Повышение температуры выше допустимой ускоряет реакции закоксовывания катализатора, не увеличивая сколько-нибудь существенно глубины очистки. Срок службы катализатора при этом существенно сокращается.

2.5.3 Давление

      С ростом общего давления в процессе, при прочих равных условиях, растет парциальное давление водорода, что ускоряет реакцию гидрирования и способствует уменьшению возможности отложения кокса на катализаторе. Суммарное парциальное давление водорода слагается из раздельных влияний общего давления, концентрации водорода в циркуляционном газе и отношения водород-углеводородное сырье. Хотя все положительные результаты достигаются за счет увеличенного расхода водорода, целесообразно поддерживать и общее давление и содержание водорода в циркуляционном газе на максимально высоком уровне, насколько это допускается ресурсами свежего водородсодержащего газа и экономическими соображениями.

      Заметное  влияние парциального давления водорода на глубину гидроочистки в интервале  значений от 1,0 до 5,0 МПа. Выше 5,0 МПа  влияние давления на качество гидроочистки незначительно.

2.5.4 Объёмная  скорость

      Глубина очистки сырья зависит от объёмной скорости подачи сырья. Объёмной скоростью  называется отношение объёма жидкого  сырья, подаваемого в реактор  за 1 час, к общему объёму катализатора:

      Размерность объёмной скорости

      С уменьшением объёмной скорости увеличивается  глубина очистки сырья.

      Объёмная  скорость, а, следовательно, количество загружаемого катализатора, выбирается в зависимости от содержания серы в сырье, необходимого содержания серы в гидрогенизате и активности гидрирующего катализатора.

      При гидроочистке прямогонных дистиллятов  из сернистых нефтей (содержание серы не выше 1,0 % масс.) объёмная скорость подачи сырья составляет 2,3 – 6,0 час^-1. Увеличение объёмной скорости жидкого сырья или уменьшение продолжительности контакта при скорости жидкого сырья ведет к снижению интенсивности всех каталитических и термических реакций. Однако при этом уменьшается расход водорода и образование кокса на катализаторе.

      Объемная  оптимальная скорость для каждого  конкретного вида сырья определяется опытным путем, при этом необходимо учитывать и другие факторы: тип  и состояние катализатора, температуру, парциальное давление водорода, которые  также влияют на степень обессеривания.

      Для достижения требуемого качества топлива  при высоких объёмных скоростях  требуется ужесточение режима, т.е. применение более высоких температур и парциальных давлений. Ужесточение  режима в значительно большей  мере отражается на ухудшении экономических показателей, чем некоторое увеличение реакционного объёма.

2.5.5.Отношение  водород: углеводородное сырье

      При неизменных температуре, объёмной скорости и общем давлении отношение водород-углеродное сырье влияет на долю испаряющихся углеводородов, парциальное давление водорода и продолжительность контакта с катализатором. Каждый из этих факторов в свою очередь влияет на степень гидроочистки.

      Приемлемая  степень обессеривания (выше 94%) обеспечивается при изменении мольного отношения  водород-углеводородное сырье в довольно широких пределах: от 5:1 до 15:1.

      В промышленной практике объёмное отношение  водород- углеводородное сырье или  кратность циркуляции выражается отношением объёма водорода при нормальных условиях к объёму сырья. С точки зрения экономичности процесса заданное отношение целесообразно поддерживать циркуляцией водородсодержащего газа. В этом случае большое значение приобретает концентрация водорода в циркуляционном газе:

       Концентрация водорода, % об.   100 90 80 70    60

      Отношение водород:

      углеводородное  сырье   200 220 250 286 300

       Таким образом, чем ниже концентрация водорода в циркуляционном газе, тем больше его нужно подавать на 1 м³ сырья для обеспечения заданного отношения водород-углеводородное сырье.

      Увеличение  отношения циркуляционный газ – сырье в значительной степени определяет энергетические затраты. Кроме того, нужно иметь в виду, что с понижением концентрации водорода в циркуляционном газе несколько уменьшается безрегенерационный цикл работы катализатора. Если по условиям эксплуатации отсутствует возможность повысить концентрацию водорода в циркуляционном газе на входе в реактор до оптимального значения, то следует идти по пути повышения общего давления в системе (и, как следствие, повышение парциального давления водорода).

      Увеличение отношения водород: сырье и, соответственно, повышение кратности циркуляции водородсодержащего газа влияет на фазовое состояние газо-сырьевой смеси на входе в реактор. При одних и тех же температуре и давлении снижение кратности циркуляции способствует сдвигу равновесия в сторону образования жидкой фазы, и наоборот, повышение кратности циркуляции способствует образованию паровой углеводородной фазы. Аналогичный эффект можно получить, изменяя давление в системе при постоянных кратности и температуре.

      Снижение  давления сдвигает равновесие в сторону  образования паров, повышение –  жидкости.

      Активность  катализатора

      Высокая активность катализатора позволяет  проводить процесс с более  высокой объёмной скоростью и  увеличивает глубину обессеривания.

      Свежий  катализатор ГКД-202 должен иметь индекс активности не менее 85%.

      Свежий  катализатор АКМ должен иметь  относительную активность по обессериванию  дизельного топлива не менее 96%.

      В первоначальный момент активность свежего  или отрегенерированного катализатора не достигает максимальной величины. Для достижения необходимого уровня активности он подвергается активации сульфидированием, при этом окисные формы активных элементов никеля, молибдена и кобальта переходят в более активные – сульфидные.

