Головна · Управління · Орський НПЗ приступив до тестового запуску комплексу гідрокрекінгу. Проект виготовлення та постачання реакторів гідрокрекінгу на «РН-Туапсинський НПЗ» (ВАТ «НК «Роснефть») На реконструйованих НПЗ стали отримувати нафтопродукти європейської якості, а в зонах р

Орський НПЗ приступив до тестового запуску комплексу гідрокрекінгу. Проект виготовлення та постачання реакторів гідрокрекінгу на «РН-Туапсинський НПЗ» (ВАТ «НК «Роснефть») На реконструйованих НПЗ стали отримувати нафтопродукти європейської якості, а в зонах р

Гідрорекінг призначений для отримання малосірчистих паливних дистилятів з різної сировини.

Гідрорекінг - процес більш пізнього покоління, ніж каталітичний крекінг і каталітичний риформінг, тому він більш ефективно здійснює ті ж завдання, що й ці 2 процеси.

Як сировину на установках гідрокрекінгу використовують вакуумні та атмосферні газойлі, га-зойлі термічного та каталітичного крекінгу, деасфальтизати, мазути, гудрони.

Технологічна установка гідрокрекінгу складається зазвичай з 2-х блоків:

Реакційного блоку, що включає 1 або 2 реактори,

Блоку фракціонування, що складається з різної кількості дистиляційних колон.

Продуктами гідрокрекінгу є автомобільні бензини, реактивне та дизельне паливо, сировина для нафтохімічного синтезу та ЗВГ (з бензинових фракцій).

Гідрорекінг дозволяє збільшити вихід компонентів бензину, зазвичай за рахунок перетворення сировини типу газойлю.

Якість компонентів бензину, яке при цьому досягається, недосяжно при повторному проходженні газойлю через процес крекінгу, в якому його було отримано.

Гідрорекінг також дозволяє перетворювати важкий газойль на легкі дистиляти (реактивне та дизельне паливо). При гідрокрекінгу не утворюється ніякого важкого залишку, що не переганяється (коксу, пеку або кубового залишку), а тільки легко киплячі фракції.

Переваги гідрокрекінгу

Наявність установки гідрокрекінгу дозволяє перемикати потужності НПЗ із випуску великих кількостей бензину (коли установка гідрокрекінгу працює) на випуск великих кількостей дизельного палива (коли вона вимкнена).

Гідрорекінг підвищує якість компонентів бензину та дистиляту.

У процесі гідрокрекінгу використовуються найгірші компоненти дистиляту і видає компонент бензину вище середньої якості.

У процесі гідрокрекінгу утворюються значні кількості ізобутану, що виявляється корисним для керування кількістю сировини в процесі алкілування.

Використання установок гідрокрекінгу дає збільшення обсягу продуктів на 25%.

В даний час широко використовується близько 10 різних типів установок гідрокрекінгу, але всі вони дуже схожі на типову конструкцію.

Каталізатори гідрокрекінгу менш дорогі, ніж каталізатори каталітичного крекінгу.

Технологічний процес

Слово гідрокрекінгу розшифровується дуже просто. Це каталітичний крекінг у присутності водню.

Введення холодного водневмісного газу в зони між шарами каталізатора дозволяє вирівнювати температури сировинної суміші по висоті реактора.

Рух сировинної суміші в реакторах низхідне.

Поєднання водню, каталізатора та відповідного режиму процесу дозволяють провести крекінг низькоякісного легкого газойлю, який утворюється на інших крекінг-установках і іноді використовується як компонент дизельного палива.
Установка гідрокрекінгу виробляє високоякісний бензин.

Каталізатори гідрокрекінгу - це з'єднання сірки з кобальтом, молібденом або нікелем (CoS, MoS 2 , NiS) і оксид алюмінію.
На відміну від каталітичного крекінгу, але як і при каталітичному риформінгу, каталізатор розташовується у вигляді нерухомого шару. Як і каталітичний риформінг, гідрокрекінг найчастіше проводять у 2-х реакторах.

Сировина, що подається насосом, змішується зі свіжим водородсодержащим газом і циркуляційним газом, які нагнітаються компресором.

Газосировинна суміш, пройшовши теплообмінник і змійовики печі, нагрівається до температури реакції 290-400°С (550-750°F) і під тиском 1200-2000 psi (84-140 атм) вводиться в реактор зверху. Враховуючи велике тепловиділення в процесі гідрокрекінгу, в реактор в зони між шарами каталізатора вводять холодний водневмісний (циркуляційний) газ з метою вирівнювання температур по висоті реактора. Під час проходження крізь шар каталізатора приблизно 40-50% сировини піддається крекінгу з утворенням продуктів, що відповідають температурам кипіння бензину (точка википання до 200°С (400°F).

Каталізатор і водень доповнюють один одного в кількох аспектах. По-перше, на каталізаторі йде крекінг. Щоб крекінг продовжувався, потрібно підведення тепло, тобто це - ендотермічний процес. У той же час водень реагує з молекулами, які утворюються при крекінгу, насичуючи їх, і при цьому виділяється тепло. Іншими словами, ця реакція, яка називається гідрування, є екзотермічною. Таким чином, водень дає тепло, необхідне для протікання крекінгу.

По-друге – це утворення ізопарафінів. При крекінгу виходять олефіни, які можуть з'єднуватися один з одним, приводячи до нормальних парафінів. За рахунок гідрування подвійні зв'язки швидко насичуються, при цьому часто виникають ізопарафіни, і таким чином запобігає повторному отриманню небажаних молекул (октанові числа ізопарафінів вище, ніж у разі нормальних парафінів).

Виходить з реактора суміш продуктів реакції і циркуляційного газу охолоджується в теплообміннику, холодильнику і надходить у сепаратор високого тиску. Тут водневмісний газ для зворотного напрямку процес і змішування з сировиною відокремлюється від рідини, яка з низу сепара-тора через редукційний клапан, надходить далі в сепаратор низького тиску. У сепараторі виділяється частина вуглеводневих газів, а рідкий потік направляється в теплообмінник, розташований перед проміжною колоною ректифікації, для подальшої перегонки. У колоні при невеликому надмірному тиску виділяються вуглеводневі гази і легкий бензин. Гасову фракцію можна виділити, як бічний погон або залишити разом з газойлем як залишок від перегонки.

Бензин частково повертається в проміжну колону ректифікації у вигляді гострого зрошення, а балансова його кількість через систему «залужування» відкачується з установки. Залишок з проміжної колони ректифікації розділяється в атмосферній колоні на важкий бензин, дизельне паливо і фракцію >360°С. Так як сировина на цій операції вже піддавалася гідрування, крекінгу і риформінгу в 1-му реакторі, процес у 2-му реакторі йде в більш жорсткому режимі (вищі температури і тиску). Як і продукти 1-ї стадії, суміш, що виходить з 2-го реактора, відокремлюється від водню і спрямовується на фракціонування.

Товщина стінок сталевого реактора для процесу, що проходить при 2000 psi (140 атм) і 400°С, іноді досягає 1 см.

Основне завдання – не дати крекінгу вийти з-під контролю. Оскільки сумарний процес ендотермічний, то можливий швидкий підйом температури і небезпечне збільшення швидкості крекінгу. Щоб уникнути цього, більшість установок гідрокрекінгу містять вбудовані пристосування, що дозволяють швидко зупинити реакцію.

