12_Лекция. Гидрокаталитические процессы переработки нефтяного сырья

• Название: Гидрокаталитические процессы переработки нефтяного сырья
• Дата: 06.09.2019
• Размер: 265.27 Kb.
• Имя файла: 12_Лекция.docx
• Тип: Лекция; #86076
• страница: 3 из 3

Проблема разработки технологии глубокой гидроочистки дизельного топлива

В последние годы в отечественных НИИ катализаторного профиля и ряде НПЗ осуществляется подготовка и получение дизельных топлив со сверхнизким содержанием серы (до 10 - 50 ррm), удовлетворяющего требо­ваниям стандартам Евро. По технологии эксплуатируемых ныне процессов гидроочистки дизельных топлив эту проблему не удается решить без разработки специальных катализаторов глубокой гидроочистки даже путем существенного снижения производительности реакторов.

Так, ООО «Компания Катахим» разрабатывает катализатор ГГО, позволяющий за счет более глубокого гидрогенолиза терми­чески устойчивых моно- и полициклических сульфидов сы­рья осуществить произодство дизельного топлива с содержанием остаточной серы 10 - 50 ррm. Заслуживает внимания и распространения технология, испытанная на НПЗ ЗАО «Томар-НК» (Ниж­некамск) совместной глубокой гидроочистки и гидродепарафинизация дизельных топлив на катализаторах РК-231 и РК-720 с получением зимних или арктических сор­тов ДТ со свехнизким содержанием серы.

Гидроочистка вакуумных дистиллятов

Вакуумные дистилляты являются традиционным сырьем для процессов каталитического и гидрокрекинга. Качество вакуумного газойля определяется глубиной отбора и четкостью ректификации мазута.

Вакуумный газойль 350 - 500 ⁰С практически не содержат металлорганических соединений и асфальтенов, а их коксуемость обычно не превышает 0,2 %. С по­вышением температуры каталитического крекинга до 540 – 560 ⁰С коксуемость возрастает в 4 - 10 раз, содержание металлов - в 3 - 4 раза, серы - на 20 – 45 %. Влияние содержащихся в сырье металлов, азотистых соединений и серы проявляется в снижении активности работы катализатор за счет отложения кокса и необратимого отравления металлами.

Гидроочистка выкуумного газойля 350 – 500 ⁰С не представляет значительных трудностей и проводится в условиях и на оборудовании, аналогичном приме­няемым для гидроочистки дизельных топлив: давление 4 - 5 МПа, температура 360 – 410 ⁰С, объ­емная скорость подачи сырья 1 - 1,5 ч^-1; глубина обессеривания достигается 89 – 94 %; содержание азота снижается на 20 – 30 %, металлов - на 75 – 85 %, а коксуемость - на 65 – 70 %.

Гидроочистку тяжёлых дистиллятов деструктивных процессов (коксования, висбрекинга) обычно проводят в смеси с прямогонными дистиллята­ми в количестве до 30 %.

Процессы гидрооблагораживания нефтяных остатков

В современной мировой нефтепереработке наиболее актуальной и сложной проблемой является облагораживание (деметаллизация, деасфальтизация и обессеривание) и каталитическая переработка (каталитический крекинг, гидрокрекинг) нефтяных остатков – гудронов и мазутов, потенциальное содержание которых в нефтях большинства месторождений составляет 20 – 55 %.

Трудности, которые возникают при разработке таковых процессов, связаны не с осуществлением самих химических реакций гидрогенолиза или крекинга, а в основном сопутствующими в каталитических процессах явлением необратимого отравления катализаторов металлорганическими соединениями сырья.

Наиболее важными их показателей качества нефтяных остатков как сырья для каталитических процессов их облагораживания и переработки являются содержание металлов (определяющее степень дезактивации катализатора и его расход) и коксуемость (обуславливающая нагрузку регенераторов каталитического крекинга или расход водорода в гидрогенизационных процессах). Эти показатели были положены в основу принятой за рубежом классификации остаточных видов сырья для процессов каталитического крекинга.

По содержанию металлов и коксуемости в соответствии с этой классификацией нефтяные остатки подразделяются на четыре группы:

Группа	коксуемость, % масс.	содержание металлов г/т (ppm)
I II III IV	менее 5 5-10 10-20 более 20	менее 10 10-30 30-150 более 150

I. Высококачественное сырьё. Его можно перерабатывать без предварительной подготовки на установках ККФ лифт - реакторного типа с пассивацией металлов и отводом тепла в регенераторах.

