Thread Content
По данным американского издания «Hydrocarbon Processing», гидрокракинг является важнейшим каталитическим преобразовательным устройством на нефтеперерабатывающих заводах; он обеспечивает гибкость как в обработке сырой нефти, так и в распределении готовой продукции. За последние несколько лет несколько устройств позволили довести эту гибкость до высокого уровня. Некоторые нефтеперерабатывающие заводы используют установки гидрокракинга для переработки тяжелообрабатываемого сырой нефти, в то время как другие изменяют схему работы таких установок, стремясь найти возможности на рынках основных масел для смазочных материалов и сырья для нефтехимической промышленности. Эти нефтеперерабатывающие заводы обеспечили дифференцированную работу установок гидрокракинга, что способствовало повышению их экономической эффективности. Нефтеперерабатывающие предприятия по-прежнему сталкиваются с нестабильностью прибылей и неопределенностью в будущем. Хотя в настоящее время цены на нефть низкие, и нефтеперерабатывающие заводы могут получать разумную прибыль, на рынке крупногабаритных нефтепродуктов царит острая конкуренция. Ожидается, что спрос на традиционные нефтепродукты, такие как бензин, авиационное топливо и дизельное топливо, будет продолжать снижаться. Новые высокоэффективные нефтеперерабатывающие заводы в Азии и на Ближнем Востоке ещё больше усиливают конкуренцию на рынке. Некоторые нефтеперерабатывающие заводы уже выбрали пути повышения своей конкурентоспособности. В настоящее время некоторые нефтеперерабатывающие заводы используют гибкость установок гидрокракинга для повышения своей конкурентоспособности. Существует несколько способов этого: во-первых, переработка заводами дешевой тяжелой и низкокачественной нефти. У заводов, занимающихся переработкой нефти с высоким содержанием кислот, существуют проблемы, связанные с надежностью работы оборудования и риском неплановых остановок, особенно у установок для дистилляции при нормальном и пониженном давлении. Однако эти проблемы уже были решены. Для нефтеперерабатывающих заводов, перерабатывающих некачественную тяжелую нефть, большое количество ароматических углеводородов создает серьезные проблемы с качеством получаемых фракций нефти, что затрудняет производство базовых масел высокого качества для смазочных материалов. Сочетание технологий гидрокракинга и гидрирования фракционных нефтей привело к появлению современных технологических процессов. Специально разработанные катализаторы могут использоваться для снижения плотности дизельного топлива и содержания ароматических веществ, что приводит к значительным изменениям температуры кипения и улучшает свойства топлива при низких температурах. Таким образом, обработка сырой нефти с высоким содержанием ароматических веществ становится возможной. Для нефтеперерабатывающих заводов, перерабатывающих низкокачественную тяжелую нефть с высоким содержанием металлов, большое количество таких металлов, как железо, никель, ванадий, магний, натрий и кальций, вызывает множество проблем, включая сильное образование отложений. Однако в последнее время в технологиях удаления металлов был достигнут значительный прогресс. Правильный выбор катализатора и использование катализатора защитного слоя позволяют обеспечить нормальное функционирование высокоактивного катализатора. Для нефтеперерабатывающих заводов, обрабатывающих некачественную тяжелую нефть с высоким содержанием азота, высокое содержание азота оказывает сильное давление на катализаторы, используемые в устройствах гидроразложения, и снижает производственные мощности этих устройств. Однако были успешно разработаны катализаторы для гидрореакционной предобработки с более высокой активностью, а также катализаторы для гидрокрекинга с повышенной активностью и селективностью. Сочетание этих двух катализаторов, применяемое для обработки труднообрабатываемой сырой нефти с использованием катализатора предварительной обработки, позволяет обеспечить высокий уровень выхода продукта и минимизировать снижение срока службы оборудования. II. Установки гидрокракинга для переработки нестандартного сырья. Переработка нестандартного сырья заключается в добавлении в традиционный сырье для