Гидроочистка газойлей. Технологическая схема

Тяжелый газойль

• Температура вспышки: 100—150 °C.
• Температура застывания: −15-22 °C.

Гидроочистка

Гидроочистка газойлей. Технологическая схема

Схема установки для гидрообессеривания тяжелых дистиллятов, таких, как  вакуумные газойли [по лицензии фирмы ARCO Petroleum Products [14]. На данной установке высокотемпературная сепарация фаз проводится непосредственно после реактора. Особенностью является также ориентированное расположение частиц катализатора в реакторе, что достигается проведением специальной операции при заполнении аппарата катализатором.

Исходное  сырье, нагнетаемое насосом 3, смешивается с водородсодержащим газом (свежим и очищенным циркуляционным), подаваемым компрессором 1. Полученная газосырьевая смесь нагревается последовательно в теплообменниках 6 и 12, затем в змеевиках трубчатой печи 2. В теплообменнике 6 греющей средой является смесь газов и паров, выходящих из высокотемпературного (горячего) сепаратора 5, а в теплообменнике 12 — стабильный гидроочищенный газойль (целевой продукт установки).

Процесс гидрообессеривания протекает в  реакторе 4 с неподвижными слоями катализатора и нисходящим потоком реагирующей смеси. Для регулирования температуры по высоте реактора в одну или большее число зон между слоями катализатора вводится охлаждающий водородсодержащий газ (квенчинг-газ), ответвляемый от основного потока смеси газов.

Выходящая из реактора снизу газопродуктовая  смесь разделяется в горячем  сепараторе 5. Жидкость из сепаратора направляется далее через редукционный клапан 10 в отпарную колонну 11. Газопаровая смесь охлаждается в теплообменнике 6 и аппарате воздушного охлаждения 7; образовавшийся при этом углеводородный конденсат доохлаждается вместе с газами в водяном холодильнике 8 и затем, пройдя низкотемпературный сепаратор высокого давления 9, присоединяется к гидроочищенным высококипящим фракциям газойля, уходящим из сепаратора 5.

Гидрообессеренная продуктовая смесь продувается в отпарной колонне // водяным паром с целью удаления нижекипящих фракций (отгон) и достижения нормированной температуры вспышки.

Водородсодержащий газ по выходе из холодного сепаратора 9 очищается в секции очистки газа от сероводорода регенерируемым раствором  этанол-амина. С помощью компрессора 1 очищенный газ возвращается как циркуляционный в линию смешения с сырьем. Предусмотрен вывод с установки части очищенного газа (отдув) через клапан 18. В нагнетательную линию компрессора / вводится свежий водородсодержащий газ.

После теплообменника 12 не полностью охлажденный гидрообессеренный газойль подается насосом 14 в теплообменные аппараты 17 (на схеме показан один) для использования избыточного тепла и охлаждения до требуемой температуры. Отпарная колонна 11 в данном случае является стабилизационной колонной и обслуживается конденсатором-холодильником 13. Одна часть легкой фракции (отгона), собирающейся в приемнике 16, насосом 15 подается как орошение в колонну 11, а другая — выводится с установки. Из приемника 16 сверху уходят газы стабилизации.

Материальные балансы для различных видов сырья приведены ниже. Материальный баланс гидроочистки вакуумного газойля арланской нефти на пилотной установке при следующих условиях: температура 380 °С, давление 5 МПа; объемная скорость подачи сырья 0,7 ч^-1, отношение циркуляционный газ:

сырье равно 850 м/м³ [23]: 

 

Взято, % (масс.) Вакуумный газойль Водород на реакции Водород избыток	100,00 0,56 0,36
Итого	100,92
Получено, % (масс.) Сероводород Аммиак Углеводородные газы Бензиновая фракция (к.к. 200 °С) Очищенный газойль	3,23 0,07 0,76 3,47 92,64
Итого	100,17
Потери при гидроочистке Потери при перегонке	0,36 0,39
Итого	100,92

 

 

Характеристики  исходного газойля арланской  нефти и очищенного газойля приведены  ниже:

 

 

 

