Промышленные процессы гидрооблагораживания дистиллятных фракций

Промышленные установки гидрогенизационной переработки не­фтяного сырья включают следующие блоки: реакторный, сепарации газопродуктовой смеси с выделением ВСГ, очистки ВСГ от сероводо­рода, компрессорную, стабилизации гидрогенизата. Установки гид­рокрекинга имеют дополнительно фракционирующую колонну.

Установки имеют много общего по аппаратурному оформлению и схемам реакторных блоков, различаются по мощности, размерам аппаратов, технологическому режиму и схемам секций сепарации и стабилизации гидрогенизатов. Установки предварительной гидро­очистки бензинов - сырья каталитического риформинга - различа­ются также вариантом подачи ВСГ: с циркуляцией или без циркуля­ции «на проток». На всех остальных типах установок применяется только циркуляционная схема подачи ВСГ.

В схеме с циркуляцией ВСГ легко поддерживается постоянное соотношение водород-сырье. Наличие циркуляционного компрессо­ра позволяет в зависимости от качеств катализатора и сырья, кон­центрации водорода в ВСГ регулировать требуемую кратность цир­куляции ВСГ, дает возможность проводить газовоздушную регене­рацию катализаторов.

На промышленных гидрогенизаци-онных установках применяется 2 спо­соба сепарации ВСГ из газопродукто­вой смеси: холодная (низкотемператур­ная) и горячая(высокотемпературная) (рис. 1 а, б).

Холодная сепарация ВСГ применя­ется на установках гидроочистки бен­зиновых, керосиновых и иногда дизель­ных фракций; заключается в охлажде­нии газопродуктовой смеси, отходящей из реакторов гидроочистки, сначала в теплообменниках, затем в холодильни­ках (воздушных и водяных) и выделе­нии ВСГ в сепараторе при низкой тем­пературе и высоком давлении. В сепа­раторе низкого давления выделяют низ­комолекулярные углеводородные газы.

Горячая сепарация ВСГ применяется преимущественно на уста­новках гидрообессеривания высококипящих фракций нефти: дизель­ных топлив, вакуумных газойлей, масляных дистиллятов и парафи­нов. Газопродуктовая смесь после частичного охлаждения в тепло­обменниках поступает в горячий сепаратор; выделяемые в нем ВСГ и углеводородные газы охлаждаются до низкой температуры в воз­душных и водяных холодильниках и далее поступают в холодный сепаратор, где отбирается ВСГ с достаточно высокой концентраци­ей водорода.

Рис. 8. Схема холодной (а) и горячей (б) сепарации ВСГ

СВД иСНД – сепараторы высокого и низкого давления; ГС и ХС – горячие и холодные сепараторы

Схема холодной сепарации (а) ВСГ, по сравнению с горячей (б), обеспечивает более высокую концентрацию водорода в ВСГ. Основ­ным достоинством варианта горячей сепарации является меньший расход как тепла, так и холода.

Основным аппаратом гидрогенизационных установок является реактор со стационарным слоем катализатора.

На рис.8 приведена конструкция двухсекционного реактора гидроочистки дизельного топлива. Он представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с эллиптическими днищами. Корпус реактора изготавливается из двухслойной стали 12ХМ и 08Х18Н10Т.

Верхний слой катализатора засыпа­ется на колосниковую решетку, а ниж­ний - на форфоровые шарики, которы­ми заполняется сферическая часть ниж­него. Для отвода избыточного тепла реакций под колосниковой решет­кой вмонтирован коллектор для подачи холодного ВСГ.

Сырье, подаваемое через штуцер в верхнем днище, равномерно распределяется по всему сечению и сначала для задерживания ме­ханических примесей проходит через фильтрующие устройства, со­стоящие из сетчатых корзин, погруженные в верхний слой катали­затора. Промежутки между корзинами заполнены фарфоровыми ша­рами. Газосырьевая смесь проходит через слой катализатора в обе­их секциях и по штуцеру нижней секции выводится из реактора.

Гидроочистку прямогонных бензиновых фракций осуществляют на секциях гидроочистки установок каталитического риформинга или комбинированных установок ЛК-бу.

