Rafinăria Orsk a început lansarea de probă a complexului său de hidrocracare. Proiect pentru fabricarea și furnizarea reactoarelor de hidrocracare către Rafinăria RN-Tuapse (JSC NK Rosneft) Rafinăriile reconstruite au început să producă produse petroliere de calitate europeană, iar în regiuni

Hidrocracarea este destinată producerii de distilate de combustibil cu conținut scăzut de sulf din diverse materii prime.

Hidrocracarea este un proces de generație ulterioară decât cracarea catalitică și reformarea catalitică, astfel încât îndeplinește mai eficient aceleași sarcini ca aceste 2 procese.

Materiile prime utilizate în instalațiile de hidrocracare sunt motorinele în vid și atmosferice, motorinele de cracare termică și catalitică, uleiurile desasfaltate, păcurele și gudroanele.

O unitate tehnologică de hidrocracare constă de obicei din 2 blocuri:

Unitate de reacție, inclusiv 1 sau 2 reactoare,

O unitate de fracţionare constând dintr-un număr diferit de coloane de distilare.

Produsele de hidrocracare sunt benzina pentru motor, jet și motorină, materii prime pentru sinteza petrochimică și GPL (din fracțiuni de benzină).

Hidrocracarea poate crește randamentul componentelor benzinei, de obicei prin transformarea materiilor prime, cum ar fi motorina.

Calitatea componentelor de benzină care se realizează în acest mod este de neatins prin retrecerea motorinei prin procesul de cracare în care a fost obținută.

Hidrocracarea permite, de asemenea, conversia motorinei grele în distilate ușoare (carburanți cu reacție și motorină). În timpul hidrocracării, nu se formează reziduuri grele nedistilabile (cocs, smoală sau reziduu de fund), ci doar fracțiuni care fierb ușor.

Avantajele hidrocracării

Prezența unei unități de hidrocracare permite rafinăriei să-și schimbe capacitatea de la producerea de cantități mari de benzină (când unitatea de hidrocracare este în funcțiune) la producerea de cantități mari de motorină (când aceasta este oprită).

Hidrocracarea îmbunătățește calitatea componentelor benzinei și distilate.

Procesul de hidrocracare folosește cele mai proaste componente ale distilatului și produce o componentă de benzină de calitate peste medie.

Procesul de hidrocracare produce cantități semnificative de izobutan, care este util pentru controlul cantității de materie primă în procesul de alchilare.

Utilizarea unităților de hidrocracare crește volumul produselor cu 25%.

Există aproximativ 10 tipuri diferite de hidrocracare utilizate în prezent, dar toate sunt foarte asemănătoare cu un design tipic.

Catalizatorii de hidrocracare sunt mai puțin scumpi decât catalizatorii de cracare catalitică.

Proces tehnologic

Cuvântul hidrocracare este explicat foarte simplu. Aceasta este cracarea catalitică în prezența hidrogenului.

Introducerea gazului rece care conține hidrogen în zonele dintre straturile catalizatorului face posibilă egalizarea temperaturii amestecului de materie primă de-a lungul înălțimii reactorului.

Mișcarea amestecului de materie primă în reactoare este în jos.

Combinația de hidrogen, catalizator și modul de proces adecvat permite cracarea motorinei ușoare de calitate scăzută, care se formează în alte instalații de cracare și este uneori folosită ca componentă a motorinei.
Unitatea de hidrocracare produce benzină de înaltă calitate.

Catalizatorii de hidrocracare sunt de obicei compuși de sulf cu cobalt, molibden sau nichel (CoS, MoS 2, NiS) și oxid de aluminiu.
Spre deosebire de cracarea catalitică, dar similar cu reformarea catalitică, catalizatorul este situat într-un pat fix. Ca și reformarea catalitică, hidrocracarea se realizează cel mai adesea în 2 reactoare.

Materia primă furnizată de pompă este amestecată cu gaz proaspăt care conține hidrogen și gaz circulant, care sunt pompate de compresor.

Amestecul de gaz brut, care a trecut prin schimbătorul de căldură și serpentinele cuptorului, este încălzit la o temperatură de reacție de 290-400°C (550-750°F) și la o presiune de 1200-2000 psi (84-140 atm) este introdus în reactor de sus. Ținând cont de eliberarea mare de căldură în timpul procesului de hidrocracare, gazul rece care conține hidrogen (de circulație) este introdus în reactor în zonele dintre straturile de catalizator pentru a egaliza temperaturile de-a lungul înălțimii reactorului. În timpul trecerii prin patul de catalizator, aproximativ 40-50% din materia primă este crapată pentru a forma produse cu puncte de fierbere similare cu benzina (punct de fierbere până la 200°C (400°F).

Catalizatorul și hidrogenul se completează reciproc în mai multe moduri. În primul rând, se produce crăparea pe catalizator. Pentru ca fisurarea să continue, este necesară o alimentare de căldură, adică este un proces endotermic. În același timp, hidrogenul reacționează cu moleculele care se formează în timpul cracării, saturându-le, iar aceasta eliberează căldură. Cu alte cuvinte, această reacție, numită hidrogenare, este exotermă. Astfel, hidrogenul furnizează căldura necesară pentru a se produce fisurarea.

În al doilea rând, aceasta este formarea de izoparafine. Cracarea produce olefine care se pot combina între ele, ducând la parafine normale. Datorită hidrogenării, legăturile duble sunt rapid saturate, creându-se adesea izoparafine, prevenind astfel reproducerea moleculelor nedorite (cifrele octanice ale izoparafinelor sunt mai mari decât în ​​cazul parafinelor normale).

Amestecul de produși de reacție și gazul circulant care iese din reactor este răcit într-un schimbător de căldură, frigider și intră în separatorul de înaltă presiune. Aici, gazul care conține hidrogen, pentru revenirea în proces și amestecarea cu materia primă, este separat de lichid, care din partea de jos a separatorului, printr-o supapă de reducere a presiunii, intră apoi în separatorul de joasă presiune. O parte din hidrocarburile gazoase este eliberată în separator, iar fluxul de lichid este trimis la un schimbător de căldură situat în fața coloanei intermediare de distilare pentru distilare ulterioară. În coloană, la o ușoară presiune în exces, se eliberează gaze de hidrocarburi și benzină ușoară. Fracția de kerosen poate fi separată ca un flux secundar sau lăsată împreună cu motorina ca reziduu de distilare.

Benzina este parțial returnată în coloana intermediară de distilare sub formă de irigare acută, iar cantitatea sa de sold este pompată din instalație prin sistemul de „alcalinizare”. Reziduul din coloana intermediară de distilare este separat într-o coloană atmosferică în benzină grea, motorină și fracțiunea >360°C. Întrucât materiile prime din această operațiune au fost deja supuse hidrogenării, cracării și reformării în primul reactor, procesul din al 2-lea reactor se desfășoară într-un mod mai sever (temperaturi și presiuni mai ridicate). Ca și produsele din prima etapă, amestecul care părăsește reactorul al 2-lea este separat de hidrogen și trimis pentru fracționare.

Grosimea pereților reactorului de oțel pentru procesul care are loc la 2000 psi (140 atm) și 400 ° C ajunge uneori la 1 cm.

Sarcina principală este de a preveni fisurarea să scape de sub control. Deoarece procesul general este endotermic, este posibilă o creștere rapidă a temperaturii și o creștere periculoasă a ratei de fisurare. Pentru a evita acest lucru, majoritatea hidrocrackerelor conțin dispozitive încorporate pentru a opri rapid reacția.

Benzina din coloana atmosferică se amestecă cu benzina din coloana intermediară și se scoate din instalație. Motorina după ce coloana de stripare este răcită, „alcalinizată” și pompată din instalație. Fracția >360°C este folosită ca flux fierbinte în partea de jos a coloanei atmosferice, iar restul (reziduul) este îndepărtat din instalație. În cazul producerii fracțiilor petroliere, unitatea de fracționare are și coloană de vid.