Бензин атмосферної колони поєднується з бензином проміжної колони і виводиться з установки. Дизельне паливо після відпарної колони охолоджується, «залужується» і відкачується з установки. Фракція >360°З використовується як гарячого потоку внизу атмосферної колони, а решта (залишок) виводиться з установки. У разі виробництва масляних фракцій блок фракціонування має також вакуумну колону.

Регенерація каталізатора проводиться сумішшю повітря та інертного газу; термін служби каталізатора 4-7 міс.

Продукти та виходи.

Поєднання крекінгу та гідрування дає продукти, відносна щільність яких значно нижча, ніж густина сировини.

Нижче наведено типовий розподіл виходів продуктів гідрокрекінгу при використанні як сировина газойлю з установки коксування та світлих фракцій з установки каталітичного крекінгу.

Продукти гідрокрекінгу - це дві основні фракції, які використовуються як компоненти бензину.

Об'ємні частки

Газойль коксування 0,60

Світлі фракції з установки каталітичного крекінгу 0,40

Продукти:

Вибутий 0,02

Н-Бутан 0,08

Легкий продукт гідрокрекінгу 0,21

Важкий продукт гідрокрекінгу 0,73

Гасові фракції 0.17

Нагадаємо, що з 1 од. сировини виходить близько 1,25 од. продукції.

Тут не вказано необхідну кількість водню, яка вимірюється у стандартних фт 3 /бар сировини.

Звичайна витрата становить 2500 ст.

Тяжкий продукт гідрокрекінгу - це лігроїн (нафта), що містить багато попередників ароматики (тобто сполук, які легко перетворюються на ароматику).

Цей продукт часто направляють на встановлення риформінгу для облагородження.

Гасові фракції є хорошим реактивним паливом або сировиною для дистилятного (дизельного) палива, оскільки вони містять мало ароматики (внаслідок насичення подвійних зв'язків воднем).

Гідрорекінг залишку.

Існує кілька моделей установок гідрокрекінгу, які були сконструйовані спеціально для переробки залишку або залишку вакуумної перегонки.

На виході виходить понад 90% залишкового (котельного) палива.

Завданням даного процесу є видалення сірки в результаті каталітичної реакції сірковмісних сполук з воднем з утворенням сірководню.

Таким чином, залишок із вмістом сірки не більше 4% може бути перетворений на важке рідке паливо, що містить менше 0,3% сірки.
Використовувати установки гідрокрекінгу необхідно у загальній схемі переробки нафти.

З одного боку, установка гідрокрекінгу є центральним пунктом, оскільки вона допомагає встановити баланс між кількістю бензину, дизельного та реактивного палива.
З іншого боку, швидкості подачі сировини та режими роботи установок каталітичного крекінгу та коксування не менш важливі.
Крім того, алкілування та риформінг також слід враховувати при плануванні розподілу продуктів гідрокрекінгу.

Процеси переробки нафтових фракцій у присутності водню називають гідрогенізаційними. Вони протікають на поверхні гідруючих каталізаторів у присутності водню при високих значеннях температури (250-420 ° С) та тиску (від 2,5-3,0 до 32 МПа). Такі процеси використовуються для регулювання вуглеводневого і фракційного складу нафтових фракцій, що переробляються, очищення їх від сіро-, азот- і кисневмісних сполук, металів та інших небажаних домішок, поліпшення експлуатаційних (споживчих) характеристик нафтових палив, масел і сировини нафтохімії. Гідрорекінг дозволяє отримувати широкий асортимент нафтопродуктів практично з будь-якої нафтової сировини шляхом підбору відповідних каталізаторів та робочих умов, тому він є найбільш універсальним, ефективним та гнучким процесом нафтопереробки. Поділ гідрогенізаційних процесів на гідрокрекінг і гідроочищення досить умовно за принципом властивостей застосовуваних каталізаторів, кількості водню, що використовується, і технологічних параметрів процесу (тиск, температура та ін.).

Наприклад, прийнята наступна термінологія: «гідроочищення» (Hydro-treating), «гідрооблагоджування» (Hydrorefining) та «гідрокрекінг» (Hydrocracking). Гідроочищення включає процеси, в яких не відбувається суттєвої зміни в молекулярній структурі сировини (наприклад, сіроочищення при тиску 3-5 МПа). Гідрооблагоджування включає процеси, в яких до 10% сировини піддається зміні молекулярної структури (сіроочищення - деароматизація - деазотизація при тиску 6-12 МПа). Гідрорекінг - це процеси (високого тиску - більше 10 МПа і середнього тиску - менше 10 МПа), в яких більше 50% сировини піддається деструкції зі зменшенням розміру молекул. У 80-ті роки XX в. процеси гідрооблагоджування з конверсією менше 50% отримали назву м'якого або легкого гідрокрекінгу, до якого стали відносити проміжні процеси з гідродеструкцією сировини від 10 до 50% при тисках як менше, так і більше 10 МПа. Потужності установок (млн т/рік) гідрокрекінгу у світі рівні приблизно 230, а гідроочищення та гідрооблагоджування - 1380, з них у Північній Америці - відповідно 90 та 420; у Західній Європі – 50 та 320; у Росії та СНД - 3 і 100.

Історія розвитку промислових гідрогенізаційних процесів починалася з гідрогенізації продуктів зрідження вугілля. Ще до Другої світової війни Німеччина досягла великих успіхів у виробництві синтетичного бензину (синтину) при гідрогенізаційній переробці вугілля (на основі застосування синтезу Фішера-Тропша), а в роки Другої світової війни Німеччина виробляла понад 600 тис. т/рік синтетичних рідких палив, що покривало більшу частину споживання країни. В даний час світове виробництво штучного рідкого палива на основі вугілля складає близько 4,5 млн. т/рік. Після широкого промислового впровадження каталітичного риформінгу, що виробляє як побічний продукт надлишковий дешевий водень, настає період масового поширення різних процесів гідроочищення сировинних нафтових фракцій (до речі, необхідної і для процесів риформінгу) і товарної продукції НПЗ (бензинові, гасові), диз.

Гідрорекінг (ГК) дозволяє отримувати світлі нафтопродукти (бензинові, гасові, дизельні фракції та зріджені гази С3-С4) практично з будь-якої нафтової сировини підбором відповідних каталізаторів та технологічного режиму процесу. Іноді термін "гідроконверсія" (Hydroconversion) використовується як синонім терміну гідрокрекінг (Hydrocracking). Перша установка ЦК пущена 1959 р. у США. Більшість процесів ЦК передбачає переробку дистилятної сировини: важких атмосферних та вакуумних газойлів, газойлів каталітичного крекінгу та коксування, а також деасфальтизаторів. Одержувані продукти - це граничні (насичені) вуглеводневі гази, високооктанова бензинова фракція, низькозастигаючі фракції дизельного та реактивного палив.

