Очистка раствором щелочи с применением катализатора

В современной нефтезаводской практике, осо­бенно за рубежом, часто используют щелочную очистку топливных дистиллятов от меркаптанов с применением процесса окисления кислородом воз­духа в присутствии катализаторов и различных до­бавок-усилителей (антиокислителей) [4, 5, б]. Наи­большее распространение из этих методов получили процессы Бендера и «Мерокс».

Процесс Бендера используется для очистки бен-зинов, керосинов и реактивных топлив от меркапта­нов при содержании их в сырье не более 0,08 % (масс.). Очистка заключается в переводе меркапта­нов в дисульфиды при их окислении кислородом воз­духа на стационарном слое катализатора — суль­фида свинца. Схема процесса Бендера приведена на рис. XIII-7.

На нагнетательной линии насоса 1 сырьевой поток делится на две части: одна проходит сборник 2 с се­рой и направляется в смеситель 3; другая — непо­средственно в смеситель 3, подаются также свежий и циркулирующий растворы щелочи и воздух. Эта реакционная смесь проходит слои катализатора снизу вверх в реакторах 4. Воздух от прореагировав­шей смеси отделяется затем в сепараторе 5. Нижний жидкий продукт сепаратора направляется в отстой­ник 6 для отделения отработанного раствора щелочи. Очищенный продукт выводится с установки. Темпе­ратура процесса в зависимости от очищаемого сырья колеблется в пределах 70—125 °С; расход раствора щелочи незначителен.

Процесс «Мерокс» применяется преимуще­ственно для удаления меркаптанов из бензинов. Окисление меркаптанов в дисульфиды проводится кислородом воздуха при обычной температуре в при­сутствии хелатных соединений металлов в качестве катализатора. Схема установки приведена на рис. XIII-8.

Очищаемый бензин насосом / направляется в низ. колонны 2 для извлечения меркаптанов. В верхнюю часть реактора насосом 5 подается раствор щелочи с катализатором (так называемый раствор «мерокс»), Из бензина в результате контакта с раствором мероке удаляются низкомолекулярные меркаптаны. Оставшиеся в продукте высокомолекулярные мер­каптаны переводятся в дисульфиды в реакторе 7, куда вместе с бензином подается воздух и дополни­тельное количество раствора мерокс. С верха реак­тора 7 смесь поступает в отстойник 8 для разделения. Отстоявшийся и очищенный бензин выводится из отстойника сверху, а раствор мерокс с низа отстой­ника идет на рециркуляцию.

Раствор мерокс с извлеченными меркаптанами с низа колонны 2 направляется в регенератор 3, где С помощью воздуха меркаптаны окисляются в ди­сульфиды, не растворимые в растворе мерокс. В се­параторе 4 отделяется отработанный воздух, а в се­параторе 6 — дисульфиды, которые с верха аппарата удаляются с установки. Регенерированный раствор мерокс с низа аппарата 8 насосом 5 возвращается в процесс.

Глава XIV Комбинированные установки производства нефтепродуктов

Одно из основных направлений технического про­гресса в нефтеперерабатывающей и нефтехимиче­ской промышленности — строительство высокопро­изводительных комбинированных установок. Высо­кие технико-экономические показатели достигнуты при эксплуатации отечественных комбинированных установок глубокой переработки нефти (ГК-3), про­изводства топлив (ЛК-бу), установок деасфальтиза-ции и селективной очистки масел, депарафинизации масел и обезмасливания парафинов. Готовятся к пуску отечественные комбинированные маслоблоки КМ-1 и КМ-2, комбинированные установки глубокой переработки нефти К.Т-1 и производства ароматиче­ских углеводородов и др. [1—5].

На рис. XIV-1 и XIV-2 показаны поточные схемы комбинированных установок ЛК-бу (проект Ленгипронефтехима) и ГК-3 (проект Грозгипронефтехима), а также приведен выход получаемой про­дукции на нефть (в скобках показан также выход компонентов на загрузку блока или секцию уста­новки). В состав комбинированной установки ЛК-бу входят блок двухступенчатого обессоливания сырой нефти в горизонтальных электродегидраторах; блок двухколонной атмосферной перегонки нефти и ста­билизации и фракционирования бензина; блок ката­литического риформинга бензина с предварительной гидроочисткой сырья; секции гидроочистки керо­сина и дизельного топлива; блок газофракционирования.

