Характеристика и химизм процесса
Раздел 3. Описание технологического процесса и схемы производства
Описание технологического процесса и схемы производства мягкого гидрокрекинга (МГК).
Секция мягкого гидрокрекинга состоит из следующих блоков.
Реакторный БЛОК
предназначен, для проведения мягкого гидрокрекинга, гидроизомеризации и насыщения углеводородных соединений сырья в присутствии водорода на бифункциональном катализаторе. Пpоцесс проводится при давлении в реакционных аппаратах до 5,5 МПа и темпеpатуpе до 420 оС.
БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ
предназначен, для удаления растворенных газов, воды, рефлюкса и сероводорода из продукта гидрокрекинга. Ректификация продуктов мягкого гидрокрекинга производится на установке ректификации.
БЛОК ОЧИСТКИ ГАЗОВ, РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРА МЭА
предназначен, для очистки циркуляционного водородсодержащего и углеводородного газов от сероводорода при взаимодействии их с водным раствором моноэтаноламина и последующей десорбцией сероводорода из водного раствора МЭА.
Сырьем процесса мягкого гидрокрекинга (МГК) являются вакуумный дистилят
VD-1 с установки ВТ-1 и легкий вакуумный газойль с установки АВТ-6. Сырье поступает через фильтра грубой очистки Ф-201, 202 и тонкой очистки Ф-203, 204 в емкость прямого питания Е-1, Е-1а, Е-1б.
Предусмотрено также поступление в емкости Е-1, Е-1а, Е-1б топлива дизельного прямогонного с установок АВТ-6, АВТ-2.
Реакторный блок.
Характеристика и химизм процесса
Сущность процесса заключается в расщеплении и последующем насыщении углеводородных компонентов сырья (прямогонных дистиллятов) в результате взаимодействия с водородом при повышенной температуре в присутствии бифункциональных (крекирующих и гидрирующих) катализаторов. Попутно протекают реакции деструктивной гидрогенизации гетероорганических (серо-, азот - и кислородсодержащих) и металлоорганических компонентов сырья, изомеризации предельных и непредельных, уплотнения и конденсации ароматических углеводородов.
Химические превращения, происходящие в процессе МГК, включают в себя:
¨ насыщение ароматических соединений
+ 2Н2 ;
¨ гидродециклизацию
+ Н2 ;
¨ гидродеалкилирование
R
+ Н2 + RH ;
¨ собственно гидрокрекинг
R1—R2 + Н2 R1H + R2H ;
¨ гидроизомеризацию углеводородных цепочек
;
¨ конденсацию ароматики и непредельных соединений
+ и т. д.
Параллельно с процессом гидрокрекинга в реакторах протекает процесс гидроочистки.
Сущность процесса гидроочистки заключается в деструктивной гидрогенизации сернистых, кислородных и азотистых соединений прямогонных дистиллятов в результате взаимодействия с водородом в присутствии катализаторов.
Cернистые соединения, входящие в состав прямогонных фракций, являются сложными смесями, состоящими из меркаптанов (тиолов), сульфидов (с открытой цепью и циклических), а также дисульфидов и гетероциклических соединений.
Удаление азотистых соединений протекает достаточно трудно. Азот удаляется не только труднее сернистых, но и кислородных, диеновых и олефиновых соединений. Вследствие непрочности связи С-S, относительной легкости ее деструкции, превращение этих соединений под давлением водорода протекает относительно просто: гомолитически (с образованием двух радикалов) разрывается связь С-S, свободные связи насыщаются водородом. Продуктами реакции являются соответственно сероводород и насыщенные углеводороды.
Из перечисленных соединений наиболее трудно поддаются превращениям циклические соединения серы—тиофены.
На основании имеющихся в настоящее время данных схему реакции каталитического разложения сернистых соединений в присутствии водорода можно представить следующим образом:
Меркаптаны (тиолы):R–S–H + H2 –¾® RH + H2S
Дисульфиды:R–S–S–R` + 3H2 –¾® RH + R`H + 2H2S
Сульфиды: R–S–R` + 2H2 –¾® RH + R`H + 2H2S
Тиофены:
|
Помимо этих основных реакций в мягких условиях гидроочистки или при недостатке водорода могут протекать следующие реакции:
H2
2RSH RSR + H2S
H2
RSH RH + R` SHC CHR` + H2S
H2
R–S–S–R 2RSH –– RSR + H2S
Азотистые соединения при гидроочистке превращаются следующим образом:
ПИРРОЛЫ:
|
ПИРИДИНЫ:
ХИНОЛИН:
Кислородные соединенияв условиях гидроочистки превращаются с образованием воды. Наиболее стойкие из этих соединений фенолы. В условиях гидроочистки они превращаются по следующей схеме:
Олефиновые углеводороды при гидроочистке превращаются в соответствующие парафиновые углеводороды без разрыва связи C-C:
CH2 = CH – СH2 – СH2 – СH2 – СH3 + H2 C6H14
Катализатор гидрокрекинга выполняет 2 функции: ускоряет процессы расщепления углеводородов и последующие процессы насыщения осколков водородом. Он состоит из трёх компонентов: кислотного (оксид алюминия, алюмосиликаты и цеолиты), гидрирующе-дегидрирующего (оксиды/сульфиды молибдена Мо, вольфрама W, металлы платиновой группы: платина Pt, палладий Pd, никель Ni, кобальт Co, железо Fe) и связующего, обеспечивающего механическую прочность и пористую структуру.
Пористость катализатора повышает его удельную поверхность, а значит и количество активных центров в единице объема.
В качестве связующего используется оксид алюминия в активной и в неактивной формах в соотношении, оптимальном для максимальной конверсии и минимального закоксовывания катализатора.
Катализаторы гидрогенизацигнных процессов поставляются и применяются в сульфидной форме. Сульфидированный катализатор стабильнее и активнее оксидной его формы, так как сера предохраняет активные центры (прежде всего металлы) от ассоциации (слияния) и уменьшения их количества.
В процессах гидрокрекинга протекают также реакции с образованием кокса. Отложение кокса на поверхности катализатора происходит, главным образом, вследствие конденсации ароматических углеводородов с непредельными, уплотнения ароматических углеводородов или полимеризации непредельных углеводородов, а также вследствие распада молекулы углеводорода до водорода и углерода.
Для снижения коксоотложения необходимо повышать парциальное давление водорода (и общее давление системы). Однако подавить полностью коксоотложение не удается, поэтому процесс ведется с периодической регенерацией катализатора.
Для съёма теплоты реакции и регулирования профиля температур по реакторам применена подача холодного водородсодержащего газа (квенча) перед каждым новым слоем катализатора.