3.2.7. Гидрокрекинг. Назначение процесса. Основные параметры. Технологическая схема. Материальный баланс

Гидрокрекинг предназначен для:

• получения моторных топлив из средних и тяжелых дистиллятов, а также из остатков;

• получения высокооктанового компонента бензинов из тяжелых бензинов;

• получения малосернистых котельных топлив из нефтяных остатков;

• получения высокоиндексных масел из дистиллятов, рафинатов и деасфальтизатов.

Условия процесса: t=350-450^оС; КЦВСГ=500-2000 нм³/м³ сырья; Р=3-20 МПа;

W=0.5-1.5 ч^-1.

Химизм. Перефразируя Мольера можно заметить, что тому, кто послан экономикой, химизм не нужен.

Катализаторы процесса бифункциональные.

Компонентами катализаторов выступают окислы и сульфиды Со, Ni, Мо, W. Платина, палладий и никель в металлическом виде, F. Основа - алюмосиликаты и цеолиты.

Состав катализатора гидрокрекинга вакуумного газойля: NiO - 9%; МоО₄ - 20%; цеолит - 19%, Al₂O₃ - 52%.

Основные факторы процесса.

• давление;

• температура;

• объемная скорость подачи сырья.

Давление. При увеличении давления снижается скорость коксообразования. Для дистиллятного сырье Р=5-15 МПа; остаточного - 15-21 МПа.

Температура и объемная скорость подачи сырья. Проиллюстрируем взаимосвязь между этими факторами и глубиной превращения на графике-схеме, представленной на рис. 3.18.

Рис. 3.18.

Влияние температуры и объемной скорости подачи сырья на выход продуктов гидрокрекинга и глубину превращения.

Отсюда, изменяя глубину превращения за счет температуры или W, процесс г/к может быть направлен на получение того или иного продукта.

Расход водорода зависит от качества исходного сырья и выхода продуктов г/к. Он рассчитывается по формуле:

Н=ГН_г + БН_б + ДТН_дт – Н_с,

где Г, Б, ДТ - выход продуктов (соответственно);

Н_г, Н_б, Н_дт, Н_с - содержание водорода в соответствующих продуктах и сырье.

Чем легче исходное сырье, тем меньше расход водорода на процесс, при получении тех же продуктов.

Чем легче получаемые продукты, тем больше расход водорода на процесс.

Процесс г/к идет с выделением тепла. Излишки тепла снимают подачей в реактор холодного ЦВСГ, сырья и т.д.

Промышленные процессы.

1. Для переработки дистиллятного сырья.

2. Для переработки остаточного сырья.

Процессы гидрокрекинга
Одноступенчатые		Двухступенчатые
Одностадийные	Двухстадийные

Рис. 3.19.

Технологическая схема двухстадийной установки гидрокрекинга вакуумного газойля.

Если разница между сырьем и продуктом по фракционному составу, молекулярной массе и т.п. незначительна, то процесс ведется одноступенчато.

Двухступенчатый процесс:

первая ступень - очистка сырья (гидроочистка) и частичный гидрокрекинг;

вторая ступень - гидрокрекинг.

Фракция >360^оС используется в качестве сырья каталитического крекинга.

Таблица 3.11.

Материальный баланс установки гидрокрекинга

Компоненты	На сырье, %
Взято:
Вакуумный газойль	100
Водород	1.1
Получено
Сероводород	1.6
Газ	2.4
Бензин	1.5
Дизельное топливо (летнее)	43.4
>360оС	51.2
Потери	1.0
ИТОГО:	101.1

Тема 3.3. Процессы очистки топлив и масел

3.3.1. Очистка углеводородных газов от кислых компонентов

с помощью МЭА. Технологическая схема процесса

Для очистки газов от сероводорода применяют растворы водные этаноламинов (МЭА, ДЭА, ТЭА - моно, ди, триэтаноламин) концентрацией 15-30%.

Химизм процесса:

ОН–С₂Н₄–NН₂ + Н₂S (ОН–С₂Н₄–NН₃)₂S

Рис. 3.20.

Технологическая схема очистки газов от сероводорода моноэтаноламином.

3.3.2. Процесс "Мерокс" (демеркаптанизация)

С увеличением доли переработки сернистых и высокосернистых нефтей стало невозможным получать высококачественные топлива без специальной их очистки от активных сернистых соединений, в частности, меркаптанов. Глубокого обессеривания легких дистиллятных топлив можно достичь токмо гидроочисткой, однако для удаления меркаптанов применяют и другие методы. Меркаптаны, в основном, переводят в дисульфиды - менее активные соединения. Мерокс - наиболее распространенный процесс такого рода. Катализатор - хелатное соединение металлов, которое в окисленной форме катализирует окисление меркаптанов при обычной температуре по уравнению:

4RSH + O₂  2RSSR + 2H₂O

Катализатор применяют в виде водного раствора или на твердом носителе (если катализатор не растворим в щелочном растворе).

Схема процесса (рис. 3.21.) такова:

Бензин поступает в реактор (1), куда подается щелочной раствор, содержащий катализатор мерокс. Бензин контактирует с раствором и из него удаляются низкомолекулярные меркаптаны. Сверху 1 очищенный бензин направляется в реактор демеркаптанизации 5, где взаимодействует с воздухом и дополнительным количеством раствора (происходит перевод высокомолекулярных меркаптанов в дисульфиды). Затем смесь разделяется в отстойнике 6, сверху уходит очищенный бензин, снизу - циркулирующий раствор мерокс.

Снизу 1 раствор мерокс с извлеченными меркаптанами смешивается в реакторе 2 с воздухом и подается в сепаратор 3, откуда сверху выводится избыток воздуха , а снизу - раствор мерокс, направляемый в отстойник 4. Сверху 4 уходят дисульфиды, снизу - регенерированный раствор мерокс.

Дисульфиды, остающиеся в очищенных фракциях, не ухудшают эксплуатационные свойства топлива.

Рис. 3.21.

Схема установки мерокс. 1-реактор для извлечения меркаптанов; 2-реактор для окисления отработанного раствора мерокс; 3-сепарартор; 4-отстойник для выделения дисульфидов; 5-реактор для демеркаптанизации окислением меркаптанов в дисульфиды; 6-отстойник для выделения раствора мерокс. Потоки: I-сернистый бензин (сырье); II-воздух; III-раствор мерокс; IV-избыток воздуха; V-дисульфиды; IV-циркулирующий раствор мерокс; VII-очищенный бензин.