Отчет по практике. 1 Назначение процесса, переспективы развития
 Скачать 58.63 Kb.
|
 1 Назначение процесса, переспективы развития Процесс гидроочистки вакуумного газойля предназначен для удаления сернистых, азотистых соединений сырья каталитического крекинга или компонентом котельных топлив. Сырьем данного процесса является вакуумный газойль, извлекаемая при вакуумной перегонке мазутов [3]. Промышленные установки гидроочистки нефтяного сырья включают следующие блоки: реакторный блок, сепарации газопродуктовой смеси с выделением ВСГ, очистки ВСГ от сероводорода, блок стабилизации гидрогенизата и копрессорный блок. Установки предварительной гидроочистки различаются на подаче ВСГ: с циркуляцией или без циркуляции - «на проток». На всех остальных типах установок применяется только циркуляционная схема. Схему подачи ВСГ «на поток» применяют только на комбинированных установках (со стационарным слоем катализатора и проводимого под повышенным давлении водорода) прямогонных бензинов с пониженным содержанием сернистых соединений. В схеме с циркуляцией ВСГ легко поддерживать постоянное соотношение водород:сырье. Наличие циркуляционного компрессора позволяет в зависимости от качества катализатора и сырья, концентрации водорода в ВСГ регулировать требуемую кратность циркуляции ВСГ, дает возможность проводить газовоздушную регенерацию катализаторов. На НПЗ в установках гидроочистки применяют 2 способа сепарации ВСГ из газопродуктовой смеси: низкотемпературная и высокотемпературная. Холодная сепарация применяется на установках гидроочистки бензи- новых, керосиновых и дизельных фракций. Данный способ заключается в охлаждении газопродуктовой смеси, отходящий из реактора ГО, сначала в теплообменниках, затем в холодильниках и выделении ВСГ в сепараторе при низкой температуре и высоком давлении. В сепараторе низкого давления выделяют низкомолекулярные углеводородные газы. Горячую сепарацию ВСГ применяют в основном на установках высококипящих фракций нефти: дизельное топливо, вакуумная газойль и масляные дистиллятов. Газопродуктовая смесь после охлаждения подают в горячий сепаратор; выделяемые ВСГ и углеводородные газы охлаждают и направляют в холодный сепаратор, где отбирается ВСГ с высокой концентрации водорода. Холодная сепарация по сравнению с горячий обеспечивает более высокую концентрацию волрода в ВСГ. Однако главным достоинством варианта горячей сепарации является меньший расход тепла и холода. На НПЗ применяют 2 варианта регенерации насыщенного раствора моноэатаноламина, то есть катализатора: на самой установке гидрооблагораживания или централизированную регенерацию в общезаводском узле. Основным оборудованием процесса гидроочистки является реактор со стационарным слоем катализатора, у которого конструкция зависит от режима процесса, то есть от температуры, кратности циркуляции, объеменой скорости и других параметров [2]. В процессах гидроочистки применяют стационарные таблетированные катализаторы – алюмокобальтмолибденовый (АКМ), алюмоникельмолибденовый (АНМ) и алюмоникельмолибенкремниевый (АНМС). Данные катализаторы обладают высокой механической прочностью, устойчивостью к ядам и сохраняют активность в течение длительного периода. По мере работы на катализаторе откладываются кокс и сера, и активность катализаторов становиться меньше. Чтобы снова повысить их активность выжигают кокс и серы паро- или газовоздушной смесью. Катализаторы гидроочистки обычно выдерживают более трех регенераций, при этом без потери активности. Срок службы катализаторов составляет 30-50 месяцев. При гидроочистки обычно применяют водород, где его содержание составляет 50-95%, а остальную часть составляют метан, этан, пропан и бутан. После реакций водород поглощается, образуется углеводородные газы, сероводород и вода. По этой причине в ВСГ содержание водорода на входе в реактор выше, чем при выходе. Однако содержание водорода заполняется за счет подачи с установки каталитического риформинга, с установок производства водорода и т. д Параметры процесса гидроочистки поддерживают в определенных пределах в зависимости от качества очищаемого продукта и требуемой степени очистки. 