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 - гуд-ронов 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 сопутствующим в каталити­ческих процессах явлением необратимого отравления катализато­ров металлоорганическими соединениями сырья.

Наиболее важными из 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 (обусловливающая коксовую нагрузку реге­нераторов каталитического крекинга или расход водорода в гидро генизационных процессах). Именно 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 подразделяют на следующие четыре группы:

Таблица№6

I. Высококачественное сырье (например, мазут мангышлакской или грозненской нефтей). Его можно перерабатывать без предвари­тельной подготовки на установках ККФ лифт-реакторного типа с пассивацией металлов и отводом тепла в регенераторах.

П. Сырье среднего качества. Его можно перерабатывать на уста­новках ККФ последних моделей с двухступенчатым регенератором и отводом избытка тепла без предварительной подготовки, но при повышенном расходе металлостойкого катализатора и с пассиваци­ей отравляющего действия металлов сырья.

III и IV. Сырье низкого качества (например, мазуты и гудроны западно-сибирской, ромашкинской и арланской нефтей). Каталити­ческая их переработка требует обязательной предварительной под­готовки - деметаллизации и деасфальтизации.

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 гидрообес-серивания нефтяных остатков различаются между собой в основном схемами реакторных блоков и по этому признаку можно подразде­лить их на следующие варианты:

1) гидрообессеривание в одном многослойном реакторе с исполь­зованием в начале процесса крупнопористых металлоемких катали­заторов и затем - катализаторов с высокой гидрообессеривающей активностью;

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

3) гидрообессеривание в реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем катализатора. Псевдоожиженный слой позволяет обеспечить более интенсивное перемешивание контактирующих фаз, изотермический режим реагирования и поддержание сте­пени конверсии сырья и равновесной активности катализатора на постоянном уровне за счет 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 капи­тальные и эксплуатационные расходы, процессы гидрообессери­вания и гидро крекинга в псевдоожиженном слое не получили до сего времени широкого распространения в нефтепереработке.

Из промышленно-освоенных процессов оригинальным, наиболее технологически гибким и достаточно эффективным является процесс гидрообессеривания тяжелых нефтяных остатков «Хайвал», разра­ботанный Французским институтом нефти. Принципиальная техно­логическая схема представлена на рис.10.

Рис.10. Принципиальная технологическая схема уставновки гидрообессерования нефтяных остатков ФИН

Реакторный блок установки состоит из поочередно работающих защитных реакторов Р-la и Р-1б, двух последовательно работающих основных реакторов Р-2 и Р-3 глубокой гидродеметаллизации и двух последовательно работающих реакторов гидрообессеривания Р-4 и Р-5. Защитные реакторы Р-la и Р-1б 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 составлят: защитных - 3-4 месяца, а остальных - 1 год.

Исходное сырье (мазуты, гудроны) смешиваются с ВСГ, реакци­онная смесь нагревается в печи П-1 до требуемой температуры и пос­ледовательно проходит защитный и основные реакторы гидродеме­таллизации и реакторы гидрообессеривания. Продукты гидрообес серивания 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 металлоемкостью (катализатор имеет шероховатую поверх­ность с порами в форме «ежа»).