Производство дизельных топлив с улучшенными низкотемпературными и экологическими свойствами

Фирма Shell в составе катализаторов депарафинизации дизельных топлив SDD-800 и SDD-801 использует цеолиты с порами среднего и крупного размера.

Для изомеризации н-парафиновых  углеводородов, содержащихся в среднедистиллятных фракциях, изучено применение таких катализаторов, как сульфид вольфрама, никельвольфрамсульфиды, алюмокобальт- и алюмоникельмолибденовый катализаторы, драгметаллы, нанесенные на фторированный или хлорированный оксид алюминия [22].

 

7 Технологические параметры совмещенных процессов гидродеароматизации, гидродепарафинизации и гидроочистки дизельного топлива в зависимости от вида и качества сырья

 

В зависимости от вида и качества исходного сырья процесса гидрооблагораживания, например, от содержания серы или углеводородного состава, могут быть получены продукты различного качества. Кроме того, параметры проведения процесса также будут разными.

Например, в сентябре 2002 года на Мозырском НПЗ была запущена реконструированная установка гидроочистки дизельного топлива. В качестве сырья была взята смесь углеводородных фракций, состоящая из прямогонной дизельной фракции 180-360 °С (9,3 % масс.), вакуумной дизельной фракции 310-350 °С (76,7 % масс.), бензина висбрекинга (14 % масс.). В схеме установки предусматривались 3 реактора: в первых двух протекали реакции гидрообессеривания и гидрирования, а в третьем – гидрообессеривания, депарафинизации и гидрирования. Была осуществлена послойная загрузка катализаторов в реакторы. С момента пуска технологические параметры выдерживались следующими:

 

Таблица 7.1 – Технологические  параметры процесса гидроочистки на Мозырском НПЗ

Технологический параметр	Значение
Температура, °С	337-341
Давление, МПа	5,5
Расход циркулирующего ВСГ, нм3/ч	35 000
Концентрация водорода в циркулирующем ВСГ, % об., не менее	80
Объемная скорость подачи сырья, ч-1	1,76

 

Примерный материальный баланс установки, перерабатывающей данное сырье при данных параметрах приведен в таблице 7.2

 

Таблица 7.2 – Примерный  материальный баланс установки гидроочистки на Мозырском НПЗ

Фракция	% масс.
1	2
Поступило:
Вакуумная дизельная  фракция 310-350 °С	76,70
Прямогонная дизельная  фракция 180-360 °С	9,30
Бензин висбрекинга	14,00
Водород	0,87
Итого:	100,87
Получено:
Дизельная фракция с  содержанием серы менее 10 ppm	83,57

 

продолжение таблицы 7.2

1	2
Бензиновая фракция	14,47
Углеводородный газ	1,69
Потери, в том числе H2S, NH3	1,14
Итого:	100,87

 

Получаемое дизельное  топливо соответствует показателям  качества ТУ 38.401-68-296-2001 «Топливо дизельное автомобильное» (EN-590) сорт F (кроме цетанового числа, которое составляет 46,5-47,5 пунктов). Значительно улучшились низкотемпературные свойства: температуры помутнения и застывания снизились на 25-30 °С. Содержание серы снизилось до 2-8 ppm.

Качество сырья и продуктов приведено в таблице 7.3.

 

Таблица 7.3 – Качество сырья и продуктов установки  гидроочистки на Мозырском НПЗ

Показатели	Сырье	Дизельная фракция	Бензин
Фракционный состав, °С:   - н.к.	65	176	30
- 10 %	136	219	51
- 50 %	284	282	91
- 90 %	341	329	126
- к.к.	360	350	151
Выход, % об.	96	96	95
Плотность, кг/м3	830	840	683
Содержание серы, % масс.	1,2	7 ppm	0,02
Температура, °С:   -вспышки	-	71
- помутнения	От -1 до -4	-34
- застывания	От -9 до -13	-42
Цетановое число (с присадкой*)	-	50	-
Бромное число	-	-	8
* использовалась присадка  Керобризол EHN в количестве 1400 ppm, в результате добавления которой цетановое число увеличилось на 3,5 - 4 пункта

 

Бензин установки далее  направляется на блок стабилизации и  используется в качестве сырьевого компонента установок каталитического риформинга [23].

Также в 2006 году на Ачинском НПЗ была введена в эксплуатацию реконструированная установка гидроочистки дизельной фракции. Здесь совместно  использовались:

- катализатор депарафинизации Hydex-G;

- катализаторы гидроочистки C20-6-05 TRH и HR-626.

В качестве сырья была взята смесь прямогонных дизельных  фракций утяжеленного фракционного состава. В схеме установки предусматривались 2 реактора: в первом протекали реакции  депарафинизации, а во втором – гидроочистки. С момента пуска технологические параметры выдерживались следующими:

 

Таблица 7.4 – Технологические  параметры процесса гидроочистки на Ачинском НПЗ

Технологический параметр	Значение
Температура, °С	372-374
Давление, МПа	6,2
Расход сырья, м3/ч	260
Концентрация водорода в циркулирующем ВСГ, % об., не менее	80
Объемная скорость подачи сырья, ч-1	3,5

 

Примерный материальный баланс установки работающей при  данных параметрах приведен в таблице 7.5.

