинга или гидрокрекинга с получением дополнительных количеств лёгких дистиллятов; гидрокрекинг предпочтительнее, так как в процессе происходит насыщение кратных связей непредельных углеводородов, и стоимость его катализаторов ниже;
- использование в качестве компонента котельного топлива.
Таким образом, использование замедленного коксования в качестве процесса увеличения глубины переработки нефти представляется принципиально возможным и желаемым. Однако, ввод процесса в сеть НПЗ имеет смысл лишь при наличии установок гидроочистки, гидрокрекинга или каталитического крекинга, которые обеспечивают дальнейшую обработку продуктов процесса.
- литературный обзор по тематике исследования;
- осуществлены эксперименты по коксованию ТНО (мазута, гудрона, смеси гудрона с рециркулятом);
- определены основные показатели качества полученных жидких продуктов (фракционный состав, массовая доля общей серы, плотность, групповой состав лёгких фракций жидких продуктов коксования);
- на основании полученных данных выявлены зависимости свойств топливных дистиллятов коксования от характеристик исходного сырья, а также технологических параметров процесса (температуры, коэффициента рециркуляции).
Выявленные зависимости показывают, что
- с увеличением температуры:
а) увеличивается суммарный выход жидких продуктов для всех видов сырья;
б) снижается выход бензинов коксования и фракции тяжёлого газойля с одновременным увеличением выхода дизельной фракции;
в) увеличивается сернистость продуктов;
г) увеличиваются плотности бензиновой и дизельной фракций коксования;
д) в общем случае растёт доля ароматических и олефиновых углеводородов в топливных дистиллятах;
- с увеличением доли рециркулята в сырье:
а) увеличивается суммарный выход жидких продуктов;
б) снижается выход топливных дистиллятов коксования и увеличивается выход газойля;
в) снижается сернистость продуктов;
г) увеличиваются плотности топливных дистиллятов.
Для обеспечения максимально большого выхода жидких продуктов и удовлетворительного их качества предлагаются следующие значения технологических параметров:
- сырьё - смесь гудрона и 30% рециркулята - даёт достаточно высокий выход жидких продуктов (75-76%) с сохранением довольно высокой доли бензиновой фракции (9%) и повышенным выходом дизельной (65%);
- температура - 490°С.
Рекомендованные параметры способствуют не только получению достаточного количества топливных дистиллятов, но и их удовлетворительному качеству: сочетание этих параметров позволяет понизить содержание серы в продуктах и получить удовлетворяющие стандартам значения плотности и группового углеводородного состава.
Ниже представлены возможные пути использования жидких продуктов коксования.
Возможные направления переработки бензиновой фракции коксования (н.к. - 180°С):
- гидроочистка, позволяющая снизить содержание олефиновых и гетероатомных соединений;
- совместная гидроочистка бензинов коксования и прямогонных бензинов (не более 20% бензинов коксования);
- гиброобессеривание;
- компонент сырья для установки каталитического риформинга (обоих профилей);
- компонент товарного бензина, получаемого компаундированием.
Пути переработки дизельной фракции коксования (180 - 360°С):
- гидроочистка;
- совместная гидроочистка с прямогонной дизельной фракцией;
- гидродепарафинизация;
- деароматизация;
- компаундирование.
Варианты переработки газойлевой фракции коксования (360 - к.к.°С):
- гидроочистка;
- вовлечение в процесс ЗК в качестве рециркулята;
- сырьё каталитического крекинга или гидрокрекинга с получением дополнительных количеств лёгких дистиллятов; гидрокрекинг предпочтительнее, так как в процессе происходит насыщение кратных связей непредельных углеводородов, и стоимость его катализаторов ниже;
- использование в качестве компонента котельного топлива.
Таким образом, использование замедленного коксования в качестве процесса увеличения глубины переработки нефти представляется принципиально возможным и желаемым. Однако, ввод процесса в сеть НПЗ имеет смысл лишь при наличии установок гидроочистки, гидрокрекинга или каталитического крекинга, которые обеспечивают дальнейшую обработку продуктов процесса.