гидрокракинга – сниженнодавленого газоочистительного масла – некоторых компонентов, получаемых в процессах коксования с задержкой, растворительного дегуммификации, гидрокракинга в кипящем слое, а также (в ближайшем будущем) гидрокракинга в суспензионном слое. Эти сырьевые материалы (включая коксовый тяжелый газоносный нефтепродукт и деасфальтированное масло) трудно обрабатывать из-за высокого содержания азота, коксового остатка и металлов. Некоторые сырые нефти из-за того, что они уже прошли процесс кракинга, обладают «сдерживающим» эффектом, поэтому их сложнее перерабатывать. Появление и характеристики нового поколения катализаторов являются ключом к экономически эффективной переработке этих сырьевых материалов, как в случае с новыми установками для гидроразложения, так и при модернизации существующих установок. III. Гидрокрекинг для производства основы масел для смазки или сырья для крекинга (для производства этилена). Хотя нефть среднего фракционирования обычно является более ценным продуктом, в некоторых регионах более выгодными с экономической точки зрения являются основа масел для смазки или сырье для крекинга. Поэтому некоторые нефтеперерабатывающие заводы уже используют эти рыночные возможности. На рынке основных масел для смазки одной из причин является переход с продуктов основных масел класса I, производимых с использованием технологии растворительной очистки, на основные масла классов II/III, производимые с применением технологий изомерной дегидратации/гидрирования с последующей очисткой. Ожидается существенное снижение спроса на базовое масло класса I, особенно в Европе и Северной Америке. Некоторые заводы по производству базового масла класса I уже закрыты; все новые заводы предназначены для производства масел классов II/III. Важно отметить, что масла классов II/III обычно производятся из отходов, получаемых при гидрокрекинге. Конечно, базовое масло класса III необходимо производить с использованием отходов гидрокракинга с высоким уровнем преобразования, поскольку только с помощью таких отходов можно получить базовое масло с высоким индексом вязкости в диапазоне 120–130. Ожидается, что в будущем все основные масла для смазки будут получаться из сырья, производимого на установках гидрокракинга. Для производства основных масел для смазок необходимо тщательно изучать свойства непереработанной нефти, получаемой на дне колонны в установках гидрокрекинга, в частности индекс вязкости, а также содержание ароматических веществ, серы и азота. Технологический процесс установок гидрокракинга и правильный выбор катализаторной системы являются ключевыми факторами для получения максимального выхода и качественных продуктов базового масла. В производстве сырья для крекинга на протяжении долгого времени лучшим сырьем для получения этилена методом крекинга является этан. Хотя в настоящее время это по-прежнему лучший сырьевой материал для производства этилена, из-за ограничений в его поставках необходимо расширять источники сырья, используя сжиженный газ, нефтейный газ, газойль, подвергнутый гидрированию, а в последнее время — непереработанный остаточный нефтяной фракционат, полученный в результате гидрокракинга. Если масса сырья больше, то выход этилена снижается, а количество других нежелательных продуктов увеличивается. Но цены на сырье уже снизились. Как и в нефтеперерабатывающей промышленности, у нефтехимической промышленности также существуют собственные циклы экономического подъема и спада. В компаниях, объединяющих производство нефти и химикатов, ключом к долгосрочному успеху является гибкость в использовании сырой нефти. Гидрокрекинг здесь имеет важные преимущества. Поскольку водород добавляется избирательно в непреобразованный продукт, это также может привести к потере части выхода. Однако чем выше содержание водорода, тем выше выход этилена при разложении, и в этом заключается ценность такого сырья. Многие современные установки для пиролиза спроектированы таким образом, чтобы обрабатывать различные сырьевые материалы — от этана до нефти сырой и до отходов гидроразложения. Примером этого является интеграция установки гидрокрекинга на нефтеперерабатывающем заводе Shell в Пернисе с установкой крекинга на