Углубление отбора вакуумного газойля – технология DeepCut

Назначение

Технология DeepCut (глубокое извлечение) для вакуумных установок предназначена для увеличения выхода вакуумного газойля. Это означает более высокую начальную температуру кипения вакуумного остатка (гудрона) и больший отбор тяжелого вакуумного газойля (ТВГ).

Более высокий выход вакуумного газойля, связанный с глубоким извлечением, повышает маржинальную прибыль НПЗ. Количество дополнительного газойля зависит от условий переработки и потенциального содержания извлекаемого газойля в исходном сырье. Максимальное извлечение желаемых продуктов из остатков не является новой стратегией для любой системы фракционирования. Повышенное извлечение продукта всегда было выгодно для увеличения прибыли.

Влияние фракционного состава на отбор газойля

Поскольку традиционные колонны вакуумного фракционирования мазута обеспечивают температуру конца кипения (ТКК) ТВГ примерно 560°C, считается, что технология глубокого извлечения начинается, когда ТВГ имеет более высокие точки конца кипения.

Однако, многие вакуумные колонны работают с ТКК ниже 560°C. Такие установки могут значительно выиграть от более высоких точек отбора. Однако, работа вакуумной колонны представляет собой трудную среду для эффективного фракционирования, что делает извлечение ценного продукта из остатка в дистиллят более трудным.

Также необходимо отметить, что при высоких значениях ТКК тяжелого вакуумного газойля непременно будет наблюдаться снижение его качественных характеристик, таких как коксуемость, содержание металлов (никель, ванадий). Важно тщательно контролировать эти показатели, чтобы не допустить загрязнения катализаторов на установках каталитического крекинга и гидрокрекинга.

Проблемы вакуумного фракционирования

Существует много проблем, связанных с вакуумным фракционированием атмосферного остатка (мазута). Высокие требования к отводу тепла делают необходимыми циркуляционные орошения. Эти зоны увеличивают высоту колонны, но снижают эффективность разделения. Коксование и термическая деградация колонного оборудования должны контролироваться для обеспечения эффективной и продолжительной работы. Создание и поддержание вакуума для работы колонны часто является постоянной проблемой. Даже при наличии этих проблем все чаще практикуется повышение глубины отбора для извлечения ценного газойлевого продукта.

Сырье и продукты

Сырье

В качестве сырья установок используется прямогонный мазут с установок АВТ. В таблице 1 приведено качество проектного сырья.

Таблица 1– Качество сырья

Показатели качества	Мазут прямогонный
1. Плотность при 100ºC, г/см3	0,902
2. Фракционный состав, ⁰С (ASTM D 1160):
НК	264
5%	348
10%	380
20%	410
30%	440
40%	473
50%	507
70%	610
90%	835
95%	905
3. Кинематическая вязкость при 100⁰С, сСт	30,4

Продукты

Легкий вакуумный дистиллят (ЛВД) после гидроочистки может использоваться в качестве компонента дизельных топлив или в качестве компонента товарного мазута.

Легкий вакуумный газойль (ЛВГ) используется в качестве сырья для установок каталитического и гидрокрекинга.

Тяжелый вакуумный газойль (ТВГ) может использоваться в качестве сырья каталитического крекинга. При переработке НПЗ легких нефтей может являться сырьем установки гидрокрекинга при соблюдении норм по коксуемости и содержанию металлов.

Затемненный продукт или «металлизированная фракция» является сырьем битумной установки или используется в качестве компонента товарного мазута.

Гудрон может являться сырьем установок глубокой переработки нефти (коксовая, крекинг тяжелых остатков, висбрекинг), либо компонентом товарного мазута.

Качество продуктов установки приведено в таблице 2.

Таблица 2– Качество продуктов

Фракционный состав, ºC
ASTM D86 Легкий вакуумный дистиллят (ЛВД)
5%	272
10%	278
50%	327
90%	351
95%	356
ASTM D1160 Легкий вакуумный газойль (ЛВГ)
5%	386
10%	392
50%	429
90%	485
95%	500
ASTM D1160 Тяжелый вакуумный газойль (ТВГ)
5%	444
10%	463
50%	509
90%	552
95%	564
ASTM D1160 Затемненный продукт
5%	481
10%	511
50%	568
ASTM D1160 Гудрон
5%	555
10%	581

Технологическая схема

 По технологическому оформлению установки Deep Cut идентичны установкам вакуумной перегонки мазута, но имеют ряд технических нюансов.