Гідрорекінг сировини, що містить значну кількість сполук на основі сірки, азоту, кисню та інших елементів, зазвичай проводять у два ступені (рис. 2.22). На першому ступені здійснюється неглибокий м'який гідрокрекінг в режимі гідроочищення від небажаних домішок, які зазвичай є каталізаторними отрутами або знижують їх активність. Каталізатори цього ступеня ідентичні каталізаторам звичайної гідроочищення та містять оксиди та сульфіди нікелю, кобальту, молібдену та вольфраму на різних носіях - активному оксиді алюмінію, алюмосилікаті або спеціальних цеолітах. На другому ступені підготовлена, очищена сировина, що містить не більше 0,01% сірки і не більше 0,0001% азоту, піддається основному жорсткому гідрокрекінгу на каталізаторах на основі паладію або платини на носії - цеолітах типу Y.

Гідрорекінг важких газойлевих фракцій застосовується для отримання бензину, реактивного та дизельного палива, а також для підвищення якості масел, котельного палива та сировини піролізу та каталітичного крекінгу. Гідрорекінг малосірчистих вакуумних дистилятів в бензин здійснюють в один ступінь на сульфідних каталізаторах, стійких до отруєння гетероорганічними сполуками, при температурі 340-420 °С і тиску 10-20 МПа з виходом бензину 30-40 % і аж до 80-9. %. Якщо сировина містить понад 1,5 % сірки та 0,003-0,015 % азоту, то застосовується двоступінчастий процес із гідроочищенням сировини на першому ступені. Гідрорекінг у другому ступені протікає при температурі 290-380 ° С і тиску 7-10 МПа. Вихід бензину досягає 70-120 об. % на сировину, одержуваний легкий бензин до 190 ° С, використовують як високооктановий компонент товарних бензинів, важкий бензин можна направляти на риформінг. Гідрорекінг важких газойлів у середні фракції (реактивне та дизельне паливо) також проводять в один або два ступені.

ході бензину отримати до 85% реактивного чи дизельного палива. Наприклад, вітчизняний одноступеневий процес гідрокрекінгу вакуумного газойлю на каталізаторі, що містить цеоліт, типу ГК-8 може давати до 52 % реактивного палива або до 70 % зимового дизельного палива з вмістом ароматичних вуглеводнів 5-7 %. Гідрорекінг вакуумних дистилятів сірчистих нафт проводять у два ступені. Включенням гідрокрекінгу до технологічної схеми НПЗ досягається висока гнучкість у виробництві його товарної продукції.

На одній і тій же установці гідрокрекінгу можливі різні варіанти одержання бензину, реактивного або дизельного палива зміною технологічного режиму гідрокрекінгу та ректифікаційного блоку фракціонування продуктів реакції. Наприклад, бензиновий варіант виробляє бензинову фракцію з виходом до 51% на сировину та фракцію дизельного палива 180-350°З виходом 25% від сировини. Бензинову фракцію поділяють на легкий бензин С5-С6 з ОЧм = 82 і важкий бензин Су-Сю з ОЧм = 66 при вмісті сірки до них до 0,01%. Фракцію Су-С можна направити на каталітичний риформінг для підвищення її октанового числа. Дизельна фракція має цетанове число 50-55, не більше 0,01% сірки та температуру застигання не вище мінус 10 ° С (компонент літнього дизельного палива).

На відміну від каталітичного крекінгу гази С3-С4 та рідкі фракції гідрокрекінгу містять лише насичені стабільні вуглеводні і практично не містять гетероорганічних сполук, вони менш ароматизовані, ніж газойлі каталітичного крекінгу. При реактивно-пливному варіанті можна отримувати до 41% фракції 120-240 °С, що відповідає стандартним вимогам на реактивне паливо. При дизельно-паливному варіанті можна виробляти 47 або 67% фракції дизельного палива з цетановим числом близько 50.

Перспективним напрямом гідрокрекінгу є переробка масляних фракцій (вакуумних дистилятів та деасфальтизатів). Глибоке гідрування масляних фракцій підвищує їхній індекс в'язкості від 36 до 85-140 при зниженні вмісту сірки з 2 до 0,04-0,10 %, майже на порядок знижується коксівність і зменшується температура застигання. Підбираючи технологічний режим гідрокрекінгу, можна отримувати базові масляні фракції з високим індексом в'язкості практично з будь-яких нафт. При гідрокрекінгу масляних фракцій протікають реакції гідроізомеризації нормальних алканів (застигають при більш високих температурах), тому гідроізомеризація знижує температуру застигання (через збільшення мастил ізопарафінів) і виключає необхідність операції депарафінізації масел розчинниками. Гідроізомеризація гасово-газойлевих фракцій на біфункціональних алюмоплатинових каталізаторах або сульфідах нікелю та вольфраму на оксиді алюмінію дозволяє отримати дизельне паливо з температурою застигання до мінус 35 °С.

Гідрорекінг, що поєднує риформінг і селективний гідрокрекінг, під назвою селектоформінг збільшує октанове число риформатів або рафінату (після відділення ароматичних вуглеводнів) на 10-15 пунктів при температурі близько 360 °С, тиску 3 МПа/3 з розміром вхідних вікон 0,50-0,55 нм з активними металами платинової групи, нікелю або оксидами або сульфідами молібдену і вольфраму. Селективним видаленням з гасових та дизельних фракцій нормальних алканів знижується температура застигання реактивних та дизельних палив до мінус 50-60 °С, а температура застигання олій може бути знижена з 6 до мінус 40-50 °С.

Гідродеароматизація - основний процес отримання високоякісних реактивних палив із прямогонної (з вмістом аренів 14-35%) та вторинної (з вмістом аренів до 70%) сировини. Реактивне паливо для надзвукової авіації, наприклад, марки Т-6, не повинно містити більше 10 травня. % ароматичних вуглеводнів. Тому облагороджування фракцій реактивного палива проводять гідроочищенням в режимі гідродеароматизації. Якщо сировина має менше 0,2 % сірки і менше 0,001 % азоту, то гідрокрекінг проводять в один щабель на платиноцеолітвмісному каталізаторі при температурі 280-340 ° С і тиск 4 МПа зі ступенем видалення (перетворення) аренів до 75-90 %.

При більш значних вмістах сірки та азоту у сировині гідрокрекінг здійснюють у два щаблі. Вторинне сировину переробляють у жорсткіших умовах за нормальної температури 350-400 °З повагою та тиску 25-35 МПа. Гідрорекінг є дуже дорогим процесом (велике споживання водню, дороге обладнання високого тиску), але він вже давно отримав широке промислове застосування. Основні його переваги - технологічна гнучкість процесу (можливість на одному обладнанні виробляти різні цільові продукти: бензинові, гасові та дизельні фракції з різної сировини: від важких бензинових до залишкових нафтових фракцій); вихід реактивного палива збільшується від 2-3 до 15% на нафту, а вихід зимового дизельного палива – від 10-15 до 100%; висока якість одержуваних продуктів відповідно до сучасних вимог.