Regenerarea catalizatorului se realizează cu un amestec de aer și gaz inert; durata de viață a catalizatorului este de 4-7 luni.

Produse și ieșiri.

Combinația de cracare și hidrogenare produce produse a căror densitate relativă este semnificativ mai mică decât densitatea materiei prime.

Mai jos este o distribuție tipică a randamentelor produselor de hidrocracare atunci când motorina dintr-o unitate de cocsificare și fracțiuni ușoare dintr-o unitate de cracare catalitică sunt utilizate ca materie primă.

Produsele de hidrocracare sunt 2 fracții principale care sunt utilizate ca componente ale benzinei.

Fracții de volum

Motorina de cocsificare 0,60

Fracții ușoare din unitatea de cracare catalitică 0,40

Produse:

Izobutan 0,02

N-butan 0,08

Produs ușor de hidrocracare 0,21

Produs de hidrocracare greu 0,73

Fracții de kerosen 0,17

Să ne amintim că dintr-o unitate de materii prime se obțin aproximativ 1,25 unități de produse.

Nu indică cantitatea necesară de hidrogen, care este măsurată în ft 3 standard/bbl de furaj.

Consumul obișnuit este de 2500 st.

Produsul greu al hidrocracării este nafta, care conține mulți precursori aromatici (adică compuși care sunt ușor transformați în aromatice).

Acest produs este adesea trimis unui reformator pentru modernizare.

Fracțiile de kerosen sunt un bun carburanți pentru reacție sau materie primă pentru combustibilul distilat (diesel), deoarece conțin puține aromatice (ca urmare a saturației dublelor legături cu hidrogen).

Hidrocracarea reziduului.

Există mai multe modele de hidrocracare care au fost concepute special pentru a procesa reziduuri sau reziduuri de distilare în vid.

Producția este mai mult de 90% combustibil rezidual (cazan).

Obiectivul acestui proces este eliminarea sulfului ca rezultat al reacției catalitice a compușilor care conțin sulf cu hidrogen pentru a forma hidrogen sulfurat.

Astfel, un reziduu care conține cel mult 4% sulf poate fi transformat în păcură grea care conține mai puțin de 0,3% sulf.
Utilizarea unităților de hidrocracare este necesară în schema generală de rafinare a petrolului.

Pe de o parte, hidrocracarea este punctul central, deoarece ajută la stabilirea unui echilibru între cantitatea de benzină, motorină și combustibil pentru avioane.
Pe de altă parte, vitezele de alimentare și modurile de funcționare ale unităților de cracare catalitică și cocsificare nu sunt mai puțin importante.
În plus, alchilarea și reformarea ar trebui să fie luate în considerare atunci când se planifica distribuția produselor de hidrocracare.

Procesele de prelucrare a fracțiilor petroliere în prezența hidrogenului se numesc hidrogenare. Ele apar pe suprafața catalizatorilor de hidrogenare în prezența hidrogenului la temperaturi ridicate (250-420 °C) și presiune (de la 2,5-3,0 până la 32 MPa). Astfel de procese sunt utilizate pentru a regla hidrocarburile și compoziția fracționată a fracțiilor petroliere prelucrate, pentru a le purifica din compuși care conțin sulf, azot și oxigen, metale și alte impurități nedorite, pentru a îmbunătăți caracteristicile operaționale (de consumator) ale combustibililor petrolieri, uleiurilor și petrochimiei. materii prime. Hidrocracarea vă permite să obțineți o gamă largă de produse petroliere din aproape orice materie primă de petrol prin selectarea catalizatorilor și a condițiilor de operare adecvate, deci este cel mai versatil, eficient și flexibil proces de rafinare a petrolului. Împărțirea proceselor de hidrogenare în hidrocracare și hidrotratare este destul de arbitrară în funcție de proprietățile catalizatorilor utilizați, cantitatea de hidrogen utilizată și parametrii tehnologici ai procesului (presiune, temperatură etc.).

De exemplu, se acceptă următoarea terminologie: „Hidrotratare”, „Hidrorafinare” și „Hidrocracare”. Hidrotratarea include procese în care nu există o modificare semnificativă a structurii moleculare a materiei prime (de exemplu, desulfurarea la o presiune de 3-5 MPa). Hidrotratarea include procese în care până la 10% din materia primă suferă o modificare a structurii moleculare (sulfurare - dearomatizare - denitrogenizare la o presiune de 6-12 MPa). Hidrocracarea este un proces (presiune înaltă - mai mult de 10 MPa și presiune medie - mai puțin de 10 MPa) în care mai mult de 50% din materia primă este supusă distrugerii cu scăderea dimensiunii moleculare. În anii 80 ai secolului XX. Procesele de hidrofinare cu o conversie mai mică de 50% au fost numite hidrocracare moale sau ușoară, care au început să includă procese intermediare cu hidrodistrucție a materiilor prime de la 10 la 50% la presiuni atât mai mici, cât și mai mari de 10 MPa. Capacitatea instalaţiilor de hidrocracare (milioane tone/an) în lume este de aproximativ 230, iar de hidrotratare şi hidrofinare - 1380, dintre care în America de Nord - 90, respectiv 420; în Europa de Vest - 50 și 320; în Rusia și CSI - 3 și 100.

Istoria dezvoltării proceselor industriale de hidrogenare a început cu hidrogenarea produselor de lichefiere a cărbunelui. Chiar înainte de cel de-al Doilea Război Mondial, Germania a obținut un mare succes în producția de benzină sintetică (sintin) prin procesarea de hidrogenare a cărbunelui (pe baza utilizării sintezei Fischer-Tropsch), iar în timpul celui de-al Doilea Război Mondial Germania a produs peste 600 de mii. tone/an de combustibili lichizi sintetici, care au acoperit cea mai mare parte a consumului tarii. În prezent, producția globală de combustibili lichizi artificiali pe bază de cărbune este de aproximativ 4,5 milioane de tone/an. După introducerea industrială pe scară largă a reformării catalitice, care produce hidrogen ieftin în exces ca produs secundar, o perioadă de distribuție în masă a diferitelor procese de hidrotratare a fracțiunilor de petrol brut (apropo, necesare proceselor de reformare) și a produselor comerciale de rafinărie (benzină, kerosen, motorină și fracțiuni de ulei) începe.

Hidrocracarea (HC) face posibilă obținerea de produse petroliere ușoare (benzină, kerosen, fracții diesel și gaze lichefiate C3-C4) din aproape orice materie primă petrolieră prin selectarea catalizatorilor adecvati și a condițiilor tehnologice de proces. Uneori, termenul „hidroconversie” este folosit ca sinonim pentru termenul de hidrocracare. Prima instalație GK a fost lansată în 1959 în SUA. Majoritatea proceselor GC implică prelucrarea materiei prime distilate: motorine grele pentru atmosferă și în vid, motorine de cracare catalitică și cocsificare, precum și agenți de deasfaltare. Produsele rezultate sunt gaze de hidrocarburi saturate (saturate), fracția de benzină cu octan mare, fracțiunile cu solidificare scăzută ale motorinei și carburanților pentru avioane.

Hidrocracarea materiilor prime care conțin cantități semnificative de compuși pe bază de sulf, azot, oxigen și alte elemente se realizează de obicei în două etape (Fig. 2.22). În prima etapă, hidrocracarea moale de mică adâncime este efectuată în modul de hidrotratare pentru a îndepărta impuritățile nedorite, care sunt de obicei otrăvuri de catalizator sau pentru a le reduce activitatea. Catalizatorii din această etapă sunt identici cu catalizatorii de hidrotratare convenționali și conțin oxizi și sulfuri de nichel, cobalt, molibden și wolfram pe diferiți purtători - alumină activă, aluminosilicat sau zeoliți speciali. În a doua etapă, materia primă preparată, purificată, care conține cel mult 0,01% sulf și nu mai mult de 0,0001% azot, suferă hidrocracare dură bazică pe catalizatori pe bază de paladiu sau platină pe un purtător - zeoliți de tip Y.

