Лекция №10 (20 ноя. 2023) термогидрокаталитические процессы

Под термогидрокаталитическими процессами понимают процессы высокотемпературной переработки нефтяного сырья при высоком давлении водорода (или ВСГ) и в присутствии катализатора. В научно-технической и учебной литературе их также называют гидрогенизационными.

В области гидрогенизационных процессов много технологий, которые называются по-разному, хотя по условиям проведения и получаемым продуктам они похожи. Это гидроочистка, гидрооблагораживание, гидрообессеривание, гидродепарафинизация, гидроизомеризация, гидродеароматизация, гидрирование, гидрокрекинг, гидроконверсия, гидродеметаллизация и т.д. В настоящее время все гидрогенизационные процессы принято подразделять на две основные группы – процессы гидроочистки и гидрокрекинга.

Гидроочистка – гидрогенизационый процесс, способствующий очистке нефтяных фракций или остатков от вредных примесей – от серо-, азот- и кислородсодержащих компонентов, непредельных и полициклических ароматических соединений, солей тяжелых металлов.

Гидрокрекинг – гидрогенизационный процесс, способствующий не только очистке нефтяных фракций от вредных примесей, но и расщеплению, изомеризации, деструкции молекул сырья. При гидроочистке также в некоторой степени происходит деструкция органических молекул сырья. Поэтому, если деструкция компонентов (конверсия) сырья составляет менее 10 % (мас.), то такой гидрогенизационный процесс называют гидроочисткой. Если конверсия сырья составляет 10-50 % (мас.), то это легкий гидрокрекинг, если более 50 % (мас.) – глубокий гидрокрекинг (рис. 1).

Итак, целевое назначение физико-химического процесса гидроочистки – очистка нефтяного сырья от гетероатомных соединений, в первую очередь от сернистых. В состав процессов гидроочистки входят процессы гидроочистки дистиллятов, нефтяных остатков и гидрирования дистиллятов вторичного происхождения.

Основное отличие процессов гидроочистки дистиллятов от гидроочистки нефтяных остатков состоит в том, что нефтяные остатки необходимо предварительно очистить от соединений тяжелых металлов, таких как никель, ванадий, железо и др. Следовательно, требуется провести физический процесс стадии подготовки сырья – его деметаллизацию.

Гидрирование дистиллятов вторичного происхождения направлено в основном на гидрирование олефинов, присутствующих в сырье.

Рис. 1. Классификация термогидрокаталитических процессов

* К дистиллятам вторичного происхождения относят бензиновые, керосиновые, дизельные и вакуумные фракции процессов термического крекинга под давлением, висбрекинга, коксования, пиролиза, каталитического крекинга, т. е. тех процессов, где получают большое количество непредельных и ароматических углеводородов.

При этом резко возрастает тепловой эффект реакции, т.к. реакция гидрирования непредельных углеводородов является экзотермической и в слое катализатора резко возрастает перепад температур.

Гидрокрекинг — это термогидрокаталитический процесс, направленный на крекинг основных компонентов сырья.

Легкий крекинг можно проводить с использованием в качестве сырья дистиллятов и нефтяных остатков. К легкому гидрокрекингу следует также отнести технологии гидродепарафинизации и гидроизомеризации дизельных и вакуумных дистиллятов.

Глубокому гидрокрекингу подвергают дистиллятное и остаточное сырье. К процессу глубоко гидрокрекинга по состоянию (положению) катализатора в реакторе относят технологии гидрокрекинга на неподвижном и во взвешенном слое катализатора, а также и на движущемся вместе с сырьем катализаторе. Каждая из этий технологий имеет свои конструктивные особенности.