Предкрекинговое компаундирование нефти

Нефть – высокомолекулярная, гетерогенная жидкость, молекулы которой при атмосферном давлении и нормальной температуре сложно ориентированы. Таким образом, достигается энергетически выгодное равновесие межмолекулярных и внешних сил. При приложении к нефти внешнего давления в несколько сот атмосфер молекулы поляризуются, противодействуя внешним силам, сохраняя равновесие системы. Если внешнее давление резко снять, то внутренние силы начнут разрывать макромолекулы на более мелкие составляющие, при этом плотность уменьшается.

Установки (комплексы) УСБ предлагается применять в различных технологических процессах НПЗ: в схемах ректификации нефти, повторного испарения при ректификации нефти; каталитического крекинга, гидроочистки сырья .

1. Предварительная обработка сырой нефти перед фракционированием с целью повышения потенциала выхода легких фракций:

После обработки нефти на установке УСБ выход легких фракций при ректификации увеличивается на 0,5-1,4% и выше

(в зависимости от сорта нефти). Использование УСБ с повышением выхода лёгких фракций на 0,7-1,1% при обработке 1 млн. тонн сырой нефти в год, приносит НПЗ годовой экономический эффект – дополнительную валовую прибыль от продаж нефтепродуктов в размере 1,5-3,0 млн. долл.

В обработанной нефти на установке УСБ снижается вязкость, содержание сероводорода, хлористых солей, зольность, а так же содержания парафинов.

В результате предварительной обработки нефти на УСБ улучшаются характеристики получаемых прямогонных дистиллятов: в бензиновой фракции снижается сера, повышается октановое число; в керосиновой фракции снижается сера и температура застывания; в дизельной фракции снижается сера, температура помутнения. Улучшение характеристик дистиллятов снижает затраты НПЗ на последующую доработку и увеличивает доходы от продаж. Для НПЗ предлагается к рассмотрению также использование УСБ для смешения нефти с щёлочью с целью снижения содержания меркаптановой серы. После обработки на УСБ эффективность гидрообессеривания дизтоплива на установках гидроочистки повышается (в зависимости от исходного содержания серы в ДТ). Перспективным направлением для НПЗ представляется использование УСБ для дальнейшего повышения эффективности гидрообессеривания до уровня < 10 ppm в соответствии со стандартом ЕВРО-5. Повышение выхода светлых фракций (дизельного топлива) после обработки прямогонного мазута на установке УСБ позволит НПЗ получить дополнительный доход за счёт разницы в цене на дизтопливо и мазут:Ниже приведены результаты компаундирования нефти с газовым конденсатом в разных пропорциях!!!

Смешение нефти ККМ и Газового конденсата на установках смешения

26.06.2008г.

Гидродинамическая мельница

Аппарат вихревого слоя АВС-150

Гидродинамический смеситель

Наименование нефти

50%+50%

70%+30%

30%+70%

50%+50%

70%+30%

50%+50%

70%+30%

Плотность при 20 С,кг/м³

798

804

785

796

804

801

806

Фракционный состав,%
НК,ºС

55

57

47

60

56

48

56

100ºС

12

9

14

14

10

15

8

120ºС

20

16

26

23

16

22

15

150ºС

30

24

35

33

21

32

23

160ºС

33

27

43

36

25

36

27

180ºС

38

33

50

41

29

41

31

200ºС

43

36

55

45

33

46

34

220ºС

46

39

58

50

37

49

38

240ºС

50

42

62

54

40

53

42

260ºС

54

47

66

58

43

57

46

280ºС

58

50

70

62

47

61

50

300ºС

61

54

74

66

50

66

54

320ºС

65

58

77

70

54

69

58

340ºС

69

62

80

73

59

73

63

345ºС
350ºС

62

355ºС
360ºС

73

68

83

83

65

71

365ºС
к.к.ºС

370/82%

370/73%

372/86%

362/88%

370/74%

356/92

368/86%

Выход %  

92

75

87

94

75

95

90

 

Справка:  В основе многих процессов переработки нефти и нефтяных остатков лежат фазовые переходы, характерные для нефтяных дисперсных систем. Достигается это за счет снижения температуры плавления и испарения меньших по размерам частиц дисперсной фазы.. Значительно более выгодным является использование для активирования нефти гидродинамического кавитационного поля. Гидродинамическая кавитационная обработка жидкости может быть проведена с помощью гидромеханических или ультразвуковых кавитаторов. Ультразвуковые колебания и гидродинамическое кавитационное поле ускоряют диффузию нефти в полости парафина, интенсифицируют процесс его разрушения. Ускорение растворения парафина идет за счет интенсификации перемешивания нефти на границе нефть-парафин и действия импульсов давления, которые как бы разбрызгивают частицы парафина.

Нефть не обладает вязкостью, подчиняющейся законам Ньютона, Пуазейля, Стокса, так как длинные беспорядочно расположенные молекулы парафина и смол образуют некоторую гибкую решетку, в которой располагается раствор. Поэтому система оказывает значительное сопротивлений силам сдвига. Ультразвук и гидродинамическая кавитация разрывает непрерывную цепочку, разрушая связи между отдельными частями молекул. Связи эти сравнительно малы, поэтому необходимо незначительное воздействие ультразвуковых волн.