Hidrocracarea fracțiilor grele de motorină este utilizată pentru a produce benzină, jet și motorină, precum și pentru îmbunătățirea calității uleiurilor, a combustibilului pentru cazane și a materiilor prime de piroliză și cracare catalitică. Hidrocracarea distilatelor sub vid cu conținut scăzut de sulf în benzină se efectuează într-o singură etapă pe catalizatori de sulfuri care sunt rezistenți la otrăvirea cu compuși heteroorganici la o temperatură de 340-420 ° C și o presiune de 10-20 MPa cu un randament în benzină de 30- 40% și până la 80-90 vol. %. Dacă materia primă conține mai mult de 1,5% sulf și 0,003-0,015% azot, atunci se utilizează un proces în două etape cu hidrotratarea materiei prime în prima etapă. Hidrocracarea în a doua etapă are loc la o temperatură de 290-380 °C și o presiune de 7-10 MPa. Producția de benzină ajunge la 70-120 vol. % pentru materii prime, benzina ușoară rezultată până la 190 °C este utilizată ca componentă cu octan mare a benzinei comerciale, benzina grea poate fi trimisă pentru reformare. Hidrocracarea motorinelor grele în fracții medii (carburanți cu reacție și motorină) se realizează, de asemenea, în una sau două etape.

În timpul benzinei, obțineți până la 85% din combustibil pentru reacție sau motorină. De exemplu, procesul intern de hidrocracare a motorinei în vid într-o singură etapă pe un catalizator care conține zeolit ​​de tip GK-8 poate produce până la 52% din combustibilul pentru reacție sau până la 70% din combustibilul diesel de iarnă cu un conținut de hidrocarburi aromatice de 5 -7%. Hidrocracarea distilatelor sub vid ale uleiurilor cu sulf se realizează în două etape. Prin includerea hidrocracării în schema tehnologică a unei rafinării, se obține o flexibilitate ridicată în producția produselor sale comerciale.

La aceeași instalație de hidrocracare sunt posibile diferite opțiuni de producere a benzinei, jet sau motorină prin schimbarea regimului tehnologic de hidrocracare și a unității de fracționare rectificare a produselor de reacție. De exemplu, versiunea pe benzină produce o fracțiune de benzină cu un randament de până la 51% din materii prime și o fracțiune de motorină de 180-350 °C cu un randament de 25% din materii prime. Fracția de benzină se împarte în benzină ușoară C5-C6 cu RON = 82 și benzină grea Su-Syu cu RON = 66 cu un conținut de sulf de până la 0,01%. Fracția Cy-C^ poate fi trimisă la reformare catalitică pentru a-și crește numărul octanic. Fracția de motorină are un număr de cetanic de 50-55, nu mai mult de 0,01% sulf și un punct de curgere nu mai mare de minus 10 ° C (componentă a motorinei de vară).

Spre deosebire de cracarea catalitică, gazele C3-C4 și fracțiile lichide de hidrocracare conțin doar hidrocarburi saturate stabile și practic nu conțin compuși heteroorganici; acestea sunt mai puțin aromatizate decât motorinele de cracare catalitică. Cu opțiunea jet-fuel, este posibil să obțineți până la 41% din fracția de 120-240 °C, care îndeplinește cerințele standard pentru combustibilul jet. Cu opțiunea motorină, este posibil să se producă 47 sau 67% din fracția de motorină cu un număr de cetanic de aproximativ 50.

O zonă promițătoare de hidrocracare este procesarea fracțiilor de petrol (distilate în vid și uleiuri deasfaltate). Hidrogenarea profundă a fracțiilor de ulei crește indicele de vâscozitate al acestora de la 36 la 85-140 în timp ce reduce conținutul de sulf de la 2 la 0,04-0,10%, cocsificarea este redusă cu aproape un ordin de mărime și punctul de curgere este redus. Prin selectarea modului tehnologic de hidrocracare, este posibil să se obțină fracții de ulei de bază cu un indice de vâscozitate ridicat din aproape orice ulei. La hidrocracarea fracțiilor petroliere au loc reacții de hidroizomerizare a alcanilor normali (solidificarea la temperaturi mai ridicate), astfel că hidroizomerizarea scade punctul de curgere (datorită creșterii izoparafinelor din uleiuri) și elimină necesitatea deparafinării uleiurilor cu solvenți. Hidroizomerizarea fracțiilor de petrol-kerosen pe catalizatori bifuncționali de aluminiu-platină sau sulfuri de nichel și tungsten pe oxid de aluminiu face posibilă obținerea de motorină cu un punct de curgere de până la minus 35 ° C.

Hidrocracarea, combinând reformarea și hidrocracarea selectivă, numită selectoformare, crește numărul octanic al reformatelor sau rafinatului (după separarea hidrocarburilor aromatice) cu 10-15 puncte la o temperatură de aproximativ 360 ° C, o presiune de 3 MPa și un conținut de hidrogen. debit de gaz de 1000 nm3/m3 de materie primă pe un catalizator care conține zeolit ​​cu dimensiunea ferestrei de intrare de 0,50-0,55 nm cu metale active din grupa platinei, nichel sau cu oxizi sau sulfuri de molibden și wolfram. Prin eliminarea selectivă a alcanilor normali din fracțiunile de kerosen și motorină, punctul de curgere al combustibililor cu reacție și motorină este redus la minus 50-60 °C, iar punctul de curgere al uleiurilor poate fi scăzut de la 6 la minus 40-50 °C.

Hidrodearomatizarea este principalul proces de producere a carburanților de înaltă calitate din materii prime directe (cu un conținut de arenă de 14-35%) și secundare (cu un conținut de arenă de până la 70%). Combustibilul pentru aviație supersonică, de exemplu T-6, nu ar trebui să conțină mai mult de 10 mai. % hidrocarburi aromatice. Prin urmare, modernizarea fracțiilor de combustibil pentru reacție se realizează prin hidrotratare în modul de hidrodezaromatizare. Dacă materia primă are mai puțin de 0,2% sulf și mai puțin de 0,001% azot, atunci hidrocracarea se efectuează într-o singură etapă pe un catalizator de zeolit ​​de platină la o temperatură de 280-340 °C și o presiune de 4 MPa cu gradul de îndepărtare. (conversia) arenelor până la 75-90%.

La un conținut mai mare de sulf și azot în materia primă, hidrocracarea se realizează în două etape. Materiile prime reciclate sunt procesate în condiții mai stricte la o temperatură de 350-400 °C și o presiune de 25-35 MPa. Hidrocracarea este un proces foarte costisitor (consum mare de hidrogen, echipamente scumpe de înaltă presiune), dar a fost mult timp utilizat pe scară largă industrial. Principalele sale avantaje sunt flexibilitatea tehnologică a procesului (capacitatea de a produce diferite produse țintă pe un singur echipament: fracțiuni de benzină, kerosen și motorină dintr-o mare varietate de materii prime: de la benzină grea la fracțiuni de ulei rezidual); randamentul combustibilului pentru avioane crește de la 2-3 la 15% pentru petrol, iar randamentul motorinei de iarnă - de la 10-15 la 100%; calitate înaltă a produselor rezultate în conformitate cu cerințele moderne.

