установки гидроочистки вакуумного газойля
.pdfСодержание азота, г/т |
400 |
60 |
47 |
Вязкость, при 50 °С |
26,2 |
19,8 |
17,2 |
Интервал кипения, °С |
365-532 |
365-525 |
323-552 |
По результатам исследований, произведенная замена катализаторов на установках позволила:
-снизить содержание серы в гидроочищенном сырье крекинга;
-в три раза снизить содержание серы в стабильном бензине каталитического крекинга и сделало возможным получение товарных бензинов с содержанием серы 150ppm;
В результате проведенного этапа работ снизилась себестоимость производства, улучшился ассортимент производимой товарной продукции и экологические показатели завода [7].
Результаты работы установки каталитического крекинга в значительной мере зависят от сырья, подвергнутого гидроочистки. Значительно изменяется углеводородный состав гидроочищенного сырья каталитического крекинга – уменьшается количество полициклических ароматических углеводородов, возрастает содержание моноциклических нафтеновых и ароматических углеводородов, и резко снижается содержание смол и асфальтенов [7].
Наибольший эффект достигается при гидрировании сырья с высоким содержанием серы, азота, ароматических углеводородов, коксооборазующих компонентов и металлоорганических соединений, например при гидроочистки высокосернистых газойлей.
Процесс гидроочистки обычно проводят на алюмокобальтмолибденовым или алюмоникельмолибденовым катализаторах. Глубина гидрирования серо- и азотосодержащих соединений при переработке фракции 350-500°С в присутствии алюмоникельмолибденового катализатора выше соответственно на 5-10 и 20-25 %, чем в присутствии алюмокобальтмолибденового [7].
19 |
консорциум « Н е д р а». |
|
В таблице 1.3 приведены сравнительные данные о качестве неочищенного вакуумного газойля и подвернутого гидроочистки с разной глубиной обессеривания [7].
Как видно из таблицы 1.3 в процессе гидроочистки значительно уменьшается количество азотистых соединений и металлов. Как известно, азотистые соединения дезактивируют кислотные активные центры катализатора, снижают глубину превращения сырья и выход продуктов крекинга.
Таблица 1.3
Влияние обессеривания на свойства вакуумного дистиллята
Показатели |
Неочищенное |
Глубина гидрообессеривания |
|||
сырье |
90 % |
98 % |
99% |
||
|
|||||
Рабочее давление, МПа |
- |
6,2 |
6,9 |
6,9 |
|
Свойства сырья: |
930,9 |
913,5 |
905,3 |
898,4 |
|
плотность, кг/м3 |
|
|
|
|
|
Содержание серы, % масс. |
2,6 |
0,25 |
0,06 |
0,02 |
|
Содержание азота, ppm |
880 |
500 |
450 |
400 |
|
|
|
|
|
|
|
Коксуемость, % масс. |
0,4 |
0,25 |
0,1 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
Содержание металлов (V+Ni), ppm |
1 |
<1 |
<1 |
<1 |
|
Расход водорода, % масс. |
0 |
0,51 |
0,74 |
0,94 |
|
При этом ухудшается качество бензина – увеличивается содержание в нем олефинов, что свидетельствует о
снижении активности катализатора в реакциях перераспределения водорода [7].
В таблице 1.4 приведены данные по влиянию степени гидроочистки на результаты каталитического крекинга,
полученные на промышленной установке ККФ [5]. Эти данные подтверждают, что применение обессеренного сырья не только обеспечивает при крекинге увеличение выхода бензина и фракции С3-С4 при снижении выхода кокса, но и способствует существенному снижению содержания серы во всех получаемых продуктов. Это позволяет вырабатывать
20 |
консорциум « Н е д р а». |
|
бензиновый компонент, не нуждающийся в дальнейшем облагораживании. Последующее облагораживание легкого газойля – компонента дизельного топлива – существенно снижается.
