Пути модернизации каталитического крекинга

УДК 656.6                                                                                  

   Галимова Е.И.

СПБГИЭУ, гр.2682

 

ПУТИ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА   

КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА

 

В принятой Минэнерго РФ программе «О стратегии развитии нефтеперерабатывающей промышленности до 2020 г.» поставлена задача обеспечить повышение глубины переработки нефти до 75% к 2011 г., а к 2020 г. до 85%.  В развитии процессов углубляющих переработку нефти Россия отстает от среднемирового и европейского уровня в 2 раза, от уровня США более чем в 3 раза. Одним из крупномасштабных и важных каталитических процессов глубокой переработки нефти является каталитический крекинг (кат. крекинг). Основное целевое назначение каталитического крекинга — производство с максимально высоким выходом (до 50 % и более) высокооктанового бензина и ценных сжиженных газов. Для установок крекинга используется тяжёлое углеводородное сырьё (вакуумные дистиллятные фракции, иногда мазут атмосферной перегонки и гудрон) состоящее, в основном, из парафиновых углеводородов. Получающийся в процессе легкий газойль используется обычно как компонент дизельного топлива, а тяжелый газойль с высоким содержанием полициклических ароматических углеводородов — как сырье для производства технического углерода или высококачественного электродного кокса. Суммарная мощность установок каталитического крекинга достигла в США порядка 35% от мощности первичной переработки нефти, 13,9% - в Западной Европе и 6% - в России. Установками каталитического крекинга располагает лишь каждый второй из крупных и средних НПЗ России. Всего в России эксплуатируется 21 установка каталитического крекинга общей мощностью около 19,8 млн. т. в год, 11 из них — это морально и технически устаревшие установки. Поэтому вопрос строительства новых и модернизация старых установок каталитического крекинга в ближайшие годы является актуальным для многих НПЗ России.

        Одними из основных направлений модернизации процесса кат. крекинга являются:

• разработка новых катализаторов;

• реконструкция реакторного блока;

• комбинирование процессов в качестве единой установки.

Применение современных катализаторов (редкоземельных обменных форм цеолитов или бесцеолитных ультрастабильных и др.) позволяет проводить реакции крекинга при повышенных температурах и исключительно малом времени контакта, т. е. осуществить высокоинтенсивный («скоростной») жесткий крекинг (подобно процессам пиролиза). В настоящее время более 95% мирового рынка катализаторов крекинга контролируют три производителя: Grace Davison, BASF (Engelhard), Akzo Nobel. В России потребляется от 12 тыс. до 18 тыс.т шариковых и микросферических катализаторов крекинга, причем только 35% шариковых и 15% микросферических катализаторов отечественного производства. Следует отметить, что современные российские катализаторы кат. крекинга не уступают зарубежным аналогам и вполне конкурентоспособны. Одним из путей модернизации процесса кат. крекинга является замена реакторов на более совершенные прямоточные реакторы с восходящим потоком газокатализаторной смеси (лифт-реактор). По газодинамическим характеристикам этот реактор приближается к реакторам идеального вытеснения (т. е. интегрального типа), более эффективным для каталитического крекинга по сравнению с реакторами с псевдоожиженным слоем катализатора. При этом малое время контакта (менее 0,1 с) позволяет значительно уменьшить долю нежелательных вторичных реакций. В результате возрастает выход бензина и ∑С3 - С4, снижается выход газойлевых фракций и уменьшаются капитальные затраты.

В настоящее время получил развитие ряд вариантов переработки нефти, сочетающих углубляющие каталитические и термические процессы, а также технологии по облагораживанию получаемых дистиллятов. Комбинирование процессов в составе единой установки осуществляется для обеспечения максимального использования тепла, энергии и материалов; для технологической прочности, когда продукты (катализатор) одного процесса являются сырьем (катализатором) других процессов; для технологической эффективности (получения большего количества целевых продуктов и лучшего качества); для полной переработки исходного сырья в продукты. Так на Омском НПЗ используют переработку вакуумного газойля на комбинированной установке типа Г-43-107, которая включает следующие секции: гидроочистку вакуумного дистиллята, каталитический крекинг, газофракционирование, а также блоки вакуумной перегонки мазута, каталитического крекинга и висбрекинга гудрона. Следует отметить, что данная установка каталитического крекинга является самой удачной из действующих в России и конкурентоспособной на международном уровне, она позволяет получить высокий выход бензина, пропан-пропиленовой, бутан-бутиленовой фракций. При комбинировании нескольких технологических процессов в единую управляемую установку достигается:

• экономия капитальных вложений;
• экономия эксплуатационных затрат;
• снижение потерь нефтепродуктов и количества стоков.