Procesele de hidrotratare sunt utilizate pe scară largă în rafinarea petrolului și industria petrochimică. Ele sunt folosite pentru a produce benzină cu un nivel octanic ridicat, pentru a îmbunătăți calitatea motorinei, a carburanților pentru reacție și a cazanelor și a uleiurilor petroliere. Hidrotratarea îndepărtează sulful, azotul, compușii de oxigen și metalele din fracțiunile petroliere, reduce conținutul de compuși aromatici și îndepărtează hidrocarburile nesaturate transformându-le în alte substanțe și hidrocarburi. În acest caz, sulful, azotul și oxigenul sunt hidrogenate aproape complet și transformate într-un mediu cu hidrogen în hidrogen sulfurat H2S, amoniac NH3 și apă H20, compușii organometalici se descompun cu 75-95% cu eliberarea de metal liber, care uneori este un catalizator. otravă. Pentru hidrotratare, se folosesc o varietate de catalizatori care sunt rezistenți la otrăvirea cu diverse otrăvuri. Acestea sunt oxizi și sulfuri de metale scumpe: nichel Ni, cobalt Co, molibden Mo și wolfram W, pe oxid de aluminiu A1203 cu alți aditivi. Majoritatea proceselor de hidrotratare folosesc catalizatori aluminiu-cobalt-molibden (ACM) sau aluminiu-nichel-molibden (ANM). Catalizatorii ANM pot avea un aditiv zeolit ​​(tip G-35). Acești catalizatori sunt fabricați de obicei sub formă de granule cilindrice neregulate cu o dimensiune de 4 mm și o densitate în vrac de 640-740 kg/m3. La pornirea reactoarelor, catalizatorii sunt sulfurați (proces de sulfurare) cu un amestec gazos de hidrogen sulfurat și hidrogen. Catalizatorii ANM și aluminiu-cobalt-tungsten (AKV) sunt proiectați pentru hidrotratarea profundă a materiilor prime grele, foarte aromate, a parafinelor și a uleiurilor. Regenerarea catalizatorilor pentru arderea cocsului de pe suprafața sa se realizează la o temperatură de 530 °C. Procesele de hidrotratare sunt de obicei limitate la o temperatură de 320-420 °C și o presiune de 2,5-4,0, mai rar 7-8 MPa. Consumul de gaz cu conținut de hidrogen (HCG) variază de la 100-600 până la 1000 nm3/m3 de materie primă în funcție de tipul de materie primă, de perfecțiunea catalizatorului și de parametrii procesului.

Hidrotratarea fracțiilor de benzină este utilizată în principal în pregătirea lor pentru reformarea catalitică. Temperatura de hidrotratare 320-360 °C, presiune 3-5 MPa, consum VSG 200-500 nm3/m3 materie primă. La purificarea fracțiilor de benzină de cracare catalitică și termică, consumul de VSG este mai mare de 400-600 nm3/m3 de materii prime.

Hidrotratarea fracțiilor de kerosen se efectuează pe un catalizator mai activ la o presiune de până la 7 MPa pentru a reduce conținutul de sulf la mai puțin de 0,1% și hidrocarburile aromatice până la 10-18 mai. %.

Peste 80-90% din fracții sunt supuse hidrotratării fracțiilor diesel la o temperatură de 350-400 °C și o presiune de 3-4 MPa cu un consum VSG de 300-600 nm3/m3 de materii prime pe catalizatori AKM, gradul de desulfurare ajunge la 85-95% sau mai mult. Pentru a crește numărul cetanic al fracțiilor de motorină provenite din produsele de reacție de cracare catalitică și termică, o parte din hidrocarburile aromatice sunt îndepărtate pe catalizatori activi la o temperatură de aproximativ 400 °C și o presiune de până la 10 MPa.

Hidrotratarea distilatelor sub vid (motorini) pentru utilizare ca materii prime pentru cracare catalitică, hidrocracare și cocsare (pentru a produce cocs cu conținut scăzut de sulf) se efectuează la o temperatură de 360-410 °C și o presiune de 4-5 MPa. În acest caz, se obține o desulfurare de 90-94%, conținutul de azot este redus cu 20-25%, metale - cu 75-85, arene - cu 10-12, capacitatea de cocsificare - cu 65-70%.

Hidrotratarea uleiurilor și parafinelor. Hidrotratarea uleiurilor de bază este mai avansată decât curățarea clasică cu acid sulfuric cu post-tratarea de contact a uleiurilor. Hidrotratarea uleiurilor se efectuează pe catalizatori AKM și ANM la o temperatură de 300-325 ° C și o presiune de 4 MPa. Hidrotratarea uleiurilor pe un catalizator de aluminiu-molibden cu promotori face posibilă reducerea temperaturii la 225-250 °C și a presiunii la 2,7-3,0 MPa. Hidrotratarea parafinelor, ceresinelor și vaselinelor se efectuează pentru a reduce conținutul de sulf, compuși rășinoși, hidrocarburi nesaturate, pentru a îmbunătăți culoarea și stabilitatea (ca și în cazul uleiurilor). Procesul care utilizează catalizatori AKM și ANM este similar cu hidrotratarea uleiurilor. De asemenea, au fost utilizați catalizatori sulfurați de aluminiu-crom-molibden și nichel-tungsten-fier.

Hidrotratarea reziduurilor de ulei. Se obține de obicei din ulei în perioada 45-55 mai. % de reziduuri (pacuri și gudrone) care conțin cantități mari de compuși sulf, azot și organometalici, rășini, asfaltene și cenușă. Pentru a implica aceste reziduuri în procesarea catalitică, este necesară purificarea reziduurilor de ulei. Hidrotratarea reziduurilor petroliere este uneori numită hidrodesulfurare, deși nu numai sulful este îndepărtat, ci și metalele și alți compuși nedoriți. Hidrodesulfurarea păcurului se realizează la o temperatură de 370-430 °C și o presiune de 10-15 MPa pe catalizatori AKM. Randamentul de păcură cu un conținut de sulf de până la 0,3% este de 97-98%. În același timp, se îndepărtează azotul, rășinile, asfaltenele și are loc revalorizarea parțială a materiilor prime. Hidrotratarea gudroanelor este o sarcină mai complexă decât hidrotratarea păcurelor, deoarece demetalizarea și deasfaltarea semnificativă a gudroanelor trebuie realizate fie preliminar, fie direct în timpul procesului de hidrodesulfurare. Pentru catalizatori sunt impuse cerințe speciale, deoarece catalizatorii convenționali își pierd rapid activitatea din cauza depozitelor mari de cocs și metale. Dacă cocsul este ars în timpul regenerării, atunci unele metale (nichel, vanadiu etc.) otrăvesc catalizatorii și, de obicei, activitatea lor nu este restabilită în timpul regenerării oxidative. Prin urmare, hidrodemetalizarea reziduurilor ar trebui să preceadă hidrotratarea, ceea ce face posibilă reducerea consumului de catalizatori de hidrotratare de 3-5 ori.

Reactoarele de hidrocracare și hidrotratare cu pat fix sunt utilizate pe scară largă și sunt în mare măsură similare ca proiectare cu reactoarele de reformare catalitică. Reactorul este un aparat vertical cilindric cu fundul sferic cu un diametru de 2-3 până la 5 m și o înălțime de 10-24 și chiar 40 m. La presiuni mari de proces, grosimea peretelui ajunge la 120-250 mm. De obicei, este utilizat un singur pat fix de catalizator. Dar uneori, din cauza degajării unei cantități mari de căldură în timpul reacțiilor de hidrocracare exotermă, devine necesară răcirea spațiului interior al reactorului prin introducerea de agent frigorific în fiecare zonă. Pentru a face acest lucru, volumul reactorului este secționat în 2-5 zone (secțiuni), fiecare dintre ele având un grătar de sprijin pentru turnarea catalizatorului, fitinguri laterale pentru încărcarea și descărcarea catalizatorului, dispozitive de distribuție pentru amestecul de vapori-gaz, precum și ca fitinguri și distribuitoare pentru introducerea lichidului de răcire - gaz circulant rece pentru a elimina căldura de reacție și a regla temperatura necesară de-a lungul înălțimii reactorului. Stratul de catalizator al unui reactor cu o singură secțiune are o înălțime de până la 3-5 m sau mai mult, iar în reactoare cu mai multe secțiuni - până la 5-7 m sau mai mult. Materia primă intră în aparat prin fitingul superior, iar produsele de reacție părăsesc reactorul prin fitingul inferior, trecând prin pachete speciale de plasă și bile de porțelan pentru a reține catalizatorul. Dispozitivele de filtrare (un sistem de duze perforate și ochiuri metalice) sunt instalate în partea de sus a reactorului pentru a capta produsele de coroziune din materia primă abur-gaz. Pentru dispozitivele de înaltă presiune (10-32 MPa), se impun cerințe speciale privind proiectarea carcasei și a dispozitivelor interne.