Таблица 1.4
Влияние гидроочистки сырья на показатели работы установки ККФ
Показатели |
Неочищенное |
Глубина гидрообессеривания |
|||
сырье |
90 % |
98 % |
99 % |
||
|
|||||
Выход, % масс.: |
|
|
|
|
|
H2S |
1,1 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
|
C1+C2 |
3,3 |
3,5 |
3,2 |
2,8 |
|
C3+C4 |
16,3 |
17,6 |
18,7 |
19,9 |
|
Бензин |
48,3 |
51,5 |
52,5 |
53,5 |
|
Легкий газойли |
16,7 |
15,7 |
15,0 |
14,0 |
|
Тяжелый газойль |
9,0 |
6,6 |
5,9 |
5,2 |
|
Кокс |
5,4 |
5,0 |
4,7 |
4,4 |
|
Итого |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
|
Конверсия, % об. |
74,8 |
77,7 |
79,1 |
80,8 |
|
|
|
|
|
|
|
Основные свойства продукта |
|
|
|
|
|
ОЧ бензина (ИМ) |
93,2 |
93,0 |
92,9 |
92,7 |
|
ОЧ бензина (ММ) |
80,5 |
80,8 |
81,1 |
81,0 |
|
Цетановый индекс легкого газойля |
25,7 |
25,7 |
26,4 |
26,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Массовая доля серы в продуктах,ppm: |
|
|
|
|
|
Бензин |
3600 |
255 |
55 |
18 |
|
Легкий газойль |
29700 |
3400 |
900 |
300 |
|
Тяжелый газойль |
57800 |
11000 |
3000 |
1100 |
|
Кокс |
30300 |
5700 |
1554 |
516 |
|
Использование гидроочищенного сырья позволяет проводить каталитический крекинг в более мягких условиях и
получать больший выход бензина лучшего качества. При добавлении 0,01 % антиокислителя индукционный период окисления бензина составляет 600 мин.. При осуществлении кат. крекинга в еще более мягких условиях получают
21 |
консорциум « Н е д р а». |
|
бензин, не требующий добавки антиокислителя. Легкий каталитический газойль из гидроочищенного сырья может быть использован в качестве компонента дизельного топлива [7].
Разработаны и другие методы подготовки сырья для каталитического крекинга – деасфальтизация, экстракция фенолом или фурфуролом и пр.. Каждый из них применим в определенных условиях, в зависимости от качества сырья,
требуемых выходов продуктов и схемы переработки нефти на заводе. Гидрогенизационный метод подготовки сырья каталитического крекинга не всегда экономически оправдан. Однако с ним не может конкурировать ни один из известных методов разделения и подготовки тяжелого сырья для каталитического крекинга, так как они не имеют такого сочетания преимуществ, как улучшение соотношений выходов бензина и газа, увеличение производительности установки, повышение качества продукции и устранение коррозии на последующих стадиях переработки продуктов.
В результате процесса гидроочистки вакуумного газойля, значительно снижается закоксованность катализатора,
снижается доля каталитических ядов (азотосодержащих соединений, тяжелых металлов) в сырье, на 10-20 %
увеличивается выход бензина, снижается содержание серы в продуктах каталитического крекинга.
2 Технологическая часть
2.1 Характеристика сырья, получаемых продуктов, СВСГ, ЦВСГ, катализаторов и реагентов Характеристики сырья, получаемых продуктов, СВСГ, ЦВСГ и катализаторов представлены в таблице 2.1-2.10.
