гидроочистка керосина. КП ГО ЧА. Курсовой проект по дисциплине Теория и технология химических процессов органического и нефтехимического синтеза на тему Технологическое проектирование установки гидроочистки дизельной фракции мощностью 1910 тыс тгод
 Скачать 1.78 Mb.
|
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР1.1 Назначение процессаПроцессы гидроочистки направлены на удаление примесей из дистиллятных фракций – бензиновых, керосиновых и дизельных – путем обработки сырья водородом при повышенных температуре и давление в присутствии катализатора. Также, в последние годы процессы гидроочистки применяются при переработке атмосферных остатков для снижения содержания серы и количества металлов для производства мазута с низким содержанием серы или дальнейшей каталитической переработке вакуумных газойлей. Основные нежелательные соединения, удаляемые в процессе гидроочистки являются сера, азот, кислород или вода, олефиновые углеводороды и металлы. Установки гидроочистки являются важнейшей частью современных нефтеперерабатывающих предприятий, которые позволяют [2, 3]: - снизить или устранить коррозионноактивные соединения, присутствующие в составе сырья, при дальнейшей переработке, транспортировке или использования различных нефтепродуктов; - производить продукцию с требуемыми эксплуатационными характеристиками согласно современным стандартам (Евро 5); - повышать стабильность бензина; - уменьшать дымообразование реактивного топлива; - снижать содержание гетероатомов в мазуте до экологически требуемого уровня, а также улучшающего его характеристики горения; - исключить вредное воздействие примесей на оборудование, катализаторы и качество готовых продуктов; - подготовить сырье для процессов изомеризации и риформинга с целью исключения отравляющего воздействия на платиновый катализатор; - подготовить сырье для процесса каталитического крекинга с целью снижения уровня серы, повышения выхода целевого продукта и улучшения качества средних дистиллятов. Технологические условия процесса зависят от типа перерабатываемого сырья, целей процесса и желаемого уровня очистки в получаемом продукте. На рисунке 1.1 приведена схема типового НПЗ, которая отражает роль процесса гидроочистки при получении товарных нефтепродуктов. Процесс гидроочистки в структуре НПЗ  Рис. 1.1 1.2 Химизм и механизм реакцииВ процессе гидроочистки происходит улучшение качества углеводородного сырья за счет удаления нежелательных компонентов без существенного изменения пределов выкипания. Для процесса характерны такие химические превращения, как [4, 5]: Гидродесульфуризация или удаление серы (краткое обозначение ГДС или HDS); Гидродеазотирование или удаление азота (ГДА или HDN); Гидродеоксигенация или удаление кислорода (ГДО или HDO); Насыщение олефиновых и ароматических углеводородов; Удаление металлов (As, Pd, Cu, Ni, V). Серосодержащие соединения представлены в основном меркаптанами, сульфидами, дисульфидами, полисульфидами и тиофенами. В тяжелых дизельных фракциях и вакуумных газойлях также присутствуют трудноудаляемые дибензотиофен и его гомологи. Реакционная способность сераорганических соединений более подробно представлена в разделе 1.3. Удаление серы происходит путем гидрогенолиза связей C:S и преобразования гетероатомного сернистого соединения в сероводород. Ниже представлен пример реакции удаления серы в процессе гидроочистки на примере дибензотиофена (ДБТ).  Механизм реакций гидродесульфуризации может протекать либо напрямую через удаление атома серы из состава исходного гетероатомного соединения с получением (маршрут прямого обессеривания – DDS) с дальнейшим гидрированием непредельных связей, либо с предварительным гидрированием одного бензольного кольца с последующим удалением атома серы и насыщением оставшихся непредельных связей (маршрут предварительного гидрирования – HYD). Маршрут реакции обессеривания дибензотиофена [5]:  Рис. 1.2 ДБТ – дибензотиофен, БФ – бифенил, ТГДБТ – тетрагидродибензотиофен, ЦГБ – циклогексилбензол, ДЦГ – дициклогексан. Выделяют три типа азотистых соединений в составе сырья гидроочистки: негетероциклические соединения, гетероциклы с пяти- и шестичленным кольцом. Первые азотсодержащие соединения, такие как алифатические амины и анилины, легко подвергаются гидрогенолизу и не осложняют процесс гидроочистки. В основном, азот содержится в тяжелых нефтяных фракциях в виде гетероциклических соединений (пиридин, хинолин, акридин и т.д.). С увеличением пределов выкипания увеличивается количество азосодержащих соединений, а также сложность их удаления из-за молекулярного строения. Как правило, соединения азота оказывают ингибирующее влияние на реакции ГДС из-за конкурентной адсорбции на активных центрах катализаторов [5]. При гидродеазотирвании сначала насыщается ароматический фрагмент, а затем происходит удаление азота:  В большинстве нефтей содержится низкое количество кислородсодержащих соединений, которые представлены спиртами, кислотами и эфирами. В ходе реакции гидродеоксигенации просиходит деструкция связи кислород-углерод с образованием соответствующего углеводорода и воды:  Насыщение ароматических соединений благоприятно влияет на показатели качества дизельного топлива, например, высоту некоптящего пламени, цетановое число и т.д. В составе сырья гидроочистки ароматические углеводороды представлены в виде моно-, би- и полициклических соединений. В процессе гидроочистки ароматические углеводороды подвергаются последовательному гидрированию – от кольца к кольцу. В качестве примера ниже приведена реакция гидрирования нафталина.  Дистиллятные фракции нефти содержат мышьяк, свинец и в меньшей степени медь и никель, которые представляют наибольшую опасность для катализаторов изомеризации и риформинга. Вакуумные газойли и остаточное сырье могут содержать значительное количество ванадия и никеля. В процессе гидроочистки металлсодержащие соединения подвергаются гидрогенолизу, а образовавшиеся металлы улавливаются на катализаторах защитного слоя [2]. |