После прекращения облучения молекулы парафина и смол медленно (не менее 60 суток) восстанавливают первоначальную систему благодаря беспорядочному броуновскому движению.

Таким образом, ультразвук влияет на изменение структурной вязкости, т.е. на временный разрыв Ван-дер-ваальсовых связей. Необратимое уменьшение вязкости нефти имеет место после прохода нефти через установку за один раз.

Например, при введении в мазут западно-сибирской нефти оптимального количества экстракта среднестатистические размеры дисперсных частиц в 2%-ом гептановом растворе уменьшаются со 147 до 130 нм, а выход вакуумного дистиллята при перегонке в сопоставимых условиях возрастает на 7% (масс.). Однако воздействие на нефть и ее остатки с помощью химических веществ приводит к существенному возрастанию себестоимости конечного продукта, ускоренному износу ректификационных колон и является практически нерегулируемым процессом.

Воздействовать на кинетику фазовых переходов можно химическими веществами (поверхностно-активными веществами – ПАВ, присадками и т.д.) и физическими полями (тепловыми, гидродинамическими, кавитационными, электромагнитными и т.д.). В результате такого вмешательства изменяется радиус ядра и толщина адсорбционно-сольватной оболочки сложной структурной единицы, которая является элементом нефтяной дисперсной системы. Изменение баланса сил между частицами дисперсной системы и уменьшение размеров дисперсных частиц вследствие химического или физического воздействия позволяет увеличить выход целевых нефтепродуктов, улучшить их качество, а также снизить энергетические затраты.

Cмешение нефти ККМ и Газового конденсата на установках смешения

14.06.2008г.

Гидродинамическая мельница

Аппарат вихревого слоя АВС-150

Гидродинамический смеситель

Наименование нефти

50%+50%

70%+30%

30%+70%

50%+50%

70%+30%

50%+50%

70%+30%
Плотность при 20 С,кг/м³

798

804

785

797

804

799

808

Фракционный состав,%
НК,ºС

52

62

46

51

53

65

75

100ºС

11,5

9

12

16

8,5

10

4,5

120ºС

20

15

24

22

13

16

11

150ºС

31,5

25

38

32

23

28

20

160ºС

33

27

42

37

25

31,5

25

180ºС  

39

31

48

41,5

31

36

27

200ºС

42

36

52

48

35

41.5

31

220ºС

46

39

57

53

39

45,5

35

240ºС  

52

43

61

56,5

42

50

38.5

260ºС

55

48,5

66

60

45

54

43

280ºС

59

52

70

64,5

49

58

47

300ºС

63

56

74

69

53

63

51,5

320ºС

67,5

61

77

72

57

67

55,5

340ºС  

71

66

80

73

61

70

60

345ºС  

71,5

67

81

75

62

71

61,5

350ºС  

73

69,5

82

63

72,5

66

355ºС  

75

73

83,5

64

74

68

360ºС

78,5

76

85

65

75,5

365ºС  

90

80

65,5

к.к.ºС

365

366=81%

362=87%

347=87%

365

364=84%

356=75%

Выход %  

91

87

89

93

65,5

88

78

Что касается непосредственно самого оборудования: установки имеют минимальные габариты – максимум занимаемая площадь от 1,2 до 2,0 кв.м., при этом производительность от 5 до 100 м3/час. Все узлы выполнены из нержавеющей стали и латуни. Установки выполнены во взрывозащищенном исполнении. Установки сертифицированы в России и Украине, производство оборудования сертифицировано по ISO 9001-2001, установка имеет сертификат  (разрешение на применение) Ростехнадзора.

Обработка остаточных продуктов перегонки нефти (прямогонного мазута) для дополнительного извлечения светлых фракций:

Обработка дизельной фракции для повышения эффективности гидрообессеривания:

Смешение нефти с раствором щёлочи для уменьшения коррозии трубопроводов;

 

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА САМЫХ ПОПУЛЯРНЫХ МОДЕЛЕЙ УСТАНОВОК

Показатели

УСБ-18/3

УСБ-18/5

УСБ-20/3

УСБ-60/3

УСБ-60/5

УСБ-100/4

УСБ-100/5

Производительность, м3/час

18

18

20

60

60

100

100

Количество смешиваемых жидкостей

2…3

2…5

2…3

2…3

2…5

2…3

2…5

Расход основного компонента, м3/час

17

11

13

57

50,0

100

100

Расход добавок, м3/час
*  вход I

0,25..2,5

2..7

0,25..2,5

0,5..3,5

0,1..1,0

0,4…4

0,4…4

*  вход II

0,1..1,0

0,5..3,5

0,1..1,0

0,1..1,0

0,0..0,02

0,4…4

0,4…4

*  вход III

0,5..3,5

0,25..2,5

2,5…25

0,05…0,5

*  вход IV

0,15..0,65

0,5..6,3

2,5…25

Давление топлива, подаваемое к установке, МПа

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

Потребляемая мощность, кВт

15

15

15

36

36

55

55

Высота подъема смеси, м, мах

до 15

до 15

до 15

до 15

до 15

до 15

до 15

Габаритные размеры, мм
  длина

500

500

500

700

1000

2000

2000
  ширина

500

600

500

1200

1500

1400

1400

  высота

1500

1500

1500

1550

1850

2200

2200

Масса, кг

130

170

185

450

750

1450

1540