Regenerarea catalizatorilor se realizează prin arderea oxidativă a cocsului. Regenerarea este în multe privințe similară cu regenerarea catalizatorilor de reformare catalitică, dar are și propriile sale caracteristici. După deconectarea reactorului de la materia primă, reduceți presiunea și treceți la circulație folosind VSG. Pentru tipurile grele de materii prime, se spală catalizatorul cu solvenți, benzină sau motorină la o temperatură de 200-300 °C. Apoi VSG este înlocuit cu un gaz inert (vapori de apă). În cazul regenerării gaz-aer, procesul este similar cu regenerarea catalizatorilor de reformare. În timpul regenerării abur-aer, sistemul este mai întâi purjat cu gaz inert până când conținutul de hidrogen rezidual nu este mai mare de 0,2 vol. %, apoi gazul inert este înlocuit cu vapori de apă și evacuat în coșul unui cuptor cu tuburi în condiții care exclud condensarea vaporilor de apă (temperatura la ieșirea cuptorului 300-350 °C, presiunea în reactor aproximativ 0,3 MPa). Apoi, catalizatorul este încălzit la o temperatură de 370-420 °C prin arderea cocsului la o concentrație de oxigen în amestec de cel mult 0,1 voi. % Creșterea fluxului de aer la o concentrație de oxigen de până la 1,0-1,5 vol. % temperatura catalizatorului crește la 500-520 °C (dar nu mai mare de 550 °C). Prin monitorizarea scăderii concentrației de CO2 în gazele de ardere se ia decizia de a opri regenerarea, care se finalizează atunci când conținutul de oxigen din gazele de ardere se apropie de conținutul de oxigen din amestec la intrarea în reactor. Regenerarea abur-aer este mai simplă și are loc la presiuni scăzute nu mai mari de 0,3 MPa folosind aburul de apă din rețeaua instalației. Vaporii de apă sunt amestecați cu aer și introduși în reactor printr-un cuptor cu tuburi; gazele de ardere sunt evacuate în coșul cuptorului cu tuburi.

Instalatii industriale de hidrotratare si hidrocracare. Instalaţii tipice perioadei 1956-1965. pentru hidrotratarea motorinei au fost unități în două trepte cu o capacitate de 0,9 milioane tone materii prime/an, tip L-24-6; hidrotratarea fracțiilor de benzină s-a realizat în unități separate cu o capacitate de 0,3 milioane tone de materii prime/an. În 1965-1970 Au fost introduse unități de hidrotratare pentru diverse fracții distilate cu o capacitate de 1,2 milioane tone/an, tip L-24-7, LG-24-7, LCh-24-7. Fracțiile de benzină au fost purificate în blocuri de unități combinate de reformare cu o capacitate de 0,3 și 0,6 milioane tone/an. Fracțiile de kerosen au fost purificate în unități de hidrotratare a combustibilului diesel echipate anterior în aceste scopuri. Din 1970, au fost introduse pe scară largă instalații lărgite de diferite tipuri și scopuri - atât tipul independent J1-24-9 și J14-24-2000, cât și ca parte a instalațiilor combinate JlK-bu (secțiunea 300) cu o capacitate de 1 la 2 milioane de tone/an. Schemele tehnologice pentru hidrotratarea combustibililor cu reacție și motorină sunt în multe privințe similare cu schema pentru unitatea de hidrotratare a fracțiilor de benzină - materia primă a unităților de reformare catalitică.

Instalatiile de hidrodesulfurare a combustibililor de cazane, pacura si gudronii de tip 68-6 sunt functionate in reactoare cu pat fluidizat trifazic. Capacitatea instalației, în funcție de materia primă, poate varia de la 1,25 milioane tone/an gudron sulfuros până la 2,5 milioane tone/an păcură sulfuroasă. Presiunea procesului este de 15 MPa, temperatura este de 360-390 °C, consumul de VSG este de 1000 nm3/m3 de materie primă. Catalizatorul AKM este utilizat sub formă de particule extrudate cu un diametru de 0,8 mm și o înălțime de 3-4 mm. Catalizatorul din reactor nu este regenerat, ci este îndepărtat în cantități mici și înlocuit cu o porție proaspătă o dată la 2 zile. Vasul reactorului este multistrat cu o grosime a peretelui de 250 mm, greutatea reactorului este de aproximativ 800 de tone.

Iată numele proceselor de hidrocracare și hidrotratare ale companiilor străine:

Procese moderne de hidrogenare ale companiei Union Oil: procesul Unicracking/DP, care include două reactoare de hidrotratare și hidrodeparafinare selectivă care funcționează secvențial pentru prelucrarea materiilor prime - fracțiuni de motorină și motorine în vid pentru a produce motorină cu solidificare scăzută (punctul de curgere uneori până la minus). 80 ° C) care conține 0,002% sulf, mai puțin de 10% aromatice pe catalizatori NS-K și NS-80 cu o conversie a alimentării de 20%; Proces de unicracare cu conversie parțială a 80% din materii prime - motorine în vid pentru a produce motorină care conține 0,02% sulf, mai puțin de 10% aromatice pe catalizatorul de prehidrotratare NS-K și un catalizator zeolit ​​îmbunătățit DHC-32, procesul poate de asemenea, să fie utilizat în muncă Rafinărie cu o opțiune de benzină în schema de pregătire a materiilor prime pentru cracare catalitică; Proces de unicracare cu conversie completă de 100% a materiilor prime - motorine de vid cu un punct de fierbere final de 550 ° C pentru a produce combustibili ecologici pentru jet și motorină care conțin 0,02% sulf, 4 și 9% aromatice pe un catalizator sferic amorf DHC-8 ( ciclul de funcționare a catalizatorului este de 2-3 ani), asigurând randamentul maxim de distilate de înaltă calitate, în special motorine; procedeul „Unisar” cu o conversie de 10% pe noul catalizator AS-250 pentru reducerea eficientă a conținutului de aromate cu până la 15% în carburanții jet și motorină (hidrodezaromatizare), recomandat în special pentru producerea combustibililor diesel din brute greu de rafinat materiale, cum ar fi motorinele ușoare de la cracare catalitică și cocsificare; Proces AN-Unibon de la compania UOP pentru hidrotratarea și hidrofinarea combustibililor diesel de tip AR-10 și AR-10/2 (două etape) până la un conținut de sulf de 0,01 gr. % și aromatice până la 10 vol. % cu un număr de cetanic de 53 la presiuni de proces de 12,7 și 8,5 MPa (două etape).

