5 Аппаратурное оформление установок гидроочистки
Установки имеют много общего по аппаратурному оформлению и схемам реакторных блоков. Различаются по мощности, размерам аппаратов, технологическому режиму и схемам секций сепарации и стабилизации гидрогенизатов. Установки предварительной гидроочистки бензинов - сырья каталитического риформинга - различаются также вариантом подачи ВСГ: с циркуляцией или без циркуляции «на проток». На всех остальных типах установок применяется только циркуляционная схема подачи ВСГ. В схеме с циркуляцией ВСГ легко поддерживается постоянное соотношение водорода к сырью.
Наличие циркуляционного компрессора позволяет в зависимости от качеств катализатора и сырья, концентрации водорода в ВСГ регулировать требуемую кратность циркуляции ВСГ, дает возможность проводить газовоздушную регенерацию катализаторов.
На промышленных гидрогенизационных установках применяется два способа сепарации ВСГ из газопродуктовой смеси:
холодная (низкотемпературная) применяется на установках гидроочистки бензиновых, керосиновых и иногда дизельных фракций. Заключается в охлаждении газопродуктовой смеси, отходящей из реакторов гидроочистки, сначала в теплообменниках, затем в холодильниках (воздушных и водяных) и выделении ВСГ в сепараторе при низкой температуре и высоком давлении. В сепараторе низкого давления выделяют низкомолекулярные углеводородные газы.
горячая (высокотемпературная) применяется преимущественно на установках гидрообессеривания высококипящих фракций нефти: дизельных топлив, вакуумных газойлей, масляных дистиллятов и парафинов. Газопродуктовая смесь после частичного охлаждения в теплообменниках поступает в горячий сепаратор; выделяемые в нем ВСГ и углеводородные газы охлаждаются до низкой температуры в воздушных и водяных холодильниках и далее поступают в холодный сепаратор, где отбирается ВСГ с достаточно высокой концентрацией водорода.
Схема холодной сепарации ВСГ, по сравнению с горячей обеспечивает более высокую концентрацию водорода в ВСГ. Основным достоинством варианта горячей сепарации является меньший расход, как тепла, так и холода.
Схема стабилизации гидрогенизатов используют:
подогрев низа стабилизационной колонны горячей струей через печь
подогрев низа стабилизационной колонны ребойлером
Выбор обусловливается фракционным составом сырья, ресурсами ВСГ и водяного пара и т.д.
Варианты регенерации насыщенного раствора абсорбента сероочистки ВСГ от H2S:
непосредственно на самой установке гидрооблагораживания
централизованная регенерация в общезаводском узле.
6 Технологические варианты процесса гидроочистки
Как правило, все процессы гидроочистки проходят по следующим этапам: подогрева и загрузки сырья, проведения реакции ( реакторный блок), разделение продуктов реакции, циркуляции водородсодержащего газа и подачи добавочного водорода. Во всех процессах проводят регенерацию катализатора
Опытно-промышленная установка гидроочистки была запроектирована для удаления серы из дистиллятов дизельного топлива прямогонного и каталитического происхождения. Однако, как показал опыт эксплуатации этой установки, она может служить и для обессеривания и для удаления других вредных примесей из нефтяных дистиллятов, начиная от легкого прямогонного бензина до парафина включительно. Установка состоит из четырех основных частей: нагревательной, реакторной, сепарационно-фракционирующей и абсорбционной. На установке имеются и другие секции для выполнения таких операций, как водородсодержащего газа, подпитка установки свежим водородом, регенерация катализатора.
Установка гидроочистки типа Л-24-6 предназначена для удаления серы из нефтяных дистиллятов на алюмо-кобальт-молибденовом катализаторе при давлении в зоне реакции 5 МПа (50 атм.). Проект установки выполнен Ленгипрогазком. Основным сырьем для гидроочитски служит смесь прямогонных дистиллятных фракций, выкипающих в пределах 240-350 оС, полученных из сернистых нефтей и дистиллятов коксования или каталитического крекинга в соотношении 1:1 с содержанием серы до 1,5 % вес. и тепловым эффектом реакции не более 27,5 ккал/кг. Помимо основного сырья, на установке можно очищать от серы различные нефтяные фракции, начиная от бензиновых, выкипающих в пределах 85-180 оС, первичного или вторичного происхождения, и кончая фракциями дизельного топлива, выкипающими в пределах 240-350 оС, с содержанием серы до 3 %. Установка состоит из двух блоков и дает возможность вести гидроочистку одновременно двух видов сырья.
