Гидроочистка

Содержание
  1. Гидроочистка в промышленности
  2. Гидроочистки дизельного топлива на установке лч-24-2000
  3. 4.2. Гидрокрекинг
  4. Гидроочистка
  5. Предпосылки создания метода
  6. Химизм процесса
  7. Сырье
  8. Технологическая схема
  9. НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА
  10. Технологический режим процесса гидроочистки
  11. Технологическая схема установки гиддроочистки
  12. Установка гидроочистки
  13. Условия процесса
  14. Особенности гидроочистки различных технологических процессов
  15. Гидроочистка нафты
  16. Гидроочистка дизельного топлива и керосина
  17. Гидроочистка других процессов
  18. Реакторный блок
  19. Сырьевые фильтры
  20. Сырьевые/продуктовые теплообменники
  21. Печь
  22. Система подпитки водородом
  23. Система циркуляции ВСГ
  24. Очистка рециркулирующего газа
  25. Реактор(ы)
  26. Водная промывка продуктов реактора
  27. Разделение пара/жидкости
  28. Чистота водорода
  29. Секция фракционирования
  30. Недостатки
  31. Достоинства
  32. Материальный баланс
  33. Существующие установки
  34. Гидроочистка дизельного топлива
  35. Основы гидроочистки дизельного топлива
  36. Технологическая схема гидроочистки дизельного топлива

Гидроочистка в промышленности

Гидроочистка

Гидроочистку бензиновых фракцийпроводят в основном с целью подготовкисырья для процесса риформинга,так как катализатор риформинга отравляется гетероатомными соединениями.

Гидроочисткакеросиновыхфракций проводятс целью получение малосернистогоэкологически чистого реактивноготоплива, осветительного керосина илирастворителя.

Гидроочисткудизельныхфракций проводятс целью получения экологически чистых,конкурентноспособных дизельных топлив.

Гидроочисткувакуумных дистиллятовпроводятв основном с целью получения качественногосырья для каталитического крекинга.

Гидроочисткамасляных фракций и парафинов.Гидроочистка масляных фракций проводятдля улучшения таких свойств смазочныхмасел, как стабильность, цвет, коксуемость,путем удаления гетероатомныхполициклических и смолистых веществ.

Гидроочисткупарафинов, церезинов и петролатумовпроводят для снижения содержания в нихсероорганических соединений, алке­нов,смол, улучшает цвет и стабильность.

Гидроочистки дизельного топлива на установке лч-24-2000

Ввидужестких экологических требований кдизельному топливу практически на всехнефтеперерабатывающих заводах проводятгидроочистку дизельного топлива. Нарис. 9 приведена принципиальная схемаустановки ЛЧ-24-2000 производительностью2млн. т в год по сырью.

Сырье смешивается с циркуляционнымводородсодержащим газом ЛЧ-24-2000.Полученную смесь нагревают в сырьевомтеплообменнике, а затем в трубчатойпечи до температуры 360-400оСи направляют в реактор Р-1.

Реакционнуюсмесь после реактора частично охлаждаетсяв сырьевых теплообменниках (до210-230оС),а затем направляют в горячийсепаратор С-1,где отделяется водородсодержащий газ,который направляют в холодильник изатем в холодныйсепаратор С-2.

В холодном сепараторе водородсодержащийгаз полностью отделяется от гидрогенизатаи направляют в абсорберК-2на моноэтаноламиновую очистку отсероводорода. Очищенный водородсодержащийгаз направляют в систему циркуляции, аотработанный моноэтаноламин нарегенерацию.

Гидрогенизатиз сепараторов С-1 и С-2 нагревают втеплообменнике и подают в стабилизационнуюколонну К-1. В низ колонны подают нагретыв печи П-1 отдувочный водородсодержащийгаз для удаления легкокипящих углеводородов(бензиновой) фракции.

Рисунок– 9 Принципиальнаятехнологическая схема установкигидроочистки дизельной фракцииЛЧ-24-2000.

I—сырье;II—свежий водородсодержащий газ; III—гидрогенизат; IV—бензиновая фракция; V—углеводородный газ на очистку; VI—отдувочный водородсодержащий газ; VII—регенерированный моноэтаноламин; VIIIотработанныймоноэтаноламин на регенерацию.

Такимобразом, в результате гидроочисткидизельной фракции получено, % масс.: 96.9– гидроочищенное топливо; 1.3 – отгон;0.6 – углеводородный газ; 1.2 – сероводород;0.4 – потери. Всего 100.4% (с учетомиспользованного водорода).

4.2. Гидрокрекинг

Гидрокрекинг— это каталитический процесс под давлениемводорода, предназначенный для полученияиз нефтяного сырья (имеющего болеевысокую молекулярную массу, чем получаемыецелевые продукты) светлыхнефтепродуктов (бензина, керосина,ди­зельного топлива), а также сжиженныхгазов С3— С4.

Используягидрокрекинг, можно получить широкийассортимент нефтепродуктов практическииз любого нефтяного сырья путем подборасоответствующих катализаторов и условий.Гидрокрекинг является одним из наиболееэффективных и гибких процессовнефтепере­работки.

Химическиеосновы процесса.Качествополучаемых продуктов гидрокрекингаопределяются в основном свойства­микатализатора (гидрирующей и кислотнойактивностью). Катализаторы гидрокрекингамогут иметь высокуюгидрирующую и относительно низкуюкислотную ак­тивность,а также относительноневысокую гидрирующую и высокую кислотнуюактивность.

