содержание      ..     20      21      22      23     ..

2.13 Гидрокрекинг - часть 2

2.13.3 Легкий гидрокрекинг - гидроизомеризация парафина, гача, петролатума, масляных дистиллятов, фильтрат обезмасливания (давление до 10 МПа)

Назначение процесса гидроизомеризации - получение низкозастывающих масел из высокопарафинистого масляного сырья в результате изомеризации нормальных парафиновых углеводородов в изопарафиновые на специальном катализаторе в присутствии водорода.

Сырье процесса - как правило, очищенные гачи с содержанием масла не выше 7%, серы - не более 30 ppm, азота - не более 100 ppm, металлов никеля, ванадия, железа - не более 0,5 ppm каждого.

Продукция процесса - высокоиндексное (не ниже 125 пунктов) изопарафиновое базовое масло. Побочные продукты - топливный газ, нафта и низкозастывающее дизельное топливо.

Катализаторы - специальные катализаторы, содержащие благородные металлы платиновой группы на цеолитсодержащем ностителе. Концентрация водорода в ВСГ не ниже 95 % об.

Описание процесса. Принципиальная схема процесса каталитической депарафинизации показана на рисунке 2.58. Процесс MSDW предназначен для переработки продуктов гидрокрекинга или глубокой гидроочистки. Он обладает повышенной селективностью для высокопарафинистых компонентов масла, благодаря чему обеспечивается повышенный выход масла и высокий индекс вязкости.

В процессе применяется несколько реакторов с разными аналитическими системами. Внутренние устройства реакторов запатентованы (для охлаждения применяются паукообразные вихревые устройства). Сырье и циркулирующие газы подогреваются и подаются в реактор, в котором проходят через спой катализатора сверху вниз. На выходе из первого реактора смесь охлаждается и поступает во второй реактор, в котором гидрируются оставшиеся ароматические соединения. Блок MSDW можно включить в схему установки масляного гидрокрекинга или гидроочистки масел. Очистка заканчивается разгонкой смеси в соответствии с требованиями заказчика.

Рисунок 2.58 - Принципиальная схема процесса каталитической депарафинизации 1 - компрессор свежего водорода; 2 - циркуляционный компрессор; 3 - водная промывка; 4 - отпарная колонна высокого давления; 5 -реактор гидродепарафинизации; 6 - реактор гидроочистки; 7 - высокотемпературный сепаратор; 8 - низкотемпературный сепаратор; 9 - вакуумная отпарная колонна;
10 - осушка под вакуумом
 

Условия процесса

Температура, °С..................................................................288-427

Парциальное давление водорода, МПа............................3,45-17,25

Объемная скорость, ч'1........................................................0,4-3,0

В таблице 2.37 представлено сравнение показателей процессов каталитической гидродепарафинизации и гидроизомеризации.
 

Таблица 2.37 - Сравнение показателей процессов каталитической гидродепарафинизации и гидроизомеризации

*при содержании в сырье 20 % парафинов

2.13.4 Глубокий одноступенчатый гидрокрекинг вакуумных дистиллятов {давление более 10 МПа)

Назначение процесса. Одноступенчатая схема предусматривает полное превращение с применением рециркуляции непревращенного продукта и применяется наиболее широко вследствие экономичности конструкции, обеспечивающей полное превращение при минимальных затратах. В зависимости от целевого продукта может использоваться сочетание катализаторов гидроочистки и крекинга или просто аморфный катализатор крекинга.

Описание процесса. В промышленном производстве чаще всего применяется одноступенчатая схема гидрокрекинга. Она позволяет осуществлять полное превращение широкого ассортимента сырья и получать максимальный выход практически любого целевого продукта. Конструкция такой установки оптимизирована для снижения капитальных затрат и улучшения эксплуатационных качеств. Коэффициент пребывания в эксплуатации, как правило, превышает 95%.