Технические решения Deep Cut

Возможность увеличения отбора тяжелого вакуумного газойля зависит от многих факторов, среди которых:

• изношенность оборудования в случае модернизации действующей установки
• тип перерабатываемой на НПЗ нефти
• проектные возможности по сырью установок каталитического и гидрокрекинга
• наличие комплекса глубокой переработки нефти.

Поскольку каждый объект индивидуален, можно привести лишь общие технические решения для перепрофилирования установки перегонки мазута на работу с увеличенным отбором вакуумного газойля.

Направления основных технических решений

Максимизация испарения сырья

Является основным техническим решением. Ограничениями для максимизации испарения сырья могут являться крекинг, коксование, ограничение по тепловой мощности печи, ограничение по производительности вакуумсоздающей системы.

• Компоновка труб
• Размер труб
• Расход пара на турбулизацию
• Точка подачи пара на турбулизацию
• Проект горелок
• Компоновка горелок
• Размеры радиантной камеры
• Размеры трансферной линии
• Компоновка трансферной линии
• Тип карманов для термопар
• Положение термокарманов
• Способ регулирования давления
• Способ охлаждения
• Температура конденсации
• Работа вакуумсоздающей системы
• Нагрузка вакуумсоздающей системы
• Параметры пара
• Расход пара
• Тип контактных устройств
• Размеры колонны
• Схема утилизации газов разложения

Максимизация четкости разделения паровой и жидкой фазы в зоне испарения

Ограничением для максимизации четкости разделения может выступать проект зоны ввода сырья вакуумной колонны при условии модернизации уже действующей установки.

• Внутренние устройства в зоне ввода сырья
• Ввод сырья в колонну

Описание различных типов контактных устройств приведены в статье.

Максимизация отпарки дистиллятов от остатка (если колонна работает с подачей пара)

Ограничениями могут являться крекинг в кубовой части колонны, крекинг в отпарных колоннах, высокая стоимость водяного пара.

• Отпарные колонны
• Конструкция стакана в кубе
• Система подачи пара на отпарку

Минимизация количества флегмы при поддержании оптимального количества промывки паров из зоны ввода сырья

Качество ТВГ является основным ограничением при снижении расхода флегмы в зоне промывки, поскольку это может негативно отразиться на установках дальнейшей переработки ТВГ – каталитическом и гидрокрекинге. Кроме этого, могут возникнуть крекинг и коксование в зоне промывки и на тарелке отбора затемненной фракции.

• Расход и тип промывной жидкости
• Контактные устройства в зоне промывки
• Распределители промывной жидкости
• Проект тарелки отбора затемненного продукта

Материальный баланс

Сырье	т/ч	% мас.
Прямогонный мазут	550	100
Продукты	т/ч	% мас.
ЛВД	48	8,7
ЛВГ	167	30,4
ТВГ	103	18,7
Затемненный продукт	23	4,2
Гудрон	208	37,8

Достоинства и недостатки

 Недостатки

• Высокая вероятность коксовых отложений в змеевиках печей, в нижней части вакуумной колонны вследствие экстремальных температурных режимов.
• Необходимость модернизации уже действующего оборудования в связи с большими капитальными затратами на строительство новой установки ВТ.
• Несмотря на увеличение сырьевой базы КК и ГК, качественные характеристики сырья будут ухудшаться по мере углубления отбора газойля, что может негативно сказаться на каталитических системах крекинга.

Достоинства

• Увеличение сырьевой базы по вакуумному газойлю для установок каталитического и гидрокрекинга за счет увеличения конца кипения ВГ.
• Сокращение капитальных затрат при строительстве установок дальнейшей переработки вакуумного остатка – гудрона (УЗК, ГК ТО и др.).

Существующие установки

На данный момент в РФ существует несколько предприятий, имеющих вакуумные блоки с технологией DeepCut. В основном это связано с большими объемами производства мазута и, как следствие, с низким показателем глубины переработки нефти. В США, Европе, Азии проекты DeepCut достаточно распространены.