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

Т а б л и ц а 33

Углеводородный состав нефтезаводских газов, % вес

(табл. 33), что позволяет использовать их как сырье для получе­ ния бензина и нефтехимических продуктов.

Наиболее высокое содержание непредельных в газе пироли­ за. В газах каталитического риформинга, гидрокрекинга и гид­ роочистки отсутствуют непредельные углеводороды. Каталити­ ческий крекинг и гидрокрекинг позволяют получать технический изобутан, являющийся сырьем для производства высокооктано­ вого компонента бензина на установках алкилирования. Ката­ литический риформинг дает водородсодержащий газ для про­ цессов гидрокрекинга и гидроочистки. В нефтезаводских газах содержатся примеси окиси и двуокиси углерода, сероводорода, влага.

Нефтезаводские газы подвергают очистке от примесей, осуш­ ке, ректификации с получением метановодородной, этан-этилено- вой, пропан-пропиленовой, бутан-бутиленовой и изобутиленовой фракций.

Очистку газов производят жидкими или твердыми поглотите­ лями. К жидким поглотителям относятся моно-, ди- и триэта- ноламины. Моноэтаноламины обладают наибольшей поглоти­ тельной способностью. Триэтаноламин поглощает только серово­ дород и не реагирует с двуокисью углерода.

Принципиальная технологическая схема установки очистки газов показана на рис. 23. Сущность очистки газов сводится к тому, что при пониженной температуре и высоком давлении се­

127

дород; VI—водяной пар;VII—вода; V III—свежий эганоламин

Для очистки газа применяют 15%-ный водный раствор этано­ ламина. Присутствующие в очищенном газе органические кисло­ ты и сероокись углерода необратимо реагируют с моноэтаноламнном, снижая активность раствора. Этаноламины вызывают коррозию простой стали.

§ 1. Осушка газа

Осушка газа необходима перед низкотемпературной ректи­ фикацией, а также для защиты от порчи некоторых катализато­ ров, например, алюмоплатинового на установках платформинга и серной кислоты на установках алкилирования.

128

Р и с. 24. Принципиальная схема осушки газа твердыми поглотителями

А п п а р а т ы : 1,2—адсорберы; 3—паровой подогреватель; 4—холодильника, 5—газосепаратор

П о т о к и : 1—исходный газ; II—осушенный газ; III —вода

Технологическая схема осушки газа жидким поглотителем (диэтиленгликолем) аналогична показанной на рис. 23.

В качестве твердого поглотителя используют в основном мо­ лекулярные сита (цеолиты). Цеолиты для осушки газов харак­ теризуются размерами отверстий внутренних пор от 3 до 9А° и имеют мольное отношение окислов кремния и алюминия в пре­ делах 1,9—2,8.

Технологическая схема установки осушки газов твердым пог­ лотителем приведена на рис. 24. Установка снабжена двумя или тремя поглотительными колоннами периодического действия. Пока в одной из них производится осушка газа, в другой идет регенерация адсорбента. Поглощению влаги благоприятствует низкая температура и высокое давление. Для регенерации ад­ сорбента часть осушаемого газа нагревают до температуры 150—200°С и продувают им адсорбер. Испарившаяся влага кон­ денсируется в холодильнике и затем отделяется от газа в газо-

сеиараторе.

Жидкие поглотители позволяют снизить точку росы газа до

— 10— 15°С. Твердые поглотители дают возможность довести точку росы до —75°С и даже — 100СС, что соответствует пример­ ному влагосодержанню 10_3—10~ 4 % вес. Молекулярные сита и другие твердые поглотители отравляются продуктами полиме­ ризации непредельных газов.

129

§ 2. Фракционировка нефтезаводских газов

Для разделения газов на фракции применяют ректификаци­ онный или абсорбционно-ректификационный методы.

Технологическая система газофракцнонирующей установки' (ГФУ) показана на рис. 25. На этой установке для конденсации газов в ректификационных колоннах, и особенно в первой колон­ не, необходимо поддерживать весьма низкую температуру (—90°С) и высокое давление (35 ата). При применении абсорб­ ционно-ректификационного метода (на установках АГФУ) необ­ ходимость в глубоком охлаждении отпадает. Выделение метано­ водородной фракции на АГФУ производится путем абсорбции фракции Сг и выше под давлением 10 ата при температуре

— 10°С. В качестве абсорбента используется тяжелая часть раз­ деляемого газа. Недостатком установки АГФУ является высо­ кая нагрузка колонн по жидкости. На НПЗ применяются оба типа установок.