2 Физико-химические основы процесса Процесс гидроочистки основан на реакции гидрогенизации, то есть в гетероорганических соединениях происходит разрыв связей между гетероатомами и атомами углеродных связей, с выделением сероводорода, аммиака и воды, а непредельные углеводороды гидрируются до предельных углеводородов. Результатом реакций, также является частичное гидрирование и гидрокрекинг полициклических ароматических и смолисто-асфальтеновых углеводородов, металлоорганические соединения сырья разрушаются, а металлы, которые выделились в результате реакций, отлагаются на катализаторе. Гидрогенолиз сернистых соединений: - меркаптаны гидрируются до соответствующего углеводорода с выделением молекулы сероводорода; - сульфиды гидрируются до углеводородов с образованием молекулы сероводорода, через стадию образования меркаптанового соединения; - дисульфиды гидрируются через стадию образования промежуточных меркаптановых соединений углеводородов с образованием двух молекул сероводорода; Тиофены гидрируются с насыщением двойных углеродных связей до углеводорода линейной структуры через промежуточное образование тиофановых соединений с выделением молекулы сероводорода; Бензотиофены гидрируются через стадию промежуточного образования бензотиофановых соединений до ароматических углеводородов с выделением молекулы сероводорода; Дибензотиофены гидрируются до соответствующих бициклических ароматических углеводородов с выделением молекулы сероводорода; Гидрогенолиз азотоорганических соединений Реакции гидрогенолиза азотосодержащих соединений, сопровождающиеся выделением аммиака: - пиридин гидрируется до предельного углеводорода линейной структуры; - пиррол гидрируется до предельного углеводорода линейной структуры. Гидрогенолиз кислородоорганических соединений Фенол гидрируется с отщеплением гидроксильной группы с образованием молекул бензола и воды. Реакции углеводородных соединений в водородной среде. Вместе с реакциями гидрогенолиза сернистых, азотоорганических, кислородоорганических соединений протекают различные реакции с углеводородами: - изомеризация парафиновых и нафтеновых углеводородов; - гидрирование непредельных углеводородов; - гидрокрекинг углеводородов; - гидрирование ароматических углеводородов и т. д Абсорбция и десорбция сероводорода Реакции, протекающие при абсорбции сероводорода водным раствором и десорбции сероводорода из насыщенного раствора. Увеличение температуры и снижение давления при проведении данных процессов смещает равновесие в сторону десорбции сероводорода. Основными параметрами, влияющими на процесс гидроочистки является качество сырья, температура, давление, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуляции ВСГ, тип и состояние катализатора, способ загрузки и активирования катализатора, степень равномерности распределения газосырьевого потока в слое катализатора. Реакции гидрирования гетероорганических соединений протекает в определенном температурном интервале — 330…425  . С увеличением температуры усиливаются реакции бициклических нафтенов и расход водорода на гидроочистку снижается.При увеличении температуры за счет ускорения реакций возрастает выход газов и легких углеводородов и увеличивается коксообразование на катализаторе. С повышением температуры процесса возникает реакция взаимодействия непредельных углеводородов с сероводородов с образованием меркаптанов. При работе на свежем катализаторе температура на выходе из печи должен быть по возможности низкой, так как это увеличит межрегенерационный период. По мере падения активности катализатора температура на выходе из печи может повышаться. Скорость подъема зависит от интенсивности изменения характеристик сырья и не должна превышать 10 0С/ч. Контроль за необходимостью повышения температуры осуществляется аналитическим методом по содержанию общей серы в гидроочищенном продукте. Повышение давления способствует ускорению реакции, поэтому увеличиваются эффективности столкновений реагирующих молекул, повышающих концентрацию реагентов в единице объема. По мере повышения давления степень удаления гетероатомов резко увеличивается. Так с повышением давления на алюмокобальтмолибденовом катализаторе степень удаления серы повышается. При повышении парциального давления водорода уменьшается закоксовывание катализатора и повышается степень гидрогенолиза гетероорганических соединений, ароматических и олефиновых углеводородов. На парциальное давление водорода влияют кратность циркуляции ВСГ к сырью и концентрация