Таким образом комбинированные  установки каталитического крекинга являются наиболее перспективным вариантом  при строительстве и модернизации этого процесса на НПЗ. Оснащение НПЗ России комплексами глубокой переработки нефти на основе каталитического крекинга с максимальным применением отечественных технологий позволит в кротчайшие сроки с относительно низкими капитальными затратами повысить глубину переработки нефти и увеличить выпуск высококачественных топлив.

 

 

 

 

 

УДК 656.6                                                          

Galimova Elena Ildusovna

СПБГИЭУ

 

MODERNIZATION

OF CATALYTIC CRACKING PROCESS

 

In the Russian Energy Ministry has approved the program «About strategy development of petroleum-refining industry till 2020» and tasked with increasing depth of oil refining to 75 % to 2011, and to 2020 to 85 %. In the development process deepening refining Russia lags behind the average and European level 2 times the U.S. level in more than 3 times. One of the major and important catalytic processes petroleum refining is a catalytic cracking (cat. cracking). The main intended purpose of the catalytic cracking unit - maximum production with high yield (up to 50% or more) of high octane petrol and liquefied petroleum gas. For cracking unit is used a heavy hydrocarbon feedstock (vacuum distillate fractions, and sometimes oil atmospheric distillation and tar) consisting mainly of paraffinic hydrocarbons. Resulting in the light gas oil is typically used as a component of diesel fuel and heavy gas oil with a high content of polycyclic aromatic hydrocarbons - as raw material for the production of carbon black or high-quality electrode coke. The total capacity of catalytic cracking units in the U.S. reached about 35% of the power of primary oil refining, 13,9% - in Western Europe and 6% - in Russia. Not all of Russian refineries have catalytic cracking units, i.e. every second big refinery. There are 21 catalytic cracking units in Russia with total capacity 19.8 million t/year, 11 of these units are old-fashioned.

      A major directions of the modernization process of cat. cracking is:

• development of new catalysts;
• reconstruction of reactor section;
• combination of processes as a single unit.

Application of modern catalysts (rare earth exchange forms of zeolites etc.) allows the cracking reaction at high temperatures and exceptionally low contact time, i.e. high-intensity exercise (fast) hard cracking (similar to pyrolysis). At the present time 95 % of world market of cracking catalysts is controlled by 3 producers: Grace Davison, BASF (Engelhard) and Albemarle (AkzoNobel). Bead and microspheric cracking catalysts consumption in Russia is 12 to 18 thousand tons per year. Only 35 % of bead catalysts and 15 % of microspheric catalysts are produced in Russia. Modern Russian catalysts have good efficiency and quite competitive.

One way to modernize the process of cat. cracking is to replace the reactors with improved direct-flow reactors with upward flow of gas catalyst mixture (lift-reactor). A gas-dynamic characteristic of the reactor approaches plug flow reactor (i.e., the integral type) is more effective for catalytic cracking in comparison with the fluidized bed reactor. In this short contact time (less than 0,1 s) can significantly reduce the proportion of undesired secondary reactions. As a result, increases output of gasoline and ΣS3 - C4, reduced output gas oil fractions and reduced capital costs. 
        Currently, a number of options were developed oil refining, combining deepening catalytic and thermal processes, and technologies for improving derived distillates. Combining the processes of a single installation is carried out to ensure maximum utilization of heat energy and materials for technological strength, when the products (catalyst) of one process are the raw material (catalyst) of other processes for technical efficiency (getting more targeted and better quality products); for complete processing of raw materials into products. So at the Omsk refinery processing of vacuum gas oil is used in a combined installation type G-43-107, which includes the following sections: hydrotreated vacuum distillate, catalytic cracking, fractioning, as well as components of fuel oil vacuum distillation, cat. cracking and viscosity breaking tar. It should be noted that the catalytic cracking is the most successful of operating in Russia and internationally competitive, it allows us to obtain a high yield of gasoline, propane, propylene, butane-butylene fractions. When combining several processes into a single manageable unit is achieved by:

• economy of capital investment;
• economy of operating costs;
• decrease in losses of petroleum products.

       So the combination of catalytic cracking is the most perspective option for development and modernization process at the refinery. Modernization of Russian refineries based on catalytic cracking with maximum application of domestic technologies will make it possible to increase high-quality fuels production in shortest time with relatively low capital costs.