содержание      ..     19      20      21      22     ..

2.13 Гидрокрекинг - часть 1

Гидрокрекинг - один из самых быстроразвивающихся процессов нефтепереработки.

Назначение процесса - получение с высоким выходом из любого углеводородного сырья широкого ассортимента высококачественных компонентов основных нефтепродуктов - сжиженных газов, бензинов, реактивных и дизельных топлив, компонентов масел [1].

В качестве сырья на установках гидрокрекинга используют вакуумные и атмосферные газойли, газойли термического и каталитического крекинга, деасфальтизаты, мазуты, гудроны.

Гидрокрекинг - единственный вторичный процесс нефтепереработки, позволяющий расширить ресурсы реактивного топлива. В продуктах процесса гидрокрекинга существенно снижается содержание серы, азота, металлов, они характеризуются невысокой коксуемостью.

Выход продуктов при гидропереработке вакуумных газойлей ближневосточной нефти представлен в таблице 2.33.

Таблица 2.33 - Выход продуктов при гидропереработке вакуумных газойлей ближневосточной нефти

Катализаторы гидрокрекинга

В процессе гидрокрекинга используются несколько типов катализаторов. Эти катализаторы сочетают активность крекинга и гидрогенизации в различных пропорциях для достижения целевого превращения конкретного сырья в желаемый продукт. Активность гидрогенизации достигается за счет использования металлических промоторов, нанесенных на носитель катализатора. Промоторами могут быть металлы VI и VIII групп.

Активность крекинга достигается варьированием кислотности носителя катализатора. Эти варианты, в основном, достигаются за счет использования комбинации аморфного и кристаллического алюминия и оксида кремния или цеолита (молекулярное сито) в качестве материала для носителя. Используются кристаллические цеолиты для носителей катализатора.
 

2.13.1 Легкий гидрокрекинг вакуумного газойля (давление до 10 МПа)

Назначение процесса. Производство сырья для каталитического крекинга, дизельного топлива или сырья для производства масел.

Сырье. Атмосферный газойль, вакуумный газойль, циркулирующий газойль процесса ККФ дистиллятного и остаточного сырья, газойль коксования, деасфальтизат и нафта для выработки сжиженного нефтяного газа.

Свойства сырья установки мягкого гидрокрекинга представлены в таблице 2.34.

Таблица 2.34 - Свойства сырья установки мягкого гидрокрекинга

Описание процесса. Современные процессы легкого гидрокрекинга дистиллятного сырья осуществляют по одноступенчатому варианту на стационарном катализаторе.

Технологические схемы процесса легкого гидрокрекинга близки к известным схемам гидроочистки нефтепродуктов. Основные отличия процесса: наличие системы рециркуляции непревращенного остатка, многосекционные реакторы, оборудованные устройствами ввода холодного ВСГ между секциями для снятия теплоты реакций гидрокрекинга, и блок фракционирования.

К числу ведущих мировых компаний, владеющих технологиями легкого гидрокрекинга относят Axens, British Petroleum, ExxonMobil, Chevron, UOP.

На рисунке 2.56 представлена принципиальная схема установки легкого гидрокрекинга компании Chevron Lummus Global.

Рисунок 2.56 - Принципиальная схема установки легкого гидрокрекинга Chevron Lummus Global

Один из вариантов легкого гидрокрекинга - использование каталитической композиции, состоящей из двух катализаторов. Один из них - катализатор деметаллизации, а другой - молибденоникелевый катализатор на основе алюмосиликатов. В качестве сырья используют фракцию 330-550°С, выход дизельной фракции ~ 19% мас. Углеводородное сырье и водород проходят через реакторы в режиме «без циркуляции». Над каждым слоем катализатора в реакторе размещают контактно-распределительное устройство для смешения реагирующего потока с холодным ВСГ, его охлаждения и последующего распределения. Продукты разделяются в «горячем» и «холодном» сепараторах высокого давления и во фракционирующей ректификационной колонне. Циркулирующий водород очищают в абсорбере H2S.

Обычно процесс проводят при объемной скорости подачи сырья 0,6-1,0 ч-1 и при температуре 380---440°С.

Легкий гидрокрекинг не требует значительных аппаратурных изменений в установке гидроочистки. В основе остается процесс гидроочистки вакуумного газойля с увеличением давления до 10---12 МПа и температуры до 400-----450°С.

