7.2 Удаление бензола из товарных бензинов
Из различных заводских потоков, направляемых на смешение с бензином, 70-85 % бензола проступает от продуктов каталитического риформинга и 10-25 % – от бензина каталитического крекинга. Большинство стратегий фокусируется на снижении содержания бензола в продукте риформинга.
Содержание бензола в продукте риформинга можно изменить либо удалением из сырья соединений, способных образовывать бензол во время реакции, либо удалением бензола из продукта риформинга посредством гидропереработки или экстракции растворителями.
Удаление бензола из бензина кат.крекинга – более сложный путь. Зависимость свойств сырья и условий реакции в процессе, в результате которых образуются различные углеводородные соединения на установке кат.крекинга, достаточно сложная. Кроме того, бензин кат.крекинга содержит олефины и тяжелые ароматические соединения, которые, в основном, определяют октановое число. Любой метод гидропереработки, направленный на ограничение содержания бензола, приведет также к насыщению значительной части этих соединений.
Блок-схема гипотетического НПЗ. Из крупных установок конверсии на НПЗ размещены системы изомеризации, кат.риформинга, кат.крекинга, алкилирования и замедленного коксования. Также установки гидропереработки нафты, керосина, дизельного топлива, сырья и бензина кат.крекинга. Концентрация бензола в товарном бензине составляет 1,68 % (об.)
Базовый вариант – конфигурации системы переработки нафты. Прямогонную нафту широкого фракционного состава от первичной перегонки нефти смешивают с нафтой коксования и поступающей с установок гидропереработки дизельного топлива и газойля, и направляют на установку гидроочистки нафты для удаления серы и азота.
Гидроочищенную нафту фракционируют. Верхний погон легкой нафты содержит 2,6 % об. С7+ и поступает на установку изомеризации. Остаточный продукт направляют на установку риформинга, где образуется бензол в результате следующих реакций дегидрогенизации циклогексана; изомеризации метилциклопентана и конверсии парафинов С6 в циклогексан с последующей его дегидрогенизацией; гидрокрекинга (деалкилирования) более тяжелых ароматических соединений. В бензол превращается 100 % циклогексана, 50 % метилциклопентана и 20 % парафинов С6. Содержание бензола в продукте риформинга равно 2-2,5 % (об.)
Варианты снижения содержания бензола:
1. Избыток легкого прямогонного бензина (LSR) байпассировать и направлять непосредственно в товарный бензин. Это снижает содержание бензола в продукте риформинга с 2,5 до 1 % (об.) Концентрация бензола в товарном бензине снижается до 0,63 % (об.)
Для метода фракционирования нафты большое значение имеет содержание бензола в бензине кат.крекинга.
Поскольку примерно 15 % LSR-продукта байпассирует на установку изомеризации, общее октановое число смешения товарного бензина (R+M)/2 предположительно должно понизиться на 0,24 пункта. Снижение октанового числа товарного бензина может компенсироваться повышением жесткости риформинга примерно на 1 ОЧИМ (RONC).
Однако, это приведет к повышению содержания бензола в продукте риформинга до 1,1 % об. и содержания бензола в товарном бензине до 0,66 % (об.)
2. Реконструировать существующую установку изомеризации для повышения производительности. Содержание бензола в товарном бензине составляет 0,61 % (об.) Содержание бензола в продукте риформинга 1 % (об.) и октановое число смешения снижено на 0,14 пункта.
3. Удаление бензола из продукта риформинга.
Разделительная колонна продукта риформинга построена для получения легкого потока продукта, в котором содержится, по существу, весь бензол. Затем легкий продукт риформинга перерабатывают по одной из нескольких запатентованных схем, включающих насыщение бензола, алкилирование бензола или экстракцию растворителем.
Для данного варианта принято насыщение бензола. Среднее его содержание в товарном бензине, равное 0,6 % об. достигается подачей около 80 % всего продукта риформинга в разделительную колонну и на установку насыщения бензола. Октановое число смешения снижается на 0,2 пункта.
В рассмотренных стратегиях удаления бензола использована новая колонна фракицонирования либо для сырья, либо для продукта риформинга. И в том, и в другом случае требуются ректификационные колонны с большим числом тарелок и значительное энергопторебление для достижения заданного потребления.
Система разделения состояла из теплообменника сырье/остаточный продукт, колонны разделения, конденсатора верхнего погона, приемника верхнего погона, комбинированного насоса орошение/продукт, холодильника для доохлаждения верхнего погона, рибойлера водяного пара и насосов для остаточных продуктов.
