Установка гидрокрекинга в стационарном слое катализатора

Процесс гидрокрекинга предназначен в основном для получения малосернистых топливных дистил­лятов из различного сырья. Обычно гидрокрекингу подвергают вакуумные и атмосферные газойли, га­зойли термического и каталитического крекинга, деасфальтизаты и реже мазуты и гудроны с целью производства автомобильных бензинов, реактивных и дизельных топлив, сырья для нефтехимического синтеза, а иногда и сжиженных углеводородных га­зов (из бензиновых фракций). Водорода при гидро­крекинге расходуется значительно больше, чем при гидроочистке тех же видов сырья.

Гидрокрекинг осуществляется в одну или две ступени на неподвижном (стационарном) слое ката­лизатора при высоком парциальном давлении во­дорода. По технологическому оформлению модифи­кации процесса различаются преимущественно при­меняемыми катализаторами. При производстве топ­ливных дистиллятов из прямогонного сырья обычно используют одноступенчатый вариант с рецир­куляцией остатка, совмещая в реакционной системе гидроочистку, гидрирование и гидрокрекинг. При двухступенчатом процессе гидроочистку и гидриро­вание сырья проводят в первой ступени, а гидро­крекинг — во второй. В этом случае достигается более высокая глубина превращения тяжелого сырья.

Для гидрокрекинга наибольшее распространение получили алюмокобальтмолибденовые катализа­торы, а также на первой ступени — оксиды или суль­фиды никеля, кобальта, вольфрама и на второй сту­пени — цеолитсодержащие катализаторы с платиной.

Процесс гидрокрекинга — экзотермический, и для выравнивания температуры сырьевой смеси по высоте реактора предусмотрен ввод холодного водородсодержащего газа в зоны между слоями катали­затора. Движение сырьевой смеси в реакторах нис­ходящее.

Технологические установки гидрокрекинга со­стоят обычно из двухосновных блоков: реакционного, включающего один или два реактора, и блока фрак­ционирования, имеющего разное число дистилляционных колонн (стабилизации, фракционирования жидких продуктов, вакуумную колонну, фракцио­нирующий абсорбер и др.). Кроме того, часто имеется блок очистки газов от сероводорода. Мощность уста­новок может достигать 13 000 м³/сут.

Технологическая схема одноступенчатого гидро­крекинга с получением преимущественно дизельного топлива из вакуумного газойля в стационарном слое катализатора приведена на рис. V-2. Сырье, пода­ваемое насосом 1, смешивается со свежим водородсодержащим газом и циркуляционным газом, ко­торые нагнетаются компрессором 8. Газосырьевая смесь, пройдя теплообменник 4 и змеевики печи 2, нагревается до температуры реакции и вводится в реактор 3 сверху. Учитывая большое тепловыде­ление в процессе гидрокрекинга, в реактор в зоны между слоями катализатора вводят холодный водородсодержащий (циркуляционный) газ с целью выравнивания температур по высоте реактора.

Выходящая из реактора смесь продуктов реакции и циркуляционного газа охлаждается в теплооб­меннике 4, холодильнике 5 и поступает в сепара­тор высокого давления 6. Здесь водородсодержащий газ отделяется от жидкости, которая с низа сепара­тора через редукционный клапан 9, поступает далее в сепаратор низкого давления 10. В сепараторе 10 выделяется часть углеводородных газов, а жидкий поток направляется в теплообменник 11, располо­женный перед промежуточной ректификационной колонной 15. В колонне при небольшом избыточном давлении выделяются углеводородные газы и лег­кий бензин.

Бензин частично возвращается в колонну 15 в виде острого орошения, а балансовое его количество через систему «защелачивания» откачивается с уста­новки. Остаток колонны /5 разделяется в атмосфер­ной колонне 20 на тяжелый бензин, дизельное топ­ливо и фракцию >360°С.

Бензин атмосферной колонны смешивается с бен­зином промежуточной колонны и выводится с уста­новки. Дизельное топливо после отпарной колонны 24 охлаждается, «защелачивается» и откачивается с уста­новки. Фракция >360°С используется в виде горя­чего потока в низу колонны 20, а остальная часть (остаток) выводится с установки. В случае произ­водства масляных фракций блок фракционирования имеет также вакуумную колонну.

Водородсодержащий газ подвергается очистке водным раствором моноэтаноламина и возвращается в систему. Необходимая концентрация водорода в циркуляционном газе обеспечивается подачей све­жего водорода {например, с установки каталитиче­ского риформинга).

