Файл: Сыркин, А. М. Соединения нефти и методы ее переработки учебное пособие для студентов нехимических специальностей.pdf

ГЛАВА VII

ГИДРОГЕНИЗАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

§ 1.Гидроочистка нефтепродуктов

Гидроочистка предназначена для удаления из нефтепродук­ тов серы, азота, кислорода и металлов и насыщения водородом непредельных соединений. Она является наиболее распространен­ ным и удобным способом подготовки сырья для каталитических процессов — риформинга, крекинга, гидрокрекинга. Гидроочист­ ке подвергают широкую гамму продуктов: бензины тракторные, осветительные и авиационные керосины, дизельные и котельные топлива, масляные дистилляты, парафины.

§ 2. Химизм и механизм гидроочистки

Гидроочистка осуществляется в присутствии гидрирующих ка­ тализаторов. Основные реакции гидрирования сернистых соеди­ нений протекают с образованием предельных углеводородов и сероводорода:

\ S/

95

Скорость гидрирования сернистых соединений неодинакова. Наиболее медленно гидрируются соединения, у которых сера на­ ходится в кольце (типа тиофенов).

Гидрирование кислородных и азотистых соединений сопро­ вождается образованием воды и аммиака.

Например: ROH-fH2----*-RH4-H20 RNH2+H.2----*■RH+NH3

В процессе гидроочистки имеет место насыщение непредель­ ных углеводородов и частичное гидрирование ароматических ко­ лец. Алкодиены гидрируются легче, чем моноолефины.

Из побочных реакций следует отметить реакции гидрокрекин­ га и изомеризации парафиновых углеводородов, циклизации алкенов, уплотнения, приводящие к отложению кокса на катализа­ торе.

§ 3. Факторы процесса гидроочистки

Содержащиеся в сырье металлы почти полностью отлагаются на катализаторе. Реакции гидрирования сопровождаются выде­ лением тепла. При гидроочистке прямогонных дистиллятов тепловой эффект составляет 18—20 ккал/кг; для вторичных и ос­ таточных топлив он может достигать 60—120 ккал/кг сырья.

Сырье. Качество сырья и гидроочистки оценивают по содержа­ нию сернистых и других гетеросоединений, йодному числу, зави­ сящему от концентрации непредельных углеводородов, коксуе­ мости и фракционному составу.

Чем больше содержится в сырье соединений, требующих гид­ рирования, тем больше расход водорода. Тяжелые нефтяные фракции гидрируются медленнее, чем легкие, т. к. в них преоб­ ладают циклические соединения серы.

Процесс гидроочистки остаточных топлив (гидрообессерива­ ние) осложнен интенсивным закоксовыванием катализатора.

Катализатор. Гидроочистка осуществляется на алюмокобальтмолибденовом катализаторе, представляющем собою пористые таблетки размерами 4X4 мм. Окись алюминия выполняет роль носителя, окислы и сульфиды кобальта и молибдена придают ка­ тализатору гидрирующую способность. Содержание гидрирую­ щих компонентов в катализаторе составляет 8—20% вес. Отла­ гающийся на катализаторе кокс периодически выжигают возду­ хом. Продолжительность работы катализатора между регенера­ циями составляет 3—12 месяцев.

Температура процесса поддерживается в пределах 380 — 420°С. Для увеличения скорости реакции гидрирования темпера­ туру требуется повышать. Однако при 425°С и выше усиливают­ ся реакции гидрокрекинга.

96

Объемная скорость подачи сырья находится в широких пре­ делах: 0,5—10 час-'-Особенно большая объемная скорость до­ пускается при переработке прямогонных бензинов (5 час"1и вы­ ше). Для дизельных она составляет 1,5—3 час—1,для масляных дистиллятов—0,5—1час-1.Чем больше в сырье тиофенов, бензо­ тиофенов и других трудно гидрируемых соединений и чем боль­ шая глубина очистки требуется, тем меньше должна быть объ­ емная скорость.

Давление. Реакции гидрирования протекают с уменьшением объема, по этой причине степень гидрирования заметно повыша­ ется при увеличении давления до 40—60 атм.

Чистота и кратность циркуляции водорода

На установку поступает газ, содержащий 65—95% объема. водорода. Водород расходуется на реакции гидрирования и раз­ бавляется метаном, этаном и другими примесями. При этом сни­ жается парциальное давление водорода и степень гидроочист­ ки.

Чтобы поддержать достаточно высокую чистоту водорода при минимальном его расходе, процесс ведут с рециркуляцией водо­ рода при частичном отводе его с установки. Кратность циркуля­ ции составляет 250—750 нм3/м3 сырья. Увеличение циркуляции водорода ограничено ростом энергозатрат на его компрессию.

§ 4. Варианты технологического оформления процесса гидроочистки

Из всех разновидностей процесса наибольшее распростране­ ние получила типовая установка гидроочистки (рис. 16), пред­ назначенная для облагораживания дизельного и других топлив.

Установка состоит из реакторного блока, включающего три последовательно соединенных реактора с неподвижным слоем алюмокобальтмолибденового катализатора, системы стабилиза­ ции гидроочищенного продукта (катализата) и узла очистки циркулирующего водорода от образующегося в процессе серово­ дорода путем поглощения последнего водным раствором моноэтаноламина.

Постепенно закоксовывающийся катализатор (до 20% кок­ са) 1—2 раза в год подвергают регенерации путем выжига кокса воздухом, разбавленным дымовыми газами.

Технологический режим гидроочистки дизельного топлива

t

9—печь стабилизации; 10— холодильники; И, 12—насосы; 13—циркуляцион­

98