Превращенияалканов.Прииспользовании монофункциональныхгидрирующих катализаторах (не обладающихкислотными свойствами), из линейныхалканов получаются другие линейныеалканыс меньшей молекулярной массой.

Втоже время при использованиикислотныхи бифункциональныхкатализаторовалканы подвергаются крекингу иизомеризациипо гетеролитическому механизму.На катализаторах свысокой кислотной и умеренной гидрирующейактивностью гидрокрекинг идет с высокойскоростью, причем образуется многонизкомолекулярных изоалканов.

Превращенияциклоалканов.Вприсутствии гидрирую­щихкатализаторов,незамещенные и метилзамещенныемоноциклоалканы превращаются главнымобразом в алканылинейного и изостроения.

Прииспользовании катализаторов свысокой кислотностью инизкой гидри­рующей активностьюпревалируютреакции изомери­зации шестичленныхциклоалканов в пятичленные. При этом происходит изменение поло­жениязаместителей.

Пригидрокрекинге циклоалканы с длиннымиалкильными боковыми цепями подвергаютсяв основном изо­меризации и распадуалкильных заместителей. При этом убициклических циклоалканов раскрываетсяодно кольцо и они превращаются вмоноциклическиес высоким вы­ходом производных пентана.

Превращенияалкенов.Пригидрокрекинге накислотныхцентрах ката­лизатора алкеныизомеризуютсяи подверга­ются распаду по β-правилу.

При этом на гид­рирующихцентрах происходит насыщениеалкенов—как исход­ных, так и образовавшихсяпри распаде.

То есть из линейных алкеновпри гидрокрекинге сначала образуютсянизкомолекулярные алекны линейного иизостроения, а затем они првращаютсяна гидрирующих центрах в низкомолекулярныеалканы линейного и изостроения.

Превращенияаренов.Впроцессегидрокрекинга накатализаторах с высокой гидри­рующейи низкой кислотной активностью происходитгидрирование ареновых колец.

При этом замещенные арены гидрируются труднее, чем незамещенные.

Следуетотметить, что нарядус последовательным гидрированиемароматических колец происходитрасщепление образовавшихся насыщенныхко­лец и выделение алкилзамещенныхаренов.

Прииспользовании катализаторов свысокой кислотной и низкой гидрирую­щейактивностью превращения аренов вомногом аналогичны каталитическомукрекингу. Незамещенные моно­циклическиеарены стабильны. При этом метил- иэтилбензолы в основном вступают вреакции изомеризации по положениюзаместителей, а алкилбензолы с болеедлиннымицепями деалкилируются.

При отрыве алкильных заместителейобразуются алкильные карбкатионы,которые после изомеризации подвергаютсяβ-распаду и насыщаются по схеме, описаннойдля гидрокрекинга алканов, с образованиемсмеси низкомолекулярныхалканов нормального и изостроения.

Важно отметить, что в результатегидрокрекинга полициклических ареновпроисходит раскрытие ароматическихколец и в значительномколичестве образуютсяпроизводные тетралина и индана.

Катализаторыпроцесса.Креки­рующуюи изомеризующую функции кислотногокомпонента катализатора выполняют цеолиты, ок­сид алюминия, алюмосиликаты.При этом для усиления кислотности вка­тализатор вводят галоген,а также оксидные добавки и др.

МеталлыVIIIгруппы (Pt,Pd,Ni,Co,Fe) , а также оксиды или сульфиды некоторыхметаллов VIгруппы (Мо,W)являются гидрирующим компонентомкатализатора.

Для повышения активностиперед использованием металлы VIII группывосста­навливают водородом,а оксидные молибден- и вольфрамсодержащиекатализаторы сульфидируют;кроме того, для активиро­ваниякатализаторов используют такжеразнообразные промо­торы(рений, родий, иридий и др.).

Важноотметить, что сульфидыи оксиды молибдена и вольфрама спромоторами являются бифункциональнымикатализаторами.

Макрокинетикапроцесса.Напервойстадиимакрокинетика аналогична процессам,протекающим при гидроочистке. Одновременно происходит гид­рированиеалкенов.Затем полициклические арены и циклоалканыгидрируются в заме­щенныемоноциклические,а алканы подвергаются изомеризациии расщеплению.

Важноотметить, что температура проведениягидрокрекинга 300—425°Сявляется оптимальная.

Если понизить температуру реакции будут протекать с малой скоростью, ачрезмерное повышение температурыогра­ничивается термодинамическимифакторами реакции гидриро­вания иувеличениемскорости коксообразования и повышением выхода легкихфракций и газа.

При давлении менее5 МПаначинается интенсивноезакоксовываниекатализатора.Поэтому для тяжелых газойлей и темболее остаточного сырья для предотвращенияобрат­ной реакции дегидрированияциклоалкановых колец в полицик­лическихсистемах требуется более высокоедавление водорода (до20—30МПа).

