Гидроочистка нефтепродуктов

Гидроочистка - процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре.

• это гидрогенизационный процесс очистки сырья (от газа до масел и парафина), получаемого при первичной переработке и при термокаталитических процессах.
• гидроочистка нефтяных фракций применяется для снижения содержания сернистых, азотистых, кислородных, металлорганических и непредельных соединений в товарных нефтепродуктах;
• побочные процессы:
• насыщение непредельных углеводородов,
• снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений,
• гидрокрекинг молекул углеводородов.
• наиболее распространенный процесс нефтепереработки.
• гидроочистке подвергаются следующие фракции нефти:
• Бензиновые фракции (прямогонные и каталитического крекинга);
• Керосиновые фракции;
• Дизельное топливо;
• Вакуумный газойль;
• Фракции масел.

Гидроочистка бензиновых фракций

Различают гидроочистку прямогонных бензиновых фракций и фракций бензина каталитического крекинга.

1. Гидроочистка бензина прямогонных бензиновых фракций.

Направлен на получения гидроочищенных бензиновых фракций - сырья для риформинга.

Процесс гидроочистки бензиновых фракций основан на реакциях гидрогенолиза и частичной деструкции молекул в среде водородсодержащего газа ( ВСГ ), в результате чего органические соединения серы, азота, кислорода, хлора, металлов, содержащиеся в сырье, превращаются в сероводород, аммиак, воду, хлороводород и соответствующие углеводороды

Качество топлива до и после гидроочистки:

Параметры процесса: Давление 1,8-2 МПа; Температура 350-420 °C; Содержание водорода в ВСГ - 75 %; Кратность циркуляции водорода 180-300 м³/м³; Катализатор - никель - молибденовый.

Типичный материальный баланс процесса:

Гидроочистка бензина каталитического крекинга.

Процесс направлен на снижение серы и диеновых углеводородов в товарных бензинах.

• Каталитическая дистилляция:
• Бензин каталитического крекинга поступает в промежуточную емкость сырья и далее в колонну каталитической дистилляции 1, предназначенную для:
• разделения бензиновой фракции на тяжелую и легкую,
• удаления легких меркаптанов,
• изомеризации легких α-олефинов в β-олефины,
• максимального извлечения олефинов;
• в процессе каталитической дистилляции в колонне:
• меркаптаны, присутствующие в составе сырья - бензина каталитического крекинга, вступают в реакцию с водородом с образованием олефиновых сульфидов и путем ректификации удаляются из верхнего продукта,
• немеркаптановые сернистые соединения (диметилсульфид и тиофен) не вступает в реакцию, и остаются в верхнем продукте,
• в качестве катализаторов в колонне могут быть использованы:
• в верхнем слое - оксид палладия PdO, в присутствии которого осуществляются реакции гидроизомеризации, способствующие повышению октанового числа легкого бензина и снижению общей потери октанового числа бензина;
• в нижних слоях - никель металлический Ni и оксид никеля NiO, в присутствии которого осуществляются реакции тиоэтерификации,
• Кубовый продукт колонны 1 - тяжелая бензиновая фракция насосом откачивается в колонну 2 на дальнейшую очистку;
• гидроочистка бензина:
• Колонна 2 предназначена для превращения сернистых соединений в сероводород в присутствии водорода при минимальной потере олефинов за счет гидрирования,
• в колонне размещено несколько раздельно расположенных слоев катализатора,
• каждый слой катализатора содержит катализатор гидроочистки: оксид кобальта CoO и оксид молибдена MoO₃, загруженный в структурную массообменную насадку,
• в колонне обеспечивается одновременная гидроочистка и ректификация при минимальном гидрировании олефинов,
• температура верхней части колонны значительно ниже температуры нижней части, что способствует сохранению олефинов,
• гидроочищенный продукт из колонны 2 направляется в отпарную колонну сероводорода 3, в которой осуществляется удаление растворенного водорода, легких углеводородов и сероводорода из обессеренного продукта колонны 2,
• пары с верха отпарной колонны 3 частично конденсируются и охлаждаются в конденсаторе и направляются в емкость,
• кубовый продукт отпарной колонны 2 насосом подается в реактор доочистки;
• доочистка и стабилизация бензина:
• окончательное снижение содержания серы в тяжелой бензиновой фракции до значения не превышающего ~ 30 ppm производится в реакторе доочистки,
• кубовый продукт отпарной колонны сероводорода 3 перед подачей в реактор смешивается со свежим водородом и нагревается в теплообменнике и подогревателе,
• очищенная тяжелая бензиновая фракция:
• выводится с низа реактора,
• охлаждается в теплообменнике,
• собирается в горячей емкости продукта реактора доочистки,
• жидкая фаза из которого подается в колонну стабилизации бензина 4,
• паровая фаза частично конденсируется в конденсаторе горячих паров и направляется в холодную емкость,
• кубовый продукт из колонны стабилизации бензина 4 - стабильный тяжелый бензин выводится с установки в цех товарного производства;
  
• регенерация амина:
• секция регенерации амина предназначена для удаления кислых компонентов (H₂S и NH₃) из насыщенного раствора МДЭА (метилдиэтаноламина), поступающего из аминового абсорбера рециклового газа,
• насыщенный амин насосом подается в регенератор амина, предварительно нагреваясь в теплообменнике за счет тепла регенерированного амина,
• пары с верха регенератора охлаждаются и частично конденсируются в конденсаторе аминового регенератора и собираются в сепараторе,
• неконденсированный кислый газ выводится с установки в сеть сероводородсодержащего газа,
• регенерированный амин с низа регенератора насосом через холодильник направляется в аминовый абсорбер рециклового газа..

Гидроочистка керосиновых фракций

Гидроочистка керосиновых фракций направлена на снижение содержания серы и смол в реактивном топливе.

Сернистые соединения и смолы вызывают коррозию топливной аппаратуры летательных аппаратов и закоксовывают форсунки двигателей.

Качество топлива до и после гидроочистки:

Параметры процесса: Давление 1,5-2,2 МПа; Температура 300-400 °C; Содержание водорода в ВСГ - 75 %; Кратность циркуляции водорода 180-250 м³/м³; Катализатор -кобальт - молибденовый

Типичный материальный баланс процесса:

Гидроочистка дизельного топлива

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.

Полиароматика снижает цетановое число

Качество топлива до и после гидроочистки:

Параметры процесса: Давление 1,8-2 МПа; Температура 350-420 °C; Содержание водорода в ВСГ - 75 %; Кратность циркуляции водорода 180-300 м³/м³; Катализатор-никель-молибденовый.

Типичный материальный баланс процесса:

Гидроочистка вакуумного газойля

Гидроочистка вакуумного газойля направлена на снижение содержания серы и полиароматических углеводородов.

Гидроочищенный газойль является сырьем для каталитического крекинга.

Сернистые соединения отравляют катализатор крекинга, а также ухудшают качество целевого продукта бензина каталитического крекинга (см. Гидроочистка бензиновых фракций).

Качество топлива до и после гидроочистки:

Параметры процесса: Давление 8-9 МПа; Температура 370-410 °C; Содержание водорода в ВСГ - 99 %; Кратность циркуляции водорода >500 м³/м³; Катализатор -никель-молибденовый.

Типичный материальный баланс процесса:

Гидроочистка нефтяных масел

Гидроочистка нефтяных масел необходима для осветления масел и придания им химической стойкости, антикоррозийности, экологичности.

Гидроочистка улучшает также индекс вязкости моторных масел.

Во многом гидроочистка нефтяных масел аналогична гидроочистке вакуумных газойлей.