ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Полная газификация сырой нефти из "Заменители природного газа" В настоящем разделе предлагается обсудить вопрос переработки основного жидкого топлива в ЗПГ с получением минимального количества побочных продуктов, таких, как ароматические углеводороды, кокс или асфальт. При этом не рассматривается вопрос об одновременном шолучении малосернистых видов жидкого топлива. Анализируются три основных принципиальных метода газификации гидрокрекинг, частичное окисление и коксование. Это позволит нам изучить две противоположные технологические схемы процесса полную газификацию сырья, как первую стадию, и предварительную разгонку и лолучение более удобных для последующей газификации углеводородных фракций. [c.139] Под гидрокрекингом обычно понимают обработку углево-водородов посредством водорода при 340—4 20°С, давлении 80—150 кгс/см (8—15 ГПа) и соотношении газ — топливо (кратность рециркуляции газа) 1,5—2 м газа на 1 л нефтн. Основная задача предварительной обработки как сырой нефти, так и газовых нефтяных фракций — снижение в максимально возможной степени углеродобразующих комлонентов. При этом установлено, что степень гидрокрекинга может быть оценена испытанием на содержание остаточного углерода по методу Конрадсона, описанному в гл. 4. Кроме того, получаемый газ почти полностью десульфурирован, поскольку большая часть серы превращается в сероводород. [c.140] Основные, необходимые для производства газов, характеристики тяжелого углеводородного сырья приведены в табл. 32, данные по выходу легких продуктов — в табл. 33. [c.140] Для всех процессов гидрокрекинга характерна общая проблема— борьба с осаждением (отложениями) металла на катализаторах. Так как большинство сырых и топливных нефтей содержат то или иное количество золообразующих соединений металлав, таких, как соли и органические комплексы натрия, кальция, железа, никеля, ванадия и других, они не могут быть конвертированы в более легкие жидкие фракции или газы без одновременного образования не растворимых в углеводородах солей металлов. В результате интенсивного выпаривания легких продуктов соли металлов отлагаются как на катализаторе, так и на металлических ловерхностях. [c.140] При таких условиях во всех системах каталитического гидрокрекинга по мере протекания процесса наблюдается тенденция к снижению активности, особенно при переработке ванадийсодержащего сырья катализатор, таким образом, должен регенерироваться либо заменяться периодически (при постоянно заполненной насадке), или непрерывно (в процессах с псевдоожиженным или движущимся слоем катализатора). [c.141] Проблема снижения реакционной активности, как правило, неизмеримо легче проблемы организации самого процесса дистилляции. [c.141] Разработка (конструирование) реакторов для гидрокрекинга осложняется необходимостью бороться с теплом экзотермических реакций одним из следующих способов вдуванием холодного рециркулирующего газа впрыскиванием холодной рециркулирующей жидкости чередованием периодов нагрева и охлаждения. [c.141] По этой причине были разработаны сложные конструкции установок, включающие в себя как внешнюю, так и внутреннюю рециркуляцию и обеспечивающие режим интенсивного теплообмена входящего и выходящего потоков. [c.141] Производительность агрегатов и свойства продуктов находятся в тесной взаимосвязи с видом и режимом обработки. С одной стороны, чем выше температура, давление, соотношение газа и нефти и время пребывания в зоне реакции, тем выше степень превращения тяжелых молекул в легкие. С другой стороны, трудности крекинга, особенно в системах постоянного заполнения катализатором, определяются возможным отложением углерода в слое катализатора. Эта проблема решается легче в системах с подвижным слоем катализатора, например в Эйч-Ойл-процессе , где в результате постоянного истирания материала катализатора наблюдается тенденция к удалению отложений. [c.141] На схеме 2 рис. 16 показано, что в качестве основного агрегата газификации может быть принята установка типа ГРГ. В этом случае гидрокрекинг сырой нефти должен предшествовать стадии разгонки по фракциям, а очистка газов, покидающих реактор ГРГ, от жидких погонов и сероводорода должна осуществляться перед операциями метанизации, осушки и выдачи конечного продукта. Остаток после фракционной разгонки необходимо, как и в предыдущем случае, подвергать конверсии по методу частичного окисления с целью получения водорода, необходимого для осуществления процесса в реакторе ГРГ. [c.143] В обеих технологических схемах примерно одинаковы выход газа и значения термического коэффициента полезного действия. Выход газа составляет 84—87% от первоначального количества химического