Процеси гідроочищення широко застосовуються в нафтопереробці та нафтохімії. Їх використовують для отримання високооктанових бензинів, для покращення якості дизельних, реактивних та котельних палив та нафтових олій. Гідроочищенням видаляють з нафтових фракцій сірчисті, азотисті, кисневі сполуки та метали, зменшують вміст ароматичних сполук, видаляють ненасичені вуглеводні шляхом їх перетворення на інші речовини та вуглеводні. При цьому сірка, азот і кисень гідруються практично повністю і перетворюються в середовищі водню на сірководень H2S, аміак NH3 і воду Н20, металоорганічні сполуки розкладаються на 75-95% з виділенням вільного металу, який іноді є каталізаторною отрутою. Для гідроочищення використовують різноманітні каталізатори, стійкі до отруєння різними отрутами. Це оксиди та сульфіди дорогих металів: нікелю Ni, кобальту Со, молібдену Мо та вольфраму W, -на оксиді алюмінію А1203 з іншими добавками. У більшості процесів гідроочищення використовують алюмокобальтмолібденові (АКМ) або алюмо-нікельмолібденові (АНМ) каталізатори. Каталізатори АНМ можуть мати добавку цеоліту (тип Г-35). Ці каталізатори виготовляються зазвичай як гранул-таблеток неправильної циліндричної форми розміром 4 мм при насипної щільності 640-740 кг/м3. При пуску реакторів каталізатори сульфідують (процес осернення) газовою сумішшю сірководню та водню. Каталізатори АНМ та алюмокобальтвольфрамові (АКВ) призначені для глибокого гідроочищення важкої високоароматизованої сировини, парафінів та олій. Регенерація каталізаторів для випалювання коксу з поверхні проводиться при температурі 530 °С. Процеси гідроочищення зазвичай обмежуються температурою 320-420 °З тиском 2,5-4,0 рідше 7-8 МПа. Витрата водневмісного газу (ВСГ) змінюється від 100-600 до 1000 нм3/м3 сировини в залежності від виду сировини, досконалості каталізатора та параметрів процесу.

Гідроочищення бензинових фракцій застосовується переважно при їх підготовці для каталітичного риформінгу. Температура гідроочищення 320-360 ° С, тиск 3-5 МПа, витрата ВСГ 200-500 нм3/м3 сировини. При очищенні бензинових фракцій каталітичного та термічного крекінгу витрата ВСГ перевищує 400-600 нм3/м3 сировини.

Гідроочищення гасових фракцій проводиться на активнішому каталізаторі при тиску до 7 МПа для зменшення вмісту сірки менше 0,1% і ароматичних вуглеводнів до 10-18 травня. %.

Гідроочищення дизельних фракцій піддають більше 80-90% фракцій при температурі 350-400°З тиску 3-4 МПа з витратою ВСГ 300-600 нм3/м3 сировини на каталізаторах АКМ, ступінь знеселювання досягає 85-95% і більше. Для підвищення цетанового числа дизельних фракцій, що походять з продуктів реакції каталітичного та термічного крекінгу, видаляють частину ароматичних вуглеводнів на активних каталізаторах при температурі близько 400 ° С та тиску до 10 МПа.

Гідроочищення вакуумних дистилятів (газойлів) для використання їх як сировина каталітичного крекінгу, гідрокрекінгу та коксування (для отримання малосірчистого коксу) проводиться при температурі 360-410 ° С та тиску 4-5 МПа. При цьому досягається 90-94% знесірювання, вміст азоту знижується на 20-25%, металів - на 75-85, аренів - на 10-12, коксівність - на 65-70%.

Гідроочищення олій та парафінів. Гідроочищення базових масел більш досконала, ніж класична сернокислотна очищення з контактною доочищенням масел. Гідроочищення масел проводиться на каталізаторах АКМ та АНМ при температурі 300-325 °С та тиску 4 МПа. Гідроочищення масел на алю-можелезомолибденовом каталізаторі з промоторами дозволяє знизити температуру до 225-250 ° С і тиск до 2,7-3,0 МПа. Гідроочищення парафінів, церезинів і петролатумів проводиться для зниження вмісту сірки, смолистих сполук, ненасичених вуглеводнів, для поліпшення кольору та стабільності (як і для олій). Процес на каталізаторах АКМ і АНМ аналогічний гідроочищення олій. Отримали також застосування алюмохроммолібденові та нікельвольфрамзалізні сульфідовані каталізатори.

Гідроочищення нафтових решток. З нафти отримують зазвичай 45-55 травня. % залишків (мазутів та гудронів), що містять великі кількості сіро-, азот- та металоорганічних сполук, смол, асфальтенів та золи. Для залучення цих залишків у каталітичну переробку необхідне очищення нафтових залишків. Гідроочищення нафтових залишків називається іноді гідрозабезсервуванням, хоча відбувається видалення не тільки сірки, а й металів, а також інших небажаних сполук. Гідрообессеріваніе мазутів проводять при температурі 370-430 ° С і тиску 10-15 МПа на каталізаторах АКМ. Вихід мазуту із вмістом сірки до 0,3 % становить 97-98 %. Одночасно видаляються азот, смоли, асфальтени і відбувається часткове облагородження сировини. Гідроочищення гудронів є складнішим завданням, ніж гідроочищення мазутів, оскільки повинна досягатися значна деметалізація і деасфальтизація гудронів попередня або безпосередньо при процесі гідрообессерювання. Особливі вимоги пред'являються до каталізаторів, оскільки звичайні каталізатори швидко втрачають активність через великі відкладення коксу та металів. Якщо кокс випалюється при регенерації, деякі метали (нікель, ванадій та інших.) отруюють каталізатори та його активність при окисної регенерації зазвичай не відновлюється. Тому гідродеметалізація залишків повинна передувати гідроочищенню, що дозволяє знизити витрату каталізаторів гідроочищення в 3-5 разів.

Реактори гідрокрекінгу та гідроочищення з нерухомим шаром каталізатора широко поширені і багато в чому схожі конструкції на реактори каталітичного риформінгу. Реактор - вертикальний циліндричний апарат зі сферичними днищами діаметром від 2-3 до 5 м і висотою 10-24 і навіть 40 м. При високих тисках процесу товщина стінки досягає 120-250 мм. Зазвичай використовують один нерухомий шар каталізатора. Але іноді через виділення великої кількості тепла при екзотермічних реакціях гідрокрекінгу виникає необхідність охолодження внутрішнього реакторного простору введенням хладоагента в кожну зону. Для цього обсяг реактора секціонують на 2-5 зон (секцій), у кожній з яких є опорні колосникові грати для насипання каталізатора, бічні штуцери для завантаження та вивантаження каталізатора, розподільні пристрої для парогазової суміші, а також штуцери та розподільники для введення хладоагенту - холодного циркулюючого газу для зняття тепла реакції та регулювання необхідної температури по висоті реактора. Шар каталізатора односекційного реактора має висоту до 3-5 м і більше, а багатосекційних реакторах - до 5-7 м і більше. Сировина входить в апарат через верхній штуцер, а продукти реакції залишають реактор через нижній штуцер, проходячи через спеціальні пакети сіток та фарфорових куль для затримки каталізатора. У верху реактора встановлюються фільтруючі пристрої (система перфорованих склянок-патрубків та металевих сіток) для уловлювання продуктів корозії з парогазової сировини. Для апаратів високого тиску (10-32 МПа) пред'являються особливі вимоги до конструкції корпусу та внутрішніх пристроїв.