Гидрокрекингв промышленности.Впромышленности широко используютсяследующие виды гидрогенизационныхпроцессов:

-гидрокрекинг бензиновыхфракцийдля получения сжиженного нефтяногогаза, углеводородов С4—С5изостроения, в нефтехимическом синтезеи при выработке легкоговысокооктанового компонентаавтомобильных бензинов;

-гидрокрекинг средних дистиллятов(прямогонных и вторичного происхождения)с температурой кипения 200—3500Сдляполучения бензинов и реактивных топлив;

гидрокрекингатмосферного и вакуумного газойлей,газойлей коксования и каталитическогокрекинга для получениябензинов, реактивного и дизельноготоплив;

-гидрокрекинг высококипящихнефтяных дистиллятовдля получения реактивныхи дизельных топлив, смазочных масел,малосернистых котельных топлив и сырьякаталитического крекинга;

селективныйгидрокрекинг бензинов с целью повышенияоктановыхчисел;

селективныйгидрокрекингреактивных и дизельных топлив сцелью сни­жения температуры застывания;

селективныйгидрокрекинг масляных фракций— для улуч­шения цвета, стабильностии снижения температуры засты­вания;

-гидродеароматизация и гидродепарафинизация.

Гидрокрекингвакуумного дистиллята на установки68-2к

Какбыло сказано выше, гидрокрекинг являетсяэффективным и исключительно гибкимка­талитическим процессом.

Этотпроцесс позволяет оптимально решитьпроблему глубокой переработки вакуумныхдистиллятов, в результате, которогополучается различные виды моторныхтоплив, соответствующих современ­нымтребованиям. На рис.

10 приведенапринципиальная схема установкиодноступенчатого гидрокрекинга 68-2кпроизводительностью 1 млн.т по дизельномутопливу и 0.63 млн. т по реактивномутопливу.

Этиустановки работают на нескольких НПЗРоссии применительно к переработкевакуумных газойлей350-500°Сс содержанием металловне более 2 м.д. и под давлением около 15МПа.

Дляпроведения одноступенчатого процессагидрокрекинга вакуумных дистиллятовиспользуют реактор, имеющий несколько слоев (допяти ) катализаторов нескольких типов.

При этом градиент температур в каждомслое недолжен превышать 25°С,между отдельными слоями катализатор.

Для выполнения этого условия предусмот­ренввод охлаждающего водородсодержащего газа между слоями катализатора черезконтактно распределительные устройства,обеспечивающие тепло- и массообменмежду газом и реагирующим потоком надслоем катализатора.

Смесьсырья (с пределами выкипания 350-500°С)срециркулируемым гидрокрекинг-остатокиводородсодержащим газом, нагреваютсначалавтеплообменниках, затем в печиП1дотемпературы реакции (300—425°Сявляется оптимальная)иподаютвреакторыР-1.

Реакционнуюсмесь, входящую и реактора, охлаждаютв сырьевых теплообменниках, затемввоздушных холодильниках и с температурой45-55°С направляют в сепаратор высокогодавления С-1.

Рисунок– 10 Принципиальнаятехнологическая схема установкиодноступенчатого гидрокрекинга 68-2к.

I—сырье; II—водородсодержащий газ; III—дизельное топливо; IV—легкий бензин; V—тяжелый бензин; VI—тяжелый газойль; VII—углеводородные газы на ГФУ; VIII—газы отдува; IX—регенерированный раствор моноэтаноламин;X—отработанный моноэтаноламин нарегене­рацию; XI—водяной пар

Всепараторе происходит отделениеводородсодержащего газа от нестабильногогидрогенизата. Водородсодержащий газнаправляют в абсорбер К-4, где происходитего очистка от сероводородамоноэталамином. Очищенный водородсодержащий газкомпрессоромподают на циркуляцию. Отработанныймоноэтаноламин направляют на регенерацию.

Нестабильный гидрогенизат черезредукционный клапан направляют всепаратор низкго давления С-2.Всепараторе выделяют часть углеводородныхгазов от гидрогенизата. Затем гидрогенезатподают через теплообменники встабилизационнуюколонну К-1для отгонки углеводородных газов илегкого бензина.

Затем стабильныйгидрогенизат разделяют в атмосфернойколонне К-2натяжелый бензин и дизель­ную фракцию.Эту фракция отбирают через отпарнуюколонну К-3,а кубовую жидкость (фракцию >360 °С) частично используют как рециркулят, а основное количествовыводят с установки.

Кубовая жидкостьможет быть использована как сырье дляпиролиза, в качестве основы смазочныхмасел и т. д.

Такимобразом, в результате гидрокрекинга фракции 350-500°Сполучено,% масс.: 88.03 – дизельное топливо; 1.28 –легкий бензин; 1.19 – углеводородный газ;3.03 – сероводород; 8.53 – тяжелый бензин. Всего 102.06% (с учетом использованноговодорода).

Источник: https://studfile.net/preview/2798463/page:12/

Гидроочистка

Гидроочистка

Гидроочистка – совокупность химических реакций, происходящих при определенных условиях в присутствии водорода, направленных на снижение концентрации органических соединений серы, кислорода, азота, хлора, металлов и др., а также непредельных углеводородов в нефтепродуктах.

Кроме этого в процессе гидроочистки уменьшается содержание смолисто-асфальтеновых веществ и повышается устойчивость к окислению.

Предпосылки создания метода

Сырая нефть содержит значительное количество нежелательных примесей. Многие из этих примесей кочуют и в продукты переработки и оказывают пагубное влияние на оборудование, катализаторы и т.п.