II. Сырьё среднего качества. Его можно перерабатывать на установках ККФ последних моделей с двухступенчатым регенератором и отводом избытка тепла без предварительной подготовки, но при повашенном расходе металлостойких катализаторов и пассивацией отравляющего действия металлов сырья.

III и IV. Сырьё низкого качества. Каталитическая их переработка требует обязательной предварительной подготовки – деметаллизаци и деасфальтизации.

Для переработке мазутов в малосернистое котельное топливо реализуются методы «непрямого гидрообессеривания»:

- вакуумная (или глубоковакуумная) перегонка мазута с последующим гидрообессериванием вакуумного (глубоковакуумного) газойля и смешение последнего с гудроном (содержание серы в котельном топливе 1,4 – 1,8 %);

- вакуумная перегонка мазута и деасфальтизация гудрона с последующим обессериванием вакуумноо газойля и деасфальтизата и смешение их с остатком деасфальтизации (содержание серы в котельном топливе 0,4 – 1,4 %);

- вакуумная перегонка мазута и деасфальтизация гудрона с последующим гидрообессериванием вакуумного газойля и деасфальтизата и их смешением (содержание серы в котельном топливе составит 0,2 – 0,3 %), остаток деасфальтизации подвергается газофикации или раздельной переработки с получением битумов, пеков, связующих, топливноготкокса и т.д.

Для обеспечения глубокой безостаточной переработки нефти необходимы либо прямое гидрообессеривание нефтяных остатков с ограниченным содержанием металлов с использованием нескольких типов катализаторов, или каталитическая переработка с предварительной деметаллизацией и деасфальтизацией гудронов.

Современные зарубежные промышленные установки гидрообессеривания нефтяных остатков различаются между собой в основном схемами реакторных блоков и по этому признаку можно подразделить на следующие варианты:

1) гидрообессеривание в одном многослойномреакторе с использованием в начале процесса крупнопористых металлоёмких катализаторов и затем – катализаторов с высокойтгидрообессеривающей активностью;

2) гидрообессеривание в двух- и более ступенчатых реакторах со стационарным слоем катализатора, из которых головной (предварительный) реактор предназначен для деметаллизации и деасфальтизации сырья на дешёвых металлоёмких (часто нерегенерируемых) катализаторах, а последний (или последние) – для гидрообессеривания деметаллизированного сырья;

3) гидрообессеривание в реакторе с трёхфазным псевдоожиженным слоем катализатора. Псевдоожиженный слой позволяет обеспечить более интенсивное перемешивание контактирующих фаз, изотермический режим регенерирования и поддержание степени конверсии сырья и равновесной активности катализатора на постоянном уровне за счёт непрерывного вывода из реактора части катализатора и замены его свежим или регенерированным. Однако из-за существенных недостатков, таких, как большие габариты и масса толстостенных реакторов, работающих под высоким давлением водорода, сложность шлюзовой системы ввода и вывода катализаторов, большие капитальные и эксплуатационные расходы, процессы гидрообессеривания и гидрокрекинга в тпсевдоожиженном слое не получили широкого распространения в нефтепереработке.

Из промышленно-освоенных процессов оригинальным, наиболее технологически гибким и достаточно эффективным является процесс гидрообессеривания тяжёлых нефтяных остатков «Хайвал», разработанный Французким институтом нефти (ФИН).

Технологическая схема гидрообессеривания нефтяных остатков



Рисунок 3 – Принципиальная технологическая схема гидрообессеривания нефтяных остатков ФИН
Реакторный блок состоит из поочерёдно работающих защитных реакторов Р1а и Р1б, двух последовательно работающих основных реакторов Р2 и Р3 глубокой гидродеметаллизации и двух последовательно работающих реакторов гидрообессеривания Р4 и Р5. Защитные реакторы Р2а и Р1б работают в режиме взаимозаменяемости: когда катализатор в работающем реакторе потеряет свою деметаллизирующую активность, переключают на другой резервный реактор без остановки установки. Продолжительность непрерывной работы реакторов составляет: защитных – 3-4 месяца, а остальных – 1 год.

Исходное сырьё (мазуты, гудроны) смешивается с ВСГ, реакционная смесь нагревается в печи П1 до требуемой температуры и последовательно проходит защитный и основные реакторы гидродеметаллизаци и реакторы гидрообессеривания. Продукты гидрообессеривания подвергаются горячей сепарации в горячем и холодном газосепараторах, далее стабилизации и фракционированию на атмосферных и вакуумных колоннах.

В качестве катализатора в процессе используется модифицированный гидрирующими металлами оксид алюминия, обладающий высокой металлоёмкостью (катализатор имеет шероховатую поверхность с порами в форме «ежа»).