На рисунке 2.59 представлена принципиальная схема установки гидрокрекинга Unicracking компании UOP.

Сырье и рециркулят получают в теплообменнике. Тепло от потока из реактора проходит через конечный подогреватель сырья и поступает в реактор. Последний содержит катализатор, рассчитанный на максимальный выход целевого ассортимента продуктов. Практически на всех установках гидрокрекинга комбинированные реакции чрезвычайно экзотермичны, поэтому для ограничения температур в реактор требуется вводить холодный водород. Водород подается через точки ввода со сложными внутриреакторными элементами, которые способствуют перемешиванию реагентов, быстрому охлаждению и перераспределению смеси. Правильное перемешивание и перераспределение критически важны как для контроля температур в реакторе, так и для надлежащей работы катализатора.

В этой схеме поток из реактора проходит через теплообменник в горячий сепаратор, с верха которого выходят испаренные продукты превращения, а с низа отбираются в виде жидкости тяжелые непревращенные продукты. Горячий сепаратор повышает энергетическую эффективность процесса, подавая в секцию фракционирования горячую жидкость, и предотвращает нарастание ПАУ на холодных частях оборудования.

Рисунок 2.59 - Принципиальная схема установки одноступенчатого гидрокрекинга Unicracking

Материальный баланс. Одноступенчатые варианты отличаются простотой, экономичностью и позволяют получать максимальные выходы средних дистиллятов (таблица 2.38). Однако одноступенчатые схемы не обеспечивают высоких выходов бензина, что ограничивает их применение.

Таблица 2.38 - Материальный баланс одноступенчатого гидрокрекинга вакуумного газойля [8]

Сырье процесса. Характеристика вакуумного газойля представлена в таблице 2.39.

Таблица 2.39 - Характеристика вакуумного газойля

Продукция процесса. Характеристика продуктов одноступенчатого гидрокрекинга представлена в таблице 2.40.

Таблица 2.40 Характеристика продуктов одноступенчатого гидрокрекинга

Параметры процесса. Процессы со стационарным слоем катализатора осуществляются при следующих условиях:

Параметры процесса:

Давление, МПа .................................................5-20

Температура, °С................................................... 250-450

Объемная скорость подачи сырья, ч^-1 .....................0,5-2,0

Кратность циркуляции водородсодержащего газа *, м3/м3 сырья ... 400-1000

* Объем водородсодержащего газа здесь и ниже приведен к нормальным условиям

2.13.5 Глубокий двухступенчатый гидрокрекинг вакуумных дистиллятов (давление более 10 МПа)

Назначение процесса. Превращение разнообразного сырья в продукты меньшей молекулярной массы. [5]

Сырье. Атмосферный газойль, вакуумный газойль, циркулирующий газойль процесса ККФ дистиллятного и остаточного сырья, газойль коксования, деасфальтизат и нафта для выработки сжиженного нефтяного газа. Пример показателей сырья процесса гидрокрекинга (Unicracking) представлена в таблице 2.41.
 

Таблица 2.41 - Пример показателей сырья процесса гидрокрекинга (Unicracking)

Описание процесса. Различают одноступенчатый и двухступенчатый глубокий гидрокрекинг. Отличие первого от второго в том, что при двухступенчатом гидрокрекинге на первой ступени идет, по существу, гидроочистка сырья, а на второй ступени - непосредственно гидрокрекинг.

Катализаторы. В процессе используются катализаторы гидроочистки и катализаторы гидрокрекинга, запатентованные фирмой ЮОПи. Катализаторы гидроочистки используются для защиты катализатора гидрокрекинга от загрязняющих сырье примесей. Это никель-молибденовые катализаторы, отличающиеся высокой активностью по отношению к обессериванию, удалению азота и гидрированию. В реакторах гидрокрекинга используются катализаторы гидрокрекинга, представляющие собой катализаторы на носителе окиси алюминия, в котором содержится аморфный алюмосиликат и цеолит как активный носитель для металлов, активирующих процесс гидрогенизации. Как аморфные, так и цеолитные катализаторы широко используются в промышленных процессах гидрокрекинга.

