Гидроочистка газойлей. Технологическая схема

Выходящая из реактора снизу газопродуктовая  смесь разделяется в горячем  сепараторе 5. Жидкость из сепаратора направляется далее через редукционный клапан 10 в отпарную колонну 11. Газопаровая смесь охлаждается в теплообменнике 6 и аппарате воздушного охлаждения 7; образовавшийся при этом углеводородный конденсат доохлаждается вместе с газами в водяном холодильнике 8 и затем, пройдя низкотемпературный сепаратор высокого давления 9, присоединяется к гидроочищенным высококипящим фракциям газойля, уходящим из сепаратора 5.

Гидрообессеренная продуктовая смесь продувается в отпарной колонне // водяным паром с целью удаления нижекипящих фракций (отгон) и достижения нормированной температуры вспышки.

Водородсодержащий газ по выходе из холодного сепаратора 9 очищается в секции очистки газа от сероводорода регенерируемым раствором  этанол-амина. С помощью компрессора 1 очищенный газ возвращается как  циркуляционный в линию смешения с сырьем. Предусмотрен вывод с установки части очищенного газа (отдув) через клапан 18. В нагнетательную линию компрессора / вводится свежий водородсодержащий газ.

После теплообменника 12 не полностью охлажденный гидрообессеренный газойль подается насосом 14 в теплообменные аппараты 17 (на схеме показан один) для использования избыточного тепла и охлаждения до требуемой температуры. Отпарная колонна 11 в данном случае является стабилизационной колонной и обслуживается конденсатором-холодильником 13. Одна часть легкой фракции (отгона), собирающейся в приемнике 16, насосом 15 подается как орошение в колонну 11, а другая — выводится с установки. Из приемника 16 сверху уходят газы стабилизации.

Материальные балансы для различных видов сырья приведены ниже. Материальный баланс гидроочистки вакуумного газойля арланской нефти на пилотной установке при следующих условиях: температура 380 °С, давление 5 МПа; объемная скорость подачи сырья 0,7 ч^-1, отношение циркуляционный газ:

сырье равно 850 м/м³ [23]: 

 

Взято, % (масс.) Вакуумный газойль Водород на реакции Водород избыток	100,00 0,56 0,36
Итого	100,92
Получено, % (масс.) Сероводород Аммиак Углеводородные газы Бензиновая фракция (к.к. 200 °С) Очищенный газойль	3,23 0,07 0,76 3,47 92,64
Итого	100,17
Потери при гидроочистке Потери при перегонке	0,36 0,39
Итого	100,92

 

 

Характеристики  исходного газойля арланской  нефти и очищенного газойля приведены  ниже:

 

 

 

Показатели	До очистки	После очистки
Плотность при 20 °С, кг/м3 Содержание, % (масс.)    серы    азота Коксуемость, % (масс.) Фракционный состав (разгонка по ГОСТ), °С    н.к.   10 %   50 %   90 %    к.к. Групповой состав, % (масс.)    метано-нафтеновые углеводороды     ароматические углеводороды     смолы	917    3,20 0,11 0,22    203 349 411 479 508    37,2 59,5 3,3	881    0,17 0,06 0,08    230 341 386 452 488    54,0 45,0 1,0

 

 

Материальные  балансы процессов гидроочистки и легкого гидрокрекинга вакуумных  газойлей с разным содержанием серы, но сравнительно близкого фракционного состава: 

 

Показатели	Гидроочистка [12], вакуумный газойль западно-сибирской нефти	Легкий гидрокрекинг [14], вакуумный газойль ближне-восточной нефти
Характеристика сырья
Пределы кипения, °С Плотность при 15 °С, кг/м3 Содержание серы, % (масс.)	328-540 - 1,7	340-560 912 2,7
Материальный баланс
Взято, % (масс.) Сырьё Водород (100%-ный) на реакции	100,00 0,75	100,00 1,60
Итого	100,75	101,60
Получено, % (масс.) Жидкие продукты втом числе: Бензиновые фракции Керосиновые фракции   160-350 °С   180-340 °С Газойль Углеводородные газы Сероводород и аммиак	97,40 1,00 (до 160°С)    12,10 - 84,30 (›350°С) 1,77 1,58*	95,30 11,4 (до 180°С)    - 21,10** 62,80 (›340°С) 3,50*** 2,80
Итого	100,75	101,60
* Из них 1,55 % (масс.) H2S. ** В том числе 1 % (масс.) фракции 180-230°С. *** До С4 включительно.

