Файл: Калечиц И.В. Химия гидрогенизационных процессов в переработке топлив.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 156
Скачиваний: 0
л
|
|
О I |
s a |
|
|
|
|
О со |
|
|
|
|
|
|
к " |
|
|
Давление, |
|
о, н |
ей и |
Катализаторы |
|
кгс/см2 |
|
|
о g |
|
|
|
|
|
к 5 |
|
|
|
|
к 2 м |
|
|
|
|
|
Cd S3 |
Р |
|
|
|
|
hi |
£ S 3 |
|
|
230-35Ô 400-440 |
su |
|
MoS2; WS2 |
|
|
|
|
|
|||
|
490 |
5c |
|
3% CoO + 5% M0O3 |
|
|
|
|
|
на A12 03 |
|
|
300-400 |
|
|
|
|
50-70 |
425-500 |
|
|
C0M0O4 на AI0O3 |
|
40 |
280—300 |
1,0 |
|
Co + Mo на A1 |
2 03 |
|
(I); |
|
|
(I ступень); |
|
|
380-390 |
|
|
M0O3 на A12 0 |
3 |
|
(И) |
|
|
( I I ступень) |
|
|
|
|
|
|
|
75 |
510 |
0,7- |
|
To же |
|
|
|
0,75 |
|
|
|
500 |
475-500 |
1,5 |
|
|
70 |
450-600 |
|
Т і 0 2 на каолините, |
|
|
|
|
обработанный HF (I): |
|
|
|
|
А1 2 0 3 , обработан |
|
|
|
|
ный HF (II) |
|
|
|
|
WS2 ; MoS2 |
|
125 |
430 |
|
Co + Mo на А12 03 |
|
320 |
460 |
0,5 |
Fe(OH)2 на |
активи |
|
|
|
рованном |
угле |
200 |
|
|
С0М0О4; Zn(Cr02 )2 |
Продолжение табл. 3
Основные результаты
Гидрировалась фракция дегтя 220—400°С. При исполь зовании для отвода тепла реакции холодного водорода удалось получить без расщепления пергидропроизводныо ди- и полициклических ароматических углеводородов
Нафталиновая фракция коксовой смолы очищалась до содержания 0,14 млн.-1 (против 0,82%) серы, азоти стых оснований 0,06% (против 1,5%) и полного отсут ствия кислот (2,5%). Выход продукта 93%
При гидрировании в две стадии |
фракции 230 — |
|
300 °С полукокервой смолы |
с выходом |
23% получено |
реактивное топливо с т. заст. |
—62 °С |
|
Из нейтрального масла полукоксовой смолы получен насыщенный продукт, содержащий менее 0,1% азота и не содержащий серу
Фракции пиролизной смолы, выкипающие до 360 °С, гидрировались в две ступени. Расход водорода 0,6— 1,2%, выход гидрогенизата 100—101 объемн. %. Полу чено 32,8% бензола, 12,3% толуола, 7,2% этилбензола, 9,2% растворителя, 4,1% нафталина, 1,0% антрацена, 1,1% фенантрена, 16,5% ароматических углеводородов, выкипающих при 230—360 °С, 7,9% насыщенных угле водородов с т. кип. 137 °С, 4,4% пека
Разработана двухстадшгаая схема производства хи мических продуктов из полукоксовой смолы черемховских углей. После первой стадпи извлекаются
фенолы. Суммарный выход ароматических углеводоро дов, нафталина, растворителей и фенолов 62—66%, газообразных парафинов 33—37%, смол 5,7—6,0%
Изучалась гидрогенизация асфальтенистого пека из смолы битуминозного угля. Выход фракции фенолов < 250 °С не выше 5%
Смеси фенолов С7 —С8 подвергались деалкилпрованшо. Лучший выход фенола (13%) получен на катали заторе I I
При гидрогенизации антраценового масла получено реактивное топливо с высокой теплотворной способ ностью
При гндроочистке сырой сланцевой смолы удается удалить 93% азота цри расходе водорода 2,0%
Из пирокатехина и его гомологов, выделенных из полукоксовой смолы, наибольший выход фенолов полу чен при использовании ароматических растворите лей
Гидрокрекинг сырой полукоксовой смолы дает 31 — 59% бензина, который после экстракции щелочью и кислотой содержит менее 0,01% S и 0,01% N
50 |
420—700 |
0,5- |
Co + Mo на А1 2 0 3 |
Из пековых дистиллятов при рециркуляции среднего |
|
|
|
1,6 |
|
масла получается |
до 11,2% легких ароматических |
|
|
|
|
углеводородов и до 25,7% нафталина |
|
67-200 |
480 |
2,0 |
То же |
Установлено, что повышением давления можно пред |
|
|
|
|
|
отвратить дезактивацию катализатора, так как скорость |
|
|
|
|
|
отложения кокса |
обратно пропорциональна давлению |
|
|
|
|
в третьей степени |
|
Давление, |
Температура,°С |