Принципиальная схема процесса. На рисунке 106 представлена принципиальная схема установки гидрокрекинга HyCycle Unicracking компании UOP.

Рисунок 2.60 - Принципиальная схема установки двухступенчатого гидрокрекинга HyCycle Unicracking


В этой схеме обычно применяются реакторы крекинга и гидроочистки с обратным расположением и общим последовательным потоком циркулирующего газа. Продукты и непревращенное сырье из реактора гидроочистки разделяются в секции высокого давления, в результате чего образуется рециркулят, возвращаемый в реактор крекинга. Как и в двух последних описанных видах схем, рециркулят здесь не содержит примесей. Качественное отделение возвращаемого непревращенного сырья от продукта позволяет увеличить скорость циркуляции по сравнению с обычной, поэтому катализатор крекинга работает в менее жестких условиях, давая больший выход продуктов. Во многих случаях схема HyCycle обеспечивает минимум капитальных и эксплуатационных затрат.

В процессе HyCycle применяется комбинация нескольких уникальных, защищенных патентами конструктивных особенностей, облегчающих достижение полного превращения сырья (99,5%) при малой (от 20 до 40%) глубине превращения за один проход. Другая важная особенность процесса - пониженное рабочее давление. Проектное давление в реакторе HyCycle Unicracking на 25% ниже, чем обычно практикуемое в настоящее время. Ключевые преимущества процесса - пониженное потребление водорода и повышенная избирательность к тяжелым продуктам. Например, выход средних дистиллятов можно повысить на величину до 5%, а дизельного топлива - до 15% по сравнению с другими схемами полного превращения, работающими в режиме максимального выхода дистиллятов. Такой сдвиг в структуре

выхода в сочетании с более избирательным насыщением ароматических углеводородов сырья снижает расход водорода на величину до 20%.

Крекированные продукты и непревращенное сырье разделяются в горячем сепараторе усовершенствованной конструкции при реакторном давлении. Затем отделенные продукты проходят через реактор заключительного гидрирования. Этот уникальный этап переработки максимально повышает качество дистиллятного продукта. К тому же он поднимает эффективность рециркуляции непревращенного сырья в реактор крекинга, позволяя снизить глубину превращения за один проход, что улучшает избирательность и выход продукта. Расположение реакторов называется обратным по той причине, что рециркулят вначале проходит через катализатор гидрокрекинга, а затем уже через катализатор гидроочистки. Преимущества обратного расположения реакторов заключаются в том, что на катализатор крекинга поступает более чистое сырье, а также в повышении парциального давления водорода. В итоге повышается удельная активность катализатора, что снижает его требуемый объем. Для сохранения экономической эффективности одноступенчатой конструкции в схеме применяется общий поток циркулирующего газа, последовательно проходящий через реакторы. В реакторах используются низкотемпературные катализаторы UOP, чтобы можно было повысить скорость подачи комбинированного сырья, не увеличивая диаметр или перепад давлений в реакторе.

Материальный баланс процесса. Качество продуктов. В число целей процесса входит выработка бензина, реактивного и дизельного топлива, дистиллятов смазочных масел, получение сырья для пиролизных этиленовых установок, получение высококачественного сырья для установок ККФ, выработка сжиженного нефтяного газа.

2.13.6 Глубокий гидрокрекинг вакуумного газойля и остаточного сырья в трехфазном слое

Назначение процесса (T-Star). Гидроочистка/гидрокрекинг вакуумных газойлей в реакторе со взвешенным катализатором. Процесс T-Star лучше всего подходит для переработки такого «трудного» сырья, как вакуумный газойль коксования и деасфальтизат для работы в режиме большой жесткости и достижения длительного пробега.