В зарубежной практике гидроочистка применяется главным образом для очистки от серы бензино-лигроиновых фракций и дизельных топлив прямой перегонки и крекинга.
В США широко применятся процесс юнифайнинг, разработанный американскими компаниями «Ю.О.П.» и «Юнион ойл», вследствие своей гибкости и применяемости для очистки большого ассортимента нефтепродуктов. Его применяют для очистки от серы, азота, кислорода и других примесей прямогонных и крекинг-бензинов, средних и тяжелых дистиллятов и масляных фракций с высоким и низким содержанием серы. Действующие установки юнифайнинг имеют мощность по переработке сырья от 47 до 60 000 т/сут. В процессе юнифайнинг применяют кобальт-молибденовый катализатор на окисло-алюминиевом носителе. Юнифайнинг обычно ведут при температуре 260-400 оС и давлении от 21 до 56 МПа. Пробег установок между регенерациями катализатора примерно 1 год.
Процесс гидрофайнинг получил широкое распространение в США, Канаде и Англии. Он применяется для очистки прямогонных и крекинг-бензинов, лигроина, керосинов, дизельного топлив, газойлей и масляных фракций. Процесс ведется на окисных кобальтмолибденовых катализаторах на окиси алюминия при температуре от 204 до 427 оС, давлении от 35 до 11,3 МПа, объемной скорости по жидкому сырью 0,5-16 ч-1 и отношении водорода к сырью около 625 м3 /м3 . Выход жидких продуктов реакции составляет 100 %, считая на сырье.
Процесс жидкофазного обессеривания, разработанный фирмой «Шелл», применяется для очистки средних дистиллятов типа дизельного топлива. Сырье и циркулирующий водород поступают сначала в теплообменник для предварительного подогрева продуктами реакции из реактора, а затем в печь для нагрева до требуемой конечной температуры. Нагретая смесь подается в верхнюю часть реактора. В реакторе смесь сырья и газа проходит сверху вниз несколько слоев алюмокобальтмолибденовго катализатора. Число слоев катализатора зависит от содержания серы в сырье и требуемой степени обессеривания. Чтобы снять избыточночное тепло экзотермических реакций гидрирования, чежду слоями катализатора вводят холодное сырье.
При очистки сырья с невысоким содержанием серы (до 1 %) промежуточного охлаждения, как правило, не производят. По выходу из реактора продукты охлаждают в теплообменнике и холодильнике и подают в газосепаратор высокого давления. Из сепаратора (сверху) газовую фазу отводят и возвращают в процесс как циркулирующий газ. Жидкая фаза поступает в сепаратор низкого давления и после испарения из нее газообразных продуктов при температуре и давлении в этом аппарате направляется в ректификационную колонну для окончательного удаления сероводорода и легких фракций.
Основной особенностью жидкофазного процесса гидроочистки является проведение его при сравнительно низком соотношении циркулирующего водорода и исходного сырья, равном 45-270 м3/м3. При этом варианте гидроочитски достигается несколько большая степень обессеривания, чем при парофозном варианте, когда циркуляция водорода составляет 800-1800 м3/м3 . Низкая кратность циркуляции водородсодержащего газа к сырью определяет и более низкие капиталовложения на строительство установки и эксплуатационные расходы. Процесс жидкофазного обессеривания проводится при температуре 350-390 оС, давлении 4,3-4,5 МПа, при объемной скорости 1,6 ч-1 и кратности циркуляции водородсодержащего газа к сырью 45-270 м3/м3 . При этом процессе степень обессеривания составляет 80-90 %.
Список использованной литературы
Алиев Р.Р., Елшин А.И., Резниченко И.Д. Проблемы и критерии выбора катализаторов для гидроочистки нефтяных фракций. Химия и технология топлив и масел. - 2001. - №2. - С.16.
Герасименко А.М., Жадановский Н.Б., Финелонов В.П. Гидроочистка нефтепродуктов. - М.: Гостоптехиздат, 1962. - 133 с.
Технологический регламент ГО-4
В.Н. Эрих, М.Г. Расина, М.Г. Рудин. Химия и технология нефти и газа. Л., Химия. 1985.
Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. - М.: Химия, 1985. - 350 с.
А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. Процессы и аппараты химической технологии. М., Химия. 1967.
Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. - М.: Химия, 1974. - 344 с.
Чернышева Е.А., Осина И.В., Глаголева О.Ф. Процессы гидроочистки на отечественных катализаторах на базе действующих установок. Нефтепереработка и нефтехимия. - 2001. - №11. - С.78.
Орочко Д.И., Сулимов А.Д., Осипов Л.Н. Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке. - М.: Химия, 1971. - 350 с.