Гидроочистка газойлей. Технологическая схема

При гидроочистке тяжелых гайзойлей  производительность за цикл равна в среднем 24 м³ сырья на 1 кг катализатора [20]. Оптимальное число циклов, обосновываемое главным образом экономическими соображениями, зависит от характеристик сырья, метода регенерации катализатора, скорости падения его эффективности и т. д. Каналообразование в слое находящегося в реакторе катализатора сокращает срок его службы.

Выход очищенного газойля, включая образующиеся в процессе керосиновые фракции, составляет 94—96 % (масс.) на сырье. При этом общий выход наиболее легких углеводородов (C₁—C₄) обычно не превышает 0,8 % (масс.), а бензиновой фракции — 1,5 % (масс.). Суммарный выход сероводорода и аммиака зависит от качества исходного газойля и глубины его очистки. Полнота удаления серы может достигать 97 % (масс.), но во многих случаях ограничиваются 80—90 % (масс.). Содержание азота уменьшается в меньшей степени. С увеличением содержания в сырье серы и с углублением его очистки образуется больше газов и бензина, а целевого жидкого очищенного продукта меньше. Поскольку образующиеся при гидроочистке керосиновые фракции чаще всего из газойля не удаляют, то целевой продукт имеет пониженную температуру начала кипения. Если продукт является сырьем для установки каталитического крекинга, то бензин к нему обычно не присоединяют, так как последний имеет низкое октановое число.

Ниже  даны примеры гидроочистки газойля  с высоким содержанием азота  и качество гидроочи-щенного продукта по данным фирмы Chevron Research, США: 

Мощность установок. Насчитывается большое число заводских установок для гидрообессеривания или гидроочистки газойлей, в том числе вакуумных, мощностью от 1000 до 7000 т сырья в сутки. На многих из них применяются реакторы с двумя или тремя слоями катализатора, с аксиальным вводом газосырьевой смеси и нисходящим потоком реагирующей смеси. В зоны между слоями катализатора вводится охлаждающий водородсодержащий газ (квенчинг-газ) — ответвляемая часть смеси циркуляционного газа со свежим. Даже на крупных современных установках обычно ограничиваются одним реактором. Например, на одной из установок производительностью 7000 т/сут газойля с глубиной обес-серивания 90 % (масс.) имеется только один реактор (диаметр около 4,2 м, толщина стенок 140 мм, масса более 200 т [21]).

Массовые скорости в змеевиках  трубчатых печей. Выбор и обоснование размеров нагревательных труб и числа параллельных сырьевых потоков является важным этапом при расчете трубчатых печей. Значения удельной массовой скорости сырьевой смеси в нагревательных трубах рассчитываемой печи в пределах от 264 до 352 кг/см ч) рассматриваются как типичные для сырьевых печей, эксплуатируемых на установках гидроочистки и гидрокрекинга. Значительно меньшие удельные массовые скорости [79—123 кг/см ч)] приводятся для труб печей (сырьевой и повторного нагрева), находящих применение на установках каталитического риформинга. Для средней удельной тепловой напряженности поверхности радиантных труб в сырьевых печах установок гидроочистки и гидрокрекинга типичной величиной считается 113,5 МДж. Здесь речь идет о наружной поверхности радиантных труб одностороннего облучения, расположенных с шагом W вблизи огнеупорных стен и потолка [22].

Комбинированные установки  производства нефтепродуктов

Одно из основных направлений  технического прогресса в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности — строительство высокопроизводительных комбинированных установок. Высокие технико-экономические показатели достигнуты при эксплуатации отечественных комбинированных установок глубокой переработки нефти (ГК-3), производства топлив (ЛК-бу), установок деасфальтиза-ции и селективной очистки масел, депарафинизации масел и обезмасливания парафинов. Готовятся к пуску отечественные комбинированные маслоблоки КМ-1 и КМ-2, комбинированные установки глубокой переработки нефти К.Т-1 и производства ароматических углеводородов и др. [1—5].

На рис. XIV-1 и XIV-2 показаны поточные схемы комбинированных  установок ЛК-бу (проект Ленгипронефтехима) и ГК-3 (проект Грозгипронефтехима), а также приведен выход получаемой продукции на нефть (в скобках показан также выход компонентов на загрузку блока или секцию установки). В состав комбинированной установки ЛК-бу входят блок двухступенчатого обессоливания сырой нефти в горизонтальных электродегидраторах; блок двухколонной атмосферной перегонки нефти и стабилизации и фракционирования бензина; блок каталитического риформинга бензина с предварительной гидроочисткой сырья; секции гидроочистки керосина и дизельного топлива; блок газофракционирования.

В блоке газофракционирования (рис. XIV-3) предусмотрена единая централизованная деэтани-зация головных фракций, поступающих  после стабилизации продуктов из всех секций установки; в этом блоке вырабатываются сухой газ, пропановая, изо-бутановая и н-бутановая фракции, а также фракция Cg и выше [6].

На установке ЛК-6у вырабатывают продукты высокого качества: компонент  автобензина с октановым числом 90—95 (исследовательский метод), гидро-очищенный керосин, малосернистое дизельное топливо с содержанием серы менее 0,2 % (масс.), мазут.

В состав комбинированной  установки ГК-3 входят блоки атмосферной перегонки нефти и вакуумной перегонки мазута, блоки легкого термического крекинга гудрона и каталитического крекинга вакуумного газойля, а также блок газофракционирования. Основные продукты установки: головная фракция стабилизации, высокооктановый компонент бензина, котельное топливо, а также компоненты бензина и дизельного топлива.

