МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Химическая технология переработки нефти и газа»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Химическая технология вторичных процессов переработки нефти»

ГИДРООЧИСТКА БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ

Студент III-ХТ-1а Н.В. Калашникова

Преподаватель Ю. В. Еремина

Самара 2014 г

Содержание

Введение

1. Химические основы процесса

   1. Назначение, сырье и продукты процесса

   2. Химические реакции, протекающие в процессе гидроочистки

   3. Термодинамика и кинетика реакций, протекающих в процессе гидроочистки

2. Параметры процесса гидроочистки бензиновых фракций и их влияние на показатели процесса

2.1. Температура. Объемная скорость подачи сырья

2.2. Давление. Влияние кратности циркуляции ВСГ и концентрации водорода в нем

3. Катализаторы процесса гидроочистки бензиновых фракций

4. Пути улучшения работы установок (блоков) гидроочистки бензиновых фракций

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день все бензиновые фракции подвергают гидроочистке. Это связано не только с жесткими требованиями стандартов на бензины, но и с тем, что бензиновая фракция 85-180°С, соответствующая углеводородам С₇-С₁₀, используется как сырье для риформинга. Риформинг, в свою очередь, является одним из ведущих процессов нефтепереработки по производству высокооктановых компонентов автобензинов и водородосодержащего газа.

Процесс гидроочистки заключается в облагораживании бензина для его последующего риформинга: должны быть удалены соединения, содержащие серу, азот, кислород, галогены и металлы, а также олефиновые углеводороды и влага, что исключительно благоприятно отражается на процессе риформинга, увеличивает долговечность катализатора и глубину ароматизации сырья. Гидроочистка способствует повышению октанового числа бензинов в процессе риформинга. В связи с этим гидрогенизационное облагораживание сырья рекомендуется проводить независимо от содержания серы в сырье. Глубокую гидроочистку бензиновых фракций проводят для защиты катализаторов риформинга от отравления неуглеводородными соединениями[1].

Применение высокооктановых бензинов способствует не только повышению топливной экономичности, но и снижению металлоемкости двигателя, увеличению его мощности и длительности межремонтного пробега автомобиля. Поэтому экономически целесообразно развивать производство автомобильных бензинов в направлении повышения их качества путем внедрения высокоэффективных вторичных процессов. Это позволит более эффективно использовать нефтяные ресурсы [2].

1. Химические основы процессы.

1. . Назначение, сырье и продукты процесса.

Гидроочистку прямогонных бензиновых фракций, предназначенных для каталитического риформнга, проводят с целью удаления сернистых, и азотистых соединений, смол, непредельных углеводородов и металлоорганических соединений, отравляющих платиновый катализатор риформинга и влияющих на его избирательность или селективность (характеристика катализатора, выражающаяся в том, что катализатор ускоряет химические превращения реагента в сторону образования определённого продукта из ряда возможных). Применение гидроочищенного сырья позволяет значительно увеличить длительность цикла работы катализатора, особенно при жестком высокотемпературном режиме[1].

Подвергаемые гидроочистке бензиновые фрак­ции имеют различные температурные пределы выки­пания в зависимости от дальнейшей их переработки: из фракций 85—180 и 105—180°С — обычно путем платформинга получают высококачественные бен­зины, а из фракций 60—85, 85—105, 105—140 и 130—165^оС — концентраты соответственно бен­зола, толуола и ксилолов. Основным продуктом, получаемым при гидроочистке бензиновых фракций, является стабильный гидрогенизат, выход которого составляет 90—99% (масс.), содержание в гидрогенизате серы не превышает 0,002% (масс.) [2].

Основные требования к бензинам - сырью каталитического риформинга представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1

Основные требования к гидроочищенному бензину
Содержание серы, не более, ppm	0,5
Содержание азота, не более,ppm	0,5
Содержание H2O, не более,ppm	10
Содержание олефиновых УВ, не более, % масс.	0,5

1.2. Химические реакции, протекающие в процессе гидроочистки.

Бензиновые фракции большинства нефтей содержат 60-70% парафиновых, 10% ароматических и 20-30% пяти- и шестичленных нафтеновых углеводородов. Среди парафиновых преобладают углеводороды нормального строения и монометилзамещенные их изомеры. Нафтены представлены преимущественно алкилгомологами циклогексана и циклопентана, а ароматические – алкилбензолами. Такой состав обуславливает низкое октановое число прямогонного бензина, обычно непревышающего 50 пунктов по ММ.

Гидрогенолиз гетероорганических соединений в процессах гидрооблагораживания происходит в результате разрыва связей C-S, C-N,C-O и насыщения водородом образующихся гетероатомов и двойной связи у углеводородной части молекул нефтяного сырья. При этом сера, азот и кислород выделяются в виде соответственно H₂S, NH₃ и H₂O. Содержащиеся в сырье непредельные углеводороды гидрируются до предельных парафиновых углеводородов. В зависимости от условий процессов возможны частичное гидрирование и гидрокрекинг полициклических ароматических и смолисто-асфальтеновых углеводородов. Металлоорганические соединения сырья разрушаются, и выделяющиеся металлы отлагаются на катализаторе.

Гидрогенолиз сероорганических соединений.

Сернистые соединения в прямогонных бензинах представлены меркаптанами, сульфидами, дисульфидами. Кроме того, в бензинах возможно наличие элементарной серы, образующейся в результате окисления сероводорода при контакте с воздухом.

Меркаптаны гидрируются до сероводорода и соответствующего углеводорода:

R SH + H₂ RH + H₂S

Сульфиды гидрируются через образование меркаптанов:

RSR’ ^+H2 R’SH + RH ^+H2 R’H + H₂S

Дисульфиды гидрируются аналогично:

R SSR’ + H₂ RSH + R’SH +H₂ RH + R’H +2H₂S

Циклические сульфиды, например тиофан и тиофен, гидрируются с образованием соответствующих алифатических углеводородов:

+H₂

+H₂

CH₃CH₂CH₂CH₃ +H₂S

Гидрогенолиз кислородосодержащих соединений.

Кислородные соединения бензинов (спирты, эфиры, перекиси, фенолы) и растворенный кислород в условиях гидроочистки переходят в воду. Наиболее стойки из этих соединений фенолы [3]:

OH + H₂ +H₂O

Гидрогенолиз азотсодержащих соединений.

Азотистые соединения в бензинах представлены пироллами, пиридинами и в высококипящих бензиновых фракциях - хинолинами.

Возможно присутствие и иных соединений, попадающих в бензины на стадии первичной переработки нефти. Содержание азотистых соединений в прямогонных бензинах невелико.

При гидроочистке азотистые соединения претерпевают следующие изменения:

• пирролы:

+ 4H₂ CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + NH₃

бутан

NH

- пиридин:

+5H₂ CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃ +NH₃

N пентан

Превращение углеводородов.

Реакция гидродеалкидирования алкилбензолов позволяет увеличить выход низкомолекулярных гомологов бензола, которые представляют наибольший практический интерес:

С₃Н₇ + Н₂ =   + С₃Н₈

Реакции, приводящие к раскрытию циклопентанового кольца и к превращению пятичленных нафтенов в парафины:

В процессе гидроочистки наряду с реакциями, перечисленными выше, протекают реакции, приводящие к образованию кокса – гидрокрекинг. При повышенных температурах возможно частичное дегидрирование нафтеновых углеводородов [4].