водорода в циркуляционном газе. При постоянном объеме катализатора в реакторе объемная скорость может меняться только за счет изменения количества сырья, пропускаемого через реактор в течение часа. С увеличением объемной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе, т. е. время контакта сырья с ВСГ в слое катализатора. С уменьшением скорости увеличивается время контакта сырья с ВСГна катализаторе, и как следствие, увеличивается степень гидрогенолиза. С уменьшением объемной скорости производительность установки по сырью снижается. Вследствие чего, при выборе максимальной объемной ско- рости следует учитывать такие факторы, как: фракционный и химический состав сырья, температура и давление, перепад давления между входом и выходом из реакторов, кратность циркуляции ВСГ к сырью и концентрации водорода в нём, активность катализатора, требования предъявляемые к качеству выпускаемой продукции . При повышении общего давления процесса растёт парциальное давление водорода, что положительным образом сказывается на течении процесса гидрогенолиза. На этот параметр оказывают влияние кратность циркуляции ВСГ и концентрация в нём водорода. При утяжелении сырья кратность циркуляции ВСГ к сырью увеличивается. В случае снижения производительности установки на длительный период, скорость подачи циркуляционного газа можно, как правило, пропорционально уменьшить с тем, чтобы сократить расход энергоресурсов. При прекращении подачи сырья скорость подачи циркуляционного газа следует поддерживать близкой к максимальной величине с целью более эффективной десорбции жидкофазных углеводородов из слоёв катализатора, сводя тем самым к минимуму результаты процесса коксообразования . Стабилизация гидрогенизата осуществляется процессом ректификации и предназначена для разделения жидких смесей на фракции с различными температурами кипения. Процесс стабилизации проводится при температуре низа колонны не более 360 0С путём выделения паров нестабильного бензина, углеводородных газов, сероводорода. В блоке стабилизации вакуумная газойль нагревается в теплообменниках до 200—250 °С и поступает в ректификационную колонну, в котором отводятся углеводородные газы и пары бензина в конденсатор-холодильник, затем поступают в сепаратор, откуда несконденсированные газы выводится, а бензин частично возвращается в ректификационную колонну для орошения. 3 Материальный баланс процесса Таблица 1- Материальный баланс процесса гидроочистки вакуумного газойля
4 Технологическая схема. Описание схем. Контроль и регулирование технологического процесса. Сырье (вакуумная газойль) насосом H-1 подается на смешение с циркулирующим водородсодержащим газом (ЦВСГ), нагнетаемым компрессором СК-1. Далее смесь газа и сырья поступает в сырьевой теплообменник АТ-1 и трубчатую печь П-1, где нагревается до температуры реакции. Затем нагретая смесь подают в реактор гидроочистки Р-1, где происходит разложение сернистых, азотистых, кислородных соединений, а также гидрирование непредельных и отчасти ароматических углеводородов под давлением водородосодержащего газа (ВСГ). Смесь ВСГ и продуктов гидрирования отдает свое тепло газо-сырьевой смеси, проходя через трубное пространство теплообменников АT-1. Далее смесь направляют в секцию горячей сепарации ВСГ в сепараторы высокого и низкого давления, где циркулирующий газ отделяется от жидкого гидроочищенного продукта. Затем ВСГ напаравляется в абсорбер А-1 для очистки газов от сероводорода абсорбентом МЭА, и направляют на циркуляцию. А абсорбент МЭА насосом Н-2 выводится с установки. Гидрогенизат горячего и холодного сепаратора смешивают и направляют на стабилизационную колонну КЛ-1, где из очищенного продукта удаляют углеводородные газ и отгон (бензин). С верхней части колонны смесь углеводородного газа и пары бензина поступает на охлаждение в КВО-2 и КХ-1. Затем идет на сепарацию в С-3. Углеводородные газы отделяются и выводятся, отгон (бензин) насосом Н-4 частично возвращается в колонну, а балансовая часть выводится с установки. Гидрогенизат насосом Н-3 подается в межтрубное пространство теплообменника АТ-3 и в трубчатую печь, откуда подается в низ колонны КЛ-1 для подержания температуры. Затем охлаждается в ворздушном холодильнике КВО-3 и выводится с установки. 5 Характеристика сырья, готовой продукции, вспомогательных материалов.
