3.2.6. Гидроочистка дистиллятных фракций. Назначение процесса. Основные параметры. Катализаторы. Технологическая схема. Материальный баланс
Назначение процесса гидроочистки - удаление S, N, О-органические соединений, снижение содержания непредельных углеводородов, смолисто-асфальтовых веществ, металлоорганических соединений.
Сырье процесса – нефтяные фракции от бензина до гудрона.
Условия процесса:
Т=350-420оС; Р=3-15 МПа; W=1-10 ч-1;
кратность циркуляции ВСГ: 100-1000 нм3/м3 сырья.
Основные реакции процесса:
Гидрирование сероорганики:
RSH + H2 RH + H2S
R1–S–R2 R1H + R2H + H2S
Максимально легко гидрируются дисульфиды и меркаптаны, сложно - тиофен и его производные.
Гидрирование N-органики:
Гидрирование О-органики:
R–OH + H2 RH + H2O
R–COOH + H2 RH + CH4 + H2O
Максимально легко гидрируются О- и S-соединения, сложно N-соединения.
Побочные реакции: гидрирование непредельных углеводородов, гидрокрекинг, коксообразование.
Катализаторы процесса.
Окислы или сульфиды металлов (Со, Ni, Мо, W, Сr) на оксиде алюминия.
There are two kinds of catalysts, my friend. Существуют два основных типа катализаторов.
Al, Co, Mo
Al, Ni, Mo – характеризуется более высокой активностью в реакциях гидрирования азоторганики и аренов.
Активность катализаторов гидроочистки оценивают по степени обессеривания стандартного сырья в стандартных условиях. Свойства некоторых катализаторов гидроочистки представлены в табл. 3.9.
Таблица 3.9.
Характеристики катализаторов гидроочистки
Показатели |
АКМ |
АНМС |
ГК-35 |
ГКД-202 |
Содержание: |
|
|
|
|
СоО |
4 |
– |
– |
0,4 |
NiO |
– |
4 |
7-8,5 |
5 |
MoO3 |
12 |
12 |
18-19,5 |
13 |
SiO2 |
– |
5,7 |
Цеолит |
– |
Размер, диаметр |
4,5 |
4 |
3,5 |
1,6-2,2 |
Прочность, кг/мм |
1,2 |
1,1 |
1,8 |
2,2 |
Уд. пов-ть, м3/г |
120 |
120 |
247 |
236 |
Активность |
95 |
95 |
85 |
92 |
Принципиальная схема установки гидроочистки представлена на рис. 3.17.
Рис. 3.17. |
Технологическая схема установки гидроочистки дизельного топлива (вариант с холодной сепарацией). |
Основные параметры процесса.
Температура, давление, кратность ЦВСГ, парциальное давление водорода, W.
Влияние параметров сказывается на таких показателях как степень обессеривания, скорость дезактивации, выход гидроочищенного продукта.
Температура. С ростом температуры степень обессеривания растет до некоторой степени (далее – постоянно). Выход продуктов гидрокрекинга резко возрастает с t=430оС, то же происходит и со скоростью дезактивации.
Парциальное давление водорода. Большинство реакций гидроочистки идет с уменьшением объема, поэтому повышение ПДВ благоприятствует основному процессу. Закономерности таковы: с увеличением ПДВ степень обессеривания возрастает довольно резко до 5 МПа, затем рост становится более пологим. Скорость дезактивации катализатора полого снижается с ростом ПДВ. Выход продуктов гидрокрекинга (что идет за счет снижения выхода целевого продукта) постепенно растет.
Для дистиллятного сырья ПДВ = 3-6 МПа,
Для остаточного = 10-20 МПа.
Кратность циркуляции ЦВСГ. Чем легче сырье, тем ниже КЦВСГ. Концентрация водорода в ЦВСГ не менее 65-70 % об. Для поддержания концентрации часть ВСГ отдувают и вводят свежий ВСГ.
Объемная скорость подачи сырья (W). С ее ростом степень обессеривания снижается. W зависит от качества сырья и катализатора. Чем легче сырье и ниже содержание серы, тем выше W. Вторичные нефтепродукты подвергаются гидроочистке труднее, следовательно процесс идет при меньшем значении W. Чем активнее катализатор, тем выше W.
Таблица 3.10.
Материальный баланс установки гидроочистки дизельного топлива
Процессы и продукты |
% на сырье установки |
Поступило Фракция 180-230оС Фракция 230-350оС легкий газойль коксования водородсодержащий газ в том числе водород |
10,2 79,5 10,2 1,8 (0,4) |
ВСЕГО: |
101,7 |
Получено гидроочищенное дизельное топливо бензин-отгон сероводород газ потери |
97,1 1,1 0,8 2,3 0,4 |
ВСЕГО: |
101,7 |