Меню Рубрики

Установки гидроочистки применяемые в настоящее время

Гидроочистка нефтепродуктов

Гидроочистка — процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре.

Гидроочистка — процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре.

Это гидрогенизационный процесс очистки сырья (от газа до масел и парафина), получаемого при первичной переработке и при термокаталитических процессах. Применяют для удаления из нефтепродуктов сернистых, азотистых, кислородных, металлорганических и непредельных соединений.

Гидроочистка нефтяных фракций направлена на снижение содержания сернистых, азотистых, кислородных, металлорганических и непредельных соединений в товарных нефтепродуктах.

Побочно происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений, а также гидрокрекинг молекул углеводородов.

Наиболее распространённый процесс нефтепереработки.

Гидроочистке подвергаются следующие фракции нефти:

1. Бензиновые фракции (прямогонные и каталитического крекинга);

Гидроочистка бензиновых фракций

Различают гидроочистку прямогонных бензиновых фракций и фракций бензина каталитического крекинга.

1. Гидроочистка бензина прямогонных бензиновых фракций.

Направлен на получения гидроочищенных бензиновых фракций — сырья для риформинга.

Процесс гидроочистки бензиновых фракций основан на реакциях гидрогенолиза и частичной деструкции молекул в среде водородсодержащего газа ( ВСГ ), в результате чего органические соединения серы, азота, кислорода, хлора, металлов, содержащиеся в сырье, превращаются в сероводород, аммиак, воду, хлороводород и соответствующие углеводороды

Качество топлива до и после гидроочистки:

показатели сырье продукт
Плотность кг/м3, 850 845
Содержание серы %масс, 1,32 0,2
Йодное число г I2/100 г. 4,0 1,2
Температура застывания, °С −3 −1
Цетановое число 52 53

Параметры процесса: Давление 1,8-2 МПа; Температура 350-420 °C; Содержание водорода в ВСГ — 75 %; Кратность циркуляции водорода 180-300 м³/м³; Катализатор — никель — молибденовый.

Типичный материальный баланс процесса:

Продукция Выход % на сырье
Взято всего: 100,40
Фр. 240-360 (180-360)°С 100
ВСГ 0,40
Получено всего: 100,40
Углеводордные газы 0,6
Сероводород 1,2
Бензиновый отгон 1,30
Гидроочищенная фракция 96,9
Потери 0,4

Гидроочистка бензина каталитического крекинга.

Процесс направлен на снижение серы и диеновых углеводородов в товарных бензинах.

показатели сырье продукт
Плотность кг/м3, 759 751
Содержание серы %масс, 0,28 0,1
Йодное число г Br2/100 г. 52 41
Октановое число м.м. 81 80,5

Гидроочистка керосиновых фракций

Гидроочистка керосиновых фракций направлена на снижение содержания серы и смол в реактивном топливе. Сернистые соединения и смолы вызывают коррозию топливной аппаратуры летательных аппаратов и закоксовывают форсунки двигателей.

Качество топлива до и после гидроочистки:

показатели сырье продукт
Плотность кг/м3, 785 778
Содержание серы %масс, 0,46 0,15
Йодное число г I2/100 г. 2,2 0,5
Температура вспышки, °С 30 30
Температура застывания, °С −62 −64

Параметры процесса: Давление 1,5-2,2 МПа; Температура 300-400 °C; Содержание водорода в ВСГ — 75 %; Кратность циркуляции водорода 180-250 м³/м³; Катализатор -кобальт — молибденовый

Типичный материальный баланс процесса:

Продукция Выход % на сырье
Взято всего: 100,25
Фр. 140-240 °C 100
ВСГ 0,25
Получено всего: 100,25
Углеводордные газы 0,65
Сероводород 0,2
Бензиновый отгон 1,10
Гидроочищенная фракция 97,9
Потери 0,4

Гидроочистка дизельного топлива

Гидроочистка дизельного топлива направлена на снижение содержания серы и полиароматических углеводоров.

Сернистые соединения сгорая образуют сернистый газ, который с водой образует сернистую кислоту -основной источник кислотных дождей.

Полиароматика снижает цетановое число

Качество топлива до и после гидроочистки:

показатели сырье продукт
Плотность кг/м3, 850 845
Содержание серы %масс, 1,32 0,2
Йодное число г I2/100 г. 4,0 1,2
Температура застывания, °С −3 −1
Цетановое число 52 53

Параметры процесса: Давление 1,8-2 МПа; Температура 350-420 °C; Содержание водорода в ВСГ — 75 %; Кратность циркуляции водорода 180-300 м³/м³; Катализатор-никель-молибденовый.

Типичный материальный баланс процесса:

Гидроочистка вакуумного газойля

Гидроочистка вакуумного газойля направлена на снижение содержания серы и полиароматических углеводородов.

Гидроочищенный газойль является сырьем для каталитического крекинга.

Сернистые соединения отравляют катализатор крекинга, а также ухудшают качество целевого продукта бензина каталитического крекинга (см. Гидроочистка бензиновых фракций).

Качество топлива до и после гидроочистки:

показатели сырье продукт
Плотность кг/м3, 920 885
Содержание серы %масс, 1,6 0,2
Бромное число г Br2/100 г. 0,25 0,05
Температура застывания, °С 27 34

Параметры процесса: Давление 8-9 МПа; Температура 370-410 °C; Содержание водорода в ВСГ — 99 %; Кратность циркуляции водорода >500 м³/м³; Катализатор -никель-молибденовый.

Типичный материальный баланс процесса:

Продукция Выход % на сырье
Взято всего: 100,65
Фр. 350-500 °C 100
ВСГ 0,65
Получено всего: 100,65
Углеводордные газы 1,5
Сероводород 1,5
Бензиновый отгон 1,30
Гидроочищенная фракция 86,75
Дизельная фракция 9,20
Потери 0,4

Гидроочистка нефтяных масел

Гидроочистка нефтяных масел необходима для осветления масел и придания им химической стойкости, антикоррозийности, экологичности.

Гидроочистка улучшает также индекс вязкости моторных масел.

Во многом гидроочистка нефтяных масел аналогична гидроочистке вакуумных газойлей.

источник

Установка гидроочистки

Назначение

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:

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.

Технологическая схема

Хотя «процесс гидроочистки» имеет несколько различных применений (например, десульфуризация, насыщение олефинами, деазотирование и т. д.) и используется для различных видов нефтяных фракций от нафты до атмосферного остатка, практически все установки гидроочистки имеют похожие схемы. Они состоят из реакторного блока высокого давления и секции фракционирования низкого давления.

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.

Читайте также:  Установка t max 506

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.

  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.

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.

Читайте также:  Установка куки на весь сервер

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.

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.

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.

Достоинства и недостатки

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 бензина Г/о керосина Г/о дизельного топлива Г/о вакуумного дистиллята
Сырье 100 100 100 100
Водород 100% 0,15 0,25 0,4 0,65
Всего 100,15 100,25 100,4 100,65
Получено, %
Гидроочищенное топливо 99 97,9 96,9 86,75
Дизельная фракция 9,2
Отгон (бензин) 1,1 1,3 1,3
Углеводородный газ 0,65 0,65 0,6 1,5
Сероводород 0,2 1,2 1,5
Потери 0,5 0,4 0,4 0,4
Всего 100,15 100,25 100,4 100,65

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

Добавить комментарий

Adblock
detector