Таблица 1 - Характеристика исходного сырья, готовой продукции и вспомогательных продуктов. Продолжение таблицы 1
6 Аналитический контроль производства Таблица 3 – Лабораторный контроль технологического процесса
Продолжение таблицы 3
7.Конструкция основных аппаратов, принцип их работы Установка гидроочистки вакуумного газойля состоит из следующих блоков: 1. Реакторный блок предназначен для проведения реакции насыщения углеводородов, удаления серы, азота, кислорода и тяжелых металлов, и насыщения ароматических углеводородов. Основным аппаратом является реактор. Внутри аппарата имеется шесть съемных колосниковых решеток, на которые насыпан таблетированый алюмокобальтомолибденовый катализатор. Колосники устанавливают на кольцевые опоры, приваренные к корпусу реактора. Все внутренние устройства аппарата выполнены из стали ОХ18Н10Т. Над каждым слоем катализатора расположен маточник из хромоникелевых труб для подачи охлаждающего циркуляционного газа. Это позволяет поддерживать в каждой секции необходимую температуру с постепенным повышением ее по ходу парогазовой смеси. Таблетированный катализатор в количестве 12 м загружают в аппарат через верхний люк диаметром 450 мм, на крышке которого имеется воздушник для отвода продувочных газов. Над блоком реактора сооружают специальные площадки. С них катализатор по гибкому рукаву засыпают в соответствующую секцию (снизу вверх), где рабочий, находящийся внутри аппарата выравнивает вручную слой катализатора. Газо-сырьевая смесь поступает в верхнюю секцию по штуцеру в верхней части аппарата, последовательно проходит через слой катализатора во всех секциях и по штуцеру под нижней секцией выводится из реактора. 2. Блок стабилизации предназначен для стабилизации гидрогшенизата. Жидкий дистиллят и нестабильный бензин направляется в стабилизационную колонну бензина для отделения от летучих компонентов. Основным аппаратом является стабилизационная колонна, которая представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат переменного сечения. Нижняя часть колонны оснащена двухпоточными тарелками с фиксированными клапанами, а верхняя часть колонны оснащена однопоточными тарелками с фиксированными клапанами. От завышения давления в колонне предусмотрено два предохранительных клапана с установочным давлением. 3. Блок очистки от сероводорода предназначен для удаления сероводора от циркулирующего ВСГ.Данный процесс проводят в специальных аппаратах – абсорберах. Абсорбция, как и другие процессы массопередачи, протекает на развитой поверхности раздела фаз. Для интенсификации процесса абсорбции необходимы аппараты с развитой поверхностью контакта между жидкой и газовой фазами (абсорбента с газом-носителем). Тарельчатые абсорберы обычно представляют собой вертикальные цилиндры-колонны. Внутри них на определенном расстоянии друг от друга по высоте колонны размещаются горизонтальные перегородки-тарелки, которые служат для развития поверхности контакта фаз при направленном движении этих фаз (жидкость течет сверху вниз, а газ проходит снизу вверх) и многократном взаимодействии жидкости и газа. 8. Мероприятия по охране окружающей среды. Сырьё, основные и побочные продукты производства при больших концентрациях оказывают вредное воздействие на человека и на элементы окружающей среды (воздух, почва, вода, растительный и животный мир). С целью снижения степени вредного влияния производства необходимо выполнять следующие мероприятия: – ограничивать до минимума возможные сбросы нефтепродуктов в атмосферу и систему промышленной канализации; – не допускать неполного сгорания топлива в печах и появления коптящих газов из дымовой трубы печей установки; – производить контроль за герметичностью оборудования, фланцевых соединений, торцевых уплотнений насосов, принимать меры по своевременному устранению выявленных нарушений; – исключить постоянные сбросы горючих газов на факел. Отходы, образующиеся при производстве продукции, сточные воды, выбросы в атмосферу, методы их утилизации переработки | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
