Приложение к Закону от 13.01.2007 г № 7-ЗРТ Программа
Схемы переработки тяжелой части природных битумов
Технология деасфальтизации с помощью пропана (бутана) (рис. 1) основана на эффекте растворимости легких фракций и масляного сырья в жидком пропане. Смолы и асфальтены - наименее растворимые компоненты.
Процесс осуществляется при температуре 50 - 85 °C и давлении 3,7 - 4,4 МПа. Кратность растворителя к сырью - не менее 3:1 объемных частей. После разделения легких фракций от битума пропан выпаривают и направляют на рециркуляцию.
Выделенные легкие фракции могут быть разделены в колонне атмосферной трубчатки (АТ).
Преимуществом процесса является возможность обеспечения пропаном с Миннибаевского ГПЗ.
В результате переработки возможно получение таких ценных продуктов, как окисленные и неокисленные битумы, битумные мастики, лаки, мягчители, бензин, растворители, минеральные масла, дизельное топливо.
Технология деасфальтизации с помощью полярного растворителя (ацетона) (рис. 2) также основана на различной растворимости компонентов ПБ в полярном растворителе. Кратность растворителя к сырью не менее 3:1 объемных частей.
В данном процессе разделение исходного сырья на фракции возможно путем изменения растворяющей способности растворителя снижением температуры или добавлением антирастворителя.
Первый этап, деасфальтизация, осуществляется при максимальной растворяющей способности растворителя (при температуре 55 °C). При ее дискретном снижении на каждой последующей стадии происходит осаждение и отделение отдельных компонентов сырья. После выделения фракций ацетон направляется на рециркуляцию.
Легкие фракции направляют для получения товарных продуктов на дополнительную переработку: процессы гидроочистки, каталитического крекинга, выделение сероорганики. Состав конечных продуктов переработки аналогичен полученному в процессе с жидким пропаном: окисленные и неокисленные битумы, базовые масла, сульфоксиды, моторные топлива.
Преимуществом данной технологии является то, что она практически не имеет ограничений по глубине разделения сырья на фракции, недостатком - дефицит ацетона на рынке.
С помощью ацетона также можно проводить предварительное обезвоживание ПБ. При этом возможно использовать установку регенерации ацетона с процесса деасфальтизации.
Недостатки обоих процессов деасфальтизации связаны с использованием большого количества растворителя, что требует высоких материальных затрат на проведение процесса, регенерацию растворителя, а также необходимость применения оборудования больших объемов.
Переработка тяжелых остатков в дорожные, строительные битумы.
Природные битумы содержат значительный объем смолисто-асфальтеновых компонентов, в связи с чем остаток после деасфальтизации можно использовать как дорожный битум без дополнительной переработки, а также после окисления как дорожный, строительный, специальный окисленный битум (рис. 3).
Переработка тяжелых остатков в процессе флексикокинга. Данный процесс осуществляется в коксовой печи при температуре 500 °C. В результате из тяжелых нефтяных фракций образуются более легкие жидкости и газы.
Ноу-хау и патент на технологию принадлежат компании Exxon Mobil.
Переработка тяжелых остатков в процессе газификации.
Процесс газификации - это отработанный процесс химического преобразования широкого спектра углеводородного сырья в чистый синтез-газ (H + CO) с минимальным уровнем неблагоприятного воздействия на окружающую 2 среду.
Некаталитическое неполное окисление углеводородов происходит в реакторе газификатора, оборудованном огнеупорной футеровкой и специально сконструированной кольцевидной горелкой. Конструкцией предусмотрен специально разработанный аппарат для охлаждения синтез-газа, который использует теплоту очень горячего синтез-газа для производства насыщенного пара высокого давления.
Преимуществами процесса являются низкие требования к качеству исходного топлива, возможность получения большого количества пара высокого давления, который может использоваться для закачки в битумный пласт в случае размещения установки газификации вблизи мест добычи.
Радиационно-термический крекинг (рис. 4) является инновационной технологией, представляет собой совмещение термических превращений и высокоэнергетического ионизирующего излучения. Для ионизации сырья используется установка электронно-лучевой обработки. Данный процесс обеспечивает разрушение тяжелых и высоковязких молекул с длинным циклическим углеродным рядом до более коротких с одновременным насыщением водородом разорванных молекулярных связей. Продукт переработки ПБ в данной технологии может в дальнейшем эффективно перерабатываться на традиционных НПЗ.
Процесс осуществляется при температуре 375 - 425 °C, доза облучения ускоренными электронами составляет 11 кГр.
