Целевые и побочные продукты процесса
Целевым продуктом является гидроочищенное сырьё. При гидроочистке дизельного топлива, целевым продуктом является стабильное дизельное топливо.
Выход стабильного дизельного топлива с содержанием серы не более 0,005% (масс.) составляет 97% (масс.).
Важнейшими характеристиками дизельных топлив являются: воспламеняемость, фракционный состав, нагарообразование, вязкость, температура помутнения и др.
Воспламеняемость - склонность дизельного топлива к самовоспламенению, определяется периодом запаздывания его воспламенения и является почти таким же важным свойством, как и антидетонационная характеристика бензинов для карбюраторных двигателей. Период запаздывания зависит от цетанового числа.
Цетановое число - показатель самовоспламеняемости топлива, численно равный такому содержанию, в % (об.), цетана в смеси с α - метилнафталином, при котором самовоспламенение этой смеси и сравниваемого с ней испытуемого топлива одинаково.
При высоком цетановом числе период запаздывания самовоспламенения достаточно короткий, топливо при впрыске его в камеру сгорания воспламеняется почти сразу, давление в цилиндре двигателя нарастает плавно, и он работает без стуков.
При низком цетановом числе период запаздывания большой, впрыскиваемое в цилиндр топливо сразу не воспламеняется, а накапливается, и затем воспламеняется вся масса топлива. В этом случае давление в цилиндре нарастает скачкообразно, появляется детонация (стуки). Цетановые числа дизельных топлив зависят от их углеводородного состава.
Фракционный состав топлива оказывает влияние на степень его распыления, полноту сгорания, дымность выхлопа, нагароотложение и разжижение картерного масла.
При высоком содержании легких фракций увеличивается давление сгорания. Утяжеленное топливо хуже распыляется вследствие повышения поверхностного натяжения топлива.
Содержание легких фракций в дизельном топливе характеризуется температурой вспышки.
Дизельные топлива, содержащие значительное количество легких фракций, быстрее испаряются, пожароопасные и непригодны для применения в закрытых помещениях.
Высокотемпературные свойства дизельных топлив [6] характеризуются их склонностью к нагарообразованию при сгорании топлива и повышенному отложению осадков в двигателе.
Низкотемпературные свойства дизельных топлив характеризуются следующими показателями: вязкостью, температурой помутнения, температурой застывания.
Вязкость дизельного топлива влияет на степень распыления топлива в камере сгорания и однородность рабочей смеси.
Побочными продуктами процесса являются:
- бензин-отгон - характеризуется низким октановым числом и химической стабильностью, направляется на установку каталитического риформинга, его выход составляет 1,5%;
- углеводородный газ - используется как технологическое топливо, его выход 1,5%;
- сероводород - используется для производства элементной серы или серной кислоты, его выход составляет порядка 1% .
Параметры процесса
Основные режимные параметры процесса представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Основные режимные параметры и показатели установки гидроочистки дизельного топлива [7]
| Показатель | Значение |
| Температура, °С | 280-400 |
| Давление, МПа | 2,5-6,0 |
| Объемная скорость подачи сырья, ч-1 | 3,5-5,0 |
| Кратность циркуляции ВСГ, м3/м3 | 200-350 |
| Выход стабильного гидрогенизата, % масс. | 97,0 |
| Содержание серы в сырье, % масс. | 0,6-1,6 |
| Содержание серы в гидрогенизате, % масс. | 0,1-0,2 |
| Количество потоков | |
| Срок службы катализатора, годы | 4-6 |
| Число регенераций | 2-4 |
Факторы процесса, их влияние на качество и выход продуктов
Факторами, влияющими на ход процесса гидроочистки, являются: качество сырья; активность катализатора; объемная скорость; соотношение водорода и сырья; температура; давление.
Качество сырья
Фракционный состав перерабатываемого сырья сильно влияет на ход процесса.
Наличие в сырье непредельных углеводородов и высококипящих фракций с повышенным содержанием сернистых соединений приводит к значительному увеличению расхода водорода и ускорению закоксовывания катализатора, снижению его активности.
Наличие в сырье избытка легких фракций приводит к непроизводительной загрузке установки.
Активность катализатора
С течением времени происходит постепенное снижение активности катализатора из-за отложений кокса на его поверхности. Чем выше активность катализатора, тем быстрее протекают реакции обессеривания и тем больше глубина очистки.
По мере снижения активности катализатора его гидрообессеривающая способность поддерживается повышением температуры в зоне реакции.
При работе на свежем катализаторе температура на выходе из печи не должна превышать 360 0С. Это условие обеспечивает длительную работу катализатора без регенерации.
По мере падения активности катализатора температура на выходе из печи повышается. Скорость подъема температуры зависит от типа сырья и не должна превышать 5 °С/час [5].
Объемная скорость
Объемная скорость характеризует время пребывания сырья в зоне реакции. Она будет тем больше, чем больше проходит сырья через реактор за час. С увеличением времени пребывания в зоне реакции увеличивается глубина очистки. С увеличением объемной скорости уменьшается время контакта сырья с катализатором, глубина превращения уменьшается [8].
Степень гидрирования непредельных углеводородов при изменении объемной скорости от 0,1 до 15,0 по сравнению с гидрированием сернистых соединений идет более плавно. При температуре 300 °С скорость гидрирования сернистых соединений и непредельных углеводородов примерно одинакова и приближается к линейной зависимости. При более высоких температурах (380, 420 °С) скорость гидрирования сернистых соединений значительно выше, чем непредельных. По мере снижения объемной скорости подачи сырья относительная разница в степени превращения сернистых соединений и непредельных углеводородов при разных температурах процесса уменьшается. Гидроочистку фракции дизельного топлива (прямой гонки и крекинга) ведут при умеренных объемных скоростях (1,5-3 час-1). При выборе объемной скорости учитывают температуру, давление, состав сырья.