Таблица 2.1
|
Характеристика сырья-вакуумного газойля |
||
Компонент сырья |
|
Вакуумный газойль |
|
Плотность, кг/м3 |
|
925 |
|
Разгонка по ГОСТ, °С: |
|
|
|
НК |
|
318 |
|
22 |
консорциум « Н е д р а». |
|
5 %об. |
354 |
10 %об. |
384 |
30 %об. |
441 |
50 %об. |
477 |
70 %об. |
502 |
90 %об. |
526 |
95 %об. |
537 |
КК |
541 |
Содержание |
|
Сера, %масс. |
2,5 |
|
|
Азот, ppm |
0,12 |
Таблица 2.2
|
Состав СВСГ |
Компонент |
Содержание, %масс. |
|
|
H2 |
99,99 |
CH4 |
0,01 |
|
|
Итого |
100 |
|
|
Таблица 2.3 |
|
|
Состав ЦВСГ |
Компонент |
Содержание, %масс. |
|
|
H2 |
90,0 |
|
|
CH4 |
6,7 |
C2H6 |
2,3 |
C3H8 |
0,8 |
Изо-C4H10 |
0,1 |
Н-C4H12 |
0,1 |
Итого |
100 |
|
|
23 |
консорциум « Н е д р а». |
|
Таблица 2.4
Характеристика гидроочищенного вакуумного газойля
Показатели качества |
|
Величина показателя |
|
Разгонка по ГОСТ, °С: |
|
|
|
НК |
|
335 |
|
5 %об. |
|
363 |
|
10 %об. |
|
372 |
|
30 %об. |
|
402 |
|
|
|
|
|
50 %об. |
|
433 |
|
70 %об. |
|
472 |
|
90 %об. |
|
510 |
|
95 %об. |
|
518 |
|
КК |
|
531 |
|
|
|
|
|
Плотность, кг/м3 |
|
896 |
|
Содержание серы, ppm |
|
< 400 |
|
Содержание азота, ppm |
|
<300 |
|
Вязкость при 70 oC, мм2/с |
|
16.2 |
|
Вязкость при 100 oC, мм2/с |
|
7.3 |
|
Показатели качества |
Величина показателя |
|
|
Разгонка по ГОСТ, °С: |
|
|
|
НК |
183 |
|
|
5 %об. |
203 |
|
|
10 %об. |
217 |
|
|
30 %об. |
255 |
|
|
50 %об. |
281 |
|
|
70 %об. |
303 |
|
|
Таблица 2.5
Характеристика дизельного топлива
24 |
консорциум « Н е д р а». |
|
90 %об. |
330 |
95 %об. |
339 |
КК |
351 |
|
|
Плотность, кг/м3 |
870 |
Цетановое число, D-976 |
44 |
|
|
|
|
Содержание серы, ppm |
< 100 |
|
|
Содержание азота, ppm |
< 100 |
|
|
Содержание воды, ppm |
< 200 |
|
|
Температура вспышки, °С |
71 |
|
|
Таблица 2.6
|
Характеристика бензина |
Показатели качества |
Величина показателя |
|
|
Разгонка по ГОСТ, °С: |
|
НК |
42 |
10 % |
72 |
50 % |
110 |
|
|
90 % |
158 |
КК |
161 |
|
|
Плотность, кг/м3 |
729 |
Давление насыщенных паров, кПа |
39 |
25 |
консорциум « Н е д р а». |
|
Содержание серы, ppm |
< 20 |
Содержание азота, ppm |
< 10 |
Таблица 2.7
|
|
|
Состав газов реакции |
||||
Компонент |
|
Содержание, %масс. |
|
|
|
||
CH4 |
|
|
1,0 |
|
|
|
|
C2H6 |
|
|
3,1 |
|
|
|
|
C3H8 |
|
|
23,7 |
|
|
|
|
Изо-C4H10 |
|
|
47,5 |
|
|
|
|
Н-C4H12 |
|
|
24,7 |
|
|
|
|
Итого |
|
|
100,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.8 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Характеристика катализаторов защитного слоя |
||||
Марка |
Форма и структура |
Показатель |
|
Величина |
|
||
|
|
|
|
|
|
показателя |
|
|
|
|
|
|
|
||
ACT069 |
Керамические экструдаты в виде колес с пятью |
Диаметр, мм |
|
19 |
|
||
AXENS |
спицами |
|
Длина, мм |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
Насыпная |
|
880 |
|
|
|
|
|
плотность, кг/м3 |
|
|
|
ACT 077 |
Рифленые экструдаты кольцеобразной формы с |
Диаметр, мм |
|
10 |
|
||
AXENS |
высокой степенью макропористости. |
|
|
|
|
||
Длина, мм |
|
15 |
|
||||
|
|
|
|
Насыпная |
|
550 |
|
|
|
|
|
плотность, кг/м3 |
|
|
|
HMC 868 |
Шарики из оксида алюминия с высокойсте- |
Диаметр, мм |
|
4-6,3 |
|
||
AXENS |
пенью макропористости, |
содержащие оксиды |
Насыпная |
|
480 |
|
|
|
никеля и молибдена. |
|
|
|
|||
|
|
плотность, кг/м |