Регенерація каталізаторів проводиться окислювальним випалюванням коксу. Регенерація багато в чому схожа на регенерацію каталізаторів каталітичного риформінгу, але є свої особливості. Після відключення реактора від сировини знижують тиск та переходять на циркуляцію за допомогою ВСГ. При важких видах сировини каталізатор промивають розчинниками, бензином або дизельним паливом при температурі 200-300 °С. Потім ВСГ замінюють на інертний газ (водяна пара). У разі газоповітряної регенерації процес схожий на регенерацію каталізаторів риформінгу. При пароповітряної регенерації спочатку продують систему інертним газом до залишкового вмісту водню не вище 0,2 об. %, потім інертний газ замінюють на водяну пару з відведенням його в димову трубу трубчастої печі за умов, що виключають конденсацію водяної пари (температура на виході з печі 300-350 ° С, тиск в реакторі близько 0,3 МПа). Далі каталізатор нагрівають до температури 370-420 °З випалом коксу при концентрації кисню в суміші трохи більше 0,1 об. % Збільшенням витрати повітря за концентрації кисню до 1,0-1,5 про. % піднімається температура каталізатора до 500-520 ° С (але не вище 550 ° С). Контролем зниження концентрації С02 димових газах приймається рішення про припинення регенерації, яку закінчують, коли вміст кисню в димових газах стає близьким до вмісту кисню в суміші на вході в реактор. Пароповітряна регенерація простіша і протікає при низьких тисках не вище 0,3 МПа з використанням водяної пари із заводської мережі. Водяну пару змішують з повітрям і через трубчасту піч подають у реактор, димові гази скидають у димову трубу трубчастої печі.

Промислові установки гідроочищення та гідрокрекінгу. Типові установки періоду 1956-1965 рр. для гідроочищення дизельних палив були двоступінчастою потужністю 0,9 млн т сировини/рік типу Л-24-6, гідроочищення бензинових фракцій здійснювалося в блоках, що окремо стоять, потужністю 0,3 млн т сировини/рік. У 1965-1970 pp. впроваджено установки гідроочищення різних дистилятних фракцій потужністю 1,2 млн т/рік типу Л-24-7, ЛГ-24-7, ЛЧ-24-7. Бензинові фракції очищалися в блоках комбінованих установок риформінгу потужністю 0,3 та 0,6 млн т/рік. Гасові фракції очищалися на установках гідроочищення дизельних палив, попередньо дообладнаних для цього. З 1970 р. широко впроваджувалися укрупнені установки різного типу і призначення - як окремі типу J1-24-9 і J14-24-2000, так і в складі комбінованих установок JlK-бу (секція 300) потужністю від 1 до 2 млн т/ рік. Технологічні схеми гідроочищення реактивного та дизельного палив багато в чому схожі на схему блоку гідроочищення бензинових фракцій – сировини установок каталітичного риформінгу.

Експлуатуються установки гідрообессерювання котельних палив, мазутів і гудронів типу 68-6 в реакторах з киплячим трифазним шаром. Потужність установки залежно від сировини може змінюватися від 1,25 млн т/рік сірчистого гудрону до 2,5 млн т/рік сірчистого мазуту. Тиск процесу дорівнює 15 МПа, температура - 360-390 ° С, витрата ВСГ - 1000 нм3/м3 сировини. Каталізатор АКМ застосовується у вигляді екструзованих частинок діаметром 0,8 мм та висотою 3-4 мм. Каталізатор у реакторі не регенерується, а виводиться в невеликій кількості та замінюється свіжою порцією один раз на 2 добу. Корпус реактора - багатошаровий із товщиною стінки 250 мм, маса реактора близько 800 т.

Наведемо назви процесів гідрокрекінгу та гідроочищення зарубіжних фірм:

Сучасні гідрогенізаційні процеси фірми «Union Oil»: процес «Юнікрекінг/ДП», що включає послідовно працюючі два реактори гідроочищення та селективної гідродепарафінізації для обробки сировини - дизельних фракцій і вакуумних газойлів з отриманням низькозастигаючого дизельного палива (температура застигання іноді до мінус 8 ) із вмістом 0,002 % сірки, менше 10 % ароматики на каталізаторах НС-К та НС-80 при конверсії сировини 20 %; процес «Юнікрекінг» з частковою конверсією 80 % сировини - вакуумних газойлів з отриманням дизельного палива з вмістом 0,02 % сірки, менше 10 % ароматики на каталізаторі попереднього гідроочищення НС-К та вдосконаленому цеолітному каталізаторі DHC-32; процес може також використовуватися в роботі НПЗ за бензиновим варіантом у схемі підготовки сировини для каталітичного крекінгу; процес «Юнікрекінг» з повною 100% конверсією сировини - вакуумних газойлів з температурою кінця кипіння 550 °С з отриманням екологічно чистих реактивних і дизельних палив з вмістом 0,02 % сірки, 4 і 9 % ароматики на аморфному сферичному каталізаторі DHC-8 (цикл роботи каталізатора 2-3 роки), який забезпечує максимальний вихід високоякісних дистилятів, особливо дизельних палив; процес «Юнісар» з конверсією 10 % на новому каталізаторі AS-250 для ефективного зниження вмісту ароматики до 15 % у реактивних та дизельних паливах (гідродеароматизація), особливо рекомендується для виробництва дизельних палив з видів сировини, що важко облагороджуються, наприклад легких газойлів каталітичного крекінгу; процес «АН-Unibon» фірми «UOP» для гідроочищення-гідрооблагоджування дизельних палив типу AR-10 та AR-10/2 (дві ступені) до вмісту сірки 0,01 травня. % та ароматики до 10 об. % з цетановим числом 53 при тиску процесу 12,7 та 8,5 МПа (два ступені).

Для реформування (контрольованої гідрообробки) нафтових залишків у світовій практиці застосовуються, зокрема, такі процеси: гідроочищення - процес «RCD Unionfining» фірми «Union Oil» для зменшення вмісту сірки, азоту, асфальтенів, металів та зниження коксування залишкової сировини (вакуумних залишків) асфальтів процесів деасфальтизацією) з метою отримання якісного малосірчистого котельного палива або для подальшої переробки при гідрокрекінгу, коксуванні, каталітичному крекінгу залишкової сировини; гідроочищення - процес RDS/VRDS фірми Chevron за призначенням схожий на попередній процес, при цьому переробляється сировина в'язкістю при 100 °С до 6000 мм2/с з вмістом металів до 0,5 г/кг (для глибокої гідродеметалізації сировини), застосовується технологія заміни каталізатора на ходу, яка дає можливість вивантажувати каталізатор з реактора та замінювати його свіжим за збереження нормального режиму роботи в паралельних реакторах, що дозволяє переробляти дуже важку сировину з пробігом установки більше року; гідровісбрекінг - процес "Aqvaconversion" фірм "Intevep SA", "UOP", "Foster Wheeler" забезпечує значне зниження в'язкості (більше в порівнянні з вісбрекінгом) важких котелень при вищій конверсії сировини, а також дозволяє отримувати водень з води в умовах основного процесу за рахунок введення в сировину разом з водою (паром) композиції із двох каталізаторів на основі неблагородних металів; гідрокрекінг-процес "LC-Fining" фірм "ABB Lummus", "Оху Research", "British Petroleum" для знесірювання, деметалізації, зменшення коксування і конверсії атмосферних і вакуумних залишків з конверсією сировини 40-77%, ступенем знесірювання 60-90% , повнотою деметалізації 50-98 % і зниженням коксування на 35-80 %, при цьому в реакторі каталізатор підтримується у зваженому стані висхідним потоком сировинної рідини (наприклад, гудрону), змішаної з воднем; гідрокрекінг-процес «Н-Oil» (рис. 2.23) для гідрообробки залишкової та важкої сировини, наприклад гудрону, у двох або трьох реакторах із зваженим шаром каталізатора, по ходу процесу можна додавати і виводити каталізатор з реактора, зберігаючи його активність, ступінь конверсії гудрону від 30 до 80%; гідрооблагоджування залишкової сировини - процес «Нусоп» фірми «Shell» використовує всі бункерні реактори (один або кілька залежно від вмісту металів у сировині) з шаром каталізатора, що рухається, для постійного оновлення каталізатора в реакторах (0,5-2,0 % від загальної кількості каталізатора в 1 діб. ), при цьому можуть застосовуватися також два реактори з нерухомим шаром каталізатора після бункерних реакторів, при необхідності в схему включається реактор гідрокрекінгу для збільшення конверсії сировини для тиску процесу 10-20 МПа і температур 370-420 ° С (рис. 2.24).