Показатели	До очистки	После очистки
Плотность при 20 °С, кг/м3 Содержание, % (масс.)    серы    азота Коксуемость, % (масс.) Фракционный состав (разгонка по ГОСТ), °С    н.к.   10 %   50 %   90 %    к.к. Групповой состав, % (масс.)    метано-нафтеновые углеводороды     ароматические углеводороды     смолы	917    3,20 0,11 0,22    203 349 411 479 508    37,2 59,5 3,3	881    0,17 0,06 0,08    230 341 386 452 488    54,0 45,0 1,0

 

 

Материальные  балансы процессов гидроочистки и легкого гидрокрекинга вакуумных  газойлей с разным содержанием серы, но сравнительно близкого фракционного состава: 

 

Показатели	Гидроочистка [12], вакуумный газойль западно-сибирской нефти	Легкий гидрокрекинг [14], вакуумный газойль ближне-восточной нефти
Характеристика сырья
Пределы кипения, °С Плотность при 15 °С, кг/м3 Содержание серы, % (масс.)	328-540 - 1,7	340-560 912 2,7
Материальный баланс
Взято, % (масс.) Сырьё Водород (100%-ный) на реакции	100,00 0,75	100,00 1,60
Итого	100,75	101,60
Получено, % (масс.) Жидкие продукты втом числе: Бензиновые фракции Керосиновые фракции   160-350 °С   180-340 °С Газойль Углеводородные газы Сероводород и аммиак	97,40 1,00 (до 160°С)    12,10 - 84,30 (›350°С) 1,77 1,58*	95,30 11,4 (до 180°С)    - 21,10** 62,80 (›340°С) 3,50*** 2,80
Итого	100,75	101,60
* Из них 1,55 % (масс.) H2S. ** В том числе 1 % (масс.) фракции 180-230°С. *** До С4 включительно.

 

 

Материальные  балансы и качество гидроочищенных вакуумных газойлей из чекмагушской нефти в зависимости от объемной скорости (температура процесса 370°С, давление 5 МПа) [24]: 

 

Показатели	Вакуумный газойль	Объемные скорости подачи сырья
		10,0	2,0	0,5
Характеристика сырья  и гидроочищенных газойлей
Плотность при 20 °С, кг/м3	915	901	893	88
Фракционный состав, °С    н.к.    выкипает,%(об.)       до 300°С       до 400°С       до 500°С	330    - 40,5 89,0	200    - 47 92	197    4,0 47,5 84,5	200    4 52 94
Коксуемость по Конрадсону, % (масс.)	0,33	0,19	0,11	0,1
Температура застывания, °С	25	24	23	24
Содержание, % (масс.)    серы    азота    никеля и ванадия  (г/т)	3,02 0,4 2,68	2,16 0,35 1,55	1,54 0,12 1,46	0,64 0,64 0,56
Материальный баланс
Взято, % (масс.) Вакуумный газойль Водород	- -	100,0 0,39	100,0 0,75	100,0 1,05
Итого	-	100,39	100,75	101,05
Получено, % (масс.) Газ сухой Сероводород Гидрогенезат Потери	- - - -	0,68 0,91 98,69 0,11	1,18 1,57 97,93 0,07	3,14 2,53 95,37 0,01
Итого	-	100,39	100,75	101,05

 

Гидроочистка тяжелых  и вакуумных газойлей

Основное  назначение процесса — гидрообессери-вание  тяжелых дистиллятов, например вакуумных  газойлей, являющихся в дальнейшем сырьем установок каталитического крекинга или компонентами малосернистых жидких котельных топлив, а также сырьем для производства олефинов (пиролиз в при сутствии водяного пара) или высококачественного электродного кокса.

Сырье и продукты. На очистку направляют разные по фракционному и групповому составу, а также по содержанию серы и азота тяжелые газойлевые дистилляты, т. е. фракции, извлекаемые при вакуумной перегонке мазутов и имеющие температуру начала кипения 360—400 °С и конца кипения от 520 до 560 °С (в пересчете на атмосферное давление). Нередко тяжелые газойли смешивают с более лег^ кими газойлями, вакуумными или атмосферными (прямогонные дистилляты с температурой начала кипения 230—250 °С и конца кипения около 360 °С). Значение молекулярной массы вакуумных газойлей— смеси фракций от 350 до 500 °С (разгонка по ИТК)— обычно находится в пределах от 310 до 380 °С.