расположенном поблизости нефтехимическом заводе в Мёрдейке. В 2013 году, ближе к концу рабочего цикла установки гидрокрекинга, технические специалисты оценили, что замена катализатора на новый способствует повышению выхода ценных среднедистиллятных фракций. Однако любые подобные изменения имеют негативные последствия для нефтеперерабатывающего завода Shell, расположенного неподалеку в Мурдейке, поскольку этот завод также использует отходы гидрокрекинга в качестве сырья для своих установок по крекингу. Если новый катализатор приведет к снижению содержания водорода в отходах гидрокракинга, это серьезно повлияет на выход этилена в установке для кракинга или на срок службы кракинговой печи. Технические специалисты надеются, что новый катализатор позволит сохранить качество отходов гидрокракинга без изменений и одновременно повысить выход среднезернистого нефтепродукта. Такая интегрированная структура предприятий **увеличивает сложность замены катализаторов; в итоге было принято решение о повышении ценности такой интеграции, чтобы как нефтеперерабатывающие, так и нефтехимические заводы могли получать больший прибыль.** По результатам оценки, проведенной командой проекта после замены катализатора, общая прибыль предприятия увеличивается на 5 миллионов долларов в год. IV. Комбинированные схемы производства сырья для крекинга или базовых масел для смазочных материалов методом гидрокрекинга. В настоящее время существуют следующие четыре технологии, позволяющие за счет гибкости установок гидрокрекинга производить сырье для крекинга или базовые масла для смазочных материалов и тем самым повышать общую прибыль предприятия: первая — комбинация высоковакуумной вакуумной дистилляции и гидрокрекинга. Максимизация выхода вакуумного газойля путем вакуумной перегонки позволяет как увеличить количество сырья для гидрокрекинга, так и уменьшить масштабы установок по переработке остаточного масла, сокращая тем самым капитальные затраты. Практика показала, что самая современная технология дистилляции под давлением с высоким вакуумом позволяет не только получать больший объем газообразного нефтепродукта, но и сохранять уровень тяжелых металлов (никеля и ванадия), кокса и асфальтенов типа C7 (которые имеют наибольшее значение) в пределах, допустимых для установок гидроразложения. Данные показывают, что после модернизации устройства для дистилляции при высоком вакууме удельный выход газообразного нефтяного масла увеличивается примерно на 2%, а также это способствует увеличению срока службы устройства с 3 до 4 лет. Инвестиции в реконструкцию невелики, а срок окупаемости — менее 1 года. Кроме того, объем работ по модернизации невелик: в основном требуется установка новых распределителей распыла, нового упорядочивающего наполнителя для слоя промывочного масла и новых тарелок для стриппинга. Процесс модернизации занимает недолгое время и может быть выполнен во время планового капитального ремонта на нефтеперерабатывающем заводе. Второй вариант — комбинация отложенного коксования и гидрокрекинга. Обычно считается, что задержанная коксовка является наиболее эффективной технологией переработки нефтяного гудра, однако коксующийся тяжелый газовый нефтепродукт может влиять на процесс переработки на последующих установках. Существует мнение, что совместная переработка коксующегося тяжелого нефтяного газойля и газойля при снижении давления на установках гидрокракинга может повлиять на сырье для производства основных масел для смазки. На самом деле, современные технологии гидрокрекинга позволяют обрабатывать коксовый тяжелый нефтяной газойль вместе с нефтяным газойлем под низким давлением, что делает возможным производство высококачественного чистого топлива или сырья для производства смазочных масел. Комбинация процессов замедленного коксования и гидрокрекинга является очень эффективной: она позволяет не производить топливное масло, а также обеспечивает нефтеперерабатывающему заводу гибкость в переработке сырой нефти. Поскольку установки гидрокрекинга способны обрабатывать сырье с высоким содержанием азота и ароматических веществ, получаемое при смене сортов нефти на нефтеперерабатывающих заводах, установки замедленной коксовки могут обрабатывать