Гидрогенизационные процессы (перспективные технологии)

7 Перспективные технологии переработки нефти - часть 4

7.6 Гидрогенизационные процессы (перспективные технологии)

7.6.1 Гидроочистка нефтяных остатков

7.6.2 Гидроочистка (гидрооблагораживание) тяжелого газойля коксования Prime-D

Описание. Компания Axens (IFP Group Technologies) разработала технологию Prime-D, позволяющую перерабатывать любое сырье и получать продукт, отвечающий требованиям современных стандартов: ультранизкая сера, низкая плотность, низкое содержание полициклических ароматических углеводородов, высокое цетановое число при любом качестве исходного сырья, в том числе трудном для переработки вторичном сырье - газойли коксования, каталитического крекинга и висбрекинга.

Для удовлетворения требований по ультранизкому содержанию серы, снижению содержания полициклических ароматических углеводородов и увеличению цетанового числа предлагается одностадийный процесс. В качестве базовой модели процесса принята технология производства дизельного топлива с содержанием серы 350 мг/кг, но процесс осуществляется при более высоком давлении и меньшей объемной скорости подачи сырья. Функция деароматизации требует дополнительного количества водорода.

Другой разновидностью технологии Prime-D является двухстадийный процесс, позволяющий осуществлять сверхглубокое гидрообессеривание и деароматизацию при более низком давлении, чем одностадийный процесс. На первой стадии используется классический катализатор гидрообессеривания, на второй - катализатор на основе благородных металлов. Отличием двухстадийной схемы является то, что на линии продукта, поступающего из первого реактора, устанавливается отпарная колонна высокого давления для удаления сероводорода и улучшения кинетики реакции на второй стадии (рисунок 7.9).

В технологии Prime-D используются новейшие катализаторы серии HR-500: HR-526 (Co-Mo), HR-538 (Ni-Mo) и HR-548 (Ni-Mo). Катализатор HR-526 обеспечивает сверхглубокое гидрообессеривание дизельного топлива при низких парциальных давлениях водорода. Система катализаторов HR-538/HR-548 наряду с сверхглубоким гидрообессериванием обеспечивает деароматизацию смесевого дизельного топлива с большим содержанием вторичных дистиллятов при среднем и высоком парциальном давлении водорода, является идеальным решением для улучшения показателей цетанового числа, плотности и снижения полициклических ароматических углеводородов при переработке утяжеленных фракций дизельного топлива с высоким содержанием трудноудаляемых серосодержащих соединений.

Для гарантированного достижения целевого показателя по содержанию серы (менее 10 мг/кг) реактора оснащаются современным распределительным устройством Equi Flow, конструкция которого позволяет максимально использовать загрузку катализатора в любых условиях гидродинамики.

Рисунок 7.9 - Принципиальная схема установки гидроочистски тяжелого газойля коксования по технологии Prime-D 1 - теплообменник; 2 - печь; 3 - реактор;4 - воздушный холодильник; 5 - трехфазный отстойник; 6 - блок очистки от сероводорода; 7 - компрессор; 8 - отпарная колонна; 9 - блок осушки

Степень проработки. Более 100 установок гидроочистки средних дистиллятов построены по лицензиям или модернизированы. В их числе: установки глубокого и сверхглубокого обессеривания (менее 50 мг/кг) и установки для увеличения ЦЧ.

В настоящее время впервые в России на ОАО «ТАНЕКО» (г. Нижнекамск) на основе базовой проектной документации нефтехимической компании Axens IFP Group Technologies планируется строительство установки гидроочистки тяжелого газойля коксования (ТГК). Проектная мощность установки по сырью составляет 850 тыс.т/год. Работа НПЗ в Нижнекамске предполагается на 100% карбоновой нефти или на 100% девонской нефти, либо на смеси нефтей в соотношении 50:50. Установка гидроочистки предназначена для получения потока гидроочищенного тяжелого газойля коксования с максимальным содержанием серы 300 ppm по массе и выходом не менее 76 % масс. Процесс гидроочистки производится на неподвижных слоях катализатора в реакторе в присутствии большого объема водорода при температуре 350-390°С и давлении 12МПа (изб). Реактор имеет конструкцию с нисходящим потоком. В реакторе в присутствии основного Ni-Mo катализатора HR 548 проходят реакции деметаллизации, обессеривания, деазотирования, насыщения ароматических углеводородов, гидрокрекинга.

Достигаемые экологические преимущества

В соответствии политикой Повышения качества, охраны здоровья, безопасности и окружающей среды, Axens непрерывно прилагает усилия для повышения качества своих продуктов и услуг, а также безопасности работы и сокращения объемов выбросов и промышленных отходов на своих производственных мощностях.

Количество веществ, образующееся в результате сгорания топлива - оксиды азота, углерода - можно сокращать за счет модернизации конструкции печей, обращая внимание не только на их энергоэффективность, но и на предотвращение образования токсичных газов (NOx,H2S, SO2, другие серные соединения). Другой способ предотвращения их образования - регулирование процесса горения, в том числе за счет мониторинга отходящих газов.

Одной из самых распространенных общеобъектовых систем очистки выбросов на НПЗ является борьба с H2S. Эти системы обычно содержат систему аминовой очистки и установку сероочистки для преобразования H2S в серу (процесс Клауса), которая является побочный продуктом нефтепереработки.

Факельные установки - другой метод, используемый на НПЗ для охраны окружающей среды от нештатных загрязнений атмосферы выбросами.

Экономические аспекты внедрения

Примеры разных технологических версий и капиталовложения процесса Prime D представлены в таблице 7.17.

