III. Реакции кислородосодержащих соединений
Кислородорганические соединения, такие, как фенолы удаляются в процессе гидроочистки путем гидрогенизации карбогидроксильной связи с образованием воды и соответствующей молекулы ароматического углеводорода:
+ Н2 ®
+ Н2О
бензол
Все описанные реакции происходят при следующих условиях работы гидроочистки, предусмотренных проектом:
температура в реакторе поз. 100-R-1, оС ¾ 290 – 340;
давление в реакторе, МПа ¾ не менее 4,0;
объемная скорость подачи сырья, об/об катализатора в час – 2,5-3,5;
катализатор – алюмокобальтмолибденовый - НКЮ-100
(в
верхней части реактора загружается
катализатор защитного слоя - НКЮ-500);кратность подачи водородсодержащего газа гидроочистки – не менее 200 нм3/м3 сырья;
содержание водорода в циркулирующем водородсодержащем газе - не менее 80 % об.
Влияние основных параметров процесса
Глубина очистки исходного сырья от серы, азота и других микропримесей зависит от следующих параметров:
температуры процесса;
давления процесса;
кратности подачи водородсодержащего газа;
содержания водорода в водородсодержащем газе;
объемной скорости подачи сырья.
Температура процесса
С увеличением температуры интенсивность реакций гидрообессеривания, гидрирования непредельных увеличивается, что приводит к снижению содержания серы, азота, кислорода и металлов в продуктах гидрогенизации. По мере повышения температуры расход водорода увеличивается, а затем может несколько снизиться, так как могут начаться реакции дегидрирования, при этом до этого момента расход водорода возрастает весьма быстро при увеличении температуры. Однако, при высокой температуре протекают реакции между олефинами и сероводородом с образованием меркаптанов. Поэтому рекомендуется поддерживать температуру процесса возможно более низкой, если это не отражается на качестве получаемых продуктов.
Также при высоких температурах интенсивность реакции гидрообессеривания и особенно гидрирования непредельных углеводородов снижается. Это связано с возрастанием интенсивности реакции гидрокрекинга. При гидрокрекинге снижается выход жидких продуктов, увеличивается отложение кокса на катализаторе и сокращается тем самым, срок службы последнего.
Процесс гидроочистки бензина протекает с выделением незначительного количества тепла, которое расходуется на компенсацию тепловых потерь в окружающую среду.
Подбор оптимальных температур гидроочистки зависит от состава сырья.
При гидроочистке пентан-гексановых фракций для катализатора НКЮ-100 оптимальными пределами температур являются 290 - 340 оС.
Давление
Давление в гидрогенизационных процессах следует рассматривать комплексно – учитывать общее давление в системе и парциальное давление водорода в циркулирующем газе. С повышением парциального давления водорода увеличивается скорость гидрирования и достигается более полное удаление серы, азота, кислорода и металлов, а также насыщение непредельных углеводородов, снижается содержание ароматических углеводородов и асфальтенов и уменьшается закоксованность катализаторов, что увеличивает срок их службы. Целесообразно также поддерживать содержание водорода в циркулирующем газе на максимально возможном уровне.
Повышение общего давления в системе способствует увеличению глубины сероочистки и возрастанию срока службы катализатора. Это связано с повышением концентрации реагентов в единице объема (увеличение числа эффективных столкновений реагирующих молекул).
Для данной установки технологическое давление в реакторе составляет 4,0 МПа, что при объемной скорости 2,5 – 3,5 час-1 обеспечивает глубину гидроочистки сырья изомеризации до требуемых количеств - 0,00005 % весовых (0,5 ppm по сере).
Объемная скорость подачи сырья
Объемной скоростью называют отношение объема жидкого сырья, подаваемого в реактор за один час, к объему катализатора. Объёмная скорость измеряется в м3/м3 час или час –1.
При определении объема сырья принимается его плотность, отнесенная к стандартным условиям, т.е. при температуре 20 оС.
V = Расход сырья, м3/час
Объем катализатора, м3
Размер объемной скорости: м3/час*м3 = 1/час = час -1
С увеличением объемной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе, т.е. время контакта сырья с катализатором. При этом уменьшается глубина гидрообессеривания сырья. В случае уменьшения объемной скорости (увеличения времени контакта сырья и катализатора) увеличивается глубина обессеривания, но снижается производительность установки.
Реакционная способность сернистых соединений неодинакова. Меркаптаны, сульфиды и дисульфиды легко гидрируются при высоких объёмных скоростях; тиофены удаляются значительно труднее, поэтому гидрирование тиофенсодержащего сырья следует проводить при более низких объёмных скоростях.
В зависимости от химического и фракционного состава сырья и требуемой глубины гидроочистки, объемные скорости процесса могут быть в пределах от 2,5 до 3,5 час-1.
Для легких нефтепродуктов, более термостойких, уменьшение глубины гидроочистки при повышенных объемных скоростях компенсируется за счет повышения температур.
Для данной установки принята объемная скорость 2,5 – 3,5 час-1.