Гидроочистка дистиллята дизельного топлива

Введение

Гидроочистка  — процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре. Гидроочистка нефтяных фракций направлена на снижение содержания сернистых соединений в товарных нефтепродуктах. Побочно происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений, а также гидрокрекинг молекул углеводородов. Наиболее распространённый процесс нефтепереработки.

Гидроочистка дизельного топлива направлена на снижение содержания серы и полиароматических углеводоров. Сернистые соединения сгорая образуют сернистый газ, который с водой образует сернистую кислоту  — основной источник кислотных дождей. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Литературный обзор

 

    1.1 Гидроочистка

 

В отличие от других гидрогенизационных процессов (гидрообессеривание, гидрокрекинг и др.) гидроочистка дистиллятов является наименее глубокой их формой и проходит в сравнительно мягких условиях.

Назначение процесса гидроочистки – удаление сернистых, азотистых, кислородсодержащих и смолистых соединений под давлением водорода в присутствии катализаторов. в результате такого воздействия при сравнительных умеренных температурах (350 – 400 С) органические соединения серы, азота и кислорода разлагабтся с образованием сероводорода, аммиака и воды. Непредельные углеводороды гидрируются с образованием насыщенных углеводородов. При разрушении молекул органических соединений серы, азота и кислорода, кроме вышеуказанных веществ, образуются углеводородв парафинового или нафтенового ряда.

При гидроочистке идут реакции деструктивной гидрогенизации с образованием незначительных количеств (3-4%) газа и легких фракций, не содержащихся в исходном сырье.

 

1.2 Промышленные установки гидроочистки

 

Каждая установка гидроочистки дизельных топлив состоит из ряда блоков, имеющих определенное назначение.

  - реакторный блок. В его состав входят теплообменники для нагрева газо- сырьевой смеси, нагревательная печь, собственно реактор или два реактора, сепараторы и контур циркуляционного газа с компрессорами. это основной блок установки, где происходит гидрообессеривание дизтоплива в реакционных аппаратах и разделение газопродуктовой смеси в сепараторах на жидкие продукты реакции, углеводородный газ и циркулирующий водородсодержащий газ;

- блок стабилизации, состоящий из ряда теплообменников и колонны стабилизации, служащей для отделения от  нестабильного гидрогенизата бензина-отгона с получением стабильного дизтоплива;

- блок очистки циркулирующего водородсодержащего газа и углеводородных газов от сероводорода раствором моноэтаноламина (МЭА);

Очистка производится в отдельных абсорберах колонного  типа, имеющих в качестве контактных устройств тарелки S-образного типа. На верх абсорберов подается 10-15%-ный раствор МЭА, который контактирует на тарелках с поднимающимися в верхнюю часть абсорберов водородсодержащим или углеводородным газами и поглощает из них сероводород. очищенные газы уходят сверху абсорберов, а моноэтаноламиновый раствор, поглощая сероводород из газов при 30-40С, образует комплекс:

2(C₂ H₄ OH)NH₂ + H₂ S  [(C₂ H₄ OH)NH₃ ]₂ S

При повышении  теспературы выше 100⁰ С коспекс разлагается с выделением сероводорода;

- блок регенерации раствора МЭА, имеющий в своем составе регенаротор-десорбер, паровой подогреватель – рибойлер и теплообменную аппаратуру.

Регенерацию осуществляют в колонном аппарате, оборудованном контактными устройствами тарельчатого типа. Температурный режим регенератора поддерживается за счет циркуляции регенерированного раствора МЭА через рибойлер. температура низу аппарата 120-125С. Сероводород сверху регенератора направляют в процессе Клауса, а с низа его регенерированный раствор МЭА возвращается в блок очистки газов.

 

2 Технологический раздел

 

2.1 Установка гидроочистки дистиллята дизельного топлива

 

Установка, предназначенная для гидроочистки дистиллята дизельного топлива, технологическая схема которой приведена на рисунке 1, включает реакторный блок, состоящий из печи и одного реактора, системы стабилизации гидроочищенного продукта, удаления сероводорода из циркуляционного газа, а также промывки от сероводорода дистиллята. Процесс проводится в стационарном слое алюмо-кобальтмолибденового катализатора.

Сырье, подаваемое насосом 1 смешивается с водородсодержащим  газом, нагнетаемым компрессором 16. После нагрева в теплообменниках 6 и 4 и в змеевике трубчатой печи 2 смесь при температуре 380—425°С поступает в реактор 3. Разность температур на входе в реактор и выходе из него не должна превышать 10°С.

Продукты реакции  охлаждаются в теплообменниках 4, 5 и 6 до 160°С, нагревая одновременно газосырьевую смесь, а также сырье для стабилизационной колонны. Дальнейшее охлаждение газопродуктовой смеси осуществляется в аппарате воздушного охлаждения 7, а доохлаждение (примерно до 38°С) — в водяном холодильнике 8.

Нестабильный  гидрогенизат отделяется от циркуляционного газа в сепараторе высокого давления 9. Из сепаратора гидрогенизат выводится снизу, проходит теплообменник 10, где нагревается примерно до 240°С, а затем — теплообменник 5 и поступает в стабилизационную колонну 11.

На некоторых  установках проводится высокотемпературная сепарация газопродуктовой смеси. В этом случае смесь разделяется при температуре 210—230°С в горячем сепараторе высокого давления; уходящая из сепаратора жидкость поступает в стабилизационную колонну, а газы и пары — в аппарат воздушного охлаждения. Образовавшийся конденсат отделяется от газов в холодном сепараторе и направляется также в стабилизационную колонну.

Циркуляционный  водородсодержащий газ после  очистки в абсорбере 18 от сероводорода водным раствором моноэтаноламина возвращается компрессором 16 в систему.

В низ колонны 11 вводится водяной пар. Пары бензина, газ и водяной пар по выходе из колонны при температуре около 135°С поступают в аппарат воздушного охлаждения 12, и газожидкостная смесь разделяется далее в сепараторе 13. Бензин из сепаратора 13 насосом 15 подается на верх колонны 11 в качестве орошения, а балансовое его количество выводится с установки. Углеводородные газы очищаются от сероводорода в абсорбере 22.

Гидроочищенный  продукт, уходящий с низа колонны 11, охлаждается последовательно в теплообменнике 10, аппарате воздушного охлаждения 14 и с температурой 50^оС выводится с установки.

На установке  имеется система для регенерации  катализатора (выжиг кокса) газовоздушной смесью при давлении 2—4 МПа и температуре 400—550°С. После регенерации катализатор прокаливается при 550°С и 2 МПа газовоздушной смесью, а затем система продувается инертным газом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Гидроочистка топлив - один из важнейших процессов нефтепереработки, позволяющий снизить содержание в них вредных примесей. В настоящее  время в России установлены более  жесткие нормы по содержанию в  топливах сероорганических соединений. В частности, был установлен стандарт для дизельных топлив, по которому, содержание данного класса соединений не должно превышать 0.05 % масс. Сейчас на российских НПЗ более 60 % товарных дизельных топлив выпускается с содержанием сероорганических соединений 0.2%масс.

Для соблюдения данного стандарта требуются более совершенные катализаторы, которые отличались бы от применяющихся кроме качества перерабатываемых на них топлив, еще и экономичностью. Применяемые в настоящее время катализаторы имеют недостаточную прочность на сжатие и истирание, что создает проблемы при загрузке их в реактор и при дальнейшей регенерации в ходе процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1 Баннов, П.Г. Процессы  переработки нефти / П.Г. Баннов. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2001. - 415 с. 

2 Ахметов, С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов. – СПб.: Недра, 2006. – 868 с.