тепла сырья 13—16% его теряется в процессе в виде ароматических углеводородов, серы, углерода и пр. [c.143] Процесс частичного окисления кислородом различного углеводородного сырья (от природного газа до угля), рассмотренный в гл. 7 как один из вероятных способов получения водорода, в дальнейшем можно развить в ту или иную разновидность процесса переработки жидкого и твердого видов топлива для получения ЗПГ. Помимо этого, процесс частичного окисления можно приспособить для производства синтетического газа, состоящего главным образом из водорода, окиси и двуокиси углерода, который в свою очередь также можно переработать в обогащенный метаном заменитель природного газа. [c.144] Технология процесса газификации сырья осуществляется в полном соответствии с процессом, описанным в предыдущей главе. Кислород для этой цели получают либо со вспомогательной установки разделения воздуха, либо со стороны кислород, жидкие нефтепродукты и пар вдувают под давлением в реактор-газификатор, футерованный огнеупором, а газы — продукты реакции, быстро охлаждают. Для охлаждения применяют различные способы, например непосредственное охлаждение водой или съем тепла в специально разработанных котлах-утилизаторах. При этом следует иметь в виду, что газ, охлаждаемый в скрубберах, необходимо направлять для конверсии окиси углерода в каталитический реактор. [c.144] Если в процессе производства ЗПГ с паром реагирует только часть окиси углерода, то главной причиной этого является завершение процесса с образованием почти чистого метана. По этой причине в результате конверсии окиси углерода и более полного восстановления двуокиси углерода должен получаться газ с определенным соотношением его компонентов аСОг, бСО и (4а+ 2б) Нг это означает, что если основная масса двуокиси углерода должна удаляться в последующей стадии процесса, примерно половину всего количества выходящего газа необходимо направить в реактор конверсии. [c.144] Кроме того, следует помнить о том, что температура процесса метанизации (примерно 300°С) совершенно недостаточна для собственного производства перегретого пара высокого давления. Это означает, что расход электроэнергии на разделение воздуха нельзя компенсировать только за счет (простой утилизации тепла. Так как описанный метод частичного окисления требует весьма больших количеств кислорода высокого давления и, следовательно, значительного количества электроэнергии для компримирования воздуха и кислорода, становится весьма трудным и даже невозможным разработать на этой основе достаточно эффективную установку для, получения ЗПГ. [c.145] Необходимо отметить, что обе системы газификации, описанные применительно к переработке тяжелого углеводородного сырья, включают в свою технологию процесс частичного окисления и поэтому требуют в необходимом количестве кислород. Производство кислорода по методу воздушной сепарации в масштабах, соответствующих стандартному заводу США для газификации нефтепродуктов (производительность 3,4—7,08 млн. м /сут), обходится весьма дорого как с точки зрения капитальных, так и эксплуатационных затрат. В общем случае использование электроэнергии в качестве основного вида энергии нецелесообразно, если оно не обеспечивает значительных экономических преимуществ по сравнению с теми процессами газификации, где электроэнергия не используется. [c.145] Было лредложено несколько методов газификации тяжелых нефтепродуктов без применения кислорода, среди которых наиболее перспективным является так называемая система универсального коксования — Флексикокинг , разработанная компанией Экксон Рисерч [5]. Принципиальная технологическая схема этого процесса показана на рис. 16, из которого нетрудно понять, что подобная система позволяет достаточно полно, почти на 100% по энтальпии, конвертировать сырую нефть в газообразный продукт. [c.145] Необходимо отметить, что в этом случае остаточная или сырая нефть могут быть полностью конвертированы в ЗПГ при незначительном выходе одновременно получаемого кокса как побочного продукта. Вместо кислорода здесь применяется только воздух, поэтому калитальные и эксплуатационные затраты соответственно снижаются. [c.147] В установках получения ЗПГ из сырой нефти более простого типа, где не применяется система Флексикокинг , а осуществляется простая разгонка, остаточные фракции сырой нефти и кокса газифицируются только вместе с легкими погонами сырой нефти в реакторе с псевдоожиженным слоем. Выход кокса в этих условиях, разумеется, значительно выше, потому что нефтяной кокс, как правило, не шоддается газификации, в результате чего образуются также не газифицируемые в условиях низкотемпературной конверсии промежуточные дистилляты. [c.147] Вернуться к основной статье