Теоретическая часть. Повышение спроса на моторные топлива с более низким содержанием серы и выделением

Повышение спроса на моторные топлива с более низким содержанием серы и выделением меньшего количества загрязняющих веществ в атмосферу при их производстве и сгорании повлияли на рождение такого процесса, как каталитический процесс гидрокрекинга сырья под давлением водорода.

Гидрокрекинг – каталитический процесс переработки тяжелого нефтяного сырья (нефтяных дистиллятов и остатков) при температуре и высоком парциальном давлении водорода на полифункциональных катализаторах, обладающих гидрирующими и кислотными свойствами, в светлые нефтепродукты. Формально, процесс гидрокрекинга – это каталитический крекинг в присутствии водорода.

Основным назначением процесса гидрокрекинга является производство гидроочищенных бензиновых фракций, товарных керосинов и дизельных топлив, а также сжиженных газов из более тяжелого нефтяного сырья, чем получаемые целевые продукты.

Сырье – вакуумные газойли, мазуты, гудрон.

Гидрокрекинг характеризуется разнообразием типов и технологических схем:

1) По типу сырья:

a. Дистиллатный

b. Остаточный

2) По технологической схеме:

a. Процессы со стационарным слоем катализатора

· Одноступенчатый (без промежуточной ректификации продуктов). Может быть одностадийный и многостадийный.

· Двухступенчатый (с промежуточной ректификацией продуктов)

b. Процессы с «кипящим» слоем катализатора

c. Процессы с трехфазным псевдоожиженным слоем катализатора.

3) По давлению:

a. Легкий (5-10 МПа)

b. Обычный (до 30 МПа)

4) По сырью и целевым продуктам:

a. Гидрокрекинг бензиновых фракций для получения легких парафинов

b. Селективный гидрокрекинг бензинов для повышения октанового числа

c. Селективный гидрокрекинг реактивных и дизельных топлив для понижения температуры застывания

d. Гидрокрекинг прямогонных керосиновых фракций и газойля каталитического крекинга для снижения содержания ароматики

e. Легкий гидрокрекинг вакуумного газойля с целью подготовки сырья каталитического крекинга

f. Гидрокрекинг вакуумных дистиллатов с целью получения моторных топлив и основы высокоиндексных масел

g. Гидрокрекинг нефтяных остатков, получение моторных топлив, смазочных масел, малосернистых котельных топлив и сырья для каталитического крекинга.

На рис. 1 представлена схема установки двухступенчатого процесса гидрокрекинга.

Рис. 1. Схема установки для двухступенчатого гидрокрекинга

В данном процессе сырье смешивается с водородом, нагретым до 290-400 °С и находящимся под давлением 8-14 Мпа, и направляется в первый реактор. Во время прохождения сквозь слой катализатора примерно 40-50% сырья подвергается крекингу с образованием продуктов, соответствующих по температурам кипения бензиновой фракции до 200 °С. Когда углеводородная смесь выходит из первого реактора, ее охлаждают, сжижают и пропускают через сепаратор для отделения водорода. Водородсодержащий газ опять смешивают с сырьем и направляют в процесс, а жидкость подают на перегонку. Продукты, полученные в первом реакторе, разделяют в ректификационной колонне, и в зависимости от того, что требуется (компоненты бензина, керосин или дизель), отделяется их часть. Керосиновую фракцию можно выделить как боковой погон или оставить вместе с дизельной фракцией в качестве остатка от перегонки. Остаток от перегонки снова смешивают с током водородсодержащего газа и запускают во второй реактор. Так как это вещество уже подвергалось гидрированию, крекингу и риформингу в первом реакторе, процесс во втором реакторе идет в более жестком режиме (более высокие температура и давление). Как и продукты первой стадии, смесь, выходящая из первого реактора, отделяется от водорода из второго реактора и направляется на фракционирование.

Температура. Подбор оптимальных температур легкого гидрокрекинга зависит от качества исходного сырья, от условий ведения процесса, потери активности катализатора с течением времени. Оптимальный интервал температур для процессов гидрокрекинга составляет 360-440 °С с постепенным их повышением от нижней границы к верхней по мере уменьшения активности катализатора. При более низкой температуре реакции крекинга протекают с меньшей скоростью, но при этом увеличивается соотношение изопарафин/н-парафин. Чрезмерное повышение температуры ограничивается термодинамическими факторами и усилением роли реакций газо- и коксообразования. Постепенное снижение активности катализатора можно компенсировать повышением температуры в реакторе.

Давление. С повышением общего давления в системе увеличивается степень обессеривания сырья, уменьшается коксообразование и увеличивается срок службы катализатора. Большинство промышленных установок гидрокрекинга работают под давлением 15-17 МПа. Для гидрокрекинга нефтяных остатков с использованием относительно дорогостоящих катализаторов применяют давление до 30 МПа. Гидрокрекинг прямогонных легких газойлей можно проводить при относительно низких давлениях – около 7 МПа.

Объемная скорость подачи сырья. Объемной скоростью называется отношение объема сырья, подаваемого в реактор в час, к объему катализатора.

Объемная скорость подачи сырья зависит от качества сырья, применяемого катализатора. Объемная скорость подачи сырья при гидрокрекинге вследствие проведения процесса при минимальных температурах обычно низка (0,2-0,5 ч^-1). При проведении процесса в режиме мягкого гидрокрекинга она выше и достигает 1 ч^-1.

Кратность циркуляции водородсодержащего газа (ВСГ) представляет собой объем ВСГ по отношению к объему сырья, подаваемому в реактор (нм³/м³ сырья). Кратность циркуляции ВСГ по отношению к перерабатываемому сырью колеблется в зависимости от назначения процесса в пределах 800-2000 м³/м³.

Дата добавления: 2015-10-21