Примеси существенно ухудшают качество нефтепродуктов и, соответственно, их эксплуатационные характеристики. Кроме того, тенденция к ужесточению экологических норм, требует от производителей постоянного снижения концентрации таких веществ, как например, сернистых соединений в нефтепродуктах.

Для удаления таких примесей была разработана специальная технология гидроочистки, позволяющая, как следует из названия, замещать нежелательные атомы в молекулах входящих в состав нефтепродуктов соединений на водород.

Химизм процесса

В процессе гидроочистки протекают следующие основные химические реакции:

  1. H2 + S → H2S
  2. Некоторые соединения азота → амиак
  3. Металлы осаждаются на катализаторе
  4. Некоторые олефины и ароматические углеводороды насыщаются водородом
  5. В некоторой степени происходит гидрокрекинг нафтенов → метан, этан, пропан и бутан

Сырье

Основные фракции, подвергаемые гидроочистке, это:

  • бензиновая фракция
  • лигроиновая фракция
  • керосиновая фракция
  • дизельное топливо
  • вакуумный газойль
  • масла
  • остаточные нефтепродукты

Технологическая схема

Поток нефтепродукта и водорода смешивают, нагревают до температуры 260- 430 °С и направляют в реактор. Реактор заполнен катализатором, в присутствии которого происходят необходимые химические реакции, приведенные выше.

Выходящий из реактора поток, подается на испаритель, где удаляются газообразные углеводороды, H2S и аммиак. Для полного их отделения устанавливают специальную ректификационную колонну.

Непрореагировавший водород отправляют на рециркуляцию.

Схематическое изображение процесса гидроочистки

Особенностью гидроочистки остаточных нефтепродуктов является поддержание в реакторе повышенного давления для предотвращения коксообразования, вследствие низкого соотношения водород/углерод у таких соединений. В результате разрушения крупных молекул тяжелых остатков, на выходе получается большое количество легкокипящих фракций.

Процесс гидроочистки используется также для улучшения качества реактивного топлива, в частности, такого параметра, как высота некоптящего пламени.

Дело в том, что ароматические соединения входящие в состав керосиновой фракции характеризуются также довольно высоким соотношением углерод/водород, что приводит к образованию дыма при сгорании.

В данном случае гидроочистка сопровождается насыщением ароматических соединений водородом с образованием нафтенов (циклоалканы) и, соотвественно, увеличением упомянутого выше показателя.

Кроме этого, гидроочистка используется для насыщения двойных связей диенов, содержащихся в пиролизном бензине, который образуется при производстве этилена. Однако, вместе с этим, насыщаются ароматические циклы, что приводит к некоторому понижению октанового числа.

Сырье©PetroDigest.ruПараметры процессаКатализатор серы, масс. %СырьеПродукт
Бензиновая фракцияP = 1 – 3 МПаT = 370 – 380 °CКобальт – молибденовый0.080
Керосиновая фракцияP = 1,5 – 2,2 МПаT = 300 – 400 °CКобальт – молибденовый 0.460.15
Дизельная фракцияP = 1,8 – 2 МПаT = 350 – 420 °CНикель – молибденовый1.320.2
Вакуумный газойльP = 8 – 9 МПаT = 370 – 410 °CНикель – молибденовый3.50.2

Источник: https://petrodigest.ru/info/refining/secondary/hydrotreating

НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Гидроочистка

Основной целью процесса гидроочистки и гидрообессеривания топливных дистиллятов является улучшение качества последних за счет удаления таких нежелательных компонентов, как сера, азот, кислород, металлорганические соединения и смолистые вещества, непредельные соединения.

Гидроочистку и гидрообессеривание бензиновых фракций проводят с целью подготовки сырья для установки каталитического риформинга. Такая предварительная обработка способствует улучшению некоторых важных показателей процесса риформинга, а именно: глубины ароматизации сырья, октанового числа получаемого бензина, а также увеличению срока службы катализатора.

Гидроочистку керосиновых и дизельных фракций проводят с целью снижения содержания серы до норм, установленных стандартом, и для получения товарных топливных дистиллятов с улучшенными характеристиками сгорания и термической стабильности. Одновременно снижается коррозионная агрессивность топлив и уменьшается образование осадка при их хранении.

Подвергаемые гидроочистке бензиновые фракции имеют различные температурные пределы выкипания в зависимости от дальнейшей их переработки:

  • из фракций 85—180°С и 105—180°С — обычно путем платформинга получают высококачественные бензины;
  • из фракций 60—85°С, 85—105°С, 105—140°С и 130—165°С — 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.).

Типичным сырьем при гидроочистке керосиновых дистиллятов являются фракции 130—240°С и 140— 230°С прямой перегонки нефти. Однако при получении некоторых видов топлив верхний предел выкипания может достигать 315°С.

Целевым продуктом процесса является гидроочищенная керосиновая фракция, выход которой может достигать 96—97% (масс.).

Кроме того получаются небольшие количества низкооктановой бензиновой фракции (отгон), углеводородные газы и сероводород.

Одной из важных областей применения гидроочистки является производство малосернистого дизельного топлива из соответствующих дистиллятов сернистых нефтей.

В качестве исходного дистиллята обычно используют керосин-газойлевые фракции с температурами выкипания 180—330°С, 180—360°С и 240—360°С (метод разгонки стандартный). Выход стабильного дизельного топлива с содержанием серы не более 0,2% (масс.) составляет 97% (масс.).