Объемнаяскорость (проточнаяуста чновка),-1 |
контактаВремя (статическаясисте чма), |
кгс/см2 ^ |
|
|
|
|
|
. |
|
140—385 |
600—760 |
— |
— |
500 |
70 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
70, 300 |
До 550 0,5— |
— |
|
2,0 |
|
70-140 |
480-537 |
|
50—100 |
350-430 0,2— — |
|
1,0 |
103 |
До 500 |
Продолжение табл. 3
Катализаторы
—
А12 О3 + 0,3% К 2 0
Основные результаты
В лабораторном полупроточном реакторе осущест влена гидрогазификация сланца. При времени контакта 5 мин выход СН4 и С 2 Н 6 составляет более 90% (считая на органическую массу сланца)
Каталитическое деалкилирование технических крезолов в фенол затрудняется отложением кокса на ката лизаторе, что может быть уменьшено добавкой щелочи
Литература
180
181
Описай процесс |
получения |
ароматических |
углеводо |
182 |
||||
родов С |
б |
—С8 |
из |
коксового |
легкого |
масла |
(процесс |
|
«литол»). |
|
В процессе осуществляются: |
полимеризация |
|
стиролов (в форполимеризаторе), гидрогенолиз сер нистых соединений, гидрокрекинг, дегидрирование циклоолефинов. Получаемый бензол содержит 0,5 м л н . - 1 тиофена
МоОз + |
СоО. на |
Si02 + |
A l 2 0 3 |
С0М0О4
WS2 + NiS на А12 03 ; Мо03 на А12 03 ; Со + Мо на А12 03 ; А12 03
WS2 + NiS на А12 03
w s 2
Описана модификация катализатора для гидрирова |
183 |
ния полукоксовой смолы. Оптимальное содержание |
|
М0О3 10-12% |
|
Выход жидких продуктов при гидрогенизации сырой |
8S |
сланцевой смолы составил 89%, а при гидрогенизации |
|
коксового дистиллята 97%. Полученные продукты |
|
требуют дальнейшей переработки |
|
Приведены |
балансы распределения фенолов в про |
184 |
||||||||
дуктах переработки буроугольной смолы. Выход низ |
|
|||||||||
ших фенолов |
(до 225 °С) удваивается |
при гидрогени- - |
|
|||||||
зации фракции 225—280 °С |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Разработан |
метод извлечения |
органической |
массы |
185 |
||||||
сланца обработкой его горячим водородом |
под давле |
|
||||||||
нием, что предотвращает карбонизацию. Выход |
смолы |
|
||||||||
111% от выхода в реторте Фишера (выход в процессе |
|
|||||||||
полукоксования 90—95%) |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Показана |
возможность |
получения |
осветительного |
186, |
||||||
керосина из полукоксовой смолы тощих углей. Гидри |
187 |
|||||||||
рование в две стадии, расход водорода 150 м3 /т |
|
|
||||||||
Изучалось |
влияние температуры и давления на |
188 |
||||||||
скорость удаления серы, кислорода и азота из полукок |
|
|||||||||
совой |
смолы |
(фракция 200—325 °С). Повышение тем |
|
|||||||
пературы до 400 °С ускоряет |
удаление очень |
быстро, |
|
|||||||
затем |
медленнее, |
полное |
удаление |
происходит при |
|
|||||
500 °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
докладе |
о |
планируемой |
разработке |
сланцевых |
28 |
||||
месторождений Бразилии (завод-прототип мощностью |
|
|||||||||
2,2 тыс. т сланца в сутки в |
1971 г., |
проектирование |
|
|||||||
крупного завода |
108 тыс. т в сутки в 1973—1974 гг.) |
|
||||||||
упоминается, что в масштабе пилотной установки про |
|
|||||||||
ведено гидрирование смолы на промышленных и спе |
|
|||||||||
циально приготовленных катализаторах. Олефины, сера |
|
|||||||||
и азот удаляются почти полностью |
|
|
|
|
||||||
Отработана |
технология |
горной |
разработки и реторт |
189 |
||||||
ной перегонки сланцев (США). На будущих предпри |
|
|||||||||
ятиях сланцевая смола будет облагораживаться гидри |
|
|||||||||
рованием, возможна также |
гидрогазификация |
|
|
Методы гидрогенизации использованы и для получения и очистки нафталина 1 6 5 .