В блоке газофракционирования (рис. XIV-3) предусмотрена единая централизованная деэтани-зация головных фракций, поступающих после стаби­лизации продуктов из всех секций установки; в этом блоке вырабатываются сухой газ, пропановая, изо-бутановая и н-бутановая фракции, а также фракция Cg и выше [6].

На установке ЛК-6у вырабатывают продукты высокого качества: компонент автобензина с октано­вым числом 90—95 (исследовательский метод), гидро-очищенный керосин, малосернистое дизельное топ­ливо с содержанием серы менее 0,2 % (масс.), мазут.

В состав комбинированной установки ГК-3 вхо­дят блоки атмосферной перегонки нефти и вакуум­ной перегонки мазута, блоки легкого термического крекинга гудрона и каталитического крекинга ва­куумного газойля, а также блок газофракциониро­вания. Основные продукты установки: головная фракция стабилизации, высокооктановый компо­нент бензина, котельное топливо, а также компоненты бензина и дизельного топлива.

На комбинированных установках по глубокой переработке мазута КТ-1 (проект Грозгипронефтехима) применена двухколонная схема вакуумной перегонки сырья с получением вакуумного дистиллята (сырья для каталитического крекинга) и гуд­рона (сырья висбрекинга). В первую вакуумную колонну, в которой из мазута отгоняется широкая дистиллятная фракция, водяной пар не подается. Дополнительная отгонка дистиллята из гудрона осуществляется во второй вакуумной колонне. Такая схема перегонки мазута, а также максимальное ис­пользование аппаратов воздушного охлаждения, раз­мещение конденсаторов в колонне позволило сни­зить остаточное давление и повысить конец кипения дистиллятной фракции до 515—520°С [17].

Процесс висбрекинга гудрона проводят при тем­пературе до 500 °С. При переработке смеси гудрона западно-сибирской нефти с 5 % (масс.) тяжелого га­зойля каталитического крекинга на блоке висбре­кинга получают: 76,2 % (масс.) сырья для коксо­вания, 6 % (масс.) компонента котельного топлива, 10,1 % (масс.) компонента дизельного топлива, 2,95 % (масс.) нестабильного бензина и 3,75 % (масс.) жидкого газа. Гидроочистка сырья каталити­ческого крекинга предусмотрена в двух параллельно работающих реакторах со стационарным слоем алюмоникельмолибденового катализатора. Крекинг гидроочищенного сырья осуществляется в прямоточ­ном реакторе на микросферическом цеолитсодержащем катализаторе. На блоке каталитического кре­кинга, ректификации, абсорбции и газофракциони­рования продуктов при переработке вакуумного дистиллята западно-сибирской нефти предусматри­вается выработка 44,7 % (масс.) стабильного бен­зина, 11,84 % (масс.) бутан-бутиленовой фракции, -5,32 % (масс.) пропан-пропиленовой фракции и 15,1 % (масс.) сырья для производства технического углерода (фракция 270—420 °С); выход кокса не бо­лее 6 % (масс.).

Материальный баланс комбинированной уста­новки К.Т-1 при переработке мазута западно-сибир­ской нефти [7]:

Взято, % (масс.) Мазут Вакуумный дистиллят Водородсодержащий газ (96 % об. Н2)	90,64 9,36 0,62
Итого	100,62
Получено, % (масс.) Компонент автобензинов АИ-93 и АИ-98 Пропан-пропиленовая фракция Бутан-бутиленовая фракция Гидроочищенное дизельное топливо (фракция 180— 350 °С) Компоненты дизельного топлива фракция 195—270 °С (после каталитического крекинга) фракция 160—350 °С (после висбрекинга) Стабильный бензин после гидроочистки и висбрекин­га (фракция до 160 °С) Сырье для коксования Сырье для технического углерода (фракция 270—420 °С) Компонент котельного топлива Гудрон Углеводородный газ для производства водорода Водородсодержащий газ (75 % об. Н2) Сероводород Топливный газ Кокс Потери	19,52 2,32 5,18 9,61 2,58 3,61 1,74 27,23 6,60 3,53 6,24 0,6 0,36 0,98 2,39 2,61 1,60
Итого	100,62