Побочными продуктами процесса являются низкооктановый бензин (отгон), углеводородный газ, сероводород и водородсодержащий газ.

Гидроочистке нередко подвергают дистилляты вторичного происхождения (газойли коксования, каталитического крекинга, висбрекинга и т. п.) как таковые или чаще в смеси с соответствующими прямогонными дистиллятами.

Технологический режим процесса гидроочистки

Процесс гидроочистки осуществляют на алюмокобальтмолибденовом (А1—Со—Мо) или на алюмоникельмолибденовом (А1—Ni—Мо) катализаторе при условиях, приведенных ниже:

ПоказателиБензиновые фракцииКеросиновые фракцииДистилляты дизельных топлив
КатализаторAl-Co-Mo Al-Ni-MoAl-Co-Mo Al-Ni-MoAl-Co-Mo Al-Ni-Mo
Температура, °С380 – 420350 – 360350 – 410
Давление, МПа2,5 – 5,07,03,0 – 4,0
Объёмная скорость подачи сырья, ч-11 – 55 – 104 – 6
Кратность циркуляции ВСГ, нм3/м3 сырья100 – 600300 – 400300 – 400

Используемый водородсодержащий газ, как правило, получают с установки каталитического риформинга; содержание в нем водорода колеблется от 60 до 95% (об.).

Технологическая схема установки гиддроочистки

Технологические схемы промышленных установок гидроочистки имеют много общего и различаются по мощности, размерам и технологическому оформлению секций сепарации и стабилизации. В составе промышленных комбинированных установок, например, на комбинированной установке ЛК-6у имеются секции для гидрообессеривания дистиллятов дизельных и реактивных топлив.

Установка гидроочистки дистиллята дизельного топлива включает в себя реакторный блок, состоящий из печи и одного реактора, системы стабилизации гидроочищенного продукта, удаления сероводорода из циркуляционного газа, а также промывки от сероводорода дистиллята. Процесс проводится в стационарном слое алюмокобальтмолибденового катализатора.

Сырье, подаваемое насосом 1, смешивается с водородсодержащим газом, нагнетаемым компрессором 16. После нагрева в теплообменниках 6 и 4 и в змеевике трубчатой печи 2 смесь при температуре 380—425°С поступает в реактор 3. Разность температур на входе в реактор и выходе из него не должна превышать 10°С.

Продукты реакции охлаждаются в теплообменниках 4, 5 и 6 до 160°С, нагревая одновременно газосырьевую смесь, а также сырье для стабилизационной колонны. Дальнейшее охлаждение газопродуктовой смеси осуществляется в аппарате воздушного охлаждения 7, а доохлаждение (примерно до 38°С) — в водяном холодильнике 8.

Нестабильный гидрогенизат отделяется от циркуляционного газа в сепараторе высокого давления 9. Из сепаратора гидрогенизат выводится снизу, проходит теплообменник 10, где нагревается примерно до 240°С, а затем теплообменник 5 и поступает в стабилизационную колонну 11.

На некоторых установках проводится высокотемпературная сепарация газопродуктовой смеси.

В этом случае смесь разделяется при температуре 210—230°С в горячем сепараторе высокого давления; уходящая из сепаратора жидкость поступает в стабилизационную колонну, а газы и пары — в аппарат воздушного охлаждения. Образовавшийся конденсат отделяется от газов в холодном сепараторе и направляется также в стабилизационную колонну.

Циркуляционный водородсодержащий газ после очистки в абсорбере 18 от сероводорода водным раствором моноэтаноламина возвращается компрессором 16 в систему.

В низ колонны 11 вводится водяной пар.

Пары бензина, газ и водяной пар по выходе из колонны при температуре около 135°С поступают в аппарат воздушного охлаждения 12, и газожидкостная смесь разделяется далее в сепараторе 13.

Бензин из сепаратора 13 насосом 15 подается на верх колонны 11 в качестве орошения, а балансовое его количество выводится с установки. Углеводородные газы очищаются от сероводорода в абсорбере 22.

Гидроочищенный продукт, уходящий с низа колонны 11, охлаждается последовательно в теплообменнике 10, аппарате воздушного охлаждения 14 и с температурой 50°С выводится с установки.

На установке имеется система для регенерации катализатора (выжиг кокса) газовоздушной смесью при давлении 2—4 МПа и температуре 400—550°С. После регенерации катализатор прокаливается при 550°С и 2 МПа газовоздушной смесью, а затем ситема продувается инертным газом.

Источник: http://proofoil.ru/Oilrefining/Oilrefining25.html

Установка гидроочистки

Гидроочистка

Гидроочистка или каталитическая водородная очистка удаляет нежелательные компоненты из нефтяных фракций путем селективной реакции этих компонентов с водородом в реакторе при относительно высоких температурах при умеренном давлении. В основном, этими нежелательными компонентами являются:

  • сера,
  • азот,
  • олефины
  • ароматические соединения.

Условия процесса

Более легкие фракции, такие как нафта (НК-180○С), обычно подвергают процессу гидроочистки для последующей переработки на установках каталитического риформинга и более тяжелые дистилляты, от реактивного топлива до тяжелых вакуумных газойлей, перерабатываются для соблюдения соответствия строгих требований к качеству продукции или для использования в качестве сырья на других установках НПЗ.