Pentru reformularea (hidroprocesarea controlată) a reziduurilor petroliere în practica mondială, în special, sunt utilizate următoarele procese: hidrotratare - procesul RCD Unionfining al companiei Union Oil pentru a reduce conținutul de sulf, azot, asfalten, metale și a reduce proprietățile de cocsificare a materiilor prime reziduale (reziduuri de vid și asfalturi în procesele de deasfaltare) în vederea obținerii de combustibil de cazane cu conținut scăzut de sulf de înaltă calitate sau pentru prelucrarea ulterioară în timpul hidrocracării, cocsării, cracarei catalitice a materiilor prime reziduale; hidrotratare - procedeul RDS/VRDS de la Chevron este similar ca scop cu procesul anterior; prelucrează materii prime cu o viscozitate la 100 °C de până la 6000 mm2/s cu un conținut de metal de până la 0,5 g/kg (pentru adâncime). hidrodemetalizarea materiilor prime), se utilizează tehnologia de înlocuire a catalizatorului din mers, care face posibilă descărcarea catalizatorului din reactor și înlocuirea acestuia cu unul proaspăt, menținând în același timp funcționarea normală în reactoare paralele, ceea ce face posibilă prelucrarea foarte mult materii prime grele cu o durată de instalare mai mare de un an; hidrovisbreaking - procesul „Aqvaconversion” de la companiile „Intevep SA”, „UOP”, „Foster Wheeler” asigură o reducere semnificativă a vâscozității (mai mult în comparație cu viscozitatea) combustibililor de cazane grele cu o conversie mai mare a materiilor prime și, de asemenea, permite obținerea hidrogenului din apă în condiții de bază proces prin introducerea în materia primă, împreună cu apa (abur), a unei compoziții din doi catalizatori pe bază de metale de bază; hidrocracare - procesul „LC-Fining” de la companiile „ABB Lummus”, „Oxy Research”, „British Petroleum” pentru desulfurare, demetalizare, reducerea cocsării și conversia reziduurilor atmosferice și în vid cu o conversie a materiilor prime de 40- 77%, grad de desulfurare de 60-90%, demetalizare completă de 50-98% și o reducere a cocsării cu 35-80%, în timp ce în reactor catalizatorul este menținut în suspensie printr-un flux ascendent de lichid de materie primă (pentru de exemplu, gudron) amestecat cu hidrogen; hidrocracare - procesul „H-Oil” (Fig. 2.23) pentru hidroprocesarea materiilor prime reziduale și grele, cum ar fi gudronul, în două sau trei reactoare cu pat de catalizator suspendat, în timpul procesului, catalizatorul poate fi adăugat și îndepărtat din reactor, menținându-și activitatea și gradul de conversie a gudronului de la 30 la 80%; hidrorafinarea materiilor prime reziduale - Procesul Nusop de la Shell utilizează toate reactoarele de buncăr (unul sau mai multe în funcție de conținutul de metal al materiei prime) cu un pat de catalizator mobil pentru a actualiza constant catalizatorul din reactoare (0,5-2,0% din catalizatorul total per zi. ), în acest caz, două reactoare cu pat fix de catalizator pot fi folosite și după reactoarele de buncăr; dacă este necesar, în schemă este inclus un reactor de hidrocracare pentru a crește conversia materiilor prime pentru presiuni de proces de 10-20 MPa și temperaturi. de 370-420 °C (Fig. 2.24).

Cea mai importantă realizare a ultimilor ani în tehnologia de producere a carburanților cu jet și motorină fără sulf cu solidificare scăzută și a uleiurilor de bază cu indice ridicat este crearea unor procese de hidrogenare numite „Isocracking” de către companiile Chevron împreună cu ABB.

Lummus”, care efectuează hidrocracare cu o conversie de 40-60% (ulei), 50-60, 70-80 sau 100% (motorină) a motorinelor de vid 360-550 °C sau a motorinelor grele de vid 420-570 ° C, reduceți conținutul de sulf la 0,01-0,001% (combustibil diesel) sau până la 0,005% (ulei), aduceți conținutul de aromat la 1-10% în funcție de marca catalizatorului (zeolit ​​amorf sau zeolit) ICR-117, 120, 139, 209 și etc., numărul de etape de reacție (una sau două), presiunea în reactoare (mai puțin de 10 sau mai mult de 10 MPa), utilizarea sistemelor de reciclare și, de asemenea, efectuează hidroizomerizarea selectivă a n- parafine. Acest proces, într-un mod cu hidroizodeceruire, face posibilă prelucrarea motorinelor grele sub vid cu randamente maxime de uleiuri lubrifiante cu indice ridicat (IV = 110-130), producând simultan combustibili diesel cu solidificare scăzută. Spre deosebire de hidrodeparafinizare, în care n-parafinele sunt îndepărtate, în acest proces ele sunt hidroizomerizate. O modificare distinctă în ultimii ani de hidrocracare (cu un nivel ridicat de conversie) este utilizarea soluțiilor tehnologice suplimentare pentru îndepărtarea aromaticelor polinucleare grele (HMA) din lichidul reciclat (separarea la cald, adsorbția selectivă a TMA etc.) în sisteme de hidrocracare cu reciclare. TMA (aromatice cu 11 sau mai multe inele) formate în timpul funcționării este nedorită în produsele comerciale; reduce eficiența catalizatorului, precipită pe suprafețele mai reci ale echipamentelor și conductelor și perturbă funcționarea instalației.

PJSC Orsknefteorgsintez, sau Rafinăria Orsky, face parte din grupul industrial și financiar SAFMAR al lui Mikhail Gutseriev. Uzina operează în regiunea Orenburg, aprovizionează regiunea și zonele învecinate cu produse petroliere - combustibil pentru motor, păcură și bitum. De câțiva ani încoace, compania trece printr-o modernizare pe scară largă, în urma căreia uzina va rămâne de mulți ani printre liderii industriei de rafinare a petrolului.

În prezent, Rafinăria Orsk a început o lansare de probă a celei mai semnificative dintre noile facilități construite, Complexul de Hidrocracare. Până în iunie, lucrările de construcție, instalare și punere în funcțiune „inactiv” și depanarea și reglarea echipamentelor „sub sarcină” au fost finalizate la această unitate. Investiția totală în construcția acestui Complex va fi de peste 43 de miliarde de ruble; pentru finanțarea proiectului sunt folosite atât fonduri proprii, cât și împrumutate.

În viitorul apropiat, materiile prime vor fi acceptate pentru instalarea și va începe depanarea tuturor proceselor de obținere a produselor. Modul de testare este necesar pentru a depana regimul tehnologic la toate instalațiile complexului Hydrocracking, pentru a obține produse de calitate adecvată și, de asemenea, printre altele, pentru a confirma indicatorii de garanție stabiliți de licențiatorul Shell Global Solutions International B.V. (Coajă)

Ajustarea modului este efectuată de diviziile ONOS cu implicarea contractanților de punere în funcțiune și în prezența unui reprezentant al licențiatorului Shell. Acționarul principal al ONOS, ForteInvest, intenționează să finalizeze operațiunea în modul de testare și să pună instalația în funcțiune comercială în iulie a acestui an. Astfel, în ciuda situației economice dificile din țară, Complexul de Hidrocracare este planificat a fi construit într-un interval de timp extrem de scurt - primele lucrări la proiect au început la jumătatea anului 2015, iar hidrocracarea își va atinge capacitatea de proiectare la aproximativ 33 de luni după începerea proiectului.

Punerea în funcțiune a instalațiilor de modernizare va aduce Rafinăria Orsk la un nou nivel de rafinare, permițându-i să-și mărească adâncimea la 87%. Selecția de produse petroliere ușoare va crește la 74%. Ca urmare a acestei etape a Programului de modernizare, linia de produse a întreprinderii se va schimba: motorina în vid va înceta să mai fie un produs comercial, deoarece va deveni o materie primă pentru o unitate de hidrocracare; Producția de kerosen de aviație și motorină Euro 5 va crește semnificativ.

Acționarii rafinăriei de petrol Orsk acordă o mare atenție dezvoltării întreprinderii pe termen lung. Modernizarea globală a producției, care a început din 2012, este de mare importanță nu numai pentru întreprindere, ci și pentru regiune, deoarece fabrica este una dintre întreprinderile care formează orașul Orsk. În prezent, aproximativ 2,3 mii de oameni lucrează la rafinărie - locuitori ai orașului și a satelor din apropiere. Reînnoirea producției este de mare importanță pentru sfera socială a orașului - este crearea de noi locuri de muncă, o creștere a numărului de personal calificat implicat în producție și, în consecință, creșterea nivelului general de viață al fabricii și orașului. muncitorii.

PJSC „Orsknefteorgsintez”‒ o rafinărie de petrol cu ​​o capacitate de 6 milioane de tone pe an. Gama de procese tehnologice a fabricii îi permite să producă aproximativ 30 de tipuri de produse diferite. Acestea includ benzina de clasa 4 și 5; Combustibil RT; motorină de tip vară și iarnă din clasele 4 și 5; bitum rutier si de constructii; uleiuri combustibile. În 2017, volumul rafinării petrolului a fost de 4 milioane 744 mii tone.