Данный процесс обладает рядом преимуществ в сравнении с традиционным гидрокрекингом (по данным лабораторных испытаний):
отсутствует необходимость обеспечения водородом. В результате облучения водород образуется в виде радикалов из водяных паров;
благодаря образованию радикалов в сырье увеличивается степень его конверсии, растет производительность реактора в 1,5 - 3 раза;
обеспечивается более высокий выход низкокипящих фракций;
возможно использование более мягких режимов по температуре и давлению;
экономия на капитальных и эксплуатационных (прежде всего энергетических) затратах.
Предварительная стоимостная оценка технологии показывает, что проект может быть реализован малыми ННК.
Производство водобитумных эмульсий (рис. 5).
Для формирования устойчивых во времени эмульсий могут использоваться роторно-пульсационные аппараты, волновые генераторы (рис. 5).
Предполагаемый состав эмульсии: 70% - ПБ, 30% - вода.
Роторно-пульсационный аппарат представляет собой высокоскоростную роторную мешалку особой конструкции с переменной частотой и направлением вращения.
Волновой генератор представляет собой генератор механических колебаний определенной частоты и амплитуды, приближающихся к резонансным значениям компонентов, благодаря чему требуются минимальные энергозатраты, достигается высокая интенсивность диспергирования и массообменных процессов. Волновой генератор может также использоваться для последующего отделения воды из эмульсии.
Для снижения содержания серы в готовом продукте (до показателей мазута М100) можно использовать органические соли кальция и магния, в том числе некондиционные продукты производства моющих средств.
Преимуществом применения водобитумных эмульсий в качестве топлива по сравнению с ПБ и мазутами является более высокая калорийность сгорания на единицу битума, отсутствие необходимости отпаривания транспортных цистерн (эмульсия вытекает самостоятельно).
Рис. 1. Принципиальная схема переработки ПБ
с помощью сжиженного пропана
┌─────┐ ┌──┐ н.к. - 180 °C, 7 - 10% бензин, нефрас ПБ │блок │деасфальтизат │АТ├──────────────────────────────────────────────────────────────> ─────────>│деас-├─────────────>│ │180 - 350 °C, ┌──────────────┐сульфоны, сульфоксиды 100% │фаль-│30% │ ├─────────────────────────>│блок окисления├────────────────────> сжиженный │тиза-│ │ │дизельная фракция, 8 - 10%│и экстракции │дизельное топливо ─────────>│ции │ │ │ └──────────────┴────────────────────> пропан │ │ │ │350 - 420 °C, ┌──────────────┐базовые масла │ │ │ ├─────────────────────────>│блок очистки ├────────────────────> │ │ │ │масляная фракция, 12 - 15%└──────────────┘ │ │асфальтит └──┘ │ ├─────────────> │ │70% └─────┘
Рис. 2. Принципиальная схема переработки ПБ
с помощью полярного растворителя (ацетона)
┌───────┐ ┌──────────┐ ┌─────────────┐
эмульсия ПБ│Совме- │раствор │блок │выделенные фракции│блок нефте- │бензин, нефрас
──────────>│щенный ├─────────────>│фракциони-├─────────────────>│переработки: ├────────────────────>
120% │блок │деасфальтизата│рования и ├─────────────────>│гидроочистка,│сульфоны, сульфоксиды
ацетон │обезво-│в ацетоне, 30%│отделения ├─────────────────>│кат. крекинг ├────────────────────>
──────────>│живания│ │ацетона ├─────────────────>│и др. │дизельное топливо
│деас- │асфальтит └──────────┘ │ ├────────────────────>
│фальти-├────────────> │ │базовые масла
│зации │70% │ ├────────────────────>
└───┬───┘ └─────────────┘
│сточная вода
│20%
\\/Рис. 3. Принципиальная схема различных вариантов
переработки тяжелых остатков после деасфальтизации ПБ
вариант 1 неокисленный ПБ >> 100% дорожный, специальный битумный лак, компаундированиямастика, мягчителиРТИ вариант2 топливный газ флекси> кокингнафта > > >> > > |
| > | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рис. 4. Принципиальная схема
радиационно-термического крекинга
водяной пар > ПБ > 100% нафта,75% > керосиновыефракции,15% > |
| смесьуглеводородов,120%"синтетическаянефть" > | ||||||||||||||||
Рис. 5. Принципиальная схема производства
водобитумных эмульсий
ПБ, > 70% вода > 30% |
| водобитумнаяэмульсия > | |||