4—паровые подогреватели; 5—сырьевой компрессор; 6—насосы; 7—холодиль­ ники; 8—емкости орошения

П о т о к и: 1—исходный газ; II —метановодородная фракция; II I —фрак­ ция С,—Cs; IV—фракция С4; V—остаюк С6 и выше

§ 3. Полимеризация непредельных углеводородов

Полимеризация непредельных газообразных углеводородов, применяется на НПЗ для производства высокооктанового полимербензина.

130

Ресурсы легких углеводородов, образующихся при крекинге, превышают то количество, которое можно ввести в бензины без превышения нормы на упругость паров. Поэтому с внедрением термического и каталитического крекинга избыточный газ стали подвергать полимеризации. Широкому внедрению полимериза­ ции способствовало развитие каталитического крекинга, дающе­ го низшие олефины. Например, в США имеется 150 установок полимеризации общей мощностью 23 тыс. м3/сутки.

Процесс полимеризации протекает по карбоний-нонному ме­ ханизму с участием кислотных катализаторов. Основная реак­ ция — полимеризация бутиленов с образованием изооктилена.

§ 4. Факторы процесса полимеризации

Сырье. В качестве сырья применяют нефтезаводские газы с содержанием олефинов до 95% вес, но чаще всего берут про­ пиленовую и бутиленовую фракции и их смеси. Использовать пентан-амиленовую фракцию для полимеризации экономически нецелесообразно, так как она обладает достаточно большим ■октановым числом и ее лучше применять в качестве компонента бензина.

Скорость полимеризации растет в ряду этилен, пропилен, н- бутилен, изобутилен. Сырье необходимо очищать от азотистых соединений и диолефинов, чтобы не допустить отравления ката­ лизатора. Сернистые соединения также надо удалять из сырья, чтобы готовый продукт не содержал серы, снижающей качество бензина.

Объемная скорость. Путем подбора условий полимеризацию удается проводить при объемной скорости 2 ч— 1 и даже выше.

Температура.Юбычно температура полимеризации составляет 180—210°С. Степень превращения почти не зависит от температу­ ры. Процесс сопровождается выделением тепла (200—300 ккал/кг олефинов), которое необходимо отводить из реактора.

Давление. С ростом давления, особенно до 17 ата, скорость полимеризации растет. Высокое давление необходимо также для того, чтобы большая часть компонентов сырья конденсировалась и смывала с поверхности катализатора полимерные смолы, яв­ ляющиеся побочными продуктами.

Катализатор. Полимеризацию олефинов ускоряет целый ряд катализаторов: хлористый алюминий в твердом виде и в раство­ ре хлористого этила, крепкая серная кислота, пирофосфат меди на активном угле, фосфорная кислота. Широкое промышленное применение имеет фосфорная кислота на кизельгуре или кварце­ вом щебне. В последнее время начинают применять жидкую фос­ форную кислоту без носителей.

Фосфорная кислота фактически представляет собой смесь кис­ лот (орто-, пиро-, три- и др.). Наибольшая каталитическая актив­ ность наблюдается у ортофосфорной кислоты Н3РО4, пирофос-

131

9 /

JST

2

форная кислота Н4Р2О7 малоактивна. Качество катализатора можно оценивать по содержанию пятиокиси фосфора. Чем выше это содержание, тем больше скорость полимеризации. Однако при чрезмерно большом содержании пятиокиси фосфора (что может быть достигнуто путем обезвоживания, сушки катализатора) снижается активность и повышается вязкость кислоты. Обводне­ ние приводит к уменьшению вязкости и уносу кислоты.

§ 5. Технологическое оформление процесса полимеризации

Принципиальная схема установки показана на рис. 26. Подо­ гретое до 200°С сырье вместе с рециркулирующим газом, содер­ жащим небольшое количество непредельных углеводородов, под­ вергают полимеризации в 3,4 или в 6 реакторах с неподвижным слоем катализатора типа теплообменника. Возможно как после­ довательное, так и параллельное соединение реакторов. При пос­ ледовательном соединении сырье вначале подают в реактор с наиболе «старым» катализатором; хвостовой реактор содержит свежий катализатор. Так как при полимеризации выделяется мно­ го тепла, реактор охлаждается водой, проходящей в межтрубном пространстве. Для предотвращения высыхания катализатора в. реактор подают воду в количестве 0 ,1—0 ,2 % вес.

132