Найважливішим досягненням останніх років у технології виробництва без-сірчистих низькозастигаючих реактивних та дизельних палив та базових високоіндексних масел є створення гідрогенізаційних процесів під назвою «Ізокрекінг» фірм «Chevron» спільно з фірмою «АВВ

Lummus», які проводять гідрокрекінг з конверсією 40-60 % (масляний), 50-60, 70-80 або 100 % (дизельний) вакуумних газойлів 360-550 °С або важких вакуумних газойлів 420-570 °С, знижують вміст сірки до 0,01-0,001 % (дизельне паливо) або до 0,005 % (олії), доводять вміст ароматики до 1-10 % залежно від марки каталізатора (аморфно-цеолітного або цеолітного) ICR-117, 120, 139, 209 та ін, кількості реакційних ступенів (одного або двох), тиску в реакторах (менше 10 або більше 10 МПа), використання рециклових систем, а також проводить селективну гідроізомеризацію н-парафінів. Цей процес у режимі з гідроізодепарафінізацією дозволяє переробляти важкі вакуумні газойлі з максимальними виходами висоіндексних мастил (ІВ=110-130) при одночасному отриманні низькозастигаючих дизельних палив. На відміну від гідродепарафінізації, при якій н-парафіни видаляються, в цьому процесі вони гідроізомеризуються. Відмінною модифікацією останніх років гідрокрекінгу (з високим рівнем конверсії) є застосування додаткових технологічних рішень для видалення важкої багатоядерної ароматики (ТМА) із рециклової рідини (гаряча сепарація, селективна адсорбція ТМА та ін.) у системах гідрокрекінгу з рециклом. ТМА (ароматика з 11 і більше кільцями), що утворюється в процесі роботи, небажана в товарних продуктах, вона знижує ефективність каталізатора, випадає в осад на більш холодних поверхнях апаратури і трубопроводів, порушує функціонування установки.

ПАТ «Орскнафтооргсинтез», або Орський НПЗ, входить до промислово-фінансової групи «САФМАР» Михайла Гуцерієва. Завод працює в Оренбурзькій області, забезпечує свій регіон і прилеглі до нього райони нафтопродуктами - моторним паливом, мазутом і бітумом. Ось уже кілька років на підприємстві ведеться масштабна модернізація, за підсумками якої завод на довгі роки залишиться серед лідерів нафтопереробної промисловості.

В даний час на Орському НПЗ приступили до тестового запуску найзначнішого, з об'єктів, що будуються, Комплексу гідрокрекінгу. До червня на даному об'єкті закінчилися будівельно-монтажні та пусконалагоджувальні роботи «в холосту» та налагодження налагодження обладнання «під навантаженням». Загальний обсяг інвестицій у будівництво цього Комплексу становитиме понад 43 млрд. рублів, при фінансуванні проекту використовуються як власні, так і позикові кошти.

Найближчим часом на встановлення буде прийнято сировину та розпочнеться налагодження всіх процесів для отримання продукції. Тестовий режим необхідний для налагодження технологічного режиму на всіх об'єктах комплексу Гідрорекінгу, отримання продукції відповідної якості, а також для підтвердження гарантійних показників, закладених ліцензіаром Shell Global Solutions International B.V. (Shell)

Налагодження режиму здійснюється силами підрозділів ОНОС із залученням підрядних організацій з пуско-налагодження та в присутності представника ліцензіара Shell. Основний акціонер ОНОСу компанія «ФортеІнвест» планує завершити експлуатацію у тестовому режимі та вивести об'єкт у промислову експлуатацію вже у липні поточного року. Таким чином, незважаючи на непросту економічну ситуацію в країні, Комплекс гідрокрекінгу планується побудувати в дуже швидкі терміни – перші роботи за проектом розпочалися в середині 2015 року, а на проектну потужність гідрокрекінгу вийде орієнтовно через 33 місяці після початку реалізації проекту.

Пуск в експлуатацію об'єктів модернізації виведе Орський НПЗ новий рівень переробки, дозволивши збільшити її глибину до 87%. Відбір світлих нафтопродуктів зросте до 74%. За підсумками цього етапу Програми модернізації зміниться товарна лінійка підприємства: вакуумний газойль перестане бути товарним продуктом, оскільки стане сировиною для встановлення гідрокрекінгу; значно збільшиться випуск авіаційного гасу та дизельного палива класу Євро 5.

Акціонери Орського НПЗ приділяють велику увагу розвитку підприємства на тривалу перспективу. Глобальна модернізація виробництва, що ведеться з 2012 року, має величезне значення не лише для підприємства, а й для регіону, адже завод є одним із містоутворюючих підприємств м. Орськ. Нині на НПЗ роботі близько 2,3 тисяч осіб – мешканців міста та найближчих селищ. Оновлення виробництва має велике значення для соціальної сфери міста - це створення нових робочих місць, зростання числа кваліфікованого персоналу, задіяного на виробництві, а отже, збільшуючи загальний рівень життя працівників заводу та міста.

ПАТ «Орскнафтооргсинтез»‒ нафтопереробне підприємство потужністю 6 млн. тонн на рік. Набір технологічних процесів заводу дозволяє випускати близько 30 видів різної продукції. У тому числі автобензини класу 4 і 5; реактивне паливо РТ; дизельне паливо літніх та зимових видів класу 4 та 5; дорожні та будівельні бітуми; мазути. У 2017 р. обсяг переробки нафти становив 4 млн. 744 тис. тонн.

До складу Комплексу гідрокрекінгу входять безпосередньо встановлення гідрокрекінгу, встановлення виробництва сірки з блоком грануляції та відвантаження, блок хімводопідготовки, блок оборотного водопостачання та азотна станція №2. Будівництво Комплексу гідрокрекінгу вакуумного газойлю розпочалося у 2015 році, його запуск заплановано на літо 2018 року.