Гидроочистка также используется для улучшения качества атмосферных остатков за счет снижения в них содержания серы и металлоорганических соединений.

Особенности гидроочистки различных технологических процессов

Гидроочистки предназначены и работают при различных условиях в зависимости от многих факторов, таких как тип сырья, длина межремонтного пробега, ожидаемое качество продукции.

Гидроочистка нафты

Нафта (предварительная обработка сырья для каталитического риформинга) – для удаления серы, азота и металлов, которые являются ядами для благородных металлов, содержащихся в катализаторах риформинга

Принципиальная схема блока гидроочистки бензина

Гидроочистка дизельного топлива и керосина

Керосин и дизельное топливо – для удаления серы и насыщения олефинов и некоторых ароматических соединений, в результате чего улучшаются свойства потоков (высота некоптящего пламени, дизельное цетановое число или дизельный индекс), а также стабильность при хранении

Принципиальная схема установки гидроочистки дизельного топлива

Гидроочистка других процессов

  • Смазочное масло – для улучшения индекса вязкости, цвета и стабильности, а также стабильности хранения
  • Сырье FCC – для улучшения выходов каталитического крекинга, уменьшения расхода катализатора и выбросов
  • Тяжелые остатки – для получения малосернистого котельного топлива или предварительной очистки для дальнейшей переработки.

Реакторный блок

Реакторный блок состоит из следующих основных частей: сырьевые/продуктовые теплообменники, печь нагрева газосырьевой смеси, реактор(ы), конденсатор газопродуктовой смеси реактора, сепаратор продуктов, рециркуляционный газовый компрессор.

Кроме того, некоторые установки гидроочистки могут содержать следующее оборудование: сырьевые фильтры, горячий сепаратор газопродуктовой смеси, абсорбер циркулирующего ВСГ.

Схема, изображенная на рисунке, содержит все вышеперечисленные единицы оборудования.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Установка ЭЛОУ-АВТ-6

Сырьевые фильтры

Предпочтительнее направлять сырье напрямую с выходящей установки, не проходя через стадию промежуточного хранения. При использовании этой стадии должны использоваться сырьевые фильтры. Назначение фильтров – удерживать твердые частицы (в основном продукты коррозии), образующиеся при хранении сырья.

Типы сырьевых фильтров:

  1. автоматические фильтры с обратной промывкой, работающие по уставке перепада давления
  2. фильтры с ручной заменой картриджей

Сырьевые/продуктовые теплообменники

В наиболее часто используемой схеме рекуперации тепла, газопродуктовая смесь, выходящая из реактора, в блоке теплообменников подогревает газосырьевую смесь реактора перед подачей ее в печь.

Это позволяет использовать как можно больше тепла реакции.

Жидкое сырье может подогреваться отдельно горячими продуктами реакции перед смешением с рециркулирующим водородом в зависимости от схемы тепловой интеграции.

Печь

На большинстве установок исходное сырье и рециркулирующий водород вместе нагреваются до требуемой температуры реакции в печи.

На установках, перерабатывающих тяжелое сырье, особенно атмосферные остатки, жидкое сырье предварительно нагревается отдельно горячими продуктами реактора.

Рециркулирующий водородсодержащий газ (ВСГ) нагревается отходящими продуктами реактора в отдельных подогревателях.

Система подпитки водородом

Водород для системы подпитки получают на установках по производству водорода и/или каталитического риформирования нафты. В зависимости от давления процесса гидроочистки, подпиточный водород, возможно, придется сжать перед вводом на установку. Для этого используются поршневые компрессоры. Подпиточный водород вводится в систему рециркулирующего ВСГ.

Система циркуляции ВСГ

После разделения на газовую и жидкую фазы в сепараторе газ направляется на рециркуляцию в газовый компрессор. В некоторых случаях рециркулирующий газ сначала направляется в аминовый абсорбер для удаления основной части H2S.

 Чаще всего компрессор рециркулирующего газа представляет собой отдельную центробежную машину, но также он может быть частью компрессоров подпиточного газа в качестве дополнительных цилиндров. Рециркуляционный газовый компрессор предназначен для перекачивания большого объема газа при относительно низкой степени сжатия.

Очистка рециркулирующего газа

Поток рециркулирующего ВСГ содержит H2S. Сероводород понижает парциальное давление водорода и тем самым подавляет активность катализатора. Этот эффект более выражен при высоком содержании серы в сырьевом потоке.

Чем тяжелее фракция, чем выше в ней содержание серы. Блок очистки рециркулирующего ВСГ, как правило, включают в состав установки гидроочистки, если ожидаемое содержание H2S в рециркулирующем газе будет превышать 3 об.%.

Реактор(ы)

Сырье и рециркулирующий ВСГ нагреваются до нужной температуры и подаются в верхнюю часть реактора. По мере прохождения реагентов через слой катализатора, происходят экзотермические реакции, и температура увеличивается.

Несколько слоев катализатора (может потребоваться дополнительный реактор в зависимости от теплоты реакции, мощности установки и/или типа гидроочистки (поставленной цели).

Конкретные конструкции реакторов будут зависеть от нескольких переменных.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Депарафинизация дизельных топливРеактор гидроочистки с 2 слоями катализатора

Диаметр реактора обычно определяется значением поперечного сечения потока жидкости.