Для гидроочистки реактивных топлив используют специализи­рованные установки типа Л-24-9РТ, а также секции гидроочистки КУ ЛК-бу.

Гидроочистку прямогонных дизельных фракций проводят на установках типа Л-24-6, Л-24-7, ЛЧ-24-7, ЛЧ-24-2000

Рис.8 . Гидроочистки топлива: 1 - корпус; 2 - рас­пределитель и гаситель потока; 3 - распределительная непровальная тарелка; 4 -фильтрующее устройство; 5 - опорная колосниковая ре­шетка; 6 - коллектор ввода водорода; 7 - фарфоровые шары; 8 - термопара

Рис. 9. Принципиальная технологическая схема установки гидроочистки дизельного топлива ЛЧ-24-2000:1 - сырье; II - свежий ВСГ; III - гидрогенизат; IV-бензин; V— углеводородный газ на очистку; VI -отдувочный ВСГ; VII—регенерированный МЭА; VIII-раствор МЭА на регенерацию

Принципиальная технологическая схема установки гидроочи­стки дизельного топлива ЛЧ -24-2000 приведена на рис.9. Цир­куляционный ВСГ смешивается с сырьем, смесь нагревается в сырь­евых теплообменниках и в трубчатой печи П-1 до температуры ре­акции и поступает в реактор Р-1. После реактора газопродуктовая смесь частично охлаждается в сырьевых теплообменниках (до тем­пературы 210-230 °С) и поступает в секцию горячей сепарации ВСГ, состоящей из сепараторов С-1 и С-2. ВСГ, выводимый из холодного сепаратора С-2, после очистки МЭА в абсорбере К-2 подается на цир­куляцию. Гидрогенизаты горячего и холодного сепараторов смеши­ваются и направляются на стабилизационную колонну К-1, где подачей подогретого в П-1 отдувочного ВСГ из очищенного продукта удаляются углеводородные газы и отгон (бензин).

Ниже приводится материальный баланс установок гидроочистки бензина (I), керосина (II), дизельного топлива (III) и гидрообессеривания вакуумного дистиллята - сырья каталитического крекинга.

Гидроочистка вакуумных дистиллятов. Вакуумные дистилляты являются традиционным сырьем для процессов каталитического кре­кинга и гидрокрекинга. Качество вакуумных газойлей определяется глубиной отбора и четкостью ректификации мазута. Вакуумные газойли 350—500 °С практически не со­держат металлорганических со­единений и асфальтенов, а их коксуе­мость не превыша­ет обычно 0,2 %. С повышением tKK до 540 - 560 °С 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 катализатора за счет отложения кокса и необратимого от­равления металлами.

Гидроочистка вакуумного газойля 350- 500 °С не представляет зна­чительных трудностей и проводится в условиях и на оборудовании, ана­логичных для гидроочистки дизельных топлив. При давлении 4-5 МПа, температуре 360-410 °С и объемной скорости сырья 1-1.5 ч~' достигается 89-94%-ная глубина обессеривания; содержание азота сни­жается на 20 - 30%, металлов - на 75 - 85 %, а коксуемость - на 65 - 70 %. Гидроочистку тяжелых дистиллятов деструктивных процессов (коксования, висбрекинга) обычно проводят в смеси с прямогонными дистиллятами в количестве до 30 %.

Гидроочистка масляных рафинатов применяется в основном для осветления и улучшения их стабильности против окисления; одно­временно уменьшается их коксуемость и содержание серы (глубина обессеривания - 30 - 40 %); индекс вязкости несколько увеличивает­ся (на 1-2 единицы); температура застывания масла повышается на 1—3 °С. Выход базовых масел дистиллятных и остаточных рафина­тов составляет более 97 % масс.

Типовые установки гидроочистки масел и парафинов (типа Г-24/1 производительностью 360 тыс. т/год) включают до пяти тех­нологических потоков.

Установки гидроочистки масел отличаются от гидроочистки ди­зельных топлив только способом стабилизации гидрогенизата: от­гонка углеводородных газов и паров бензина осуществляется пода­чей водяного пара; затем стабильное масло подвергается осушке в вакуумной колонне под давлением 13,3 кПа.