Примером подобного процесса служит установка мягкого гидрокрекинга( гидроочистка) вакуумного газойля на Рязанском НПЗ, введенная в эксплуатацию в 2005 году.



Материальный баланс легкого гидрокрекинга представлен ниже:
Поступило, % масс.

Сырье.............................................................100,0

Водород 100 %-ный...........................................0,7

Итого............................................................100,7

Получено, % масс.

Сероводород + аммиак......................................1,5

Углеводородные газы.......................................1,3

Бензиновый отгон............................................1,4

Дизельная фракция...........................................9,3

Вакуумный газойль..........................................87,2

Итого...........................................................100,7
 

В процессе легкого гидрокрекинга получают компонент дизельного топлива (зимнего) с содержанием сернистых соединений до 10 ppm, а также компонент товарного бензина с низким содержанием серосодержащих веществ и с достаточно высоким октановым числом.

Качество продуктов. В таблице 2.35 показаны выход и свойства продуктов типичной установки мягкого гидрокрекинга, производящей из атмосферных остатков тяжелой аравийской нефти (температура кипения 343,33 и выше) высококачественное сырье для установки RFCC* (с содержанием серы 0,4 % масс.).

Таблица 2.35 - Выход и свойства продуктов типичной установки мягкого гидрокрекинга

2.13.2 Легкий гидрокрекинг - гидродепарафинизация масляных фракций (давление до 10 МПа)

Назначение процесса. Получение базовых компонентов масел с высоким индексом вязкости и низкой температурой застывания.

Сырье. Масляные фракции - продукты изогидрокрекинга.

Описание процесса. Процесс гидродепарафинизации основан на реакциях селективного гидрокрекинга н-алканов с образованием масел, имеющих улучшенные низкотемпературные и вязкостно-температурные свойства, что обусловлено катализатором, который селективно отделяет линейные алканы от разветвленных, но не удаляет все алканы. Канальная структура, размеры пор и гибкость изменения физико-химических характеристик катализатора позволяют эффективно осуществлять депарафинизацию масляного сырья различной вязкости.

Серьезным недостатком процесса гидродепарафинизации является снижение индекса вязкости депарафинированных продуктов на 7-8 ед. (особенно легких маловязких).

В качестве катализатора используют металлцеолитные катализаторы. Компания Chevron Lummus Global разработала новые катализаторы ISODEWAXING (ICR 404424), которые отличаются большей активностью и селективностью, меньшей чувствительностью к сере, лучшими выходами при использовании тяжелого сырья.

На рисунке 2.57 представлена принципиальная технологическая схема установки гидродепарафинизации вакуумного остатка топливного гидрокрекинга вакуумного газойля. Сырье, нагретое в теплообменнике 1 и печи 2, подают в реактор гидропарафинизации 3 сверху на неподвижный слой катализатора, разделенный четырьмя полками для охлаждения. В слой катализатора подают водородсодержащий газ. После реактора 3 газожидкостная смесь проходит теплообменник 4 и поступает в реактор гидродоочистки 5 для очистки от оставшихся примесей, и далее после сепараторов высокого и низкого давления 6, 7 разделяется в ректификационной колонне (на схеме не показана) на светлые нефтепродукты и смазочные масла. Эта схема применена в г. Нижнекамске на АО «ТАНЕКО».

Рисунок 2.57 - Принципиальная схема установки гидродепарафинизации 1, 4- теплообменники; 2- печь нагрева сырья; 3 - реактор гидродепарафинизации; 5 - реактор гидродоочистки; 6—8- сепараторы высокого и низкого давления
соответственно
I - сырье - остаток топливного гидрокрекинга; II - водородсодержащий газ (ВСГ); III - газожидкостные продукты реакции; IV- свежий водород

Качество продуктов. Масло, получаемое гидродепарафинизацией, имеет:

вязкость при 40 °С - 19,5 мм2/с; при 100 °С - 4,3 мм2/с; индекс вязкости - 130; температуру вспышки в открытом тигле -216 °С; испаряемость (по NOAK), % мае. - 12.

В таблице 2.36 показаны возможности производства специальных базовых масел изодепарафинизацией ISODEWAXING вакуумных газойлей легкой суматранской нефти.

Таблица 2.36 - Производство специальных базовых масел из вакуумных газойлей легкой суматранской нефти (изокрекинг- депарафинизация - гидроочистка)

содержание      ..     19      20      21      22     ..