Высота реактора зависит от количества катализатора и числа требуемых слоев. В зависимости от теплоты реакции в реактор подводится холодный рециркулирующий водород (квенч) для охлаждения реагентов и для контроля скорости реакции.

Хорошее распределение реагентов на входе в реактор и в верхней части каждого последующего слоя катализатора имеет важное значение для оптимальной работы катализатора.

Водная промывка продуктов реактора

Основной теплосъем с газопродуктовой смеси осуществляется в рекуперативных теплообменниках, где за счет снятия тепла с продуктовых потоков происходит подогрев сырьевых.

Окончательное охлаждение продукты реактора получают в аппаратах воздушного охлаждения и/или водяных холодильниках. Вода подается в поток до того, как он попадает в холодильники, чтобы предотвратить отложение солей, которые могут приводить к коррозии и загрязнениям оборудования. Сера и азот, содержащиеся в сырье, в реакторе превращаются в сероводород и аммиак.

Эти два продукта реакции объединяются, образуя соли аммония, которые могут затвердевать и осаждаться по мере охлаждения газопродуктовой смеси. Также, если в системе есть хлориды, может образовываться хлорид аммония.

Цель водной промывки состоит в том, чтобы сохранить H2S и NH3 в растворе и не дать им осаждаться.

Различные компании имеют разные рекомендации по качеству промывочной воды, но в целом предпочтительно использование химочищенной воды.

Разделение пара/жидкости

Выбор точного метода разделения пара и жидкости зависит от оптимума схемы интеграции тепла. До четырех отдельных аппаратов могут использоваться для разделения смесей на пар, воду и углеводородную жидкость.

Горячий сепаратор иногда устанавливают после теплообменников типа «сырье/продукты» для того чтобы выделить более тяжелые углеводороды из продуктов реактора вытекают стоки и направить их на фракционирование через горячий отбойник.

Пары с верха горячего сепаратора направляются через воздушный холодильник в холодный сепаратор. Система с двумя сепараторами имеет улучшенную схему интеграции тепла.

Чистота водорода

Увеличение чистоты водорода в циркулирующем ВСГ приведет к снижению скорости дезактивации катализатора.

В зависимости от исходного сырья и типа установки могут быть приняты дополнительные меры для увеличения чистоты водорода. Эти меры могут включать концентрирование водорода и/или мембранное разделение.

Секция фракционирования

Принципиальная технологическая схема типичного блока фракционирования приведена на рисунке.

Принципиальная технологическая схема типичного блока фракционирования

Функция блока фракционирования состоит в разделении газопродуктовой смеси на желаемые продукты. Это может быть достигнуто с помощью одно- или двухколонной схемы фракционирования в зависимости от типа установки гидроочистки.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Катализаторы гидроочистки

В двухколонной схеме жидкости из отбойников поступают в отпарную колонну. Пар и / или нагрев в печи используются для отпарки нафты (если требуется) и легких компонентов, выходящих с верха колонны.

Кубовый продукт отпарной колонны поступает во фракционирующую колонну, где он далее разделяется на нафту и более тяжелые продукты. Сырье фракционирования обычно подогревается кубовым продуктом фракционирующей колонны, после чего поступает в печь и затем в колонну. Пар используется для отпарки легких углеводородов.

Продуктовые стриппинги используются для приведения боковых отборов к требованиям качества.

Недостатки

  1. использование дорогих катализаторов и водорода, который становится все более дефицитным на НПЗ
  2. необходимость блоков очистки углеводородных и водородсодержащих газов от сероводорода и установок для переработки H2S до серы или серной кислоты
  3. удаление практически всех гетероатомных соединений, способных образовывать на металлических поверхностях защитные пленки, что приводит к ухудшению противоизносных свойств топлив.

Достоинства

  1. значительное улучшение основных характеристик нефтепродуктов
  2. уменьшение коррозии оборудования
  3. снижение негативного влияния продуктов сгорания топлива на атмосферу
  4. улучшение запаха и цвета смазочных масел (по сравнению с контактной очисткой глинами)

Материальный баланс

Материальный баланс установок гидроочистки зависит от типа исходного сырья.

Взято, %Г/о бензинаГ/о керосинаГ/о дизельного топливаГ/о вакуумного дистиллята
Сырье100100100100
Водород 100%0,150,250,40,65
Всего100,15100,25100,4100,65
Получено, %
Гидроочищенное топливо9997,996,986,75
Дизельная фракция9,2
Отгон (бензин)1,11,31,3
Углеводородный газ0,650,650,61,5
Сероводород0,21,21,5
Потери0,50,40,40,4
Всего100,15100,25100,4100,65

Существующие установки

Многие из спецификаций качества продукции определяются экологическими нормами, которые становятся все более строгими с каждым годом. Для соответствия производимой продукции этим нормам, установки гидроочистки, являются обязательной структурной единицей для любого НПЗ, выпускающего бензины и дизельные топлива марки Евро-5.

В России большое число установок гидроочистки дизельных топлив осталось со времен СССР. Это установки:

  1. Л (Ленинград)
  2. ЛЧ (Ленинград-Чехословакия)

В последствии они были модернизированы для соответствия продукции требуемым нормам. В настоящее время существуют гидроочистки дизельного топлива высокого давления, которые позволяют гидрировать ароматические соединения в тяжелых фракциях прямогонных дизельных топлив. Подобные установки работают при давлениях порядка 8 МПа.