Регенерация катализатора проводится смесью воздуха и инертного газа; срок службы катализа­тора 4—7 мес.

Режим процесса гидрокрекинга:

Температура, оС I ступени II ступени Давление, МПа Объемная скорость пидачи сырья, ч-1 Кратность циркуляции водородсодержащего газа, м3/м3 сырья Расход водорода, % (масс.) на сырье

420-430 450-480 15-20 До 1,5 До 2000 1,2-4,0

Материальный баланс одноступенчатого про­цесса гидрокрекинга сернистого и высокосернистого сырья (при следующих условиях: общее давление 5 МПа, температура 425°С, объемная скорость по­дачи сырья 1,0 ч^-1, кратность циркуляции водород­содержащего газа 600 м³/м³ сырья) приведен ниже.

Характеристика основных продуктов крекинга, полученных из этого вида сырья (сернистого и высоко-сернистого), дана в конце страницы.

В жидких фракциях углеводородов С₄—С₆, со­держится много изопарафинов. Бензины можно ис­пользовать во многих случаях как компоненты авто­мобильных топлив или направлять на каталити­ческий риформинг. Средние дистиллятные продукты отличаются низким содержанием серы и ароматиче­ских углеводородов и обладают высокими характе­ристиками горения.

Материальный баланс гидрокрекинга вакуумного газойля легкой аравийской нефти при подготовке

Показатели	Вакуумный дистиллят сернистых нефтей (350-500оС)	Вакуумный дистиллят арланской нефти	Дистиллят коксования гудрона сернистых нефтей (200-450оС)
Фракция 200-450оС II	Фракция 350-450оС III
Взято, % (масс.) Сырье Водород (100 %-ный Н2)	100,0 0,9	100,0 0,9	100,0 0,9	100,0 0,9
Итого	100,9	100,9	100,9	100,9
Получено, % (масс.) Бензин (н.к.— 180оС) Дизельное топливо (180—360оС) Остаток > 360°С Сероводород Аммиак Углеводородные газы Потери	2,8   43,3 49,0 2,1 0,2 2,5 1,0	4,3   73,3 17,0 2,3 0,2 2,8 1,0	3,2   49,2 41,4 3,4 0,2 2,6 1,0	5,6   70,7 18,7 2,0 0,16 3,24 1,0
Итого	100,9	100,9	100,9	100,9

сырья для нефтехимии (производство этилена, аро­матических углеводородов) и компонента дизельного топлива при разной глубине конверсии приведен ниже *:

Показатели	Менее глубокая конверсия	Более глубокая конверсия
Взято, % (масс.) Вакуумный газойль Водород на реакции	100,00 2,12	100,0 2,60
Итого	102,12	102,60
Получено, % (масс.) Газы до С4 (включительно) Фракция С5—85оС Фракция 85— 193оС Легкий газойль (193— 343°С) Тяжелый газойль (343—565°С)	4,30 2,35 13,77 23,97 57,73	6,90 4,90 28,59 32,53 29,68
Итого	102,12	102,60

_____________

* Nahas К. S. — Oil a. Gas J., 1980, v. 78, № 35, p. 73.

Показатели	Сырье I	Сырье II	Сырье III	Сырье IV
бензин	дизельное топливо	бензин	дизельное топливо	бензин	дизельное топливо	бензин	дизельное топливо
Плотность при 20оС, кг/м3 Фракционный состав, оС н к. к.к. (98 %) Йодное число, г I/100 г Температура застывания, оС Содержание серы, % (масс.) фактических смол, мг/100 мл Вязкость кинематическая, мм2/с Октановое (м.м.) или цетановое число	3,6   —   0,02   <5   —	5,1   —10   0,12   —   5,6	4,4   —   0,02   <5   —   61,5	5,2   -10   0,17   —   5,9	4,3   —   0,02   <5   —	4,2   —12   0,05   —   4,8	7,3   —   0,02   —   —	4.6   —10   0,09   —   —

Тяжелый газойль гидрокрекинга рассматривается как хорошее пиролизное сырье для получения эти­лена, а фракции С5 — 85 °С и 85—193 °С, богатые нафтеновыми углеводородами, — как превосходное сырье для каталитического риформинга, направлен­ного на производство ароматических углеводородов. Легкий газойль обычно используется как компонент дизельного топлива.