Большое внимание уделено получению наиболее ценных |
топлив, |
в частности реактивного топлива. Эта задача достаточно |
сложна |
при переработке сланцевых смол, которые содержат много углево
дородов с прямыми цепями. Между тем для обеспечения |
необходимой |
||
низкой температуры застывания (—60 |
°С) должна быть |
осуществлена |
|
глубокая изомеризация |
этих углеводородов, которая |
затрудняется |
|
в присутствии азотистых |
соединений. |
Только после |
тщательного |
изучения этих взаимозависимостей удалось предотвращать отравление катализаторов изомеризации и расщепления 1 4 3 - 1 7 9 и получать реак тивное топливо удовлетворительного качества 1 4 4 > 1 6 в ' 1 8 6 > 1 8 7 . Следует отметить еще одно интересное направление — исчерпывающее гид рирование ароматизированной фракции каменноугольных смол с целью получения полициклических нафтеновых углеводородов, от личающихся высокой теплотворной способностью и, следовательно, представляющих интерес как топливо для ракетных двигателей 1 6 4 > 1 7 4 .
Совершенствовалась и технология гидрогенизационной перера ботки смол. Здесь, как и в случае гидрогенизации углей, наблюдается отход от традиционной трехступенчатой технологии деструктивной гидрогенизации и стремление всемерно упростить технологические схемы путем сокращения числа ступеней * и снижения давления **. Выяснены зависимости между давлением и скоростью основных реак ций процесса 1 6 3 > 1 7 9 . Практически можно легко ориентироваться в вы боре давления, с тем чтобы найти разумный компромисс меяеду удо рожанием процесса из-за применения более сложной аппаратуры высокого давления и обеспечением нужных скоростей реакций и пред отвращением отравления катализаторов. Возможность защиты ката лизаторов при переработке сланцевых смол позволила сократить или полностью устранить самую неэффективную стадию традици онной технологии — жидкофазное гидрирование с плавающим ката лизатором, заменив ее гидрированием на активных стационарных катализаторах ***.
Применение стационарных катализаторов позволяет снизить тем пературу процесса и уменьшить расход водорода. Однако при этом снижается выход химических продуктов, так как именно в жидкофаз-
ном процессе |
в присутствии |
малоактивных |
плавающих |
катализа |
торов реакции восстановления кислород- и |
азотсодержащих функ |
|||
циональных |
групп протекают |
с умеренной |
скоростью, |
сравнимой |
со скоростью расщепления сырья с образованием ценных легких продуктов. Очевидно, что выбор между более или менее активными катализаторами должен решаться в каждом отдельном случае в за
висимости от целей процесса |
и характера |
сырья. |
Применительно |
|||
к технологическим целям, изложенным выше, подбор |
катализаторов |
|||||
* См. ссылки 126, 135, 140, |
141, |
170, |
182. |
153. |
|
|
** |
См. ссылки 108, 118, 128, |
129, |
138, |
141, |
|
|
*** |
См. ссылки 122, 125, 126, |
143—145, |
152. |
|
|
46
был направлен на обеспечение возможно более полного сохранения ценных ароматических углеводородов. Для этого понижали гидри рующую активность катализаторов по отношению к этим углеводо родам при сохранении или даже повышении расщепляющей актив
ности и способности |
гидрировать ди- |
и полициклические |
угле |
|
водороды. Применение |
новых, более |
селективных катализаторов |
||
позволяет |
обеспечить |
более высокий |
выход ароматических |
угле |
водородов |
1 3 0 ' 1 3 3 ' 1 в 0 - 1 8 3 . |
|
|
Если ароматические углеводороды во многих случаях удается селективно сохранить, то задача селективного гидрирования с сохра нением олефиновых связей еще не решена "» 1 2 1 . Между тем возмож ность получения чистых высших а-олефинов, содержащихся в сланце
вых смолах |
в большом |
количестве, |
представляет большой |
интерес для |
нефтехимии, |
например для |
синтеза поверхностно- |
активных веществ. Другой трудностью гидроочистки сланцевых
продуктов |
является |
необходимость |
большой |
полноты |
удаления |
|||||
азота 1 0 4 > 1 0 8 > 1 2 0 > 1 2 2 < 1 2 4 ' 1 3 1 , даже |
небольшое |
количество |
|
которого |
||||||
резко понижает эффективность каталитического крекинга |
очищенных |
|||||||||
продуктов 1 2 4 > 1 5 4 . |
Для |
очистки |
от |
азота |
требуется |
применение |
||||
наиболее |
активных |
катализаторов 1 2 7 > 1 5 3 |
или |
высоких |
темпера |
|||||
тур 1 3 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжают |
разрабатываться |
упрощенные |
технологические |
ва |
||||||
рианты переработки сланцев: термическое |
растворение 1 2 в ' 1 3 7 и |
гид |
||||||||
рогазификация 1 4 9 > 1 8 0 ' |
1 8 9 . |
|
|
|
|
|
|
|
Общим выводом из рассмотрения результатов работ по гидроге низации сланцев и смол является то, что достигнут значительный прогресс в совершенствовании технологии, в изучении химических и кинетических закономерностей. Практически проверены и подго товлены к внедрению не только топливно-химические, но и химикотопливные схемы переработки, и их реализация зависит только от экономической конъюнктуры. По-видимому, из числа стран, исполь зующих гидрогенизацию смол, в ближайшие годы наибольшие темпы развития этих процессов будут в Бразилии 2 8 .