Гідрорекінг – каталітичний процес переробки нафтових дистилятів та залишків при помірних температурах та підвищених тисках водню на поліфункціональних каталізаторах, що володіють гідруючими та кислотними властивостями (а в процесах селективного гідрокрекінгу та ситовим ефектом).

Гідрорекінг дозволяє отримувати з високими виходами широкий асортимент високоякісних нафтопродуктів (зріджених газів З 3 -З 4 , бензину, реактивного та дизельного палив, компонентів масел) практично з будь-якої нафтової сировини шляхом підбору відповідних каталізаторів та технологічних умов і є одним з економічно ефективних, гнучких найбільш поглиблюють нафтопереробку процесів.

      1. Легкий гідрокрекінг вакуумного газойлю.

У зв'язку зі стійкою тенденцією випереджального зростання потреби в дизельному паливі порівняно з автобензином за кордоном з 1980 р. було розпочато промислову реалізацію установок легкого гідрокрекінгу (ЛТК) вакуумних дистилятів, що дозволяють отримувати одночасно з малосірчистою сировиною для каталітичного крекінгу значні кількості. Впровадження процесів JIГК спочатку здійснювалося реконструкцією експлуатованих раніше установок гідрозабезсерювання сировини каталітичного крекінгу, потім будівництвом спеціально запроектованих нових установок.

Вітчизняна технологія процесу ЛМК була розроблена у ВНДІ НП ще на початку 1970-х рр., проте досі не отримала промислового впровадження.

Переваги процесу ЛГК над гідрообессерюванням:

Висока технологічна гнучкість, що дозволяє залежно від кон'юнктури попиту на моторні палива легко змінювати (регулювати) співвідношення дизпалива: бензин у режимі максимального перетворення на дизельне паливо або глибокого знесірювання для отримання максимальної кількості сировини каталітичного крекінгу;

За рахунок отримання дизельного палива при Л ГК відповідно розвантажується потужність установки каталітичного крекінгу, що дозволяє залучити до переробки інші джерела сировини.

Вітчизняний одностадійний процес ЛГК вакуумного газойлю 350...500 °С проводять на каталізаторі АНМЦ при тиску 8 МПа, температурі 420...450 °С, об'ємної швидкості сировини 1,0...1,5 год -1 і кратності циркуляції ВСГ близько 1200 м 3 /м 3 .

При переробці сировини з підвищеним вмістом металів процес ЛГК проводять в один або два ступені в багатошаровому реакторі з використанням трьох типів каталізаторів: широкопористого для гідродеметалізації (Т-13), з високою гідрообессерювальною активністю (ГО-116) і цеолітвмісного для гідрокрекінгу (ГК-35 ). У процесі ЛГК вакуумного газойлю можна одержати до 60% літнього дизельного палива із вмістом сірки 0,1 % та температурою застигання - 15 °С (табл. 8.20).

Недоліком одностадійного процесу ЛГК є короткий цикл роботи (3...4 міс.). Розроблений у ВНДІ НП наступний варіант процесу – двоступінчастий ЛГК з міжрегенераційним циклом 11 міс. - рекомендований для комбінування із встановленням каталітичного крекінгу типу Г-43-107у.

        Гідрорекінг вакуумного дистиляту при 15 МПа

Гідрорекінг є ефективним і виключно гнучким каталітичним процесом, що дозволяє комплексно вирішити проблему глибокої переробки вакуумних дистилятів (ГКВД) з отриманням широкого асортименту моторних палив відповідно до сучасних вимог та потреб у тих чи інших паливах.

Одноступеневий процес гідрокрекінгу вакуумних дистилятів проводять у багатошаровому (до п'яти шарів) реакторі з кількома типами каталізаторів. Для того щоб градієнт температур у кожному шарі не перевищував 25 °С, між окремими шарами каталізатора передбачено введення охолоджуючого ВСГ (квенчінг) і встановлені контактнорозподільні пристрої, що забезпечують тепло- і масообмін між газом і реагує потоком і рівномірний розподіл газорідинного потоку. Верхня частина реактора обладнана гасниками кінетичної енергії потоку, сітчастими коробками та фільтрами для уловлювання продуктів корозій.

На рис. 8.15 наведено принципову технологічну схему однієї з двох паралельно працюючих секцій установки одноступінчастого гідрокрекінгу вакуумного дистиляту 68-2к (продуктивністю 1 млн. т/рік за дизельним варіантом або 0,63 млн. т/рік при отриманні реактивного палива).

Сировину (350...500 °С) та рециркульований гідрокрекінг-залишок змішують з ВСГ, нагрівають спочатку в теплообмінниках, потім у печі П-1до температури реакції та подають у реактори Р-1 (Р-2і т.д.). Реакційну суміш охолоджують у сировинних теплообмінниках, далі в повітряних холодильниках і з температурою 45...55°С направляють у сепаратор високого тиску З 1де відбувається поділ на ВСГ і нестабільний гідрогенізат. ВСГ після очищення від H 2 S в абсорбері К-4компресором подають на циркуляцію.

Нестабільний гідрогенізат через редукційний клапан направляють до сепаратора низького тиску. С-2де виділяють частину вуглеводневих газів, а рідкий потік подають через теплообмінники в стабілізаційну колону. К-1для відгону вуглеводневих газів та легкого бензину.

Стабільний гідрогенізат далі поділяють в атмосферній колоні К-2 на важкий бензин, дизельне паливо (через відпарну колону К-3) і фракцію >360 °З, частина якої може служити як рециркулят, а балансова кількість - як сировина для піролізу, основа мастил і т. д.

У табл. 8.21 представлений матеріальний баланс одно- та двоступінчастого ГКВС з рециркуляцією гідрокрекінг-залишку (режим процесу: тиск 15 МПа, температура 405...410°С, об'ємна швидкість сировини 0,7 год -1 , кратність циркуляції ВСГ 1500 м 3 /м 3 ).

Недоліками процесів гідрокрекінгу є їхня велика металомісткість, великі капітальні та експлуатаційні витрати, висока вартість водневої установки та самого водню.

Швидше зв'язок речей порветься У Шекспір ​​«Макбет»

Гідрорекінг - процес більш пізнього покоління, ніж каталітичний крекінг і каталітичний рифор - мінг, тому він більш ефективно здійснює ті ж завдання, що й ці два процеси. Гідрорекінг дозволяє збільшити вихід компонентів бензину, зазвичай за рахунок перетворення сировини типу газойлю. Якість компонентів бензину, яке при цьому досягається, недосяжно при повторному проходженні газойлю через процес крекінгу, в якому його було отримано. Гідрорекінг також дозволяє перетворювати важкий газойль на легкі дистиляти (реактивне та дизельне паливо). І, ймовірно, найважливіше - те, що при гідрокрекінгу не утворюється ніякого важкого залишку, що не переганяється (коксу, пеку або кубового залишку), а тільки легко киплячі фракції.

Технологічний процес

Слово гідрокрекінгу розшифровується дуже просто. Це каталітичний крекінг у присутності водню. Поєднання водню, каталізатора та відповідного режиму процесу дозволяють провести крекінг низькоякісного легкого газойлю, який утворюється на інших крекінг-установках і іноді використовується як компонент дизельного палива. Установка гідрокрекінгу виробляє високоякісний бензин.

