Сырьем в процессе гидроочистки является прямогонная дизельная фракция 180-360 °С, получаемая на установках первичной перегонки нефти ЭЛОУ-АВТ. Основные показатели качества сырья, а также получаемых в процессе бензина и гидроочищенной дизельной фракции (гидрогенизат), используемые в технологических расчетах, приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Характеристика сырья и получаемых продуктов
Показатель качества
|
Сырье
|
Гидрогенизат
|
Бензин
|
Плотность при 20 °С, кг/м3
|
840,5
|
833,0
|
731,4
|
Фракционный состав, °С:
|
|
|
|
Начало кипения
|
180,0
|
184,0
|
43,0
|
10 %
|
228,5
|
230,0
|
72,5
|
50 %
|
291,0
|
278,0
|
107,0
|
90 %
|
341,5
|
319,0
|
140,5
|
Конец кипения
|
362,5
|
363,0
|
173,5
|
Содержание серы, % масс.
|
1,1
|
-
|
-
|
Содержание серы, ppm
|
-
|
8,8
|
1,0
|
Йодное число г I2/ 100 г топлива
|
1,3
|
-
|
-
|
В таблице 2.2 приведены данные химического состава углеводородного газа, свежего и циркулирующего водородсодержащего газа в процессе гидроочистки дизельного топлива.
Таблица 2.2 – Углеводородный состав УВГ, СВСГ и ЦВСГ
Компонент
|
Содержание, % об.
|
УВГ
|
СВСГ
|
ЦВСГ
|
Водород
|
17,51
|
97,4
|
95,11
|
Метан
|
6,13
|
1,54
|
2,32
|
Этан
|
28,85
|
0,73
|
1,65
|
Пропан
|
32,81
|
0,19
|
0,71
|
Изобутан
|
6,68
|
0,11
|
0,12
|
Н-бутан
|
5,81
|
0,03
|
0,06
|
Изо-пентан
|
1,33
|
-
|
0,02
|
Н-пентан
|
0,88
|
-
|
0,01
|
Для процесса гидроочистки прямогонной дизельной фракции был выбран катализатор TK-578 BRIM компании Haldor Topsoe. По химическому составу катализатор представляет собой Со и Мо, нанесенные на оксид алюминия. Данный катализатор широко используется в промышленности и позволяет проводить процесс в гибких технологических параметрах в зависимости от условий. Также, к основным преимуществам катализатора относится высокая активностью в реакциях гидроочистки прямогонных дизельных фракций, что позволяет получать целевой продукт, гидрогенизат, с массовой долей серы не более 10 ppm. Основные показатели качества катализатора TK-578 BRIM приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Характеристика катализатора TK-578 BRIM
Показатель
|
Значение
|
Массовая доля активных компонентов, % масс.
|
|
-триоксид молибдена Mo3O
|
20-26
|
-оксид никеляNiO
|
-
|
-оксид кобальта СоО
|
3-5
|
Насыпная плотность кг/м3
|
700-800
|
Диаметр гранул, мм, в пределах
|
1,3-1,6
|
Длина гранул, мм, в пределах
|
2,9-3,5
|
Потери при истирании, % не более
|
1
|
Прочность при раздавливании, кгс/мм, не менее
|
1,8
|
Технологическая схема установки гидроочистки прямогонной дизельной фракции приведена в Приложении А.
Сырье – фракция 180-360 °С поступает на установку из парка в сырьевую емкость Е-1. Для очистки сырья от механических примесей, на трубопроводе перед сырьевой ёмкостью, установлены фильтры.
Сырье из емкости забирается насосами ЦН-1, 2 и подается в тройник на смешение с циркуляционным водородсодержащим газом, нагнетаемым циркуляционными компрессорами ЦК-1. Постоянство расхода сырья в тройник смешения поддерживается автоматически регулятором расхода, клапан которого расположен на линии подачи сырья.
Для поддержания необходимой концентрации водорода в циркуляционном газе предусмотрена подача свежего водородсодержащего газа в линию нагнетания циркуляционного водородсодержащего газа.