В табл. 4 сопоставляются работы по гидрогенизации нефти и неф тепродуктов.
Как указывалось выше (см. стр. 12) и как видно из данных, при веденных в табл. 4, наибольшее развитие в последние годы получили процессы гидроочистки, применяемые в настоящее время для удале ния серы не только из бензинов и прямогонных дизельных топлив, но и для очистки масляных фракций, нефтяных остатков, сырой нефти, т. е. практически любых видов сырья, полупродуктов и про дуктов нефтепереработки.
Имеется много различных фирменных модификаций процессов гидроочистки дистиллятных продуктов. Они очень близки и разли чаются только деталями приготовления катализаторов и некоторым варьированием условий процесса. Практически все катализаторы
гидроочистки представляют |
собой алюмокобальтмолибденовые |
или |
алюмоникельмолибденовыѳ |
композиции 4 3 ° . Эти катализаторы |
хотя |
47
Таблица 4. Гидрогенизация нефти, продуктов переработки нефти и другого углеводородного сырья
|
|
Объемная |
|
|
Давле |
Темпера |
скорость |
Катализаторы |
Основные результаты |
ние, |
тура, |
(проточи, |
||
кгс/см* |
|
уст . ), |
|
|
|
|
ч - 1 |
|
|
50 |
343 |
10,0 |
|
I |
15 |
0,4 |
|
400 |
50 |
1,0 |
|
370 |
10 415-425
50 413
20-25 |
300-450 |
|
1,5-2,0 |
450-480 |
— |
50 |
375 |
— |
550 |
480 |
0,7 |
300 327
600 |
460 |
0,8-1,0 |
ч
275 460 0,45
50-100 340-380 0,4-0,9
W + Ni |
+ |
S (40 %W, |
Приведены результаты гидроочистки различных неф |
||||||||||
250/oNi) |
|
|
тепродуктов: легкий |
крекинг-бензин — содержание се |
|||||||||
|
|
|
ры |
уменьшается |
с |
0,065 до 0,0013%, бромное число |
|||||||
|
|
|
с 56 до 5 г Вг2 /100 г; тяжелый газойль — соответственно |
||||||||||
|
|
|
с 0,26 до 0,002%, с 75 до 8,4; |
бензин |
соответственно |
||||||||
|
|
|
с 0,51 до 0,008%, ароматизированный дистиллят с |
||||||||||
|
|
|
0,08 до 0,003%, с 28 до 0,5. |
Расщепление |
практиче |
||||||||
|
|
|
ски не происходит, ароматические углеводороды не |
||||||||||
|
|
|
затрагиваются, |
обессеривание |
|
протекает |
несколько |
||||||
|
|
|
быстрее гидрирования олефинов, сохранить которые, |
||||||||||
|
|
|
однако, |
не |
удается |
|
|
|
|
|
|||
Co + Mo на |
боксите (I); |
При гидроочистке сырой нефти более активен ката |
|||||||||||
Zn-f Mo на боксите (II) |
лизатор I : содержание серы снижается с 2,08 до 0,17%, |
||||||||||||
|
|
|
тогда как в случае катализатора |
I I — лишь до 0,32% |
|||||||||
Состав |
не |
известен (не |
Содержание серы в циркулирующем масле каталити |
||||||||||
чувствительный к сере) |
ческого |
крекинга |
уменьшалось |
от 1,42 до |
0,15%. |
||||||||
|
|
|
При этом происходило заметное гидрирование |
аромати |
|||||||||
|
|
|
ческих колец (число ароматических атомов на молекулу |
||||||||||
|
|
|
при неизменяющемся молекулярном весе 208—209 |
||||||||||
|
|
|
уменьшается |
с 11,5 |
до 8,8, неароматических — возра |
||||||||
|
|
|
стает с 3,8 до 6,9), протекающее за счет |
бициклических |
|||||||||
|
|
|
ароматических углеводородов. Для полного насыще |
||||||||||
|
|
|
ния ароматических углеводородов необходимо давле |
||||||||||
|
|
|
ние |
200 |
кгс/см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Мо0 3 на A l 2 0 3 W + Ni + S |
Гидроочистке |
подвергался продукт |
