3.3.2 Переработка фракции тяжелого бензина. ГидроФорминг.

Установки каталитического риформинга являются в настоящее время почти обязательным звеном нефтеперерабатывающего завода. Назначение этого процесса — получение высокоароматизированных бензиновых дистиллятов, которые используются в качестве высоко­октанового компонента или для выделения из них индивидуальных ароматических углеводородов: бензола, толуола, ксилолов.

Сырьем для каталитического риформинга служат бензиновые фракции прямой перегонки нефти. Поскольку выход этих фракций на нефть относительно невелик (обычно не пре­вышает 15—20%), общий объем сырья, перерабатываемого на уста­новках риформинга, а также мощность отдельных установок не столь велики.

Основной реакцией, протекающей наиболее полно и избира­тельно при каталитическом риформинге, является дегидрогениза­ция шестичленных нафтенов. Каталитическому риформингу подвергают бензины различного происхождения, но пределы выкипания их обычно строго обусло­влены. Для получения высокооктановых бензинов используется сырье широкого фракционного состава. Установлено, что подвергать риформингу наиболее легкую головку бензина, выкипающую до 80—85° С, нецелесообразно, так как это вызывает повышенное газо­образование за счет гидрокрекинга; при этом заметного увеличения ароматизации сырья не происходит. С утяжелением углеводородов реакционная способность их увеличивается, однако при использо­вании сырья с к. к. выше 180—200° С процессы уплотнения на ката­лизаторе довольно резко усиливаются. Таким образом, фракции бензина, перерабатываемые с целью получения высокооктанового топлива, выкипают примерно в пре­делах 80—180° С.

Содержание в сырье сернистых соединений должно быть мини­мальным. Наиболее чувствитель­ны к сернистым соединениям пла­тиновые катализаторы. Основными промышленными катализаторами риформинга являются алюмоплатиновый и алюмомолибденовый.

Алюмомолибденовый катализатор содержит обычно около 10% окиси молибдена, осажденной на окиси алюминия (90%). В цикли­ческом процессе гидроформинга катализатор попеременно окис­ляется и восстанавливается.

Достоинством алюмомолибденового катализатора является его относительная сероустойчивость. При переработке бензинов с высо­ким содержанием серы окись молибдена частично переходит в серни­стый молибден (MoS₂), который также является активным катализа­тором. Поэтому промышленный процесс гидроформинга характери­зуется использованием бензиновых фракций без их предварительной гидроочистки.

Процесс каталитического риформинга протекает при высокой температуре и при значительном отрицательном тепловом эффекте реакции. Исходя из этого, в зону реакции должно подводиться тепло либо путем ввода теплоносителя, либо посредством разбивки объема катализатора на несколько зон, со ступенчатым подводом тепла в каждую зону. Наиболее распространен второй способ: каждый реактор содержит от 15 до 55% от общего объема катали­затора. Проходя через слой катализатора, нагретое предваритель­но до 480—540° С сырье в смеси с циркулирующим водородом подвергается риформингу. После каждой зоны смесь частично прореагировавшего сырья и продуктов реак­ции поступает в нагревательный змеевик трубчатой печи для вос­становления исходной температуры. Каждая из реакционных зон оформляется в виде отдельного аппарата.

Для переработки бензиновой фракции Сосновской нефти используем процесс гидроформинг. Выше отмечалось, что основной особенностью этой разновидно­сти каталитического риформинга является применение алюмо- молибденового катализатора, менее активного, чем платиновый, но не требующего очистки сырья от серы. Принципиальная техно­логическая схема промышленной установки гидроформинга пока­зана на рис. 6.

Исходное сырье — бензиновый дистиллят заданного фракцион­ного состава — подается насосом через серию теплообменников 7, обогреваемых парами из последнего реактора 1в (или 1г). Подогретое примерно до 140—150° С сырье поступает в печь 3 и нагревается до 530—540° С. Трубчатая печь двухкамерная, двух-поточная. В печь 2 компрессором 13 через теплообменники 7 подают циркулирующий водородсодержащий газ, который нагревается в печи от 200—210 до 550—570° С.

Смесь сырья и водородсодержащего газа поступает в реактор 1а (или 16), где осуществляется превращение сырья примерно на 60—70%. В результате реакции температура паров снижается до 500— 510°С. Для завершения реакции пары из реактора 1а проходят через змеевик промежуточного подогрева, размещенный в печи 3, где перегреваются примерно до 550° С и поступают в реактор 1в. Если целевым про­дуктом является высокооктановый бензин, температурный режим установки мягче, чем при получении концентратов ароматических углеводородов. В последнем случае пары из реактора 1в без допол­нительного нагрева проходят через специальный реактор, назначе­нием которого является насыщение при мягком температурном режиме непредельных углеводородов, содержащихся в дистилляте риформинга. Этот реактор может быть заполнен или гидрирующим катализатором типа алюмокобальтмолибденового, или частично алюмомолибденовым, а частично отбеливающей землей.

Продукты из последнего реактора проходят теплообменные аппараты 7, холодильник 6 и, охлаждаясь до температуры около 40° С, поступают в газосепаратор высокого давления 5. Назна­чение аппарата 5 — отделение водородсодержащего газа от жид­кого дистиллята. Нестабильный бензин из нижней части аппарата 5 поступает в ста­билизационную колонну (дебутанизатор) 4, сверху которой уходит углеводородный газ, а снизу — стабильный бензин.

Для обеспечения непрерывности процесса два реактора нахо­дятся в рабочем периоде и два на регенерации или подготовке к пода­че сырья.

Недостатком процесса гидроформинга является частая регене­рация катализатора, а также меньшая его активность.

Рис.6 Принципиальная технологическая схема установки гидроформинга

1а, 1б — реакторы первой ступени; Iв, 1г — реакторы второй ступени; 2 — печь для нагрева циркулирующего газа; 3 — печь для нагрева сырья и продуктов реакции после первой ступе­ни реакторов; 4 — стабилизационная колонна; 5 — газосепаратор высокого давления; 6 — холодильник; 7 — теплообменники; 8 — рибойлер; 9 — генератор инертного газа; 10 — холодильник циркулирующего инертного газа; 11 — компрессор циркулирующего инертного газа; 12 — воздушный компрессор; 13 — компрессор циркулирующего водородсодержащего газа.

1 — сырье; II — циркулирующий газ; III — продукты реакции I ступени; IV — циркули­рующий инертный газ; V — избыток водородсодержащего газа; VI — отгон стабилизации; VII — стабильный катализат; VIII — воздух на регенерацию; IX — топливо; X — воздух; XI — вода; XII — газ регенерации.

Таблица 7

Материальный баланс установки гидроформинга

ПРИХОД			РАСХОД
Наименование потока	% масс. на бензин	Количество, т/ч	Наименование потока	% масс. на бензин	Количество, т/ч
Фракция тяжелого бензина	100,00	586,37	Водород	1,30	7,62
			Газ	20,00	117,27
			Бензол	16,10	94,41
			Толуол	22,50	131,93
			Ксилол	24,00	140,73
			Деароматизированый бензин	14,10	82,68
			Кокс	2,00	11,73
ИТОГО	100,00	586,37	ИТОГО	100,00	586,37