Газосырьевая смесь поступает в трубное пространство теплообменника Т-1, где нагревается за счет тепла газопродуктовой смеси, выходящей из реактора. После прохождения теплообменника газосырьевая смесь подается в печь П-1. В печи П-1 газосырьевая смесь нагревается в трубном пространстве до 340 °С и поступает в реактор Р-1.
В реакторе Р-1 на катализаторе TK-578 BRIM происходят реакции гидроочистки исходного сырья. Температура в зонах реакции контролируется по показаниям регистрирующих приборов.
Газопродуктовая смесь после реактора направляется в межтрубное пространство теплообменника Т-1, где охлаждается до 210 °С, нагревая ГСС до 228 °С, охлаждается и конденсируется в аппаратах воздушного охлаждения АВО-1 до 100 °С и водяном холодильнике ВХ-1 до 50 °С и направляется в холодный сепаратор высокого давления С-1. В сепараторе С-1 при давлении 3,6 МПа происходит отделение водородсодержащего газа от жидкой фазы.
Жидкая фаза из сепаратора С-1 поступает в холодный сепаратор низкого давления С-2, где под давлением 2,2 МПа происходит отделение углеводородных газов, которые поступают на очистку от сероводорода.
Жидкая фаза из сепаратора С-2 поступает в межтрубное пространство теплообменника Т-2, где нагревается за счет тепла стабильного гидрогенизата из колонны К-1, и подается на 14 тарелку стабилизационной колонны.
Пары верхнего дистиллята колонны конденсируются и охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения АВО-2 и водяном холодильнике ВХ-2 и поступают в рефлюксную емкость Е-2. Рефлюкс с низа емкости Е-2 насосом ЦН-5, 6 подается в качестве орошения в колонну К-2, а балансовый избыток через клапан выводится с установки.
Углеводородный газ с верха емкости Е-2 смешивается с углеводородным газом сепаратора С-3 и направляется в абсорбер К-4 на очистку от сероводорода раствором МЭА.
Часть стабильного гидрогенизата с низа колонны насосом ЦН-3, ЦН-4 прокачивается через печь П-2 и возвращается под нижнюю тарелку отгонной части колонны К-2 в качестве горячей струи. Гидрогенизат из кубовой части колонны К-1 отдает тепло нестабильной гидроочищенной фракции, и, охладившись в воздушном холодильнике АВО-5 и водяном холодильнике ВХ-5, выводится с установки в парк.
ЦВСГ из сепаратора С-1 поступает на верхнюю тарелку абсорбера К-2 на очистку от сероводорода раствором МЭА. В абсорбер К-3 поступают углеводородные газы из сепараторов С-2 и емкости орошения Е-2 колонны К-1. В верхнюю часть абсорберов К-2 и К-3 насосом ЦН-7,8 подаётся рабочий раствор МЭА.
С верха абсорбера К-2 очищенный ЦВСГ поступает на приём компрессоров ЦК-1,2 и далее на смешение с сырьём. Предусмотрен отдув части ЦВСГ и ввод СВСГ для поддержания заданной концентрации водорода в ЦВСГ. С верха абсорбера К-3 очищенный углеводородный газ под собственным давлением направляется в топливную сеть д установки и используется в качестве топлива печей П-1, П-2.
Отработанный раствор МЭА из абсорберов К-2 и К-3 после смешения направляется под собственным давлением через трубное пространство теплообменника Т-4, где нагревается за счет тепла регенерированного раствора МЭА, и поступает в десорбер К-4, где происходит его регенерация от поглощенного сероводорода. С верха десорбера К-4 отбирается сероводород, пары воды и МЭА, которые после охлаждения и конденсации в аппарате воздушного охлаждения АВО-3 и водяном холодильнике ВХ-3 поступают в емкость Е-3, где сероводород отделяется от воды и МЭА. С низа десорбера К-4 раствор МЭА поступает в ребойлер Т-5, откуда пары возвращаются в десорбер К-4 для подвода тепла, а жидкая часть охлаждается в теплообменнике Т-4 за счет отдачи тепла нерегенерированному раствору МЭА и далее через АВО-4 и ВХ-4 поступает в Е-4. В емкость Е-4 также подают химочищенную воду и свежий МЭА. Из емкости Е-4 рабочий раствор МЭА поступает на приём насоса ЦН-7, 8 и направляется в абсорберы К-2, К-3.