Сырье процесса (T-Star). В качестве компонентов сырья возможно использование прямогонных вакуумных газойлей, газойлей замедленного коксования, легкого газойля каталитического крекинга, ароматических экстрактов селективной очистки масел. Перерабатываемое в Лукойл ПНОС в 2007 г. сырье на установке T-Star имело следующие физико-химические показатели: плотность при 20°С - 902 кг/м3; содержание фракции н.к- 350°С - 22,3% об.; содержание серы - 1,53% мае., азота -1800 млн-1; коксуемость (по ASTM D 524) - 0,18% мае.

Продукты процесса (T-Star). Дизельное топливо (ДТ) с установки гидрокрекинга (ГК) не удовлетворяет требованиям стандарта «Евро-4» по плотности и содержанию серы. Соответствие качества дизельного топлива требованиям мировых стандартов (таблица 2.43) достигается в блоке гидродеароматизации (ГДА), входящем в состав комбинированной установки гидрокрекинга. Базовая технология процесса ГДА разработана фирмой «Техасо». Процесс проводится в две ступени в реакторах с неподвижным слоем катализатора (Лукойл ПНОС).

Установка гидрокрекинга и блок

ГДА имеют единый контур циркуляционного газа. Качество продуктов процесса гидрокрекинга представлено в таблице 2.42.

Таблица 2.42 - Содержание серы и азота в продуктах гидрокрекинга

Таблица 2.43 - Качественнаяхарактеристика продуктов щ

Описание процесса. Процесс проводится в мягких условиях - давление 10,6 МПа, температура 430°С и направлен на гидроочистку сырья для установки каталитического крекинга и получение дополнительного количества бензина для установки риформинга, керосиновых и дизельных фракций при конверсии сырья 30% об.

Процесс гидрокрекинга, в котором сырье и катализатор находятся в трехфазном «кипящем» слое, когда твердая фаза представлена мелкосферическим алюмокобальтмолибденовым катализатором, жидкая фаза - смесью еще непрореагировавшего сырья с уже образовавшимися низколетучими продуктами, а газовая фаза - смесью водорода, сероводорода, аммиака и паров углеводородов.

На рисунке 2.61 представлена схема процесса T-Star, включающая гидроочистку среднего дистиллята. Обычно в состав установки входят: огневые подогреватели сырья и водорода, высокотемпературный узел высокого давления, в котором осуществляется разделение фаз и возврат жидкого продукта в реактор, а также узлы промывки циркулирующего газа и разгонки жидкого продукта.

Рисунок 2.61 - Принципиальная схема процесса гидрокрекинг/гидроочистка вакуумного газойля (T-Star)


В реакторе периодически заменяют часть катализатора без остановки процесса. Этим поддерживается постоянная, оптимальная активность катализатора, требуемый состав и качество продуктов. Жидкий продукт после отделения от газа поступает на разгонку и стабилизацию. Установка T-Star может работать безостановочно до четырех лет со степенью превращения сырья 20-60 % и глубиной гидрообессеривания 93-99 %.

Материальный баланс гидрокрекинга/гидроочистки вакуумного газойля (T-Star)
представлен ниже:

Поступило, % масс.

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

Водород 100 %-ный..........................................2,3

Итого............................................................102,3

Получено, % масс.

Сероводород в растворе аммиака......................1,6

Сероводород в кислой среде.............................0,4

Аммиак в кислой воде......................................0,2

Концентрированный водород...........................0,5

Топливный газ................................................3,0

Стабильный бензин.........................................8,3

Дизельное топливо зимнее..............................26,2

Гидроочищенный газойль (сырье КК)..................61,5

Потери..............................................................0,6

Итого...........................................................102,3

Условия процесса:

Температура, °С ..........................................400-438

Парциальное давление водорода, МПа..............4,14-10,4

Объемная скорость подачи сырья, ч-1...................0,5-3,0

Степень превращения вакуумного газойля, %.......20-60

содержание      ..     20      21      22      23     ..