адсорбционного |
||||||||||
|
|
|
разделения легкого крекинг-бензина, |
содержавшего |
|||||||||
|
|
|
ароматические углеводороды, олефины и 3,4—4,5% |
||||||||||
|
|
|
серы. Остаточное содержание серы 0,05%, водород |
||||||||||
|
|
|
расходуется |
на |
обессеривание |
и |
насыщение |
|
олефинов |
||||
|
|
|
в отношении 3 : 1 , ароматические углеводороды не за |
||||||||||
|
|
|
трагиваются |
|
|
|
|
|
|
|
|
Мо03 |
на А12 03 (I) |
Катализатор |
дегидрирования, содержащий |
60 — 80 г |
|||||||||||
То же (II) |
Мо03 |
на 1 л носителя, может быть применен для гидро |
|||||||||||||
|
|
|
очистки. При режиме I удаляются олефины, сера, азот |
||||||||||||
|
|
|
и кислород, а ароматические углеводороды сохраня |
||||||||||||
Со + Мо |
|
ются; при режиме I I — сохраняются также и олефины |
|||||||||||||
|
Проведены опыты гидроочистки тридекана, к ко |
||||||||||||||
|
|
|
торому добавлялись сернистые соединения до содер |
||||||||||||
|
|
|
жания серы 1,4%. |
Октадецилмеркаптан, |
диоктилсуль- |
||||||||||
|
|
|
фид, бензилоктилсульфид и фенилдецилсульфид вос |
||||||||||||
|
|
|
станавливаются |
почти полностью |
(до 0,01—0,02% S ) , |
||||||||||
|
|
|
несколько больше остается бензтиофена (0,05% S). |
||||||||||||
|
|
|
Ароматические |
|
кольца |
гидрируются |
незначительно |
||||||||
WS2 ; WSa-r-NiS на А12 03 ; |
Описан первый вариант переработки нефтяных остат |
||||||||||||||
Fe |
на терране |
ков (выкипающих выше |
360 °С) |
по трехступенчатому |
|||||||||||
WS2 |
«угольно-смоляному варианту». В первой ступени осу |
||||||||||||||
|
|
|
ществлялась |
циркуляция |
гидрогенизата, |
кипящего |
|||||||||
|
|
|
выше |
360 °С; |
выход бензина |
13,2%, |
широкой |
фрак |
|||||||
|
|
|
ции 74,5%. Во второй ступени выход жидкого гидро |
||||||||||||
|
|
|
генизата по широкой фракции 97,4%, |
в третьей — |
|||||||||||
|
|
|
95,3%. Общий выход бензина 82% (октановое число 64, |
||||||||||||
|
|
|
с добавкой 0,04% ТЭС — 78,5), выход |
газов |
(С2 —С4 ) |
||||||||||
|
|
|
8,1% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
WS2 |
на |
терране |
Найдено, что более целесообразно объединение двух |
||||||||||||
|
|
|
парофазных ступеней в одну и переработка |
суммар |
|||||||||||
|
|
|
ного жидкофазного гидрогенизата (процесс Kombiver |
||||||||||||
|
|
|
fahren), который содержит 48% фракций, кипящих выше |
||||||||||||
|
|
|
360 °С. За один |
проход |
образуется |
до 50% |
бензина. |
||||||||
|
|
|
При |
рециркуляции |
фракции |
выше |
180 °С |
произво |
|||||||
Новый |
катализатор на |
дительность установки повышается на 27% |
|
|
|||||||||||
Суммарный жидкофазный гидрогенизат (см. преды |
|||||||||||||||
основе |
алюмосиликатов |
дущую аннотацию) перерабатывался над более эффек |
|||||||||||||
|
|
|
тивным катализатором при меньшем давлении; |
окта |
|||||||||||
|
|
|
новое число бензина с 0,04% ТЭС равно 71—72 |
||||||||||||
MoS3 |
на глине (1 : 3) |
Показана возможность |
гидроочистки |
коксохимиче |
|||||||||||
|
|
|
ского |
бензола; |
содержание |
серы |
снижается |
с |
0,249 |
||||||
|
|
|
до 0,0028—0,0046%, |
фактических |
смол |
с 14 до 1 — |
|||||||||
|
|
|
7 мг/100 мл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|