3 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
26 |
консорциум « Н е д р а». |
|
Таблица 2.9
Характеристика катализаторов основного слоя
Марка |
Форма и структура |
Показатель |
|
Величина |
|
|
|
|
показателя |
HF 858 |
Экструдаты в виде трехлистников на основе ок- |
Диаметр, мм |
|
2,5 |
AXENS |
сида алюминия, с нанесенными наих поверх- |
|
|
|
Насыпная |
|
510 |
||
|
ность оксидами кобальта, никеля и молибдена. |
|
||
|
плотность, кг/м3 |
|
||
|
|
|
||
HR 504 |
Экструдаты в виде трехлистников на основе ок- |
Диаметр, мм |
|
1,2 |
AXENS |
сида алюминия, с нанесенными наих поверх- |
|
|
|
Насыпная |
|
750 |
||
|
|
|
||
|
ность оксидами кобальта и молибдена. |
плотность, кг/м |
3 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.10
Характеристика инертных керамических шариков
Марка |
Форма и структура |
Показатель |
Величина |
|
|
|
показателя |
AXENS |
Инертные керамические шарики |
Диаметр, мм |
19,1 |
|
|
Насыпная |
1350 |
|
|
плотность, кг/м3 |
|
AXENS |
Инертные керамические шарики |
Диаметр, мм |
6,4 |
|
|
Насыпная |
1400 |
|
|
плотность, кг/м3 |
|
В качестве реагента для аминовой очистки водородсодержащего и углеводородного газов применяется водный раствор метилдиэтаноламина (МДЭА) с концентрацией 45 %масс. [6].
27 |
консорциум « Н е д р а». |
|
2.2 Выбор и обоснование технологической схемы, катализаторов и параметров процесса для проектирования.
Установки гидроочистки различаются по |
мощности, числу |
и размерам аппаратов единичной мощности, |
|
технологическому режиму, |
схемам сепарации |
и ректификации |
гидрогенизатов, вариантам использования |
водородсодержащего газа, а |
так же наличием или отсутствием узлов очистки газов водными растворами аминов и |
||
регенерации отработанных растворов. Проектируемая установка предназначена для подготовки сырья установки каталитического крекинга «FCC», содержащего менее 400ppm серы и 300ppm азота (табл.1.4). В том числе производится дизельное топливо с содержанием менее 100 ppm серы (табл.1.5) и бензин с содержанием менее 20 ppm серы (табл.1.6).
Производительность проектируемой установки рассчитывается из производительности каталитического крекинга «FCC»
и составляет 1600 тыс.т/год при продолжительности работы установки в течение года, равной 8 520 часов [6].
В данном проекте выбор схемы установки и параметров основывается на проекте компании «AXENS»[6].
Реакторный блок включает реактор, трубчатую печь, теплообменно-холодильную аппаратуру, систему сепарации
гидрогенизата для выделения из него водородсодержащего и углеводородного газов.
Варианты схем реакторного блока различаются по количеству реакторов и их обвязке. Выбор схемы зависит от требуемой производительности, типа катализаторов, условий процесса и требований к аппаратам по массе и габаритам.
В данном проекте руководствуясь рекомендациями компании «AXENS» выбираем вариант с одним реактором, т.к.
использование такой схемы требует более низких эксплуатационных затрат. Принимаем следующие параметры
процесса[6]:
-давление на входе в реактор принимаем равным 7,5 МПа. При возрастании общего давления в системе растет |
|
парциальное давление водорода, ускоряющее реакции гидрообессеривания и гидрирования олефинов, и уменьшающее |
|
28 |
консорциум « Н е д р а». |
|
|