 

 

Материальные  балансы и качество гидроочищенных вакуумных газойлей из чекмагушской нефти в зависимости от объемной скорости (температура процесса 370°С, давление 5 МПа) [24]: 

 

Показатели	Вакуумный газойль	Объемные скорости подачи сырья
		10,0	2,0	0,5
Характеристика сырья  и гидроочищенных газойлей
Плотность при 20 °С, кг/м3	915	901	893	88
Фракционный состав, °С    н.к.    выкипает,%(об.)       до 300°С       до 400°С       до 500°С	330    - 40,5 89,0	200    - 47 92	197    4,0 47,5 84,5	200    4 52 94
Коксуемость по Конрадсону, % (масс.)	0,33	0,19	0,11	0,1
Температура застывания, °С	25	24	23	24
Содержание, % (масс.)    серы    азота    никеля и ванадия  (г/т)	3,02 0,4 2,68	2,16 0,35 1,55	1,54 0,12 1,46	0,64 0,64 0,56
Материальный баланс
Взято, % (масс.) Вакуумный газойль Водород	- -	100,0 0,39	100,0 0,75	100,0 1,05
Итого	-	100,39	100,75	101,05
Получено, % (масс.) Газ сухой Сероводород Гидрогенезат Потери	- - - -	0,68 0,91 98,69 0,11	1,18 1,57 97,93 0,07	3,14 2,53 95,37 0,01
Итого	-	100,39	100,75	101,05

 

Гидроочистка

Гидроочистка газойлей. Технология

Условия проведения процесса гидроочистки различны в зависимости от применяемого сырья и используемого катализатора. Вакуумные газойли подвергают гидрообессериванию при более высоких давлениях и значительно меньших объемных или массовых скоростях, чем легкие газойли.

Средние по фракционному составу дистилляты легче обессеривать, чем вакуумные  газойли; при разбавлении вторых первыми катализатор используется лучше, что позволяет снизить давление и расход водорода [15].

С повышением в сырье содержания коксообра-зующих соединений и металлов уменьшается  активность катализатора, поэтому процесс гидроочистки приходится вести при более высокой температуре или с меньшей скоростью подачи сырья в реактор.

Основная  часть тяжелого вакуумного газойля  поступает в реактор в жидком состоянии, несмотря на значительную мольную  концентрацию в газосырьевой смеси водорода и других газов, способствующих испарению жидких фракций.

Максимальная  температура при жидкофазном  процессе на 20°С выше (400 вместо 380 °С) температуры для парофазного процесса, а среднее количество циркуляционного газа больше примерно в 1,5 раза. Ниже даны режимы работы реакторов при жидко-фазном (капельном) и парофазном гидрообессери-вании дистиллятов [14]: 

 

Показатели	Жидкофазный режим	Парофазный режим
Сырьё        Температура, °С Давление, МПа Массовая скорость подачи сырья, т/(м3ч) Количество циркуляционного  газа, м3 на 1 т сырья	Керосиновые, тяжелые газойлевые и вакуумные дистилляты 300-400 3-10 1-5 50-300	Бензиновые или бензино-керосиновые дистилляты (до 250 °С) 300-380 2-4 4-6 40-200

 

 

В ходе межрегенерационного пробега  установок температуру в реакторах  приходится повышать в целом иногда на 30—40°С (А). Наблюдается также рост перепада давления (АР) в реакторном блоке, что приводит к увеличению расхода энергии на перемещение циркуляционного газа и сырья (при выполнении проектов важно правильно оценить или выбрать значения А и А.Р, а также теплового эффекта реакции).

На  одной из заводских установок  с тремя последовательно соединенными реакторами при гидроочистке сравнительно легкого вакуумного газойля (до 463 °С выкипает 98 % масс.), выделенного из арланской нефти, за полтора года работы (второй цикл) температура в реакторах была повышена с 350 до 385— 390 °С; в течение этого же периода суммарный перепад давления возрос с 0,18 до 0,45 МПа, в том числе в первом реакторе с 0,08 до 0,23 МПа при общем избыточном давлении в реакторном блоке около 3,3 МПа. Остальные условия работы реакторов данной установки следующие: объемная скорость подачи сырья 0,9— 1,2 ч^-1; отношение циркуляционный газ: сырье 400—600 м/м³; концентрация водорода в циркуляционном газе 75—85 % (об.), а содержание в нем сероводорода после моноэтаноловой очистки 0,05—0,10 % (об.); катализатор — алюмокобальтмолибденовый, регенерированный после первого цикла работы. Содержание серы в газойле — сырье для  каталитического крекинга — уменьшилось с 2,5—3,5 до 0,4—0,6 % (масс.), а коксуемость с 0,17 до 0,04% (масс.) [16].

На  установках для гидроочистки, дистиллятов  в цилиндрических вертикальных реакторах  с неподвижными слоями катализатора широко применяют алюмокобальтмолибденовые либо алюмони-кельмолибденовые катализаторы. При сопоставлении катализаторов установлено, что А1—Со—Мо катализаторы более эффективны в отношении удаления серы, а А1—Ni—Мо катализаторы — в отношении удаления азота и насыщения ароматических соединений и олефинов [17, 18]. Известны гидро-обессеривающие катализаторы с повышенной активностью в отношении удаления азота из керосиновых дистиллятов, атмосферных и вакуумных газойлей, а также мазутов. Так, фирма Procatalise (Франция) выпускает три сорта катализатора такого типа на носителе АlО₃ [19]: 

 

Индекс катализатора	Форма частиц	Размер частиц, мм	Активные компоненты
HR 306 HR 145 HR 346	Экструдаты Сферическая Экструдаты	1,2 2-4 1,2	Co - Mo Ni - Mo Ni - Mo

 

 

Сроки службы катализаторов (от 36 до 48 мес) для  процессов гидрообессеривания легких, тяжелых и вакуумных газойлей одинаковые, однако производительность катализаторов различна, поскольку гидрообессеривание каждого вида сырья ведут с разной объемной скоростью.