      В процессе эксплуатации активность катализатора снижается за счет кокса на поверхности катализатора. Если коксообразование произошло при резких падениях давления в системе, повышении температуры на входе в реактор выше допустимой, прекращении циркуляции водородсодержащего газа, то для восстановления активности катализатора проводят его паро-воздушную регенерацию.

      Постепенно  катализатор «стареет» за счет рекристаллизации и изменения структуры поверхности, а также из-за адсорбции на поверхности  катализатора металлоорганических  и других веществ, блокирующих активные центры. В этом случае активность катализатора теряется безвозвратно и его заменяют свежим. 

      3. СЫРЬЕ И ПРОДУКЦИЯ 
 

      Характеристика  исходного сырья, материалов, реагентов  катализаторов, полуфабрикатов, изготовляемой  продукции [10] приведена в таблице 3.1.

      Таблица 3.1. – Характеристика исходного сырья, материалов, реагентов, катализаторов, полуфабрикатов, изготовляемой продукции.

 

4. ОБОСНОВАНИЕ  ВЫБОРА УСТАНОВКИ ГИДРООЧИСТКИ 

       Технологические схемы установок гидроочистки, как  правило, включают блоки: реакторный, стабилизации, очистки газов от сероводорода, компрессорную. Блоки установок, перерабатывающих различное сырье, имеют свои особенности. Схемы установок различаются вариантом подачи ВСГ (с циркуляцией или "на проток"), схемой узла стабилизации (с обычной отпаркой при низком давлении с помощью печи или рибойлера; с поддувом водяного пара или нагретого ВСГ при повышенном давлении; с дополнительной разгонкой под вакуумом), вариантом регенерации раствора МЭА (непосредственно на установке гидроочистки или централизовано в общезаводском узле), способом регенерации катализатора (газовоздушный или паровоздушный).

       На  установке гидроочистки керосина, дизельного топлива, вакуумного дистиллята применяется  только циркуляционная схема подачи ВСГ. На блоках предварительной гидроочистки бензина – сырья риформинга применяются  схемы как с циркуляционной подачей ВСГ, так и "на проток". Каждая схема имеет свои преимущества.

       В схеме с циркуляцией в реакторе легко поддерживается постоянное соотношение  водород: сырье, для увеличения межрегенерационного  периода работы катализатора можно повышать это соотношение в рекомендуемых пределах. Наличие на установке циркуляционного компрессора дает возможность проводить газовоздушную регенерацию.

       Схема "на проток" предусматривает жесткую  связь каталитического риформинга с гидроочисткой. При применении этой схемы весь избыточный газ риформинга проходит через блок гидроочистки. Схема удобна в эксплуатации, более проста по аппаратурному оформлению, но жесткая связь гидроочистки с риформингом отражается на режиме и гибкости регулирования процесса гидроочистки.

       Выбор схемы обуславливается качеством  гидроочищаемого сырья. Обычно схема  с циркуляцией ВСГ используется при обессеривании бензиновой фракции  с повышенным (более 0,1%) содержанием  сернистых соединений и непредельных углеводородов. Схема "на проток" применяется для гидрообессеривания прямогонных фракций с содержанием сернистых соединений менее 0,1%.

       Различия  в применяемых схемах диктуется  видом гидроочищаемого сырья, ресурсами  ВСГ и пара на НПЗ.

       В данном дипломном проекте применена  циркуляционная схема подачи ВСГ, узел стабилизации с обычной отпаркой при низком давлении с помощью печи, регенерацией раствора МЭА непосредственно на установке и регенерацией катализатора газовоздушным способом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5 ОПИСАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 

      5.1. На установке гидроочистки дизельного  топлива производится очистка  прямогонной фракции дизельного  топлива или смеси прямогонной  фракции дизельного топлива с  легким каталитическим газойлем.  

      5.2. Установка включает следующие блоки:

1. Реакторный блок;
2. Блок стабилизации;
3. Блок очистки водородсодержащего газа;
4. Блок очистки углеводородных газов и регенерации насыщенного раствора МЭА общий для обоих потоков.

 

      5.3 Реакторный блок 

      Сырье из промежуточных резервуарных парков при постоянном давлении до 0,6 МПа (6,0 кгс/см²) через фильтры поступает на прием сырьевого насоса 1 и подается в тройник смешения с водородсодержащим газом, поступающим от центробежного компрессора 16.

      Загрузка  реакторного блока осуществляется с таким расчетом, чтобы объёмная скорость подачи сырья не превышала:

      при очистке фракции дизельного топлива:  4,5

        Водородсодержащий газ на прием компрессора 16 поступает из заводского коллектора через газосепаратор.

      Газо-сырьевая смесь после тройника смешения проходит межтрубное пространство сырьевых теплообменников 2,4,6, где нагревается потоком газопродуктовой  смеси и поступает в коллектор  камеры конвекции печи 3. Для равномерного распределения газо-сырьевой смеси  на входе в печь 2 по потокам установлены 4 задвижки. Под давлением не более 5,2 МПа (52 кгс/см²) из коллектора газо-сырьевая смесь четырьмя потоками проходит последовательно змеевики конвекционной и радиантной камер и, объединившись в один поток, с температурой 310-400⁰ С поступает в   реактор 3. Отопление печей – комбинированное газожидкостное.

      Топливный газ к форсункам печи 3 подается из заводской сети после отделения  газового конденсата в каплеуловителе и нагрева газа в подогревателе  до температуры 60-80⁰ С.

      Давление  топливного газа пред форсунками печей  должно быть в пределах 0,10-0,25 МПа (1,0-2,5 кгс/см²).

      Для обеспечения продувки линий топливного газа коллекторы топливного газа печей  соединены с линией сброса газов  на свечу в атмосферу.