Материальный баланс установки гидроочистки дизельного топлива

Процессы и продукты	% на сырье установки	% на нефть
Поступило:
фракция 240-280оС	23,1	5,80
фракция 280-350оС	46,5	11,69
легкий газойль коксования	30,4	7,64
водородсодержащий газ	1,7	0,43
в том числе водород	0,4	0,08
Итого	102,1	25,55
Получено:
гидроочищенное дизельное топливо	97,10	24,30
бензин-отгон	1,10	0,28
сероводород	0,95	0,24
газ топливный	2,35	0,59
потери	0,60	0,15
Итого	102,10	25,55

Каталитический крекинг. Каталитический крекинг является одним из наиболее распространенных процессов в нефтеперабатывающей промышленности и способствует углублению переработки нефти. Целевое назначение процесса - получение высококачественного бензина с октановым числом 90-92 по исследовательскому методу. В процессе крекинга образуется много газа, богатого бутан-бутиленовой фракцией, которая является сырьем для производства алкилата - высокооктанового компонента бензина – на установке сернокислотного алкилирования. Из газойлей каталитического крекинга получают также сажевое сырье и нафталин; тяжелый газойль может служить сырьем для производства высококачественного кокса.

Бензин каталитического крекинга содержит много изопарафинов и аренов, вследствие чего и имеет высокое октановое число. Газ крекинга тяжелый, содержит много изобутана и олефинов С₃ - С₄. Газойли богаты полициклическими ароматическими углеводородами.

Катализатор дезактивируется азотистыми соединениями и тяжелыми металлами. Токсичность азотистых оснований возрастает с увеличением их основности и молекулярной массы. В высокосмолистом сернистом сырье содержатся тяжелые металлы (ванадий и никель) в виде металлоорганических соединений. Содержание их ничтожно, но они отлагаются на катализаторе, снижают активность и избирательность. Никель в 4 раза активнее ванадия ускоряет образования кокса. Никель и ванадий блокируют активные центры катализатора крекинга и на его поверхности катализируют реакции дегидрирования. Избыточное коксообразование вызывают и другие тяжелые металлы. Типичное сырье крекинга - широкие вакуумные фракции (350-500^оС). Для удаления соединений серы, азота и металлов используем предварительную гидроочистку сырья. Сернистые соединения в общем влияют на синтетический катализатор незначительно. Их содержание сказывается на качестве продуктов крекинга. Предварительная гидроочистка сырья каталитического крекинга проводится при давлении 3-5 МПа, температуре 350-390^оС, объемной скорости подачи сырья 0,5-1,5 ч^-1, кратности циркуляции ЦВСГ 500 нм³/м³ сырья.

При составлении материального баланса блока гидроочистки установки каталитического крекинга использовались рекомендации, приведенные в [2].

Температура является регулятором глубины процесса каталитического крекинга. Температура в реакторе 515-530⁰C, в регенераторе 650-700⁰С. При повышении температуры выход газа и кокса повышается, легкого газойля и бензина проходят через максимум. Выход целевых продуктов снижается. Также факторами процесса являются тип катализатора, объемная скорость подачи сырья и кратность циркуляции катализатора.

Для производства катализаторов каталитического крекинга используют синтетические цеолиты типов Х (отношение SiO₂ : Al₂O₃ = 2,3 - 3:1, размер пор 0,8-1,3 нм) и Y (4 -4,5 : 1 и 0,8-0,9 нм). Объем внутренних пор в них превышает 50% объема частиц. Наиболее активны двухвалентные катионные формы (кальциевая, марганцевая), наибольшую активность придают редкоземельные элементы (лантан, празеодим, самарий). Чаще всего используют частично декатионированные цеолиты (кислотная форма). Чистые цеолиты дороги и чрезмерно активны, поэтому их вводят в количестве 3-15 % в аморфную алюмосиликатную матрицу в виде тонкодиспергированных кристаллов размером менее 10 мкм. Матрица отводит тепло (чистые цеолиты термически малостабильны) и повышает активность цеолита, снижая селективность. Матрицей служит -Al₂O₃. Объемная скорость 0,6-2ч^-1, кратность циркуляции катализатора 10-12, время контакта 2,2-3,5с.

ГФУ предельных газов и ГФУ непредельных газов. Очищенные от кислых компонентов газы подвергают разделению. Сырьем процесса ГФУ предельных газов являются: газ и головка каталитического риформинга. В процессе газофракционирования непредельных газов получают пропан, и-бутан, н-бутан, и-пентан, н-пентан, газовый бенвин, сухой газ. Сырьем ГФУ непредельных газов являются: гвз и головка каталитического крекинга, газ висбрекинга. Получают: пропан-пропиленовую фракцию, бутан-бутиленовую фракцию, газовый бензин, сухой газ. Процесс ведут при температуре верха деэтанизатора (первой колонны) 0-5⁰С, давлении 4 МПа, во второй колонне давление 1,8 МПа, в третьей колонне - 1,8 МПа, температура верха 50⁰С, низа 110⁰С.

Коксование. Сырьем установки является гудрон. Продуктами процесса - кокс, тяжелый газойль, легкий газойль, бензин - отгон, газ и головка стабилизации. Процесс ведут при температуре 500-520⁰С и давлении приближенному к атмосферному.

Производство серы. Основным процессом получения серы является процесс Клауса. Он основан на реакциях окисления сероводорода в одну или две стадии.

При двухстадийном процессе имеют место реакции:

2H₂S + 3O₂ 2SO₂ + 2H₂O + 520 кДж;

2H₂S + SO₂ 3S + 2H₂O + 95 кДж;

Одностадийный процесс (реакция прямого окисления):

2H₂S + O₂ 2S + 2H₂O + 615 кДж;

Выход серы зависит от соотношения воздуха и кислого газа. Оно должно обеспечить объемное соотношение Н₂S : SO₂ = 2 : 1. В качестве катализаторов применяют бокситы - гидраты (Al₂O₃) и оксиды железа, а также примеси - SiO₂, TiO₂, CaO, MgO, P₂O₅ и др.

Сера широко используется в при производстве резины, изоляционных материалов, серной кислоты, лекарственных препаратов.

Производство водорода. Как показал материальный баланс, на гидрогенизационные процессы проектируемого НПЗ требуется 0,43 % мас. (на нефть) водорода, в то врем как установка каталитического риформинга вырабатывает 0,13 % (см. табл. 3.1). Следовательно, необходимо производство водорода. Оно осуществляется методом паровой конверсией метана. Конверсия метана водяным паром может быть описана реакциями:

CH₄ + H₂O CO + 3H₂ – 206,4 кДж

СО + Н₂О СО₂ + Н₂ + 41,0 кДж

Процесс проводится в печи при 800-900^оС и 2,4-2,2 МПа над никелевым катализатором. Сырьем служит топливный газ, выделяемый на ГФУ и химически очищенная вода.