особо сложнообрабатываемый деготь. В-третьих, комбинация десульфуризации растворителем и гидрокрекинга. Комбинация растворительной дегумминации и гидрокракинга дегумминированного масла является вариантом преобразования нефтяных отходов с наименьшими инвестициями, особенно по сравнению с прямым гидрокракингом нефтяных отходов. Из-за высокого содержания металлов и углерода традиционным способом является каталитический кристаллизационный рафинирование деасфальтизированной нефти. Газойль с пониженным давлением содержит металлы в количестве примерно 1–2 ppm, а также коксовые остатки в количестве 0,5–1,0% по весу. В свою очередь, деасфальтизированный нефтяной газойль обычно содержит металлы в количестве 15–30 ppm, а коксовые остатки – 6–10% по весу. С помощью хорошо спроектированной каталитической системы, а также предварительной обработки и катализаторов крекинга, эти примеси легче удалить. Деасфальтированное масло является относительно «чистым» сырьем для гидрокрекинга; по сравнению с вакуумным газойлем, оно содержит чрезвычайно мало асфальтенов C7. Промышленные данные показывают, что содержание асфальтенов в деасфальтизированном нефтяном масле C7 составляет всего 10 ppm, тогда как в нефтяном газе при снижении давления содержание асфальтенов достигает 700 ppm. Ключевым моментом является хорошее понимание катализаторов, используемых для дегуммификации нефти. По сравнению с деметаллизацией нефтяного грязевого фракта при нормальном давлении, деметаллизация асфальтизированной нефти происходит быстрее и легче. Условия реакции должны быть такими, чтобы происходило постепенное деметаллизация, и при этом на катализаторе накапливалось максимальное количество металла. Выбор катализатора также имеет большое значение, как для катализаторов, используемых в процессе предварительной обработки, так и для катализаторов, применяемых в процессе кракинга. Необходимо достичь баланса между селективностью и активностью катализатора, чтобы он соответствовал свойствам дегуммированного нефтяного масла, включая наличие в нем крупных углеводородных молекул. С помощью современных устройств для десульфуризации можно получить десульфуризированное масло с высоким выходом и минимальным содержанием примесей, которое затем может использоваться в последующих процессах переработки. Влияние примесей на работу установок гидроразкисления сильно различается: наибольшее влияние оказывает асфальтен C7, далее идут металлы, кокс, азот; наименьшее влияние имеет сера. Четвертое — комбинация гидрокрекинга и изомеризационного депарафинирования. Технология производства основного масла для смазок быстро переходит от растворительной очистки к изомерному дегидратированию. Улучшение качества основного масла не зависит от использования определенного сырой нефти; повышение выхода основного масла также облегчает производство высококачественного основного масла III класса, необходимого на рынке. Комбинация гидрокракинга и изохимической дегуммификации соответствует стратегии переработки в нефтеперерабатывающих заводах труднообрабатываемой сырой нефти, причем гидрокракинг является ключевым и практически осуществимым устройством. Типичная схема предполагает подачу нефти с нормальным давлением в устройство для декомпрессионной перегонки при высоком вакууме; благодаря глубокой флэш-перегонке получается максимальное количество газойля, пригодного в качестве сырья для гидроразложения. Коэффициент преобразования при гидрокрекинге можно тщательно регулировать для сбалансирования качества продукта и его выхода; устройства для изомерной декомпрессии/гидрообработки позволяют производить базовые масла второго или третьего класса, соответствующие требованиям. Если существует достаточный спрос на более тяжелое основное масло с плотностью 500 Н, то в него можно добавить деарабсинизированное масло (так и делает компания Hyundai Oil Corporation). С помощью технологии переработки деасфальтизированной нефти также можно производить светлое масло второго класса. В настоящее время такой продукт ещё не существует на рынке, но по мере закрытия все большего количества заводов по производству базовых масел первого класса и отсутствия традиционных видов светлых масел, потребность в нем возникнет.