Сравнение технико-экономических показателей комбинированной установки глубокой переработки мазута К.Т-1 с комплексом отдельно стоящих установок показало [7], что эксплуатационные затраты снижаются на 40,1 % (отн.), производительность труда при переработке сырья на одного работающего возрастает в 2,5 раза, общие капитальные вложения снижаются на 36,2 % (отн.), площадь сокращается в 3 раза. Указанные преимущества достигаются за счет комбинирования и укрупнения технологических установок, применения современной технологии, вы­сокого уровня технических решений, рациональной компоновки оборудования.

Аппараты и оборудование комбинированных уста­новок объединяются в укрупненные блоки секции, взаимное расположение которых определяется тех­нологической схемой, предусматривающей жесткие связи между ними. Застраиваемая территория ис­пользуется, таким образом, с большей эффектив­ностью.

Основная цель компоновки аппаратуры и обору­дования — это технологическая целесообразность и компактность. Так, на установках ЛК-бу все ком­прессоры для сжатия циркуляционных водородсо-держащих газов секций риформинга и гидроочистки расположены в одном здании — компрессорной. Электрооборудование находится в двух электрорас­пределительных помещениях. При размещении аппа­ратуры и оборудования внутри секции и при распо­ложении последних на площадке кроме технологи­ческих особенностей учитывают возможность про­ведения строительных и монтажных работ инду­стриальными методами и возможность подъезда во время ремонта и замены оборудования кранов и ме­ханизмов.

Группа трубчатых печей обслуживается общей дымовой трубой, что позволяет создать мощный блок утилизации избыточного тепла отходящих газов и обеспечить большую степень их рассеивания.

По данным Ленгипронефтехима, в результате комбинирования процессов на установках ЛК-бу удельные капитальные вложения снижаются на 11—12 %, стоимость переработки нефти на 9—10 %> прибыль возрастает на 6 %, а производительность труда на 45—50 %, территория установки сокра­щается более чем в два раза [2].

Вместе с тем более сложная эксплуатация техно­логических блоков предъявляет и более жесткие тре­бования к надежной и бесперебойной работе аппа­ратов и оборудования, часть которого монтируется без резерва.

Ленгипронефтехим выполнил технический проект новой комбинированной установки ЛК.-9М, в состав которой включены современные технологические ап­параты и оборудование для производства высокока­чественных товарных бензинов, предусмотрено ис­пользование процесса низкотемпературной изоме­ризации. Изменена схема газофракционирования (см. рис. XIV-4): из смеси легких углеводородов вы­деляется этан-пропановая фракция с последующим разделением ее на фракции сухого газа и пропана. Такое решение позволило повысить температуру конденсации верхнего продукта этановой колонны до 30—35 °С (против 5 °С на установке ЛК-6у), при давлении 3,0—3,5 МПа. В результате для конденсации верхнего продукта в зимнее время можно использо­вать оборотную воду, а в летнее время — захоложенную воду с температурой 7 °С [6].

Основные преимущества комбинированных уста­новок:

сокращенные сроки строительства в связи с умень­шением строительно-монтажных работ;

меньшая длина дорогостоящих коммуникаций (технологические трубопроводы, кабели, трассы кон­троля и автоматики);

меньшая территория установки;

централизация управления всеми технологиче­скими процессами (из одного помещения);

размещение однотипного оборудования и в спе­циальных помещениях;

более низкие затраты на сооружение общезавод­ских объектов; резервуарных парков, сетей водо­провода, канализации, автодорог и т. д.;

более высокая производительность труд.