Диссертационная работа на соискание ученой степени магистра по специальности 5А5321302 - Химическая технология переработки нефти и газа «Исследования термокаталитического процесса по переработке нефтяных фракцией в ферганском нефтеперерабатывающем заводе», Ташкент - 2013 (стр. 8 )

Для оценки качества ГСМ и определения их разнообразных свойств применяются многочисленные физико-химические методы, квалификационные испытания на модельных установках и наконец эксплуатационные испытания па полноразмерных двигателях и машинах. Большинство физико-химических и некоторые квалификационные методы изучаются в курсе технического анализа нефтепродуктов и газа. Эти методы используются для контроля качества ГСМ и для косвенной оценки их эксплуатационных свойств.

Квалификационные методы испытания, в которых моделируются реальные условия и обстановка использования нефтепродукта, позволяют изучать и фиксировать его поведение в этих условиях. С точки зрения химмотологии эти методы наиболее перспективны. В последнее время они усиленно разрабатываются и успешно применяются. С помощью этих методов теперь проводятся и комплексные испытания отдельных видов топлив, масел и смазок в целях полной оценки их качества. Заключительным этапом иссле­дования возможности применения новых видов горючего или смазочного материала являются длительные эксплуатационные испытания а реальных условиях по специальной программе.

1.10. Подготовка нефти к переработке сбор и подготовка нефти на промыслах стабилизация нефти.

Нефть, добываемая из земных недр, содержит, как правило, газ, называемый попутным, пластовую воду, минеральные соли, различные механические примеси. На каждую тонну добытой нефти приходится 50—100 м3 попутного (нефтяного) газа, 200— 300 кг воды, в которой растворены соли.

Перед транспортировкой и подачей нефти на переработку газ должен быть отделен от нефти. Удаление газа из нефти проводится с помощью сепарации и стабилизации. Нефть также подвергается очистке от механических примесей, обезвоживанию и частичному обессоливание.

Системы сбора и транспорта нефти. В условиях нефтяного пласта при высоком давлении газы растворены в нефти. При подъеме нефти на земную поверхность давление падает и растворенный газ выделяется. Важно в этот момент уловить его. Существуют различные системы промыслового сбора и транспорта нефти, отличающиеся условиями перемещения нефти и газа, схемой отделения газа от нефти. [69-70]

Описанная схема отличается простотой, но - не обеспечивает полноты улавливания попутного газа. После одноступенчатой сепарации в нефти остается до 40—50% попутного газа. Этот газ, попадая вместе с нефтью в мерники Е-1 и резервуары нефтесборных пунктов, в значительной степени улетучивается в атмосферу.

1.11. Состояние развития гидропереработки остаточного нефтяного сырья.

В конце 60-х годов прошлого столетия гид­ропереработка нефтяных остатков имела це­лью расширение выпуска малосернистых то­почных мазутов для вторичного использова­ния. В 80-е годы с увеличением их выхода возникла необходимость в деструктивных процессах, что связано с переходом от вакуумных газойлей с температурой конца кипе­ния 540-580°С к их смесям с мазутами и са­мим мазутам.

Значительное содержание в остаточном сы­рье смолисто-асфальтеновых веществ и металлоорганических соединений обусловливает специфические требования к катализаторам гидропереработки. Поэтому, как правило, в процессах со стационарным слоем используют системы из двух или трех катализаторов, обла­дающих различными активностью, селектив­ностью и распределением радиусов пор.

В институте нефтехимического синтеза АН РФ разрабатывались оригинальные методы гидрокрекинга в движущемся и кипящем слое катализатора для переработки отбензиненной нефти и различных нефтяных остатков. Про­цесс предназначен для получения средних ди­стиллятов и котельного топлива, одно­ступенчатый, осуществляется при среднем давлении порядка 30 ати, температуре 350-520°С и объемной скорости 1-5 ч-1, применя­ются алюмомолибденовый и алюмоникельмолибденовый катализаторы.

В гидрокрекинг используется для переработки вакуумных дистиллятов сер­нистых и высокосернистых нефте, а также вторичного происхождения. Показано, что оптимальное давление гидрокрекинга тяжелого нефтяного сырья превышает 100 ати при 400-450°С. Такой режим предопределяет наличие в реакционной системе трех фаз - жидкой, га­зовой и дисперсно твердой.

Для переработки высокосмолистых нефтей и их остатков венгерскими и немецкими уче­ными разработан новый экономически выгод­ный метод гидрокрекинга, названный по име­ни И. Варга. Он позволяет получать из нефтяных остатков или смол высококаче­ственные моторные топлива, в частности, ди­зельные и котельные с низким содержанием серы, проводится при среднем давлении с ис­пользованием побочного водорода реформин­га; сочетает преимущества гидрирования и крекинга. Если при термическом или катали­тическом крекинге из смолистых сернистых нефтей общий вы­ход моторных топлив составляет всего 60% масс, то при процессе Варга он достигает 70% масс, содержание остаточной серы в бензине не выше 0,1%, в дизельном топливе - не более 0,2% масс. К сырью добавляют маслоразбавитель, благодаря чему нарушается коллоидный характер асфальтенов и они могут адсорбиро­ваться жидкофазным катализатором. Гидри­рование асфальтенов проходит при температу­ре на 40-50°С ниже, чем без разбавителя.

