Сырьё, параметры и продукты гидрогенизационных процессов.

Гидроочистка Сырьем установки гидроочистки дизельного топлива чаще всего является широкая прямогонная фракция углеводородов 180÷360 оС. Возможно применение в качестве компонента сырья фракции 310-350 оС с установки вакуумной перегонки мазута, легкого газойля термодеструктив-ных и термокаталитических процессов.

Сырьем установки гидроочистки керосина (фракции реактивного топ-лива) является:

·               Фракция140-230 оС - при работе установки на получение реактив- ного топлива по ГОСТ 102217-86;

·               Фракция 180-230 оС при работе установки на получение освети- тельного керосина по ТУ-38.401-58-10-01.

Сырьем установок гидроочистки бензинов могут являться как широкие (62-180оС), так и узкие (нк-62 оС, 62-85оС, 85-105 оС, 105-140 оС, 140-180 оС) бензиновые фракции.

Основные условия проведения процесса гидроочистки. Условия про-ведения процесса гидроочистки зависят от фракционного и химического со-става сырья, от требуемой степени обессеривания, применяемого катализато-ра и его состояния.

Основными параметрами, характеризующими гидроочистку, явля-ются:

·               температура;

·               давление;

·               объемная скорость подачи сырья;

·               кратность циркуляции водородсодержащего газа по отношению к сырью;

·               активность катализатора.

Температура. Оптимальная температура гидроочистки зависит от качества сырья, от условий ведения процесса, активности катализатора и на-ходится в пределах 340÷400 °С.

Нижний предел температуры очистки определяется в этом случае возможностью конденсации тяжелых фракций сырья, появление жидкой фа-зы резко замедляет протекание целевых реакций.

При повышении температуры степень гидрообессеривания сырья возрастает, достигая максимума примерно при 420°С. При дальнейшем по-вышении температуры ускоряются реакции гидрокрекинга. Степень же гид-рирования снижается: для сернистых соединений - незначительно, а для не-предельных и араматических углеводородов - довольно резко, т.к. при повы-шенной температуре происходят реакции гидрокрекинга, в результате кото-рых увеличивается отложение кокса на катализаторе. Реакции экзотермичны, количество выделяемого тепла зависит от содержания серы и непредельных углеводородов в сырье.

Давление. С повышением общего давления в системе увеличивается степень обессеривания, уменьшается коксообразование и увеличивается срок службы катализатора. Процесс гидроочистки проводится при давлении 2,0÷5,0 МПа. Вблизи верхнего предела давления рост степени обессеривания сырья от повышения давления незначителен.

При изучении факторов, влияющих на глубину гидроочистки, было определено, что гидрированию в основном способствует не повышение об-

щего давления в системе, а то, что с повышением общего давления в системе гидроочистки растет парциальное давление водорода.

При повышении парциального давления водорода до 3,0 МПа степень гидрирования сернистых соединений увеличивается очень резко, а выше 30 МПа очень незначительно.

Объемная скорость подачи сырья. Объемной скоростью подачи сы-рья называется отношение объема сырья при нормальных условиях (20 оС и 0,1 МПа), поступающего в реактор за I час к объему катализатора, находяще-гося в реакторе.

С увеличением объемной скорости уменьшается время пребывания сырья в реакторе и, наоборот, с уменьшением объемной скорости увеличива-ется время контакта паров сырья с катализатором и, следовательно, углубля-ется степень очистки. Однако с уменьшением объемной скорости снижается количество пропускаемого через реактор сырья, т.е. уменьшается производи-тельность установки.

Поэтому для каждого вида сырья определяется максимально допус-тимая объемная скорость, и процесс гидроочистки ведут именно при этой скорости подачи сырья.

При подборе объемной скорости учитывается не только фракцион-ный и химический состав сырья, но и состояние катализатора, а также другие показатели процесса (температура, давление), влияющие на степень обессе-ривания.

Кратность циркуляции водородсодержащего газа (ВСГ) к сырью. Термодинамические расчеты показывают, что уже в присутствии теоретиче-ски необходимого количества водорода реакции гидрирования могут проте-кать до полного завершения. Однако скорость реакции будет мала. Поэтому процесс гидрообессеривания проводят в присутствии избыточного количе-ства водорода. При повышении содержания водорода в газосырьевой смеси скорость процесса увеличивается, однако заметное возрастание скорости ре-акции при этом происходит только до определенного предела. Увеличение объема циркулирующего водорода снижает также коксообразование на ката-лизаторе.

Относительное количество подаваемого водородсодержащего газа выражается объемом циркуляционного газа в нормальных кубометрах, при-ходящихся на I мЗ сырья.

Гидрокрекинг. Сырьем процессов гидрокрекинга могут служить ва-куумные дистилляты перегонки мазута и вторичных процессов (крекинг-остатки), а также остаточные продукты (деасфальтизаты, гидроочищенный мазут и гудрон)

Давление Повышение давления пpи неизменных прочих параметрах процесса вызывает изменение степени превращения компонентов сырья в ре-зультате увеличения парциального давления водоpода и углеводородов. Од-нако высокое давление способствует переходу компонентов сырья в жидкое состояние.

Пеpвый фактор способствует увеличению степени превращения, вто-рой замедляет протекание pеакций. С ростом общего давления в процессе, пpи прочих равных условиях, растет парциальное давление водоpода, что ус-коряет реакции гидрирования и способствует уменьшению возможности от-ложения кокса на катализаторе. Суммаpное влияние парциального давления водоpода слагается из раздельных влияний общего давления, концентрации водоpода в циркуляционном водородосодержащем газе и соотношения водо-род:углеводородное сырье. Хотя все положительные результаты достигаются за счет увеличения расхода водоpода, целесообразно поддерживать и общее давление и содержание водоpода в цирк уляционном водородосодержащем газе на максимально высоком уровне, насколько это допускается ресурсами свежего водородосодержащего газа и экономическими соображениями.

Объемная скорость. Количество загружаемого в реактор катализатора опре-деляется количеством и качеством проектного сырья и заданной конверсией. При увеличении расхода подачи свежего сырья при постоянном объеме ката-лизатора повышается объемная скорость жидкости, и для сохранения посто-янной конверсии потребуется соответствующее повышение температуры ка-тализатора. Повышение температуры катализатора приводит к более быст-рому коксообразованию и следовательно к сокращению периодов между ре-генерациями. При работе установки при часовых объемных скоростях, зна-чительно превышающих расчетные, скорость дезактивации катализатора мо-жет стать недопустимо высокой.

Соотношение водород/ углеводородное сырье.

При неизменных температуре, объемной скорости и общем давлении, соот-ношение водород/углеводородное сырье влияет на долю испаряющегося уг-леводорода, парциальное давление водорода и продолжительность контакта с катализатором. Каждый из этих факторов в свою очередь влияет на глубину конверсии.

В практике соотношение водород: углеводородное сырье или крат-ность циркуляции выражается отношением объема водорода при нормаль-ных условиях к объему сырья. С точки зрения экономичности процесса за-данное соотношение целесообразно под держивать циркуляцией водородо-содержащего газа. Повышение соотношение водород/углеводородное сырье приводит к ускорению прохождения сырья через катализатор и большему поглощению тепла эндотермических реакций.