На комбинированных установках по глубокой переработке мазута КТ-1 (проект Грозгипронефтехима) применена  двухколонная схема вакуумной перегонки  сырья с получением вакуумного дистиллята (сырья для каталитического крекинга) и гудрона (сырья висбрекинга). В первую вакуумную колонну, в которой из мазута отгоняется широкая дистиллятная фракция, водяной пар не подается. Дополнительная отгонка дистиллята из гудрона осуществляется во второй вакуумной колонне. Такая схема перегонки мазута, а также максимальное использование аппаратов воздушного охлаждения, размещение конденсаторов в колонне позволило снизить остаточное давление и повысить конец кипения дистиллятной фракции до 515—520°С [17].

Процесс висбрекинга гудрона проводят при температуре до 500 °С. При переработке смеси гудрона западно-сибирской нефти с 5 % (масс.) тяжелого газойля каталитического крекинга на блоке висбрекинга получают: 76,2 % (масс.) сырья для коксования, 6 % (масс.) компонента котельного топлива, 10,1 % (масс.) компонента дизельного топлива, 2,95 % (масс.) нестабильного бензина и 3,75 % (масс.) жидкого газа. Гидроочистка сырья каталитического крекинга предусмотрена в двух параллельно работающих реакторах со стационарным слоем алюмоникельмолибденового катализатора. Крекинг гидроочищенного сырья осуществляется в прямоточном реакторе на микросферическом цеолитсодержащем катализаторе. На блоке каталитического крекинга, ректификации, абсорбции и газофракционирования продуктов при переработке вакуумного дистиллята западно-сибирской нефти предусматривается выработка 44,7 % (масс.) стабильного бензина, 11,84 % (масс.) бутан-бутиленовой фракции, -5,32 % (масс.) пропан-пропиленовой фракции и 15,1 % (масс.) сырья для производства технического углерода (фракция 270—420 °С); выход кокса не более 6 % (масс.). 

Материальный баланс комбинированной  установки К.Т-1 при переработке мазута западно-сибирской нефти [7]: 

Сравнение технико-экономических  показателей комбинированной установки  глубокой переработки мазута К.Т-1 с  комплексом отдельно стоящих установок  показало [7], что эксплуатационные затраты  снижаются на 40,1 % (отн.), производительность труда при переработке сырья на одного работающего возрастает в 2,5 раза, общие капитальные вложения снижаются на 36,2 % (отн.), площадь сокращается в 3 раза. Указанные преимущества достигаются за счет комбинирования и укрупнения технологических установок, применения современной технологии, высокого уровня технических решений, рациональной компоновки оборудования.

Аппараты и оборудование комбинированных установок объединяются в укрупненные блоки секции, взаимное расположение которых определяется технологической схемой, предусматривающей жесткие связи между ними. Застраиваемая территория используется, таким образом, с большей эффективностью.

Основная цель компоновки аппаратуры и оборудования — это технологическая целесообразность и компактность. Так, на установках ЛК-бу все компрессоры для сжатия циркуляционных водородсо-держащих газов секций риформинга и гидроочистки расположены в одном здании — компрессорной. Электрооборудование находится в двух электрораспределительных помещениях. При размещении аппаратуры и оборудования внутри секции и при расположении последних на площадке кроме технологических особенностей учитывают возможность проведения строительных и монтажных работ индустриальными методами и возможность подъезда во время ремонта и замены оборудования кранов и механизмов.

Группа трубчатых печей  обслуживается общей дымовой  трубой, что позволяет создать  мощный блок утилизации избыточного  тепла отходящих газов и обеспечить большую степень их рассеивания.

По данным Ленгипронефтехима, в результате комбинирования процессов  на установках ЛК-бу удельные капитальные  вложения снижаются на 11—12 %, стоимость  переработки нефти на 9—10 %> прибыль  возрастает на 6 %, а производительность труда на 45—50 %, территория установки  сокращается более чем в два раза [2].

Вместе с тем более  сложная эксплуатация технологических блоков предъявляет и более жесткие требования к надежной и бесперебойной работе аппаратов и оборудования, часть которого монтируется без резерва.

Ленгипронефтехим выполнил технический проект новой комбинированной  установки ЛК.-9М, в состав которой  включены современные технологические  аппараты и оборудование для производства высококачественных товарных бензинов, предусмотрено использование процесса низкотемпературной изомеризации. Изменена схема газофракционирования (см. рис. XIV-4): из смеси легких углеводородов выделяется этан-пропановая фракция с последующим разделением ее на фракции сухого газа и пропана. Такое решение позволило повысить температуру конденсации верхнего продукта этановой колонны до 30—35 °С (против 5 °С на установке ЛК-6у), при давлении 3,0—3,5 МПа. В результате для конденсации верхнего продукта в зимнее время можно использовать оборотную воду, а в летнее время — захоложенную воду с температурой 7 °С [6].

Основные преимущества комбинированных  установок:

сокращенные сроки строительства  в связи с уменьшением строительно-монтажных работ;

меньшая длина дорогостоящих  коммуникаций (технологические трубопроводы, кабели, трассы контроля и автоматики);

меньшая территория  установки;

централизация управления всеми  технологическими процессами (из одного помещения);