 

Таблица 7.5 – Примерный  материальный баланс установки гидроочистки на Ачинском НПЗ

Фракция	% масс.
1	2
Поступило:
Прямогонная дизельная  фракция утяжеленного фракционного состава (III стриппинг)	46,4
Прямогонная дизельная  фракция утяжеленного фракционного состава (II стриппинг)	53,6
ВСГ	2,0
Итого:	102,0
Получено:
Дизельное топливо гидроочищенное	19,1
Дизельное топливо гидроочищенное утяжеленного фракционного состава	68,5
Бензин-отгон	7,2
Углеводородный газ	6,3
Сероводород	0,3
Потери	0,6
Итого:	102,0

 

На основании материального баланса, химического состава сырья и продуктов его превращения был рассчитан полный баланс групп углеводородов по фракциям (таблица 7.6).

 

 

Таблица 7.6 – Групповой углеводородный состав сырья и продуктов установки гидроочистки на Ачинском НПЗ

Углеводороды	Сырье	Продукт
Водород (100%-ный)	0,64
Газообразные продукты, в том числе:		5,42
метан		0,19
этан		0,50
пропан		1,82
изобутан		1,12
н-бутан		1,52
сероводород		0,27
Бензин, в том числе:		7,57
парафиновые:		6,01
- изостроения		3,94
- нормального  строения		2,07
нафтеновые		1,24
ароматические		0,32
Дизельное топливо, в том числе:	100,00	87,65
парафиновые:	46,00	33,47
- изостроения	25,00	22,30
- нормального  строения	21,00	11,17
нафтеновые:	25,20	30,92
- моноциклические	10,20	12,02
- бициклические	6,50	13,09
-трициклические	5,50	4,41
- тетрациклические	3,00	1,40
ароматические:	28,80	23,26
- полициклические	8,40	5,10
Итого:	100,64	100,64

 

На стадии гидроочистки частичное гидрирование ароматических углеводородов, в особенности полициклических, до нафтено-ароматических структур с последующим раскрытием нафтенового кольца способствует улучшению цетановых характеристик дизельного топлива [24].

 

8 Принципиальная технологическая схема процесса получения экологически чистого дизельного топлива с улучшенными низкотемпературными свойствами

 

Принципиальная схема  установки гидроочистки по получению  экологически чистого дизельного топлива  с улучшенными низкотемпературными  свойствами приведена на рисунке 8.1. Сырьем установки является смесь прямогонной фракции дизельного топлива, легкого газойля коксования и нафты коксования. Получаемое из этого сырья дизельное топливо отвечает следующим требованиям:

 

Таблица 8.1 – Качество получаемой продукции

Показатель	Значение
Содержание:   - серы, ppm	7,5
- ароматических углеводородов, % об.	8
- полициклических  ароматических углеводородов, % масс.	0,5
Цетановое число	62
Плотность при 15 °С, кг/м3	845
Температура, °С:   - вспышки	78
- застывания:     для летнего  вида	-15
для зимнего  вида	-45

 

 

Прямогонная фракция  дизельного топлива подается насосами в сырьевую емкость 1 (см. рисунок 8.1). В нагнетательный трубопровод подаются также нафта и легкий газойль коксования. Из емкости сырье направляется насосами в тройник смешения с циркулирующим ВСГ, подаваемым компрессором 12, а затем – в теплообменник 2, где нагревается теплом газопродуктовой смеси, выходящей из реактора 4 первой ступени гидроочистки.

После теплообменников  газосырьевая смесь направляется в печь 3, а затем – в реактор 4, в котором происходят экзотермические реакции гидрообессеривания и гидроденитрогенизации.

После реактора охлажденная  в теплообменниках газопродуктовая  смесь поступает в колонну 5 для отпарки растворенных сероводорода и аммиака, являющихся ядами для катализатора второй ступени. Для более полного удаления сероводорода и аммиака вниз колонны 5 подается циркулирующий ВСГ. Снизу этой колонны гидрогенизат с содержанием сероводорода не более 0,04 % (масс.) подается насосом через теплообменник 2, где нагревается теплом газопродуктовой смеси, в реактор 6 второй ступени гидроочистки.

 

 

1 – сырьевая емкость; 2 – теплообменник; 3 – печь нагрева  сырья; 4, 6, 7 – реакторы соответственно  первой, второй и третьей ступеней; 5 – колонна отдувки сероводорода; 8 – сепаратор; 9, 11 – дожимные компессоры соответственно первой и второй ступеней; 10 – блок концентрирования водорода; 12 – циркуляционный компрессор водорода; 13, 21 – абсорберы аминовые соответственно высокого и низкого давления; 14, 16 – горячие сепараторы соответственно высокого и низкого давления;               15 – холодный сепаратор высокого давления; 17 – нагревательная печь горячей струи колонны фракционирования; 18 – колонна фракционирования; 19 – рефлюксная емкость; 20 – стабилизатор; 22 – рибойлер стабилизатора;