Complexul de Hidrocracare include o unitate de hidrocracare, o unitate de producere a sulfului cu unitate de granulare și încărcare, o unitate de tratare chimică a apei, o unitate de reciclare a apei și stația de azot nr.2. Construcția complexului de hidrocracare a motorinei în vid a început în 2015, lansarea sa este programată pentru vara anului 2018.

Hidrocracarea este un proces catalitic de prelucrare a distilatelor și reziduurilor de petrol la temperaturi moderate și presiuni ridicate de hidrogen pe catalizatori polifuncționali cu proprietăți de hidrogenare și acide (și în procese de hidrocracare selectivă şi efect de sită).

Hidrocracarea face posibilă obținerea unei game largi de produse petroliere de înaltă calitate (gaze lichefiate C 3 -C 4 , benzină, carburanți pentru reacție și motorină, componente petroliere) cu randamente ridicate din aproape orice materie primă petrolieră prin selectarea catalizatorilor și a condițiilor tehnologice adecvate și este unul dintre procesele rentabile, flexibile și care aprofundează rafinarea petrolului.

1. Hidrocracare ușoară a motorinei în vid

În legătură cu tendința constantă de creștere accelerată a cererii de motorină în comparație cu benzina pentru motor în străinătate, din 1980 a început implementarea industrială a unităților de hidrocracare ușoară (LHC) a distilatelor în vid, făcând posibilă producerea unor cantități semnificative de motorină. concomitent cu materii prime cu conținut scăzut de sulf pentru cracare catalitică. Introducerea proceselor JIGC s-a realizat inițial prin reconstrucția instalațiilor de hidrodesulfurare operate anterior pentru materii prime de cracare catalitică, apoi prin construirea de noi instalații special proiectate.

Tehnologia internă a procesului LGK a fost dezvoltată la Institutul de Cercetare Științifică All-Russian al NP la începutul anilor 1970, dar nu a primit încă implementare industrială.

Avantajele procesului LHA față de hidrodesulfurare:

Flexibilitate tehnologică ridicată, care permite, în funcție de cererea de combustibili pentru motoare, schimbarea (ajustarea) cu ușurință a raportului motorină: benzină în modul de conversie maximă în motorină sau desulfurare profundă pentru a obține cantitatea maximă de materii prime de cracare catalitică ;

Datorită producției de motorină de către LGK, capacitatea unității de cracare catalitică este descărcată în mod corespunzător, ceea ce face posibilă implicarea altor surse de materii prime în procesare.

Procesul intern LGC într-o singură etapă de motorină în vid 350...500 °C se realizează pe un catalizator ANMC la o presiune de 8 MPa, o temperatură de 420...450 °C, un debit volumetric al materiilor prime. material de 1,0...1,5 h -1 şi un raport de circulaţie VSG de circa 1200 m 3 /m 3 .

La prelucrarea materiilor prime cu un conținut ridicat de metal, procesul LGK se desfășoară în una sau două etape într-un reactor multistrat folosind trei tipuri de catalizatori: cu pori largi pentru hidrodemetalizare (T-13), cu activitate mare de hidrodesulfurare (GO-116). ) și care conține zeolit ​​pentru hidrocracare (GK-35). În procesul LGC de motorină în vid, este posibil să se obțină până la 60% motorină de vară cu un conținut de sulf de 0,1% și un punct de curgere de 15 °C (Tabelul 8.20).

Dezavantajul procesului LGK într-o etapă este ciclul scurt de lucru (3...4 luni). Următoarea versiune a procesului, dezvoltată la Institutul de Cercetare Științifică All-Russian al NP, este un LGK în două etape, cu un ciclu inter-regenerare de 11 luni. - recomandat pentru combinare cu unitatea de cracare catalitică tip G-43-107u.

Hidrocracarea distilatului în vid la 15 MPa

Hidrocracarea este un proces catalitic eficient și extrem de flexibil care permite o soluție cuprinzătoare la problema procesării în profunzime a distilatelor sub vid (GVD) cu producerea unei game largi de combustibili pentru motoare în conformitate cu cerințele moderne și nevoile anumitor combustibili.

Proces de hidrocracare a distilatului în vid într-o singură etapă realizat într-un reactor multistrat (până la cinci straturi) cu mai multe tipuri de catalizatori. Pentru a se asigura că gradientul de temperatură din fiecare strat nu depășește 25 °C, este prevăzut un VSG de răcire (stingere) între straturile individuale de catalizator și sunt instalate dispozitive de distribuție de contact pentru a asigura transferul de căldură și masă între gaz și fluxul de reacție și uniform. distribuția fluxului gaz-lichid peste stratul de catalizator. Partea superioară a reactorului este echipată cu absorbanți de energie cinetică de curgere, cutii de plasă și filtre pentru captarea produselor de coroziune.

În fig. Figura 8.15 prezintă o diagramă schematică a uneia dintre cele două secțiuni de operare paralele ale unității de hidrocracare cu o singură etapă de distilat în vid 68-2k (cu o capacitate de 1 milion tone/an pentru versiunea diesel sau 0,63 milioane tone/an pentru producția de combustibil de avion).

Materiile prime (350...500 °C) și reziduurile de hidrocracare reciclate sunt amestecate cu VSG, încălzite mai întâi în schimbătoare de căldură, apoi într-un cuptor P-1 la temperatura de reacție și alimentat în reactoare R-1 (R-2 etc.). Amestecul de reacție este răcit în schimbătoare de căldură de materie primă, apoi în răcitoare de aer și la o temperatură de 45...55°C este trimis la un separator de înaltă presiune. S-1, unde are loc separarea în VSG și hidrogenarea instabilă. VSG după curățarea de la H 2 S în absorbant K-4 compresorul este furnizat pentru circulație.

Hidrogenatul instabil este trimis printr-o supapă de reducere a presiunii la un separator de joasă presiune S-2, unde o parte din gazele de hidrocarburi este separată, iar fluxul de lichid este alimentat prin schimbătoare de căldură în coloana de stabilizare K-1 pentru distilarea gazelor de hidrocarburi si a benzinei usoare.

Hidrogenatul stabil este separat în continuare într-o coloană atmosferică K-2 pentru benzină grea, motorină (printr-o coloană de stripare K-3) și o fracțiune >360 °C, din care o parte poate servi ca reciclare, iar cantitatea rămasă poate servi ca materie primă pentru piroliză, bază de uleiuri lubrifiante etc.

În tabel 8.21 arată bilanțul material al HCVD cu una și două etape cu recirculare a reziduului de hidrocracare (mod de proces: presiune 15 MPa, temperatură 405...410 ° C, debit volumetric al materiilor prime 0,7 h -1, debit de circulație a VSG 1500 m 3 /m 3 ).

Dezavantajele proceselor de hidrocracare sunt consumul lor mare de metal, costurile mari de capital și de exploatare și costul ridicat al instalației de hidrogen și al hidrogenului în sine.

Mai degrabă, legătura lucrurilor va fi ruptă în Macbeth-ul lui Shakespeare

Hidrocracarea este un proces de generație ulterioară decât cracarea catalitică și reformarea catalitică, astfel încât îndeplinește mai eficient aceleași sarcini ca aceste două procese. Hidrocracarea poate crește randamentul componentelor benzinei, de obicei prin transformarea materiilor prime, cum ar fi motorina. Calitatea componentelor de benzină care se realizează în acest mod este de neatins prin retrecerea motorinei prin procesul de cracare în care a fost obținută. Hidrocracarea permite, de asemenea, conversia motorinei grele în distilate ușoare (carburanți cu reacție și motorină). Și, poate cel mai important, hidrocracarea nu produce niciun reziduu greu nedistilabil (cocs, smoală sau fund), ci doar fracțiuni ușoare de fierbere.