Подумайте на хвилину, наскільки корисним може виявитися процес гідрокрекінгу. Його найважливіша перевага - це здатність перемикати потужності нафтопереробного заводу з випуску великих кількостей бензину (коли установка гідрокрекінгу працює) на випуск великої кількості дизельного палива (коли вона відключена).

До гідрокрекінгу багато в чому застосовується відомий жарт спортивного тренера, який зневажливо заявляє з приводу переходу його гравця в команду суперників: «вважаю, це посилить обидві команди». Гідрорекінг підвищує якість як компонентів бензину, так і дистиляту. Він споживає найгірші компоненти дистиляту і видає компонент бензину вище середньої якості.

Слід зазначити ще один момент: у процесі гідрокрекінгу утворюються значні кількості ізобуту - на, що виявляється корисним для керування кількістю сировини в процесі алкілування.

В даний час широко використовується близько десяти різних типів гідрокрекінг-установок, але вони дуже схожі на типову конструкцію, описану в наступному розділі.

Каталізатори гідрокрекінгу, на щастя, менш цінні та дорогі, ніж каталізатори Зазвичай це сполуки сірки з кобальтом, молібденом або нікелем (CoS, MoS2, NiS) та оксид алюмінію. (Напевно, Вас давно цікавило, для чого взагалі потрібні ці метали.) На відміну від каталітичного крекінгу, але як і при каталітичному риформінгу, каталізатор розташовується у вигляді нерухомого шару. Як і каталітичний риформінг, гідрокрекінг найчастіше проводять у двох реакторах, як показано на малюнку

Сировина змішується з воднем, нагрітим до 290-400°С (550-750°F) і під тиском 1200- 2000 psi (84-140 атм), і направляють у перший реактор. Під час проходження крізь шар каталізатора приблизно 40-50% сировини піддається крекінгу з утворенням

Продуктів, що відповідають температурам кипіння бензину (точка википання до 200°С (400°F)).

Каталізатор та водень доповнюють один одного в кількох аспектах. По-перше, на каталізаторі йде крекінг. Щоб крекінг продовжувався, потрібно підведення тепла, тобто це – ендотермічний процес. У той же час водень реагує з молекулами, які утворюються при крекінгу, насичуючи їх, і при цьому виділяється тепло. Іншими словами, ця реакція, яка називається гідрування, є екзотермічною. Таким чином, водень дає тепло, необхідне протікання крекінгу.

Інший аспект, в якому вони доповнюють один одного, – це утворення ізопарафінів. При крекінгу виходять олефіни, які можуть з'єднуватися один з одним, призводячи до нормальних парафінів. За рахунок гідрування подвійні зв'язки швидко насичуються, при цьому часто виникають ізопарафіни, і таким чином запобігає повторному одержанню небажаних молекул (октанові числа ізопарафінів вищі, ніж у разі нормальних парафінів).

Коли вуглеводнева суміш виходить з першого реактора, її охолоджують, зріджують та пропускають через сепаратор для відділення водню. Водень знову змішують із сировиною та направляють у процес, а рідину подають на перегонку. Продукти, отримані в першому реакторі, поділяються в колоні ректифікації, і в залежності від того, що потрібно в результаті (компоненти бензину, реактивне паливо або газойль), відокремлюється їх частина. Гасову фракцію можна виділити як бічний погон або залишити разом із газойлем як залишок від перегонки.

Залишок від перегонки знову змішують із водним струмом і запускають у другий реактор. Так як ця речовина вже зазнавала гідрування, крекінгу і ри - формінг в першому реакторі, процес у другому реакторі йде в більш жорсткому режимі (вищі температури і тиску). Як і продукти першої стадії, суміш, що виходить з другого реактора, відокремлюється від водню і прямує на фракціонування.

Уявіть собі, яке обладнання буде потрібно для процесу, що проходить при 2000 psi (140 атм) і 400 ° С Товщина стінок сталевого реактора іноді досягає див. Основна проблема - це не дати крекінгу вийти з-під контролю. Оскільки сумарний процес ендотермічний, то можливе швидке підвищення температури та небезпечне збільшення швидкості крекінгу. Щоб уникнути цього, більшість установок гідрокрекінгу містять вбудовані пристрої, що дозволяють швидко зупинити реакцію.

Продукти та виходи. Ще однією чудовою властивістю процесу гідрокрекінгу є збільшення обсягу продуктів на 25%. Поєднання крекінгу та гідрування дає продукти, відносна щільність яких значно нижча, ніж густина сировини. Нижче наведено типовий розподіл виходів продуктів гідрокрекінгу при використанні як сировина газойлю з установки коксування та світлих фракцій з установки каталітичного крекінгу. Продукти гідрокрекінгу – це дві основні фракції, які використовуються як компоненти бензину.

Об'ємні частки

Газойль коксування 0,60 Світлі фракції з установки кат. крекінгу 0.40

Продукти:

Вибутий 0,02

Н-Бутан 0,08

Легкий продукт гідрокрекінгу 0,21

Важкий продукт гідрокрекінгу 0,73

Гасові фракції 0.17

У таблиці не вказано необхідну кількість водню, яка вимірюється у стандартних кубічних футах на барель сировини. Звичайна витрата становить 2500 ст. Важкий продукт гідрокрекінгу -

Це лігроїн (нафта), що містить багато попередників ароматики (тобто сполук, які легко перетворюються на ароматику). Цей продукт часто направляють на встановлення риформінгу для облагородження. Гасові фракції є хорошим реактивним паливом або сировиною для дистилятного (дизельного) палива, оскільки вони містять мало ароматики (внаслідок насичення подвійних зв'язків воднем). Більш детальна інформація на цю тему міститься в розділі XIII «Дистилятні палива» та в розділі XIV «Нафтовий бітум та залишкове

Гідрорекінг залишку. Існує кілька моделей установок гідрокрекінгу, які були сконструйовані спеціально для переробки залишку або залишку вакуумної перегонки. Більшість із них працює за типом установок гідроочищення, як описано в розділі XV. На виході виходить понад 90% залишкового (котельного) палива. Завданням даного процесу є видалення сірки в результаті каталітичної реакції сірковмісних сполук з воднем з утворенням сірководню Таким чином залишок із вмістом сірки не більше 4% може бути перетворений на важке рідке паливо, що містить менше 0,3% сірки.

Резюме Тепер, коли ми можемо включити встановлення гідрокрекінгу до загальної схеми переробки нафти, необхідність узгоджених операцій стає очевидною. З одного боку, установка гідрокрекінгу є центральним пунктом, оскільки вона допомагає встановити баланс між кількістю бензину, дизельного та реактивного палива. З іншого боку, швидкості подачі сировини та режими роботи установок каталітичного крекінгу та коксування не менш важливі. Крім того, алкілювання та риформінг також слід враховувати при плануванні розподілу продуктів гідрокрекінгу.

ВПРАВИ

Проаналізуйте відмінності між гідрокрекінгом, каталітичним та термічним крекінгом з точки зору сировини, рушійної сили процесу та групового складу продуктів.

Як взаємодоповнюють один одного гідрокрекінг та каталітичний крекінг? Риформінг та гідрокрекінг?

Зобразіть технологічну схему нафтопереробного заводу, увімкнувши туди установку гідрокрекінгу.