Материал: Технология глубокой переработки нефти и газа.

Впроцессе «Покс» последующая каталитическая переработка

иочистка генераторного газа осуществляются способами, анало­ гичными используемым на НПЗ процессам каталитической паро­ вой конверсии углеводородного сырья. Кроме того, в этом процес­ се для выделения водорода из генераторного газа применяется мем­ бранная технология, что значительно снижает эксплуатационные затраты.

При небходимости значительного сокращения выпуска котель­ ного топлива на НПЗ и решении проблемы дальнейшего углубления переработки нефти возникает «тупиковая» ситуация с утилизацией твердых нефтяных остатков с неприемлемо высоким для каталити­ ческих процессов содержанием металлов. Для эффективной перера­ ботки таких отходов более целесообразны некаталитические высо­ котемпературные процессы типа «Покс», в которых «избыток» уг­ лерода превращается в легко перерабатываемые технологические газы.

Можно отметить следующие наиболее важные достоинства про­ цессов парокислородной газификации твердых нефтяных остатков «Покс»:

1) возможность безотходной и экологически эффективной пере­ работки трудно утилизируемых высококонцентрированных нефтя­ ных остатков;

2) возможность производства водорода для гидрогенизационных процессов в количестве, полностью обеспечивающем потребности НПЗ при глубокой переработке нефти;

3)возможность производства, кроме водорода, технологическо­ го газа, состоящего из СО и Н2, для получения дешевого метанола - сырья для синтеза высокооктанового компонента автобензинов - метилтретбутилового эфира;

4)единственный отход процесса «Покс» - гранулированный шлак

свысоким содержанием ванадия и никеля - можно использовать как ценное металлургическое сырье;

5)возможность одновременного использования процессов гази­ фикации в качестве природоохранного объекта на НП З с утилиза­ цией концентрированных сточных вод, жидких и твердых остатков I|ефтепереработки.

525

Глава 10

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ГИДРОКАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ

10.1. Классификация, назначение и значение гидрокаталитических процессов

К гидрокаталитическим в нефтепереработке относятся процес­ сы, осуществляемые в среде водорода в присутствии катализаторов. По специфичности каталитического действия гидрокаталитические процессы можно классифицировать на следующие типы:

I. Гидрокаталитические процессы реформирования нефтяного сырья:

1а. Каталитическая ароматизация прямогонных бензинов ('ката­ литический риФормингУ

16. Каталитическая изомеризация легких (С4-С 6) нормальных алканов.

Основной целью этих процессов является повышение октаново­ го числа бензинов или получение индивидуальных ароматических или легких изопарафиновых углеводородов.

II. Каталитические гидрогенизационные процессы облагоражи­ вания нефтяного сырья:

На. Гидроочистка топливных фракций.

Иб. Гидрообессеривание высококипящих и остаточных фракций (вакуумных газойлей, масел, парафинов и нефтяных остатков).

Эти процессы предназначены для удаления из нефтяного сырья гетероорганических соединений.

III. Каталитические процессы деструктивной гидрогенизации (гидрокрекинга) нефтяного сырья:

Ша. Селективный гидрокрекинг нефтяного сырья (топливных фракций, масел, гидравлических жидкостей) с целью повышения

527

октановых чисел автобензинов и получения низкозастывающих неф­ тепродуктов путем гидродепарафинизации.

Шб. Легкий гидрокрекинг вакуумных газойлей и низкооктано­ вых бензинов соответственно для гидроподготовки сырья каталити­ ческого крекинга с одновременным получением дизельных фракций и для повышения содержания изопарафиновых углеводородов в бен­ зинах.

Шв. Глубокий гидрокрекинг дистиллятного сырья (вакуумных газойлей) и нефтяных остатков с целью углубления переработки не­ фти.

Шг. Гидродеароматизация реактивных топлив и масляных дис­ тиллятов.

Гидрокаталитические процессы в современной мировой нефте­ переработке получили среди вторичных процессов наибольшее рас­ пространение (табл. 10.1), а такие, как каталитический риформинги гидроочистка, являются процессами, обязательно входящими в со­ став любого НПЗ, особенно при переработке сернистых и высоко­ сернистых нефтей. Это обусловлено следующими причинами:

-непрерывным увеличением в общем балансе доли сернистых и высокосернистых нефтей;

-ужесточением требований по охране природы и к качеству то­ варных нефтепродуктов;

-развитием каталитических процессов с применением активных

иселективных катализаторов, требующих предварительного глубо­ кого гидрооблагораживания сырья (например, для процессов ката­ литического риформинга и крекинга);

528

- необходимостью дальнейшею углубления переработки нефти и др. Общими, присущими всем перечисленным выше типам гидрока­ талитических процессов переработки нефтяного сырья, являются

следующие признаки:

1) химические превращения в них осуществляются под давлени­ ем водорода, образующегося в одних процессах, например, катали­ тического риформинга, и расходуемого в других;

2) химические превращения нефтяного сырья в гидрокаталити­ ческих процессах осуществляются на катализаторах биили полифункционального действия;

3) в составе всех без исключения катализаторов гидрокаталити­ ческих процессов содержатся компоненты, ответственные за проте­ кание гомолитических реакций гидрирования - дегидрирования (Pt, Pd, Со, Ni и др.). В качестве второго компонента, осуществляющего гетеролитические реакции, такие, как изомеризация, циклизация, крекинг и др., в зависимости от типа процессов применяются преиму­ щественно оксид алюминия, промотированный кислотой, алюмосили­ кат, цеолит, а также сульфиды молибдена, вольфрама и др., обладаю­ щие р-проводимостью (то есть дырочной проводимостью).

10.2. Теоретические основы и технология процессов каталитического риформинга

Процесс каталитического риформинга предназначен для повы­ шения детонационной стойкости бензинов и получения индивиду­ альных ароматических углеводородов, главным образом бензола, толуола ксилолов - сырья нефтехимии. Важное значение имеет по­ лучение в процессе дешевого водородсодержащего газа для исполь­ зования в других гидрокаталитических процессах. Значение процес­ сов каталитического риформинга в нефтепереработке существенно возросло в 90-е гг. в связи с необходимостью производства неэтили­ рованного высокооктанового автобензина.

Бензиновые фракции большинства нефтей содержат 60 - 70 % парафиновых, 10 % ароматических и 20 —30 % пяти- и шестичлен­ ных нафтеновых углеводородов. Среди парафиновых преоблада­ ют углеводороды нормального строения и монометилзамещенные их изомеры. Нафтены представлены преимущественно алкилгомологами циклогексана и циклопентана, а ароматические - алкил-

529

превы ш ает обычно потенциального содерж ания бензиновых фракций в нефтях.

10.2.1. Химизм и т ермодинамика процесса

Целевыми в процессах каталитического риформинга являются реакции образования ароматических углеводородов за счет:

530