Proces tehnologic

Cuvântul hidrocracare este explicat foarte simplu. Aceasta este cracarea catalitică în prezența hidrogenului. Combinația de hidrogen, catalizator și modul de proces adecvat permite cracarea motorinei ușoare de calitate scăzută, care se formează în alte instalații de cracare și este uneori folosită ca componentă a motorinei. Unitatea de hidrocracare produce benzină de înaltă calitate.

Luați în considerare pentru un moment cât de benefic poate fi procesul de hidrocracare. Cel mai important avantaj al său este capacitatea sa de a schimba capacitatea rafinăriei de la producerea de cantități mari de benzină (când hidrocracarea funcționează) la producerea de cantități mari de motorină (când este oprită).

Gluma binecunoscută a unui antrenor sportiv care declară în mod disprețuitor despre transferul jucătorului său la echipa adversă: „Cred că asta va întări ambele echipe”, este în mare măsură aplicabilă hidrocracking-ului. Hidrocracarea îmbunătățește calitatea atât a componentelor benzinei, cât și a distilatului. Consumă cele mai proaste componente din distilat și produce o componentă de benzină de calitate peste medie.

Un alt punct de remarcat este că procesul de hidrocracare produce cantități semnificative de izobutan, care este util pentru controlul cantității de materie primă în procesul de alchilare.

Există aproximativ zece tipuri diferite de hidrocracare utilizate în prezent, dar toate sunt foarte asemănătoare cu designul tipic descris în secțiunea următoare.

Catalizatorii de hidrocracare sunt, din fericire, mai puțin valoroși și mai scumpi decât catalizatorii, în mod obișnuit, aceștia sunt compuși de sulf cu cobalt, molibden sau nichel (CoS, MoS2, NiS) și oxid de aluminiu. (Probabil că te-ai întrebat de multă vreme de ce sunt necesare aceste metale în general.) Spre deosebire de cracarea catalitică, dar la fel ca reformarea catalitică, catalizatorul este situat sub forma unui pat fix. La fel ca reformarea catalitică, hidrocracarea se realizează cel mai adesea în două reactoare, așa cum se arată în figură.

Materia primă este amestecată cu hidrogen încălzit la 290-400°C (550-750°F) și presurizat la 1200-2000 psi (84-140 atm) și trimisă la primul reactor. În timpul trecerii prin patul de catalizator, aproximativ 40-50% din materia primă este crapată pentru a se forma

Produse cu puncte de fierbere similare cu benzina (punct de fierbere până la 200°C (400°F)).

Catalizatorul și hidrogenul se completează reciproc în mai multe moduri. În primul rând, se produce crăparea pe catalizator. Pentru ca fisurarea să continue, este necesară căldură, adică este un proces endotermic. În același timp, hidrogenul reacționează cu moleculele care se formează în timpul cracării, saturându-le și generând căldură. Cu alte cuvinte, această reacție, numită hidrogenare, este exotermă. Astfel, hidrogenul furnizează căldura necesară pentru a se produce fisurarea.

Un alt aspect în care se completează reciproc este formarea izoparafinelor. Cracarea produce olefine care se pot combina între ele pentru a forma parafine normale. Datorită hidrogenării, legăturile duble sunt rapid saturate, producându-se adesea izoparafine, prevenind astfel reproducerea moleculelor nedorite (cifrele octanice ale izoparafinelor sunt mai mari decât în ​​cazul parafinelor normale).

Când amestecul de hidrocarburi părăsește primul reactor, acesta este răcit, lichefiat și trecut printr-un separator pentru a separa hidrogenul. Hidrogenul este din nou amestecat cu materia primă și trimis în proces, iar lichidul este trimis pentru distilare. Produsele obținute în primul reactor sunt separate într-o coloană de distilare, iar în funcție de ceea ce este necesar ca rezultat (componente de benzină, combustibil de reacție sau motorină), o porțiune dintre acestea este separată. Fracția de kerosen poate fi separată ca un flux secundar sau lăsată împreună cu motorina ca reziduu de distilare.

Reziduul de distilare este din nou amestecat cu un curent de hidrogen și introdus în al doilea reactor. Deoarece această substanță a fost deja supusă hidrogenării, cracării și reformării în primul reactor, procesul din al doilea reactor se desfășoară într-un mod mai sever (temperaturi și presiuni mai ridicate). Ca și produsele primei etape, amestecul care părăsește cel de-al doilea reactor este separat de hidrogen și trimis pentru fracționare.

Imaginați-vă echipamentul necesar pentru un proces care rulează la 2000 psi (140 atm) și 400 ° C. Grosimea pereților unui reactor de oțel ajunge uneori la cm. Principala problemă este de a preveni fisurarea să scape de sub control. Deoarece procesul general este endotermic, este posibilă o creștere rapidă a temperaturii și o creștere periculoasă a ratei de fisurare. Pentru a evita acest lucru, majoritatea hidrocracarelor au prevederi încorporate pentru a opri rapid reacția.

Produse și ieșiri. O altă proprietate remarcabilă a procesului de hidrocracare este creșterea volumului produsului cu 25%. Combinația de cracare și hidrogenare produce produse a căror densitate relativă este semnificativ mai mică decât densitatea materiei prime. Mai jos este o distribuție tipică a randamentelor produselor de hidrocracare atunci când motorina dintr-o unitate de cocsificare și fracțiuni ușoare dintr-o unitate de cracare catalitică sunt utilizate ca materie primă. Produsele de hidrocracare sunt două fracții principale care sunt utilizate ca componente ale benzinei.

Fracții de volum

Păcură de cocsificare 0,60 Fracțiuni ușoare din planta cat. cracare 0.40

Produse:

Izobutan 0,02

N-butan 0,08

Produs ușor de hidrocracare 0,21

Produs de hidrocracare greu 0,73

Fracții de kerosen 0,17

Tabelul nu indică cantitatea necesară de hidrogen, care este măsurată în picioare cubi standard per baril de furaj. Consumul obișnuit este de 2500 st. Produs de hidrocracare greu -

Este nafta care conține mulți precursori aromatici (adică compuși care sunt ușor transformați în aromatice). Acest produs este adesea trimis unui reformator pentru modernizare. Fracțiile de kerosen sunt un bun carburanți pentru reacție sau materie primă pentru combustibilul distilat (diesel), deoarece conțin puține aromatice (ca urmare a saturației dublelor legături cu hidrogen). Informații mai detaliate despre acest subiect sunt conținute în Capitolul XIII „Combustibili distilați” și Capitolul XIV „Bitum petrolier și reziduuri”.

Hidrocracarea reziduului. Există mai multe modele de hidrocracare care au fost concepute special pentru a procesa reziduuri sau reziduuri de distilare în vid. Cele mai multe dintre ele funcționează ca hidrotratare, așa cum este descris în Capitolul XV. Producția este mai mult de 90% combustibil rezidual (cazan). Obiectivul acestui procedeu este eliminarea sulfului ca urmare a reacției catalitice a compușilor care conțin sulf cu hidrogenul pentru a forma hidrogen sulfurat.Astfel, reziduul cu un conținut de sulf de cel mult 4% poate fi transformat în combustibil lichid greu care conține mai puțin de 0,3% sulf.

Rezumat. Acum că putem integra hidrocracarele în schema generală de rafinare a petrolului, necesitatea operațiunilor coordonate devine clară. Pe de o parte, hidrocracarea este punctul central, deoarece ajută la stabilirea unui echilibru între cantitatea de benzină, motorină și combustibil pentru avioane. Pe de altă parte, vitezele de alimentare și modurile de funcționare ale unităților de cracare catalitică și cocsificare nu sunt mai puțin importante. În plus, alchilarea și reformarea ar trebui să fie luate în considerare atunci când se planifica distribuția produselor de hidrocracare.

EXERCIȚII

Analizați diferențele dintre hidrocracare, cracare catalitică și cracare termică în ceea ce privește materiile prime, forțele motrice ale procesului și compoziția produsului.

Cum se completează hidrocracarea și cracarea catalitică? Reformare și hidrocracare?

Desenați o diagramă de flux a unei rafinării de petrol, inclusiv o unitate de hidrocracare.