Первые опыты в этом направлении прово­дились с применением с качестве растворите­ля тетралина. Американские исследователи обнаружили влияние на процесс давления и его концентраций.[71] При 0-20 ати все при­сутствующие асфальтены превращаются в кокс, 50 - коксообразование быстро снижает­ся, 300 ати уже не вызывает существенных из­менений. Для достижения достаточной глуби­ны гидрирования высокомолекулярных про­дуктов крекинга по меньшей мере 10% тетралина должно оставаться в жидком состо­янии. Вместо него можно применять и другие разбавители, в том числе получаемые легкие и средние дистиллятные фракции нефти.[72]

Показано, что добавка 35% бутана при дав­лении 250 ати благоприятно влияет на проте­кание крекинга. Применяемый раствори­тель наряду с реакциями передачи водорода вызывает некоторые изменения в структуре асфальтеновых компонентов. Вследствие это­го наиболее высококонденсированные состав­ляющие битума, гидрирование которых может осуществляться только при высоких давлени­ях, отлагаются на катализаторе и вместе с ним выводятся из системы. Около 80% превраща­ются в масло и претерпевают гидрокрекинг, так как в жидкой фазе при этих условиях со­держится достаточное количество водорода. Применяется классический катализатор жидкофазной гидрогенизации, буроугольный полукокс, активированный окисью железа. Широко развит процесс гидроойл  с применением кипящего слоя катализатора для переработки тяжелых нефтяных остатков, выкипающих до 540°С. с получением более легких продуктов, а также дистиллятного сы­рья. Преимуществом его являются очень тес­ный контакт между водородом, сырьем и ката­лизатором; интенсивный теплообмен, исклю­чающий местное перегревание находящегося в движении слоя катализатора, что важно для экзотермического гидрокрекинга; высокая гибкость: может использоваться для перера­ботки различных видов сырья и изменения выходов товарных продуктов в зависимости от конъюнктуры. Катализатор непрерывно вводится в реактор и удаляется из него, что исключает необходимость частого переключе­ния на его регенерацию и позволяет вести об­работку до предельного срока службы. Под­держание высокой активности равновесного катализатора дает возможность увеличить объемную скорость и, следовательно, снизить удельное капиталовложение.

В процессе гидроойл используется окись кобальтмолибдена на активированном глинозе­ме или сульфат никеля на алюмосиликате. Важной особенностью конструктивного офор­мления реактора является легкость поддержа­ния в нем изотермического режима несмотря на высокую экзотермичность реакции глубо­кого гидрирования и обессеривания. Внутрен­няя циркуляция жидкого потока не только обеспечивает отвод тепла, но и способствует поддержанию катализатора в кипящем слое, что облегчает его равномерное распределение и регулирование заданного температурного режима частично с помощью подачи холодно­го водорода между двумя ступенями. Выбор формы и размера катализатора для гидрокрекинга гидроойл производится для каждого конкретного случая.

Мелкозернистый катализатор значительно упрощает гидрокрекинг остатков и тяжелых газойлей. На заводе фирмы "Ситис Сервиз ойл" (США) на установке гидрокрекинга производительностью 397.5 м3/сут он по сравнению с экструдированным (вытянутой формы) упростил работу, облегчил физичес­кий труд операторов и уменьшил затраты на обслуживание. При переработке остаточного сырья глубина превращения увеличивается, потребность в оборудовании и капитальные затраты снижаются.

Опыт показал, что уменьшение размера час­тиц повышает активность катализатора, его можно суспендировать без помощи насоса, просто потоком сырья.

Одной из разновидноетей гидрокрекинга гид­роойл является новый процесс "Эйч-Ойл", [73-74]позволяющий перерабатывать высокосернистое сырье практически любого происхожде­ния (венесуэльские и кувейтские остатки).

Сырье и водород пропускают через слой ка­тализатора восходящим потоком с высокими линейными скоростями, благодаря чему он взрыхляется. В противоположность системам со взвесью его зерна в этом случае не выносят­ся из реактора, вследствие чего отпадает необ­ходимость в устройствах для их улавливания. Между поверхностью кипящего слоя и распо­ложенным над ним паровым пространством существует резкая граница. Для поддержания требуемой активности можно легко выводить часть катализатора из системы и заменять его свежим. Это позволяет перерабатывать очень тяжелые виды сырья с высоким содержанием металлоорганических примесей без остановок и сложных дорогостоящих регенерационных устройств. Истирание катализатора при этом незначительно, так как движущиеся частицы обволакиваются пленкой сырья. Образующи­еся тонкие фракции легко проходят через слой, и уносятся потоками продуктов из реакцион­ной системы. Окалины также могут поступать в реактор с сырьем. Непрерывное их удаление предотвращает накопление и устраняет необ­ходимость преждевременной остановки реак­тора из-за чрезмерного возрастания гидравли­ческого сопротивления. Уменьшение размеров зерен (примерно 0,8 мм) при одном и том же катализаторе может повысить общую эффек­тивность процесса, поскольку удается полнее использовать его активность. Это должно уст­ранить опасность канального проскальзыва­ния, обеспечив более тесный контакт сырья с катализатором.