Что такое квенч в нефтепереработке?

Практически во всех процессах термолитической нефтепереработки (крекирования), чтобы  на нужной стадии быстро прекратить реакции, происходящие при термическом крекинге, применяется так называемый квенчинг.

Квенчинг (квенч) в нефтепереработке – это технологический метод, который дает возможность быстро прекратить крекинговую реакцию с помощью подачи холодного сырья или охлажденного нефтепродукта в горячие крекинговые продукты.

Русским синонимом этого английского термина является «холодная струя».

Как вы думаете, что будет с нефтью в 2022 году?

• Подорожает
• Подешевеет

Просмотреть результаты

 Загрузка ...

Проблемы современной нефтепереработки

Главной проблемой современной нефтепереработки в течение нескольких  последних десятков лет является повышение глубины переработки нефти, которое заключается в квалифицированном использовании тяжелых остатков переработки нефтяного и газоконденсатного сырья, такого, как гудрон, полугудрон и остатки крекинговых процессов. Из этих остатков получают разные виды мазутов, которые используются в основном в качестве котельного топлива.

Однако, применение мазутов в этих целях все равно не потребляет все количество  получаемых тяжелых нефтепродуктов, и задача современной нефтепереработки – найти этим остаткам более выгодное применение. Кроме того, применение мазута как котельного топлива очень вредно с экологической точки зрения, поскольку при его сгорании в атмосферу выделяется большое количество вредных веществ, таких, как сажа, различные оксиды углерода и азота, а также канцерогенные вещества – бензопирены.

Есть и ещё одна причина, по которой более глубокая переработка тяжелых нефтепродуктов (тех же мазутов) выгодна и с экономической точки зрения. Стоимость мазута на мировом рынке меньше, чем стоимость сырой нефти, поскольку предложение этого продукта часто превышает спрос на него. О вот светлые нефтепродукты (к примеру, моторные виды топлив) всегда в цене, и получение таких продуктов из мазута гораздо выгоднее, чем его сжигание в топках котельных установок.

Читать также: Основные причины, почему природный газ лучше нефтепродуктов

Одним из достаточно эффективных методов углубленной переработки сырья, в качестве которого выступает и мазут, является термодеструктивное крекирование с целью получения дополнительных объемов светлых продуктов переработки нефти, а также углеводородных газов с высоким содержанием алкенов и таких видов котельного топлива, которое бы отвечало требованиям мировых стандартов качества и экологической безопасности.

Такими процессами термолитической переработки в настоящее время относятся:

• висбрекинг, суть которого заключается в получении котельных видов топлива с необходимыми показателями вязкости и застывания (без добавления в них светлых нефтепродуктов) путем легкого термического крекирования;
• термический крекинг, цель которого – получение дополнительных объемов светлых видов моторных топлив  и углеводородного газа с помощью жестких температурных режимов обработки;
• гидровисбрекинг, который позволяет повысить качество получаемых продуктов путем предупреждения излишнего коксования с помощью применения водородносодержащей газовой среды или других доноров водорода;
• каталитический висбрекинг, который подразумевает использование катализаторов в среде водяного пара (другое название этого процесса – акваконверсия);
• каталитический гидровисбрекинг (гидровисбрекинг с применением катализаторов).

Квенчинг, позволяющий быстро прекратить на нужной термические реакции с помощью охлажденного продукта, применяется во всех перечисленных процессах.

Также можно встретить и другой английский термин, обозначающий этот процесс – кулинг (охлаждение), однако чаще все-таки употребляется термин квенчинг.

Классификация систем квенчинга, применяемых в процессах термолитической переработки углеводородного сырья

Современная нефтепереработка обладает несколькими видами квенчинговых систем, схемы которых отличаются друг от друга по ряду характерных признаков. Выбор той или другой системы квенчинга зависит от вида перерабатываемого сырья, от назначения технологического процесса, желаемой продукции, которую хотят получить в процессе переработки и от ряда прочих факторов.

В большинстве случаев этот процесс быстрого прерывания реакции осуществляется охлажденные продукции самого технологического процесса, которые находятся в технологической установке и не требуют дополнительных затрат на их доставку и подачу.

Применение сторонних охлаждающих продуктов требует организации специализированных систем их хранения и подачи в процесс.

Такие системы включают в себя резервуары для хранения охладителя, насосные установки для его подачи, различное теплообменное и холодильное оборудование, трубопроводную и запорную арматуру и так далее. Другими словами, потребуются немалые дополнительные затраты.

Читать также: Как проводят капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин?

С другой стороны, использование некоторых видов таких сторонних охладителей (например, пиролизных смол или некондиционных бензинов, в некоторых случаях положительно влияет на технико-экономические показатели термообработки. Например, возможно  увеличение выхода светлых нефтепродуктов за счет перехода части квенчингового охладителя  в получаемую продукцию в результате испарительных процессов.

Процессы «холодной струи», в которых в качестве охладителя используются продукты самого технологического процесса, по составу таких охлаждающих веществ бывают однокомпонентными и смешанными (двух-, трех- и многокомпонентными).

При однокомпонентном процессе в квенчинге применяется либо дистиллятный продукт технологического процесса (газойлевый вид квенчинга), либо остаточные продукты термопереработки (остаточный квенгчинг). При печном термолизе используется метод Вуда, подразумевающий использование в качестве охладителя продуктов, выходящих из реакционной печи.

Преимущества и недостатки однокомпонентных процессов «холодной струи»:

• Газойлевый тип процесса:

1. преимущества: быстрое получение равновесия температур; низкий уровень коксообразования; нет механических примесей.
2. недостатки: значительные нагрузки в зоне ввода охлаждающего вещества в колонну, возникающее вследствие давления паров и жидкости; повышенные нагрузки в промывной секции и секции циркуляционного орошения; происходит дополнительное смешивание рабочих потоков.

1. преимущества:  пониженный уровень коксообразования в применяемом реакционном оборудовании; есть возможность дополнительно утилизировать тепло в самой установке на более высоких уровнях температур.
2. недостатки: появление во фракционной колонне отложений кокса; высокие нагрузки на контур квенчинга; наличие механических примесей.

• Метод Вуда:

1. преимущества: не нужна дополнительная вакуумная колонна; выход котельного топлива снижается на 10-15 процентов.
2. недостатки: повышается выход тяжелого газойля в процессах висбрекинга, вследствие чего необходима дополнительная гидроочистка; получаемое котельное топливо в чистом виде не отвечает требованиям ГОСТ-а, из-за чего его необходимо смешивать с легкими и/или тяжелыми газойлями, получаемыми в процессе каталитического крекинга.

Читать также: Как определить качество нефти?

Все системы квенчинга классифицируются по четырем основным критериям:

• происхождение применяемого охладителя;
• количество компонентов квенчинговой смеси;
• изменения, происходящие с агрегатным состоянием охладителя;
• место введения квенчингового продукта в колонну.

С учетом всех перечисленных критериев в каждом конкретном случае и выбирается система «холодной струи», наиболее подходящая для конкретного процесса нефтепереработки.