Повышение температуры конца кипения вакуумного газойля, выделяемого из данного мазута, сопровождается возрастанием вязкости (иногда до 12 мм^с при 100 °С), а также показателя его коксуемости [например, с 0,2 до 0,9 % (масс.) по Конрад-сону, реже до 1,2 % (масс.)], увеличением содержания в нем серы и азота, смол, тяжелых ароматических углеводородов и металлов, в частности ванадия, никеля и железа.

В результате же гидроочистки плотность, вязкость и зольность газойля уменьшаются; коксуемость по Конрадсону снижается значительно, но температура плавления изменяется мало; большая часть металлов (никель, ванадий) удаляется. Групповой углеводородный состав изменяется в сторону увеличения содержания моно- и полинафтеновых и особенно моноароматических углеводородов на 10— 18 % (масс.) [13].

Характеристики  нескольких образцов вакуумных газойлей до и после гидроочистки, по данным [14], приведены ниже: 

 

Показатели	Образцы сырья
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
Характеристика сырья Содержание серы, % масс. Начало кипения, °C Конец кипения, °C Плотность при 15 °C, кг/м3 Характеристика очищенного газойля Содержание серы, % масс. Начало кипения, °C Плотность при 15 °C, кг/м3 Выход ** на сырьё, % масс. Расход Н2 на реакции, % масс. на сырьё	1,76 398 544 929 0,24 330 889 93,8 -	2,20 210 588 910 0,2 - 882 96,0*** 0,69	2,80 371 538 908 0,2 180 888 96,0 0,57	2,80 371 (10%) 538 (90%) 915 0,15 177 886* 96,5 0,73	2,96 371 566 927 0,10 204 890 96,4 0,70
*   Принятое значение. **   Определялся путем пересчета % (об.). *** Коксуемость этого продукта  равна 0,2 % (масс.) при коксуемости  сырья 0,7 % (масс.).

 

 

Влияние гидроочистки на вязкость и температуру плавления показано на примере двух образцов вакуумных газойлей [13, 14]: 

 

Показатели	Образец 1		Образец 2
	Сырье	Продукт	Сырье	Продукт
Пределы кипения, оC Содержание, % масс.    серы    азота Вязкость кинематическая при 100оC, мм2/с Температура плавления, оC Расход Н2, м3/м3 сырья Глубина обессеривания, %	441-566    1,68 - 10,5 35 49-45 81,7	-    0,31 - 8,8 35 - -	398-544    1,76 0,150 11,4 40,6 До 71 86,4	330-537    0,24 0,098 8,9 37,8 - -

 

Гидроочистка

Гидроочистка газойлей. Технологическая схема

Схема установки для гидрообессеривания тяжелых дистиллятов, таких, как  вакуумные газойли [по лицензии фирмы ARCO Petroleum Products [14]. На данной установке  высокотемпературная сепарация фаз проводится непосредственно после реактора. Особенностью является также ориентированное расположение частиц катализатора в реакторе, что достигается проведением специальной операции при заполнении аппарата катализатором.

Исходное  сырье, нагнетаемое насосом 3, смешивается с водородсодержащим газом (свежим и очищенным циркуляционным), подаваемым компрессором 1. Полученная газосырьевая смесь нагревается последовательно в теплообменниках 6 и 12, затем в змеевиках трубчатой печи 2. В теплообменнике 6 греющей средой является смесь газов и паров, выходящих из высокотемпературного (горячего) сепаратора 5, а в теплообменнике 12 — стабильный гидроочищенный газойль (целевой продукт установки).

Процесс гидрообессеривания протекает в  реакторе 4 с неподвижными слоями катализатора и нисходящим потоком реагирующей смеси. Для регулирования температуры по высоте реактора в одну или большее число зон между слоями катализатора вводится охлаждающий водородсодержащий газ (квенчинг-газ), ответвляемый от основного потока смеси газов.