Таблица 7.17 - Примеры разных технологических версий процесса Prime D и капиталовложения в пределах установки

Вариант 1. Низкое содержание серы по нормам 2000 г. Установка гидрообессеривания.

Вариант 2. Сверхнизкое содержание серы. Установка гидрообессеривания с устройствами для глубокого гидрообессеривания.

Вариант 3. Увеличение ЦЧ. Одноступенчатое гидрообессеривание гидродеароматизация.

Вариант 4. Полное гидрирование ароматики. Двухступенчатое гидрообессеривание гидродеароматизация.

7.6.3 Гидроизомеризация дизельных топлив

В основе процесса гидроизодепарафинизации лежит изомеризация нормальных парафиновых углеводородов в присутствии водорода. В процессе изодепарафинизации длинноцепочечные н-парафины не разрушаются в результате крекинга, а изомеризуются с сохранением молекулярной массы, вследствие чего практически не меняется фракционный состав получаемых продуктов. Значительная депрессия температуры застывания получаемой дизельной фракции не сопровождается заметным снижением значения цетанового числа, поскольку малоразветвленные изомерные парафины имеют гораздо более низкие температуры застывания, но незначительно меньшие значения цетановых чисел по сравнению с н-парафинами. Полученное дизельное топливо содержит меньше ароматических углеводородов, в частности содержание полициклических ароматических углеводородов снижается до значений менее 7-8% масс.

Процесс изодепарафинизации проводится на бифункциональных катализаторах, содержащих гидрирующие металлы, а в качестве кислотного компонента - цеолиты или цеолитоподобные структуры. Катализаторы имеют минимальную активность в отношении реакций гидрокрекинга.

Процесс изодепарафинизации в промышленных условиях при использовании катализатора, содержащего платину, обеспечивает выход целевого продукта не менее 94% масс, на сырье. При этом наряду с высококачественным дизельным топливом с высоким цетановым числом образуется бензиновая фракция, которую можно использовать в качестве компонента товарного бензина.

Промышленно реализованные и разрабатываемые технологии изодепарафинизации дизельных дистиллятов обеспечивают депрессию значений низкотемпературных свойств топлива на уровне 20-60° при выходе целевого продукта не менее 92% масс.

Самым перспективным процессом изодепарафинизации, освоенным в настоящее время в промышленном масштабе, является процесс, разработанный компанией ExxonMobil Research&Engineering Со. (совместно с компаниями KellogBrownandRoot, Albemarle, FinaResearch) - технология MAKFiningHDT / MIDW (Hydrodesulfurization Tecnology/Mobil’slsoDeWaxing). Процесс впервые был внедрен на НПЗ в Джуронге в 1990 г. Процесс отличается высокой гибкостью, технологическая схема сопоставима со схемой процесса гидроочистки.

Процесс MAKFining HDT/MIDW осуществляется в среде водорода на стационарном слое бифункционального металлцеолитсодержащего катализатора, устойчивого к сероводороду и аммиаку. Условия проведения процесса по данной технологии достаточно мягкие: давление 2,4-4,0 МПа, объемная скорость подачи сырья 0,5-1,0 ч-1 [37, 47].

В настоящее время в мире по технологии MIDW работают 7 установок: 2 - в Азии, 3 - в Канаде, 1 - в США и 1 - в Германии. Еще две установки в Европе и Азии находятся на данный момент в стадии проектировании.

Технология MIDW может также эффективно применяться для изомеризации дизельных топлив, полученных из возобновляемого сырья. При этом могут быть получены дизельные топлива с различными температурами помутнения и застывания в зависимости от региональных требований к дизельным топливам. Температура помутнения минус 33°С достигается при низкой реакционной температуре (<330°С).

Компанией Chevron Lummus Global, Inc. разработан процесс изодепарафинизации, получивший название Isodewaxing. Технология обеспечивает высокий выход изомерных структур, использует катализатор на основе платины, в качестве кислотного компонента применяется силикоалюмофосфат.

Группой компаний Shell Global Solutions, Criterion Catalysts Company L.P., ABB Lummus Global Inc. разработана гибкая двухступенчатая технология SYN-Flow, позволяющая максимально улучшать низкотемпературные свойства средних дистиллятов с минимальными потерями в выходах жидких продуктов(выше 95% масс.). Для придания дополнительной гибкости НПЗ по изменению качества продуктов в зависимости от потребностей рынка процесс интегрируется с существующими установками гидроочистки.

Фирмой UOP разработано несколько модификаций технологии MQD Unionfining для облагораживания дистиллятов в высококачественные дизельные топлива, отвечающие современным и перспективным требованиям. Процесс осуществляется при парциальных давлениях водорода 3,5-13,8 МПа. Температура и объемная скорость определяются целями процесса. В качестве сырья могут использоваться прямогонные или вторичные дистилляты. В качестве катализатора депарафинизации в одностадийном процессе применяется металлцеолитный катализатор НС-80, необходимая депрессия достигается за счет крекинга н-парафинов до более легких.

Если используется двухстадийный процесс, то на второй стадии применяется катализатор DW-10 на основе благородного металла - высокоэффективный в гидроизомеризации н-парафиновых углеводородов и, соответственно, обеспечивающий уменьшение температуры застывания дизельной фракции и ее высокий выход.

Процесс изодепарафинизации является наиболее перспективным и обеспечивает высокий выход целевого продукта - дизельного топлива для холодных климатических зон с требуемыми эксплуатационными характеристиками.

содержание .. 63 64 65 66 ..