Гидроочистка в процессе производства дизельного топлива

Гидроочистка

Гидроочистка используется для получения малосернистых дизельных топлив с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Повышенный интерес в последние годы к развитию процессов гидроочистки средних дистиллятов связан с увеличением объема переработки сернистых и высокосернистых нефтей, и широкой дизелизацией транспортных средств.

Прямогонные дизельные фракции подвергают гидроочистке без заметного изменения их группового и фракционного состава при:

  • температуре 350-400ºС;
  • давлении 3-4 мПа;
  • объемной скорости подачи сырья 2-5 ч-1;
  • циркуляции водородсодержащего газа 300-600 м3/м3 сырья.

Степень гидрообессеривания составляет 85-95%. Наиболее полно удаляются меркаптаны (86%), сульфиды (86%), и дисульфиды (88%).

Гидроочистка: особенности технологического процесса

Рассмотрим более детально, как осуществляется гидроочистка дизельных фракций. В зависимости от вида сырья, активности примененного катализатора и жесткости процесса расход водорода в процессе гидроочистки дизельных фракций колеблется от 0,16 до 0,45%, из которых только 50% расходуется на гидрирование сернистых соединений.

Знаете ли Вы, что гидроочистке подвергаются бензиновые и керосиновые фракции нефти, дизельное топливо, вакуумный газойль и фракции масел?

На глубину и скорость реакции гидрирования сернистых соединений среднедистиллятных фракций заметное влияние оказывают давление, температура и отношение водород сырье. При понижении парциального давления водорода в системе до 3,0 мПа снижается глубина гидрирования сернистых соединений и алкенов, сокращается срок службы катализатора из-за повышения скорости отложения кокса.

При подъеме температуры процесса скорость гидрообессеривания возрастает, снижается селективность, увеличивается выход газа и бензина, повышается расход водорода и уменьшается общий срок службы катализатора. Отношение водород/сырье влияет на продолжительность контакта сырья с катализатором и на испаряемость сырья. Более 80% дизельных фракций в Российской Федерации подвергается гидрооблагораживанию, выпуск дизельных топлив с содержанием серы 0,2-0,5% достигает 90% общего объема.

Установки гидроочистки дизельных топлив

В табл.1.2.1. приведены технико-экономические показатели промышленных установок, в основе которых лежит  гидроочистка дизельного топлива. В связи с увеличением потребностей в дизельном топливе приобретает особую актуальность проблема получения качественных дизельных топлив из дистиллятов вторичного происхождения: продуктов каталитического крекинга, замедленного коксования, висбрекинга, термоконтактного крекинга. Это сырье характеризуется более высоким по сравнению с прямогонными дистиллятами содержанием сернистых и азотистых соединений, смолистых веществ, алкенов и ароматических углеводородов.

Таблица 1.2.1.

Показатель

Л-24-5

Л-24-6

Л-24-1400

ЛК-6У

ЛЧ-24-2000

Мощность по сырью, т/г

1000

1200

1400

2000

2000

Давление в реакторе, мПа

3,0-3,6

2,8-3,7

2,8-4,0

5,2-5,5

5,0

Температура в реакторе, ºС

340-400

340-400

320-400

350-400

360-400

Кратность ЦВСГ м3/м3 сырья

250-300

250-300

175-350

350-500

250

Объемная скорость, ч-1

2,2-2,5

3,0-5,0

3,0-5,0

4,3

4,5

Содержание серы % в сырье

0,6-1,2

0,6-1,6

0,6-1,6

0,6-1,6

0,8

Содержание серы % в продукте

0,1-0,15

0,05

0,12-0,16

0,15

Расход на 1т продукта сырья

Пар, мПа

4,2

0,6

3,15

1,19

Электроэнергия, мДж

72,2

54,8

38

39,4

Вода, м3

8,4

8,0

0,47

1,27

Катализатор, кг

0,04

0,018

0,0086

0,0086

Газ, м3

4,2

10,5

5,2

12,6

Мазут, кг

19,4

14,4

При переработке такого сырья с целью получения малосернистых дизельных топлив необходимо проводить его гидрооблагораживание, направленное на удаление сернистых и азотистых соединений, смолистых веществ, на гидрирование значительного количества ароматических соединений и алкенов.

Гидроочистка газойля каталитического крекинга [фракция 200-350ºС, содержание серы 11,5, сульфирующихся соединений 47% (об.), йодное число 47 I2/100 г, цетановое число 37] эффективно протекает на алюмокобальтмолибденовом катализаторе при температуре 380ºС, давлении 2-4 мПа и объемной скорости подачи сырья 1 ч-1. Степень гидрообессеривания  достигает 90%. Для повышения цетанового числа до 42-45 на этом катализаторе необходимо увеличить давление до 13-14 мПа.

переработка нефти

Нефтеперерабатывающей завод. Именно здесь реализуется гидроочистка

Какое сырье лучше подходит для гидроочистки?

Более пригодны для получения дизельного топлива дистилляты замедленного коксования. Так, летнее дизельное топливо с цетановым числом 57 и выше получено из фракций 160-338 и 200-350 ºС дистиллятов замедленного коксования в результате протекания такого процесса, как гидроочистка, проводимого при температуре 350 ºС, давлении 5 мПа, объемной скорости подачи сырья 1 ч-1 и циркуляции водородсодержащего газа 400 м3/м3 сырья.

С повышением температуры до 380 ºС объемную скорость можно увеличить до 1,5-2 ч-1, а давление снизить до 3 мПа. Эффективность гидрооблагораживания сырья вторичного происхождения в чистом виде можно повысить за счет подбора катализатора. Более целесообразно гидрооблагораживание дизельных фракций вторичного происхождения проводить в смеси с прямогонными дистиллятами.

При гидроочистке смесей газойлей замедленного коксования (до 30%) и прямогонных фракций дизельного топлива западносибирской нефти в условиях промышленной установки (температура 360-380 ºС, давление 3-4 мПа, объемная скорость подачи сырья до 4 ч-1, циркуляция водородсодержащего газа до 300 м3/м3 сырья) на специальном алюмокобальтмолибденовом катализаторе степень гидрообессеривания достигала 95% и возрастала до 98% при увеличении давления до 8 мПа.

Аналогичные результаты получены, когда проводилась гидроочистка смесей прямогонных фракций и газойлей термоконтактного крекинга. Процесс гидроочистки вторичного сырья характеризуется повышенным тепловым эффектом (209,4 кДж на 1 кг сырья при содержании в смеси 30% газойля замедленного коксования) за счет гидрирования алкенов. Поэтому при разработке технологии процесса гидроочистки дистиллятов вторичного происхождения важным моментом, кроме подбора специального эффективного катализатора, является обеспечение теплового режима реактора.