Источник: https://pronpz.ru/ustanovki/gidroochistka.html

Гидроочистка дизельного топлива

Гидроочистка

Определение 1

Дизельное топливо – это жидкий продукт, который используется в дизельном двигателе внутреннего сгорания.

Дизельное топливо подразделяется на несколько разновидностей по разным параметрам:

  1. По содержанию серы, которое измеряется в мг/г, такое топливо может быть трёх классов. Первый класс – до 350 мг/г, второй класс – до 50 мг/г и третий класс – до 10 мг/г.
  2. По степени вязкости дизельное топливо может быть дистиллятное (которое применяется для быстроходного транспорта) и дизельное топливо с высокой вязкостью.
  3. Дизельное топливо также делится по сезону использования (или по температуре окружающей среды). Такое топливо может быть арктическое (применяется в суровых климатических условий, применяется при температуре до -50 градусов по Цельсию), зимнее (применяется при температурах до -30 градусов по Цельсию), летнее (используется при условии, что температура окружающей среды не опускается ниже 0 градусов) и межсезонное (используется при температурах до -15 градусов по Цельсию).

Также дизельное на сорта и классы. При определении сорта класса, главным параметром температура фильтруемости. Всего существует 6 сортов:

  • Сорт А (температура фильтруемости до 5 градусов).
  • Сорт В (температура фильтруемости до 0).
  • Сорт С (температура фильтруемости до -5).
  • Сорт D (температура фильтруемости до -10).
  • Сорт Е (температура фильтруемости до -15).
  • Сорт F (температура фильтруемости до -20).

При делении на классы, основным параметром является температура помутнения. Такое дизельное топливо бывает 5 классов, с температурой помутнения от -10 до -35 градусов по Цельсию.

Основы гидроочистки дизельного топлива

Определение 2

Гидроочистка дизельного топлива – это процесс химического превращения топлива в условиях высокой температуры и давления.

В процессе гидроочистки происходит присоединение водорода. В результате этого из нефти удаляется вода, аммиак и сероводород. Весь процесс гидроочистки протекает молекул водорода на нефтяные фракции, при наличии катализатора.

Окончательной целью гидроочистки является получение пенных, дизельных топлив, малосернистых бензинов, подготовка сырья для дальнейшего крекинга, риформинга или гидрокрекинга. В качестве катализатора обычно используется алюмомолибдат кобальта.

Температура, при которой протекает гидроочистка находится в пределах от 260 до 430 градусов по Цельсию, а давление может достигать 100 кгс/м2.

Гидроочистка протекает в одно – или многосекционных реакторах, представляющее собой стальные цилиндрические механизмы. Полученный в результате их работы гидрогенизат охлаждают и отделяют от него углеводородные и водородосодержащие газы с помощью специальных сепараторов.

Далее полученное вещество подвергается ректификации, в результате которой из него удаляются водяные пары, аммиак и сероводород.

Гидроочистка дизельного топлива является основным процессом, благодаря которому получают товарные фракции, а также дополнительным процессом предшествующий обработке в других установках, для успешной работы которых не допускается наличие в сырье тяжелых металлов, а также сернистых, кислородосодержащих и азотосодержащих соединений.

Технологическая схема гидроочистки дизельного топлива

На рисунке ниже изображена технологическая схема гидроочистки дистиллята дизельного топлива.

Рисунок 1. Технологическая схема гидроочистки дизельного топлива. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Дизельное топливо подается насосом 1 и смешивается с водородосодержащим газом, который нагнетается компрессором 16.

После нагрева, который происходит в теплообменниках 6,4 и в змеевике печи 2 смесь (температурой от 380 до 425 градусов) подается в реактор 3 (разность температур на входе и выходе из реактора не должна быть больше 10 градусов). Затем продукты реакции охлаждаются в теплообменниках 4,5,6 до температуры в 160 градусов.

Дальнейшее охлаждение происходит в аппарате 7, доохлаждение (до -38) в холодильнике 8. Потом гидрогенизат отделяется от циркуляционного газа в сепараторе 9. Далее он нагревается до температуры 240 градусов в теплообменнике 10 и 5 и поступает в стабилизационную колонну 11.

На некоторых установка проводится также высокотемпературная сепарация смеси. В этом случае она разделяется при температуре около -220 градусов и уходящая оттуда жидкость поступает с стабилизационную колонну, газы и пары в аппарат воздушного охлаждения. Образовавшийся конденсат направляется в стабилизационную колонну 15.

Циркуляционный газ после очистки в абсорбере 18 возвращается в систему компрессором 16. Гидроочищенный готовый продукт, который выходит из колонны 11 охлаждается сначала в теплообменнике 10, затем в аппарате воздушного охлаждения 14 и при температуре 50 градусов выводится из установки.

На данной установке также имеется система, предназначенная для регенерации катализатора, работающая при давлении от 2 до 4 МПа и температуре от 400 до 550 градусов. После регенерации катализатор прокаливается при 550 градусах и 2 МПа газовоздушной смесью и затем вся система продувается инертным газом при помощи компрессора 16.

Источник: https://spravochnick.ru/neftegazovoe_delo/gidroochistka_dizelnogo_topliva/

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: