Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

VENEMAA HARIDUS- JA TEADUSMINISTEERIUM

Föderaalne riigieelarveline kõrgharidusasutus

"Penza osariigi tehnoloogiaakadeemia" (PGTA)

Kutseinstituut

kursuse projekt

Distsipliin: "Nafta ja gaasi keemia ja tehnoloogia"

Teema: "Toornafta hüdrokrakkimine"

Seda teeb õpilane:

Emeldjajev V.A.

Õpetaja kontrollis:

Pavlova E.A

Penza 2013

• Sissejuhatus
• 1. Toornafta hüdrokrakkimine
• 1.1 Hüdrokrakkimise reaktsioonide keemia ja mehhanismi tunnused
• 1.2 Hüdrokrakkimise katalüsaatorid
• 1.3 Hüdrokrakkimisprotsesside põhiparameetrid
• 1.4 Bensiinifraktsioonide hüdrokrakkimine
• 1.5 Selektiivsed hüdrokrakkimise protsessid
• 1.6 Petrooleumi fraktsioonide hüdrogeenimine
• 1.7 Vaakumdestillaadi hüdrokrakkimine 15 MPa juures
• 1.7.1 Üheastmeline vaakumdestillaadi hüdrokrakkimise protsess
• 1.7.2 Üheastmelise hüdrokrakkimise tehnoloogiline skeem vaakumgaasiõlist valdavalt diislikütuse tootmisega statsionaarses katalüsaatorikihis
• Järeldus
• Kasutatud allikate loetelu

Sissejuhatus

Venemaa naftatöötlemistööstus jääb oma arengus maailma tööstusriikidest kaugele maha. Tööstuse peamisteks probleemideks on nafta rafineerimise madal sügavus, toodetavate naftatoodete madal kvaliteet.

Venemaa naftatöötlemistehaseid iseloomustab madal toornafta konverteerimise tase väärtuslikumateks rafineeritud toodeteks. Keskmiselt jääb Venemaa Föderatsiooni peamiste mootorikütuste (bensiin, diislikütus) toodang alla maailma tööstusriikide nafta rafineerimise näitajatele ning kütteõli tootmise osakaal on kõrgeim.

Toodetud naftatoodete madal kvaliteet on tingitud enamiku Venemaa rafineerimistehaste naftatöötlemise mahajäänud struktuurist, kus hävitavate süvendusprotsesside osakaal on väike,

Viimasel ajal on Venemaal täheldatud suundumust nafta rafineerimistööstuse olukorra paranemisele. Paranemise märgid on Venemaa naftaettevõtete nafta rafineerimisse tehtavate investeeringute märkimisväärne suurenemine, nafta rafineerimismahtude suurenemine, pliibensiini tootmisest keeldumise tõttu toodetud mootorikütuste kvaliteedi järkjärguline paranemine, kõrge kütuse tootmise osakaalu suurenemine. -oktaanarvuga bensiin ja keskkonnasõbralik. Paljudes Venemaa rafineerimistehastes on viimastel aastatel aktiivselt käimas uute süvaõli rafineerimiskomplekside (DGR) ehitamine. 2004. aastal käivitati Permi naftatöötlemistehases (OJSC LUKOIL) vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise kompleks, 2005. aastal käivitati CGPN Slavnefti Jaroslavli naftatöötlemistehases ja vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise kompleks Rjazani naftatöötlemistehases, mille omanik on TNK-BP. Katalüütilise krakkimise kompleks käivitati TAIF-i Nižnekamski rafineerimistehases. Kirishis asuvas Surgutneftegazi tehases ehitatakse vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise kompleksi.

Rekonstrueeritud rafineerimistehastes hakati vastu võtma Euroopa kvaliteetseid naftatooteid ning ettevõtete asukohapiirkondades oli võimalik keskkonnaseisundit parandada.

1. Toornafta hüdrokrakkimine

Hüdrokrakkimisprotsess on mõeldud peamiselt madala väävlisisaldusega kütusedestillaatide tootmiseks erinevatest lähteainetest. Tavaliselt allutatakse vaakum- ja atmosfäärigaasiõlid, termilise ja katalüütilise krakkimise gaasiõlid, deasfalteerimisõlid ning harvemini kütteõlid ja tõrvad hüdrokrakkimisele, et toota mootoribensiine, reaktiiv- ja diislikütuseid, naftakeemia sünteesi lähteainet ja mõnikord veeldatud süsivesinikke. gaasid (bensiini fraktsioonidest). Vesinikku kulub hüdrokrakkimisel palju rohkem kui sama tüüpi toorainete vesinikuga töötlemisel.

Hüdrokrakkimine on katalüütiline protsess nafta destillaatide ja jääkide töötlemiseks mõõdukatel temperatuuridel ja kõrgendatud vesinikurõhul hüdrogeenivate ja happeliste omadustega polüfunktsionaalsetel katalüsaatoritel (ja selektiivsetes hüdrokrakkimisprotsessides ka sõelaefektiga).

Hüdrokrakkimine võimaldab saada laias valikus kvaliteetseid naftasaadusi (vedelgaasid C 3 - C 4, bensiin, lennuki- ja diislikütused, õlikomponendid) suure saagisega praktiliselt igast nafta lähteainest, valides sobivad katalüsaatorid ja tehnoloogilised tingimused, on üks kuluefektiivsemaid, paindlikumaid ja kõige süvendavamaid nafta rafineerimisprotsesse.

Kaasaegses nafta rafineerimises rakendatakse järgmist tüüpi tööstuslikke hüdrokrakkimisprotsesse:

1) bensiinifraktsioonide hüdrokrakkimine, et saada kergeid isoparafiinseid süsivesinikke, mis on väärtuslik tooraine sünteetilise kummi, kõrge oktaanarvuga mootoribensiini lisandite tootmisel;

2) bensiinide selektiivne hüdrokrakkimine oktaanarvu tõstmiseks, reaktiiv- ja diislikütused nende hangumispunkti alandamiseks;

3) otsedestillatsiooniga petrooleumi fraktsioonide ja katalüütilise krakkimise gaasiõlide hüdrodearomatiseerimine nendes aromaatsete süsivesinike sisalduse vähendamiseks;

4) vaakumgaasiõlide kerge hüdrokrakkimine katalüütilise krakkimise lähteaine täiustamiseks koos diislifraktsioonide samaaegse tootmisega;

5) vaakumdestillaatide hüdrokrakkimine mootorikütuste ja kõrge indeksiga õlide aluse saamiseks;

6) õlijääkide hüdrokrakkimine mootorikütuste, määrdeõlide, madala väävlisisaldusega katlakütuste ja katalüütilise krakkimise lähteaine saamiseks.

1.1 Hüdrokrakkimisreaktsioonide keemia ja mehhanismi tunnused

Hüdrokrakkimist võib vaadelda kui kombineeritud protsessi, milles nii hüdrogenolüüsi (st C-S, C-N ja C-O sidemete katkestamise) kui ka dehüdrohüdrogeenimise ja krakkimise (st C-C sideme purustamise) reaktsioonid viiakse läbi samaaegselt, kuid ilma koksi moodustamine, saades lähteainega võrreldes madalama molekulmassiga produktid, mis on puhastatud heteroaatomitest, ei sisalda olefiine, kuid on vähem aromatiseeritud kui katalüütilise krakkimise korral.

Toornafta hüdrokrakkimise tulemused (materjalide tasakaal ja toote kvaliteet) määravad suuresti katalüsaatori omadused: selle hüdrogeenimis- ja happelised aktiivsused ning nende vahekord. Olenevalt kasutusotstarbest võib kasutada katalüsaatoreid, millel on ülekaalus hüdrogeenimis- või krakkimisaktiivsus. Selle tulemusena saadakse vastavalt kerge või sügava hüdrokrakkimise produktid.

Toornafta hüdrokrakkimise katalüütilised protsessid põhinevad järgmistel reaktsioonidel:

1) väävli, lämmastiku, hapniku heteroorgaaniliste ühendite hüdrogenolüüs ning aromaatsete süsivesinike ja küllastumata ühendite hüdrogeenimine (st kõik need reaktsioonid, mis toimuvad hüdroviimistlusel);

2) parafiinsete ja nafteensete süsivesinike krakkimine, tsükliliste struktuuride dealküleerimine ja tekkivate madala molekulmassiga parafiinide isomeerimine.

Kõrgel vesiniku rõhul ja madalal temperatuuril läbiviidud hüdrokrakkimise protsesside katalüütilise krakkimise käigus koksiks tekkivad aromatiseerimis- ja polükondensatsioonireaktsioonid on termodünaamiliste piirangute ja koksi vesinikuga hüdrogeenimise tõttu tugevalt pärsitud.

Hüdrogenolüüs väävlit, lämmastikku ja hapnikku sisaldavad ühendid kulgevad vastavalt mehhanismile samamoodi nagu hüdrotöötlusprotsessides ning lõppevad vesiniksulfiidi, ammoniaagi, vee ja vastava süsivesiniku moodustumisega. hüdrokrakkimise katalüsaatoriga vaakumdestilleerija

Aromaatsete süsivesinike hüdrogeenimine viiakse läbi aromaatsete tsüklite järjestikuse küllastamise teel koos moodustunud nafteenitsüklite võimaliku purunemise ja dealküleerimisega.

Kõrgmolekulaarsete parafiinide hüdrokrakkimine kõrge happelise aktiivsusega katalüsaatoritel viiakse see läbi karbeeniumioonmehhanismi järgi, peamiselt madalaima C-C sideenergiaga keskosas oleva piluga. Nagu katalüütilise krakkimise puhul, toimub esiteks parafiinide dehüdrogeenimine katalüsaatori metalltsentrites, moodustades alkeenid. Seejärel muundatakse happelistes kohtades olevad alkeenid kergesti karbokatioonideks ja käivitavad ahela karbeeniumioonide protsessi. Hüdrokrakkimise kiirus suureneb ka alkaanide molekulmassi suurenemisega. Tertsiaarsete süsinikuaatomitega isoparafiinid lõhenevad palju kiiremini kui tavalised alkaanid. Kuna karbeeniumiioonide lagunemine alla kolme süsinikuaatomiga fragmentide elimineerimisega on tugevalt endotermiline, siis hüdrokrakkimise käigus metaani ja etaani peaaegu ei moodustu ning isobutaani ja isopetaanide saagis on kõrge (üle tasakaalu). Suure hüdrogeenimise ja mõõduka happesusega katalüsaatoritel toimub karbeeniumioonide intensiivne küllastumine, mille tulemusena moodustuvad parafiinid, mille molekulis on palju süsinikuaatomeid, kuid mis on vähem isomeeritud kui kõrge happesusega katalüsaatoritel.

Peamised erinevused hüdrokrakkimise ja katalüütilise krakkimise vahel seisnevad selles, et üldine parafiini konversioon on esimeses protsessis suurem kui teises. Selle põhjuseks on alkeenide moodustumine hüdrokrakkimise katalüsaatorite hüdrodehüdrogeenimiskohtades. Selle tulemusena kulgeb ahelmehhanismi kõige aeglasem ja energiamahukam etapp - ahela initsiatsioon - hüdrokrakkimise ajal kiiremini kui katalüütilise krakkimise ajal ilma vesinikuta. Hüdrokrakkimise katalüsaatorid praktiliselt ei koksi, kuna alkeenid hüdrogeenivad kiiresti ja neil pole aega polümerisatsiooni- ja tihendusproduktide moodustumisega edasisteks muundumisteks.

Pikkade alküülahelatega nafteenid kõrge happeaktiivsusega katalüsaatorite hüdrokrakkimise ajal isomeriseeritakse ja ahela lagunemine toimub nagu parafiinsed süsivesinikud. Rõnga lõhenemist esineb vähesel määral. Kuueliikmeliste isomeerimisreaktsioonid viieliikmelisteks nafteenideks kulgevad intensiivselt. Bitsüklilised nafteenid muundatakse valdavalt monotsüklilisteks, suure tsüklopentaani derivaatide saagisega. Madala happeaktiivsusega katalüsaatoritel toimub peamiselt hüdrogenolüüs - tsükli lõhenemine koos järgneva süsivesiniku küllastumisega.

1.2 Hüdrokrakkimise katalüsaatorid

Kaasaegsete hüdrokrakkimise katalüsaatorite valik on üsna lai, mis on seletatav protsessi erinevate eesmärkidega. Tavaliselt koosnevad need kolmest järgmisest komponendist: happeline, dehüdrohüdreeriv ja sideaine, mis tagab mehaanilise tugevuse ja poorse struktuuri.

Happelise komponendina, mis täidab krakkimis- ja isomerisatsioonifunktsioone, kasutatakse tahkeid happeid, mis on osa krakkimiskatalüsaatoritest: tseoliidid, aluminosilikaadid ja alumiiniumoksiid. Happesuse suurendamiseks sisestatakse mõnikord katalüsaatorisse halogeen.

Hüdrogeenivaks komponendiks on tavaliselt need metallid, mis kuuluvad hüdrotöötluse katalüsaatorite hulka: VIII rühma metallid (Ni, Co, mõnikord Pt või Pd) ja VI rühma (Mo või W). Hüdrokrakkimise katalüsaatorite aktiveerimiseks kasutatakse ka erinevaid promootoreid: reenium, roodium, iriidium, haruldaste muldmetallide elemendid jne. Sideaineks on sageli happeline komponent (alumiiniumoksiid, alumiiniumsilikaadid), samuti räni, titaani, tsirkooniumi, magneesiumi oksiidid ja tsirkooniumi silikaadid.

Oluliselt paremad hüdrokrakkimise tulemused saavutatakse kõrge happesusega ja optimaalse hüdrogeenimisaktiivsusega katalüsaatoritega, mille eelised tööstuslike toorainetüüpide suhtes on järgmised:

parafiinide C, - C 3 ja eriti metaani ja etaani saagis on madal;

butaani fraktsioon sisaldab 60 - 80% isobutaani;

pentaani ja heksaani fraktsioonid koosnevad 90–96% isomeeridest. Tsükloparafiinid C6 sisaldavad umbes 90% metüültsüklopentaani. Selle tulemusena kerge bensiin (kuni 85 °C), mis sisaldab 80-90 % parafiinid (kuni 5% benseeni ja 10–20% nafteenid) omavad üsna kõrgeid detonatsioonivastaseid omadusi: RON on 85--88;

bensiinid C ​​7 ja kõrgemad sisaldavad 40–50% nafteene, 0–20% aromaatseid aineid ja on erakordselt kõrge kvaliteediga reformimise toorained;

petrooleumi fraktsioonid isoparafiinide ja madala bitsükliliste aromaatsete süsivesinike kõrge sisalduse tõttu on kvaliteetne kütus reaktiivmootoritele;

diislikütuse fraktsioonid sisaldavad vähe aromaatseid süsivesinikke ja koosnevad peamiselt tsüklopentaani ja tsükloheksaani derivaatidest, neil on kõrge tsetaaniarv ja suhteliselt madal hangumispunkt;

Praegu omistatakse suurt tähtsust tseoliidipõhistele katalüsaatoritele. Neil on kõrge hüdrokrakkimise aktiivsus ja hea selektiivsus. Lisaks võimaldavad need protsessi mõnikord läbi viia ilma lähteainet lämmastikku sisaldavatest ühenditest eelnevalt puhastamata. Lämmastiku sisaldus lähteaines kuni 0,2% nende aktiivsust praktiliselt ei mõjuta.

Raske tooraine töötlemise korral Lisaks lämmastikalustele kujutavad hüdrokrakkimise katalüsaatorite deaktiveerimisele suurimat ohtu asfalteenid ja eelkõige neis sisalduvad metallid, nagu nikkel ja vanaadium. Seetõttu on märkimisväärses koguses hetero- ja metallorgaanilisi ühendeid sisaldavate toorainete hüdrokrakkimine sunnitud läbi viima kahes või enamas etapis. Esimene etapp hõlmab peamiselt polütsükliliste aromaatsete süsivesinike hüdrotöötlust ja madalat hüdrokrakkimist (samuti demetalliseerimist). Selles etapis olevad katalüsaatorid on identsed hüdrotöötluse katalüsaatoritega. Teises etapis töödeldakse täiustatud toorainet kõrge happelise ja mõõduka hüdrogeenimisaktiivsusega katalüsaatoril.

Õlijääkide hüdrokrakkimisel soovitav on lähteaine eelnevalt demetalliseerida ja hüdrodesulfureerida (nagu Khaivali protsessis jne) kõrge metallisisaldusega väävli- ja lämmastikukindlatel katalüsaatoritel, millel on piisavalt kõrge hüdrogeenimisaktiivsus, kuid madal krakkimisaktiivsus.

Selektiivse hüdrokrakkimise protsessis kasutatakse katalüsaatoritena spetsiifilise molekulaarsõela efektiga modifitseeritud tseoliite (mordeniit, erioniit jne): tseoliidi poorid on ligipääsetavad ainult normaalsetele parafiini molekulidele. Sellistes katalüsaatorites teostavad dehüdrogeenimise funktsioonid samad metallid ja ühendid, mis hüdrotöötlusprotsessides.

1.3 Hüdrokrakkimisprotsesside põhiparameetrid

Temperatuur. Hüdrokrakkimise protsesside optimaalne temperatuurivahemik on 360–440 °C, mis tõuseb järk-järgult alumisest piirist ülemisse piiri, kui katalüsaatori aktiivsus väheneb. Madalamal temperatuuril kulgevad pragunemisreaktsioonid väikese kiirusega, kuid toodete keemiline koostis on soodsam: suurem nafteenisisaldus ja isoparafiini:n-parafiini suhe. Temperatuuri liigset tõusu piiravad termodünaamilised tegurid (polütsükliliste aromaatsete ainete hüdrogeenimisreaktsioonid) ning gaasi ja koksi moodustumise reaktsioonide osatähtsuse suurenemine.

Termiline hüdrokrakkimine määratakse hüdrogeenimis- ja lõhustamisreaktsioonide suhtega. Tavaliselt kompenseerib lõhustamise negatiivne termiline efekt hüdrogeenimise positiivse termilise efektiga. Loomulikult on kogu protsessi eksotermiline termiline efekt seda suurem, mida suurem on hüdrokrakkimise sügavus. Seetõttu näeb selle riistvaraline konstruktsioon tavaliselt ette võimaluse eemaldada reaktsioonitsoonist liigne soojus, et vältida reaktsioonisegu ülekuumenemist. Statsionaarse katalüsaatoriga reaktorite kasutamisel täidetakse viimane mitme kihina, et nende vahel saaks läbi viia voolu jahutamist (tavaliselt osa külmast HSG-st).

Surve. On kindlaks tehtud, et üldise hüdrokrakkimisprotsessi piirav etapp on küllastumata lähteühendite, eriti polütsükliliste aromaatsete süsivesinike hüdrogeenimine. Seetõttu peaks süvavesinikkrakkimise katalüsaatoritel olema lisaks kõrgele happeaktiivsusele ka piisav hüdrogeenimisaktiivsus.

Hüdrogeenimisreaktsioonide kiirust mõjutab oluliselt reaktsioonisegu faasiline olek (G + L+T), mis on rõhu, temperatuuri, vesiniku kontsentratsiooni, konversioonisügavuse ja lähteaine fraktsioonilise koostise funktsioon. Üldiselt suurenevad hüdrogeenimise tüüpi katalüsaatoritel nii reaktsioonide kiirus kui ka hüdrokrakkimise sügavus rõhu suurenemisega. Minimaalne vastuvõetav rõhk on seda kõrgem, seda vähem aktiivne on katalüsaator ja seda raskem on hüdrokrakkimise lähteaine.

Enamik tööstuslikke hüdrokrakkimisseadmeid töötab rõhul 15-17 MPa. Õlijääkide hüdrokrakkimiseks, kasutades suhteliselt kalleid katalüsaatoreid, kasutatakse rõhku 20 MPa. Madala lämmastikusisaldusega otsedestillatsiooniga kergete gaasiõlide hüdrokrakkimist saab läbi viia suhteliselt madalal rõhul - umbes 7 MPa.

Tooraine mahuline etteandekiirus hüdrokrakkimises, kuna eelistatakse protsessi läbi viia minimaalsetel temperatuuridel, on see tavaliselt madal (0,2 - 0,5 h -1). Protsessi käivitamisel

pehme hüdrokrakkimine on kõrgem ja ulatub kuni 1 h -1 . Tooraine muundamise suurendamiseks kasutatakse sihtsaaduse kohal keevate fraktsioonide retsirkulatsiooni.

Vesinikut sisaldava gaasi ringluse sagedus töödeldava tooraine suhtes kõigub see sõltuvalt protsessi eesmärgist 800 - 2000 m 3 /m 3 piires.

Vesiniku tarbimine sõltub protsessi eesmärgist, kasutatavast lähteainest, katalüsaatorist, protsessi režiimist, hüdrokrakkimise sügavusest ja muudest teguritest. Mida kergemad on hüdrokrakkimise tooted ja mida raskem on hüdrokrakkimise lähteaine, seda suurem on vesiniku tarbimine ja seda suurem peaks olema vesiniku ja lähteaine suhe.

1.4 Bensiinifraktsioonide hüdrokrakkimine

Bensiinifraktsioonide hüdrokrakkimise protsessi eesmärk on saada isoparafiini süsivesinikke C 5 - C 6 - väärtuslikku toorainet sünteetiliste kummide tootmiseks. Kaasaegses maailma nafta rafineerimises seda protsessi laialdaselt ei kasutata (töötab ainult umbes 10 ühikut), kuid sellel on väljavaade tööstuslikuks arenguks, kuna on vaja töödelda naftakeemia profiili katalüütilise reformimise protsesside madala oktaanarvuga rafinaate ja gaasikondensaatide bensiinifraktsioonid. Selle protsessi tähtsus peaks suurenema, kui kehtestatakse piirangud aromaatsete süsivesinike sisaldusele mootoribensiinides.

Selle protsessi jaoks pakutud arvukatest katalüsaatoritest on tööstuslikult kasutatud tseoliiti sisaldavad bimetallkatalüsaatorid, mis on vastupidavad katalüsaatormürkidele.

Bensiinifraktsioonide hüdrokrakkimise protsessis 85–180 ° C, mis viiakse läbi temperatuuril 350 ° C, rõhul 4 MPa ja toiteruumi kiirusel 0,5–1,5 tundi koos jääkide ringlussevõtuga, 31% isobutaani, 16% isopentaane. ja 10% isoheksaane võib saada vähese kuiva gaasi (C, -C2) väljundiga.

Madala oktaanarvuga bensiinide keerukaks töötlemiseks on välja töötatud kombineeritud protsess (VNIINP-s) isoreformeerivad, mis on kombinatsioon hüdrokrakkimisest (protsessi alguses) ja hüdrokrakkimisprodukti katalüütilisest reformimisest pärast isokomponentide (n.k. fraktsioonid -85 °C) eraldamist. Hüdrokrakkimise etapi GKB-ZM tööstuslik katalüsaator saadakse molübdeeniühendite, seejärel nikli ja P33Y tseoliidi, mille naatriumisisaldus on alla 0,1%, lisamisel alumiiniumhüdroksiidi suspensiooni. Rekonstrueeritud tööstusettevõttes L-35-11/300 läbiviidud kombineeritud isoreformeerimisprotsessi materjalibilanss on näidatud tabelis 1.

Tabel 1. Isoreformeerimisprotsessi materjalibilanss

Protsessi puuduseks on hüdrokrakkimise sektsiooni lühike töötsükkel (3-4 kuud) (samal ajal kui teise etapi regenereerimine on umbes 1 aasta) ja suur gaasi saagis - isokomponent:gaas suhe on ligikaudu võrdne 1:1.

1.5 Selektiivsed hüdrokrakkimise protsessid

Mõeldud mootorikütuste ja -õlide tööomaduste parandamiseks, eelkõige madalatel temperatuuridel. Nende hangumistemperatuuri langus saavutatakse töödeldud tooraines sisalduvate normaalsete parafiinide selektiivse lõhustamise teel.

Katalüütilise toime selektiivsus selektiivse hüdrokrakkimise (SHC) protsessides saavutatakse spetsiaalsete katalüsaatorite abil, mis põhinevad modifitseeritud kõrge ränidioksiidisisaldusega tseoliitidel, millel on molekulaarsõela omadus. SGC katalüsaatoritel on torukujuline poorne struktuur 0,5–0,55 nm sissepääsuakendega, mis on läbitungimiseks ja reageerimiseks seal ligipääsetavad ainult normaalse struktuuriga parafiini molekulidega. Saadud krakkimisproduktide hüdrogeenimiseks viiakse tseoliidi sisse tavapärased hüdrogeenimiskomponendid (VIII ja VI rühma metallid).

Selektiivset hüdrokrakkimist, tuntud ka kui hüdrodeparaatimist, viiakse läbi hüdropuhastusjaamades, mis on mõõteriistade ja tehnoloogiliste režiimide poolest peaaegu sarnased hüdrotöötlusprotsessidega.

Tabel 2. SGK-1 katalüsaatoril erinevate fraktsioonide hüdraulilise vaha eemaldamise protsessi karakteristikud

VNII NP on välja töötanud ka bifunktsionaalse BFK katalüsaatori, mis tagab üheaegselt parafiinse ja väävlisisaldusega kütuse destillaatide hüdrotöötluse ja vesinikvaha eemaldamise ning nõutava hangumispunkti ja väävlisisaldusega reaktiiv- ja diislikütuste tootmise ühes etapis. Lääne-Siberi õlide diislifraktsioonide samaaegse hüdrodevahatamise ja hüdrotöötluse käigus BFK katalüsaatoril on võimalik saada arktilist või talvist diislikütust saagisega 74 ... 85%.

OAO Ufaneftekhimi üksuses L-24-7 võeti kasutusele protsess kaubandusliku Lääne-Siberi õli otsedestillatsiooniga diislifraktsiooni katalüütiliseks hüdrodeparafeerimiseks katalüsaatorite segul: hüdrotöötlus G9-168Sh (OAO Omsknefteorgsintez) ja hüdrodeparaat GKD-5n (hüdroparandus). Novokuibyshev Catalyst Factory), eeltöödeldud disulfiidid ja aniliin. Temperatuuril 350 ... 360 ° C, rõhul 3,5 MPa, ruumi kiirusel 2,25 ... 2,5 h-1 ja WSG tsirkulatsioonikiirusel 800 nm 3 / m 3 väävlisisaldusega toorainest. 0,7...0,9 massiprotsenti. ja hangumistemperatuur vahemikus -17 kuni -20 °C, saadi stabiilne hüdrogeenimisprodukt, mille hangumistemperatuur oli -35 °C.

Hüdrovahatamist kasutatakse ka õlifraktsioonidest ja nende rafinaatidest madala kivinemise õlide tootmiseks. Protsess viiakse läbi temperatuuril 300 ... 430 ° C, rõhul 2 ... 10 MPa, tooraine ruumikiirusel 0,5 ... 2 h-1 Õlide saagis on 80 ... 87%. Hüdrodeparafinisaadi kvaliteet on lähedane õlidele, mis on saadud lahustitega vaha eemaldamisel madalal temperatuuril. Õlide hangumistemperatuuri saab alandada +6°С-lt (40…50)°С-ni.

1.6 Petrooleumi fraktsioonide hüdrogeenimine

Hüdrodearomatiseerimine on katalüütilise reformimise pöördkatalüütiline protsess, mille eesmärk on toota kõrgekvaliteedilisi reaktiivkütuseid, mille aromaatsete süsivesinike sisaldus on piiratud (näiteks T-6 puhul alla 10%) petrooleumi fraktsioonidest (peamiselt otsedestillatsiooniga). ).

< 0,2 % и азота < 0,001 %. Технологическое оформление одноступенчатого варианта близко к типовым процессам гидроочистки реактивных топлив (типа Л-24-9РТ и секций ГО РТ комбинированных установок ЛК-6у). В двухступенчатом процессе предусмотрена стадия предварительной гидроочистки с промежуточной очисткой ВСГ от сероводорода и аммиака.

Viimase sisaldus otsedestillatsiooniga petrooleumi fraktsioonides on olenevalt õli päritolust 14 ... 35% ja kerges katalüütiliselt krakkivas gaasiõlis - kuni 70%. Toorainete hüdrodearomatiseerimine saavutatakse aromaatsete süsivesinike katalüütilise hüdrogeenimisega vastavateks nafteenideks. Samal ajal paranevad lennukikütuste puhul sellised näitajad nagu mittesuitsetava leegi kõrgus, luminomeetriline arv, kalduvus süsiniku tekkeks jne.

Kõrge rõhk ja madal temperatuur on hüdrogeenimisreaktsioonide jaoks termodünaamiliselt soodsamad. Enamik reaktiivkütuste hüdrodearomatiseerimise tööstuslikke protsesse viiakse läbi suhteliselt leebetes tingimustes: temperatuuril 200 ... 350 ° C ja rõhul 5 ... 10 MPa. Olenevalt heterolisandite sisaldusest tooraines ja katalüsaatori vastupidavusest mürkidele, viiakse protsessid läbi ühes või kahes etapis.

Kaheetapilistes seadmetes viiakse esimeses etapis läbi lähteaine väävli- ja lämmastikuühendite sügav hüdrogenolüüs tüüpilistel hüdrogeenimiskatalüsaatoritel ja teises etapis areenide hüdrogeenimine aktiivsetel hüdrogeenimiskatalüsaatoritel, näiteks plaatina-tseoliidil. -sisaldavad katalüsaatoreid. Viimane võimaldab töödelda väävlisisaldusega toorainet ilma eelneva hüdrotöötluseta.< 0,2 % и азота < 0,001 %. Технологическое оформление одноступенчатого варианта близко к типовым процессам гидроочистки реактивных топлив (типа Л-24-9РТ и секций ГО РТ комбинированных установок ЛК-6у). В двухступенчатом процессе предусмотрена стадия предварительной гидроочистки с промежуточной очисткой ВСГ от сероводорода и аммиака.

Tabelis 3 on toodud lennukikütuste hüdrodearomatiseerimise kodumaiste protsesside peamised näitajad.

Tabel 3. Reaktiivkütuste hüdrodearomatiseerimise kodumaiste protsesside näitajad

1.7 Vaakumdestillaadi hüdrokrakkimine 15 MPa juures

Hüdrokrakkimine on tõhus ja erakordselt paindlik katalüütiline protsess, mis võimaldab terviklikult lahendada vaakumdestillaatide (HVDC) süvatöötlemise probleemi, et saada laia valikut mootorikütuseid vastavalt tänapäeva nõuetele ja teatud kütuste vajadustele.

Välismaal, eriti rafineerimistehastes Ameerika Ühendriikides, Lääne-Euroopas ja Jaapanis, kasutatakse kõrgsurveveepuhastusprotsesse rõhul 15–17 MPa, mille eesmärk on saada bensiini (töötanud järgmised neli ettevõtet: UOP, FIN, Shell ja Union Nafta), on laialdaselt arendatud. HKVD protsessi majandusliku efektiivsuse hinnang meie riigis näitab selle protsessi elluviimise otstarbekust valdavalt diislikütuste tootmisel rõhul 10–12 MPa ja lennukikütuste tootmisel rõhul 15 MPa. Kahe kodumaise modifikatsiooni tehnoloogia: ühe- ja kaheetapilised GKVD protsessid (protsessid vastavalt 68-2k ja 68-Zk) töötati välja Ülevenemaalises nafta- ja gaasiuuringute instituudis. Üheastmelist HPHP protsessi on rakendatud mitmes Venemaa rafineerimistehases seoses vaakumgaasiõlide töötlemisega temperatuuril 350–500 °C metallisisaldusega kuni 2 ppm.

1.7.1 Üheastmeline vaakumdestillaadi hüdrokrakkimise protsess

Üheastmeline vaakumdestillaadi hüdrokrakkimise protsess viiakse läbi mitmekihilises (kuni viiekihilises) reaktoris koos mitut tüüpi katalüsaatoritega. Tagamaks, et temperatuurigradient igas kihis ei ületaks 25 °C, viiakse üksikute katalüsaatorikihtide vahele jahutav HSG (karastus) ja paigaldatakse kontaktjaotusseadmed, mis tagavad soojuse ja massiülekande gaasi ja reageeriva voolu vahel. ja gaasi-vedeliku voolu ühtlane jaotus üle katalüsaatori kihi. Reaktori ülemine osa on varustatud voolu kineetilise energia summutite, võrkkastide ja filtritega korrosiooniproduktide püüdmiseks.

Joonisel 1 on kujutatud vaakumdestillaadi 68-2k üheastmelise hüdrokrakkimisseadme (võimsusega 1 miljon tonni aastas diiselversioonil või 0,63 miljonit tonni aastas aastas) skemaatiline vooskeem. lennukikütuse tootmine).

Riis. 1 Üheastmelise vaakumgaasiõli hüdrokrakkimisseadme skemaatiline diagramm; I - tooraine; II - PESE; III - diislikütus; IV - kerge bensiin; V - raske bensiin; VI - raske gaasiõli; VII - süsivesinikgaasid HFC-del; VIII - heitgaasid; IX - regenereeritud MEA lahus; X - MEA lahus regenereerimiseks; XI - veeaur

Lähteaine (350–500 °C) ja taaskasutatud hüdrokrakkimise jääk segatakse HSG-ga, kuumutatakse esmalt soojusvahetites, seejärel P-1 ahjus reaktsioonitemperatuurini ja sisestatakse R-1 (R-2 jne). reaktorid. Reaktsioonisegu jahutatakse toorsoojusvahetites, seejärel õhkjahutites ja temperatuuriga 45–55 °C siseneb kõrgsurveseparaatorisse S-1, kus see eraldatakse HSG-ks ja ebastabiilseks hüdrogeenimisproduktiks. VSG pärast puhastamist H 2 S-st absorberis K-4 suunatakse kompressoriga ringlusse. Ebastabiilne hüdrogeenitud saadus siseneb madalsurveseparaatorisse S-2 läbi survet vähendava klapi, kus osa süsivesinikgaasidest eraldatakse ning vedelikuvoog juhitakse läbi soojusvahetite stabiliseerimiskolonni K-1 süsivesinikgaaside destilleerimiseks ja kerge bensiin. Stabiilne hüdrogenaat eraldatakse K-2 atmosfäärikolonnis edasi raskeks bensiiniks, diislikütuseks (läbi K-3 eemaldamiskolonni) ja fraktsiooniks >360 °C, millest osa saab kasutada retsirkulatsioonina ja bilansikogus - nagu. pürolüüsi tooraine, määrdeõlide alus jne.

Tabelis 5 on toodud ühe- ja kaheetapilise hüdrokrakkimise jääkide retsirkulatsiooniga HPHT materjalibilanss (protsessi režiim: rõhk 15 MPa, temperatuur 405--410°C, toiteruumi kiirus 0,7 h-1, WSG tsirkulatsioonikiirus 1500 m3/m3 ) .

Riikliku sisekomisjoni kodu- ja väliskäitiste toodete toodangu võrdlusnäitajad on toodud tabelis 4.

Tabel 4. Vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise protsesside näitajad kodu- ja välismaistes tehastes.

Tabel 5. Keskmiste destillaatide saamise protsesside karakteristikud HKVD protsessi ühe- ja kaheetapilise versiooniga

1.7.2 Üheastmelise hüdrokrakkimise tehnoloogiline skeem vaakumgaasiõlist valdavalt diislikütuse tootmisega statsionaarses katalüsaatorikihis

Hüdrokrakkimise protsess on eksotermiline ja toitesegu temperatuuri ühtlustamiseks piki reaktori kõrgust juhitakse katalüsaatorikihtide vahelisse tsooni külma vesinikku sisaldavat gaasi. Toorsegu liikumine reaktorites toimub allapoole.

Tehnoloogilised hüdrokrakkimisseadmed koosnevad tavaliselt kahest põhiüksusest: reaktsiooniplokk, mis sisaldab ühte või kahte reaktorit, ja fraktsioneerimisplokk, millel on erinev arv destilleerimiskolonne (stabiliseerimine, vedelate saaduste fraktsioneerimine, vaakumkolonn, fraktsioneerimisabsorber, jne.). Lisaks on sageli üksus gaasi puhastamiseks vesiniksulfiidist. Käitiste võimsus võib ulatuda 13 000 m3/ööpäevas.

Pumba 1 toormaterjal segatakse värske vesinikku sisaldava gaasi ja tsirkulatsioonigaasiga, mis pumbatakse kompressoriga 8. Soojusvaheti 4 ja ahju mähiste 2 läbinud toorgaasisegu kuumutatakse reaktsioonini. temperatuuril ja juhitakse reaktorisse 3 ülalt. Võttes arvesse suurt soojuse vabanemist hüdrokrakkimisel, juhitakse reaktorisse katalüsaatorikihtide vahelistesse tsoonidesse külma vesinikku sisaldavat (tsirkulatsiooni) gaasi, et võrdsustada temperatuure piki reaktori kõrgust.

Reaktsiooniproduktide ja reaktorist väljuva tsirkulatsioonigaasi segu jahutatakse soojusvahetis 4, jahutis 5 ja siseneb kõrgsurveseparaatorisse 6. Siin eraldatakse vedelikust vesinikku sisaldav gaas, mis eraldatakse separaatori põhjast läbi rõhualandusventiil 9, seejärel siseneb madalrõhuseparaatorisse 10. Separaatoris 10 eraldub osa süsivesinikgaase ja vedeliku vool suunatakse soojusvahetisse 11, mis asub enne vahedestilleerimiskolonni 15. Kolonnis , kerge ülerõhu korral eralduvad süsivesinikgaasid ja kerge bensiin.

Bensiin suunatakse osaliselt tagasi kolonni 15 ägeda kastmise vormis ja selle bilansiline kogus pumbatakse tehasest välja "leelistamissüsteemi" kaudu. Ülejäänud osa kolonnist /5 eraldatakse atmosfäärikolonnis 20 raskeks bensiiniks, diislikütuseks ja fraktsiooniks >360 °C.

Atmosfäärikolonni bensiin segatakse vahekolonni bensiiniga ja eemaldatakse tehasest. Diislikütus pärast eemaldamiskolonni 24 jahutamist, "leeliselist" ja seadmest välja pumbamist. Fraktsiooni >360°C kasutatakse kuuma joana kolonni 20 põhjas ja ülejäänu (jääk) eemaldatakse seadmest. Õlifraktsioonide tootmisel on fraktsioneerimisüksusel ka vaakumkolonn.

Vesinikku sisaldav gaas puhastatakse monoetanoolamiini vesilahusega ja suunatakse tagasi süsteemi. Vajaliku vesiniku kontsentratsiooni tsükligaasis tagab värske vesiniku tarnimine (näiteks katalüütilisest reformistist).

Katalüsaatori regenereerimine toimub õhu ja inertgaasi seguga; katalüsaatori kasutusiga on 4--7 kuud.

Tabel 6. Hüdrokrakkimisprotsessi režiim:

Tabel 7. Hapu ja hapu tooraine hüdrokrakkimise üheetapilise protsessi materjalibilanss (järgmistel tingimustel: üldrõhk 5 MPa, temperatuur 425°C, toiteruumi kiirus 1,0 h -1, vesiniku ringluse sagedus sisaldavad gaasi 600 m 3 /m 3 toorainet), mis on toodud allpool.

Näitajad	Vaakumdestillaat hapud õlid (350-500 o C)	Arlani õli vaakumdestillaat	Hapude toorõlide tõrva koksi destillaat (200-450 o C)
		Fraktsioon 200-450 umbes C II	Fraktsioon 350-450 o C III
Võetud, % (massi järgi) Vesinik (100% H2)
Vastu võetud, % (mass) Bensiin (n.k.-- 180 o C) Diislikütus (180–360 o C) Jääk > 360°С vesiniksulfiid Süsivesinikgaasid

Tabel 8. Seda tüüpi lähteainest (väävlisisaldusega ja kõrge väävlisisaldusega) saadud peamiste krakkimistoodete omadused.

Näitajad
		diislikütus		diislikütus		diislikütus		diislikütus
Tihedus temperatuuril 20 o C, kg / m 3 Murdkoostis, umbes С Joodiarv, g I/100 g Valumispunkt, o C väävel, % (massi järgi) tegelikud vaigud, mg/100 ml Kinemaatiline viskoossus, mm 2 / s Oktaanarv (m.m.) või tsetaanarv

Hüdrokrakkimist rasket gaasiõli peetakse heaks pürolüüsi lähteaineks etüleeni tootmisel ning nafteensete süsivesinike poolest rikkaid C5 fraktsioone – 85 °C ja 85–193 °C – peetakse suurepäraseks lähteaineks katalüütiliseks reformimiseks, mille eesmärk on aromaatsete süsivesinike tootmine. Diislikütuse komponendina kasutatakse tavaliselt kerget gaasiõli.

Järeldus

Naftatööstuse üldine trend on kergete naftavarude vähenemine, peaaegu kogu varude suurenemise taga on raske viskoosne hapuõli. Kvaliteetse tooraine potentsiaal on realiseerunud ligi 80%, säilitades vaid väikeste avastuste väljavaated. Rasked naftavarud on ülekaalus Venemaal, Kasahstanis, Hiinas, Venezuelas, Mehhikos, Kanadas ja USA-s.

Ajal, mil naftahinnad purustasid rekordeid teise järel, eelistasid Venemaa naftafirmad ressursibaasi ulatuslikku suurendamist aktiivsele üleminekule uuendusliku arengu teele. Enamik maailma suuremaid nafta- ja gaasiettevõtteid suunas märkimisväärseid vahendeid teadusuuringutesse, mille tulemused sõltuvad nende edasise toimimise efektiivsusest.

Tuleb arvestada, et Vene Föderatsioonis ei avastatud pärast seitsmekümnendaid ainsatki suurt kõrge tootlikkusega põldu ning äsja suurendatud varud halvenevad järsult nende tingimuste poolest.

Üle poole suurte maardlate kõrge tootlikkusega varudest on ammendatud ning suurtes maardlates toimub naftatootmise intensiivne langus. Algas väikeste madala tootlikkusega maardlate massiline kasutuselevõtt.

Nafta- ja gaasitööstuse edasine areng Venemaal sõltub suuresti uute uuenduslike tehnoloogiate loomisest.

Uued konkurentsieelised tänapäevastes tingimustes pakuvad uuenduslike tehnoloogiate kasutamine, mis on üks naftaettevõtete tootmise tehnoloogilise taseme tõstmise allikaid:

ь tõhusa tehnoloogia väljatöötamine raskete õlide jääkide töötlemiseks üleminekutehnoloogiana naftatoorme töötlemiselt alternatiivsete toorainete - rasked ja bituumenõlid, põlevkivi - kasutamisele;

ь mootoribensiinide oktaanarvu suurendamine plii detonatsioonivastaste ainete kasutamisest keeldumise tingimustes;

ь Nafta rafineerimisprotsesside selektiivsuse suurendamine ja energiamahukuse vähendamine, võttes kasutusele uusimad edusammud katalüüsi vallas, täiustades soojus- ja massiülekandeskeeme, kasutades jäätmevoogude soojust, täiustades mõõteriistamist ja luues tõhusamaid energiatehnoloogia seadmeid.

Nafta rafineerimise skeemides vaadeldavate protsesside arendamine tingib vajaduse kasutada vesinikku, et suurendada saadud toodetes H:C suhet võrreldes lähteainega, eemaldada väävli- ja lämmastikuühendid, küllastada olefiine ja hüdrogeenida aromaatseid süsivesinikke. Erinevate katalüütiliste, hüdrogeenimis- ja termiliste protsesside kombinatsioonidega on võimalik saavutada üks või teine ​​kütteõli muundamisaste koos mootorikütuste tootmise mahu ja struktuuri muutumisega vastavalt nende vajadusele.

Lisades kütteõli töötlemise skeemi kerged hüdrokrakkimisprotsessid koos hüdrokrakkimise jäägi katalüütilise krakkimise ja tõrva koksimisega, on võimalik tõsta kütteõli mootorikütusteks muundumise sügavust kuni 57% ning arvestades täiendavat tootmist. kõrge oktaanarvuga komponente, mis põhinevad Cs-C4 fraktsioonide töötlemisel ja kuni 60-61% (mass .) kütteõli puhul.

Kasutatud allikate loetelu

1. Nafta ja gaasi keemia ja tehnoloogia. Verzhinskaya S.V., 2007 (keskerihariduse jaoks)

2. "Nafta ja gaasi süvatöötlemise tehnoloogia" Akhmetov S. A, 2006. (kõrghariduse jaoks)

3. Naftarafineerimistehase käsiraamat: käsiraamat / G. A. Lastovkini, E. D. Radtšenko ja M. Rudini toimetamisel. - L.: Keemia, 1996.- 648

4. Rudin M.G., Drabkin A.E. Lühike juhend õlirafineerimistehase kohta. - L.: Keemia, 2004.- 328s.

5. Naftarafineerimisüksuste tehnoloogilised arvutused: Õpik ülikoolidele Tanatarov M.A., Akhmetshina M.N., Faskhutdinov R.A. ja teised - M.: Keemia, 1997. - 352 lk.

6. Nafta ja gaasi töötlemise protsesside tehnoloogiliste skeemide album / Toim. B. I. Bondarenko. - M.: Keemia, 1998.- 128 lk.

7. Lapik V.V. Põhilised võrdlusandmed tehnoloogiliste arvutuste tegemiseks nafta rafineerimisel ja naftakeemias: Õpik. - Tjumen, TSU, 1980. - 124 lk.

8. Ajakirjad "Nafta ja gaasi tehnoloogiad"

Majutatud saidil Allbest.ru

...

Sarnased dokumendid

Vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise protsessi eesmärk, selle tehnoloogiline režiim, normid. Nõuded toorainele ja valmistoodetele. Käitise materjalibilansi arvutamine. Hüdrokrakkimise protsessi mõju inimeste tervisele ja keskkonnale uurimine.

kursusetöö, lisatud 13.06.2014


Keemiatööstuse automatiseerimine. Hüdrokrakkimisseadmete, katalüsaatori regenereerimise ja diislikütuse hüdrodearomatiseerimise tööprojekti määramine ja väljatöötamine. Automaatjuhtimissüsteemi modelleerimine. Automatiseerimisvahendite valik.

kursusetöö, lisatud 16.08.2012


Taime ajalugu, koostis, tooraine ja tooted. Destillaadifraktsioonide hüdroviimistluse tööstuslikud protsessid. Toornafta hüdrokrakkimise protsessid. Diislikütuste hüdrotöötlus. CDU-AVT-6 üksuse bensiini stabiliseerimise ja sekundaarse destilleerimise plokk.

praktikaaruanne, lisatud 09.07.2014


Hüdrokrakkimine: üldkontseptsioon, katalüsaatorite tüübid, peamised eelised ja puudused, toorained. Kerge katalüütiliselt krakkiv gaasiõli. Diislikütuse otsejooksufraktsioon. Bensiini ja petrooleumi fraktsioonid, mootorikütused ja -õlid, vaakumgaasiõli.

esitlus, lisatud 29.01.2013


Diislikütuse otstarve, ulatus ja klassifikatsioon. Diislikütuse tööstusliku tootmise peamised etapid. Diislikütuse kvaliteedinäitajate nomenklatuuri valik. Kütuse viskoossuse sõltuvus temperatuurist, puhtusastmest, leekpunktist.

kursusetöö, lisatud 12.10.2011


Tutvumine diislikütuse hüdrotöötlusreaktori R-1 funktsioonidega. Hüdrotöötlus kui ainete keemilise muundamise protsess vesiniku mõjul kõrgel rõhul ja temperatuuril. Diislikütuse hüdropuhastusseadme projekti iseloomustus.

lõputöö, lisatud 12.01.2014


Visbreaking kui termilise krakkimise leebeim vorm, kütteõlide ja tõrva töötlemise protsess. Kaasaegsete naftatöötlemistehaste visbreaking peamised ülesanded on: raske kütteõli tootmise vähendamine, tooraineressursside laiendamine.

kursusetöö, lisatud 04.04.2013


Vaakumdestilleerijate omadused ja nende kasutamine. Nafta süvatöötlemise vooluskeemi valik ja põhjendamine. Katalüütilise krakkimise üksuse peamiste seadmete (reaktor, krakkimisproduktide eralduskolonn, niisutuspaak) arvutus.

kursusetöö, lisatud 07.11.2013


Keskkonnasõbraliku diislikütuse tootmise ekstraheerimistehnoloogia uurimine. Puhastatud kütuse saamise tehnoloogilise skeemi kirjeldus. Diislifraktsiooni hüdrotöötlusreaktori, stabiliseerimiskolonni ja lisaseadmete arvutus.

kursusetöö, lisatud 24.01.2012


Nafta rafineerimise skeem. Atmosfääri-vaakumdestilleerimise olemus. Katalüütilise krakkimise omadused. Shell Catalytic Batch Reformer. Bensiini ja diislikütuse kvaliteedi määramine.

4. Katalüütiline krakkimine
Katalüütiline krakkimine on kõige olulisem nafta rafineerimisprotsess, mis mõjutab oluliselt rafineerimistehase kui terviku efektiivsust. Protsessi olemus seisneb lähteaine (vaakumgaasiõli) osaks olevate süsivesinike lagunemises temperatuuri mõjul tseoliiti sisaldava aluminosilikaatkatalüsaatori juuresolekul. KK-üksuse sihttooteks on bensiini kõrge oktaanarvuga komponent, mille oktaaniarv on 90 punkti või rohkem, selle saagis on 50–65%, sõltuvalt kasutatavast toorainest, tehnoloogiast ja kasutatavast režiimist. Kõrge oktaanarv on tingitud sellest, et isomerisatsioon toimub ka lõhenemise ajal. Protsessi käigus saadakse propüleeni ja butüleene sisaldavad gaasid, mida kasutatakse toorainena naftakeemiatööstuses ja kõrge oktaanarvuga bensiinikomponentide tootmiseks, kerge gaasiõli (diisli- ja küttekütuste komponent) ning raske gaasiõli (tooraine tootmiseks) tahmast või kütteõlide komponendist.
Kaasaegsete tehaste keskmine võimsus on 1,5-2,5 miljonit tonni, samas on maailma juhtivate ettevõtete tehastes 4,0 miljoni tonnise võimsusega tehaseid.
Installimise põhiosa on reaktor-regeneraatorplokk. Seade sisaldab ahju tooraine soojendamiseks, reaktorit, milles krakkimisreaktsioonid toimuvad vahetult, ja katalüsaatori regeneraatorit. Regeneraatori eesmärk on põletada ära krakkimisel tekkinud ja katalüsaatori pinnale sadestunud koks. Reaktor, regeneraator ja lähteaine sisendseade on ühendatud torujuhtmetega (pneumaatilised transpordiliinid) mille kaudu katalüsaator ringleb.
Kõige edukamat, kuigi mitte uut kodumaist tehnoloogiat kasutatakse 2 miljoni tonnise võimsusega tehastes Ufas, Omskis ja Moskvas. Reaktor-regeneraatori ploki skeem on näidatud joonisel 14. Joonisel 15 on näidatud foto sarnasest ExxonMobili tehnoloogiat kasutavast tehasest.
Venemaa rafineerimistehaste katalüütilise krakkimise võimsus on praegu selgelt ebapiisav ja just uute plokkide kasutuselevõtuga lahendatakse probleem prognoositava bensiinipuudusega. Naftaettevõtete deklareeritud rafineerimistehaste rekonstrueerimise programmide rakendamisega on see probleem täielikult kõrvaldatud.
Viimastel aastatel on Rjazanis ja Jaroslavlis rekonstrueeritud sama tüüpi tugevalt kulunud ja aegunud paigaldised, mis võeti kasutusele nõukogude perioodil, ning Nižnekamskisse on ehitatud uus. Samal ajal kasutati Stone & Websteri ja Texaco tehnoloogiaid.

Joonis 14. Katalüütilise krakkimise üksuse reaktor-regeneraatori ploki skeem

Tooraine, mille temperatuur on 500-520°C, segus pulbristatud katalüsaatoriga liigub 2-4 sekundit tõusutoru reaktorist üles ja läbib kraki. Pragunevad tooted lähevad eraldaja, mis asub liftireaktori peal, kus toimuvad keemilised reaktsioonid ja eraldatakse katalüsaator, mis väljub separaatori alumisest osast ja voolab gravitatsioonijõul regeneraatorisse, milles põletatakse koksi temperatuuril 700°C. . Pärast seda suunatakse taaskasutatud katalüsaator tagasi tooraine sisendseadmesse. Rõhk reaktor-regeneraatoriplokis on atmosfäärilähedane. Reaktor-regeneraatori ploki kogukõrgus on 30-55 m, separaatori ja regeneraatori läbimõõdud on vastavalt 8 ja 11 m 2,0 miljoni tonnise võimsusega jaama kohta.
Pragunevad tooted lahkuvad separaatori ülaosast, jahutatakse ja suunatakse rektifikatsiooni.
Katakrakkimine võib olla osa kombineeritud üksustest, sealhulgas toormaterjalide esialgne hüdrokrakkimine või kerge hüdrokrakkimine, gaaside puhastamine ja fraktsioneerimine.

Fotod katalüütilise krakkimise üksustest

Joonis 16. Reaktoriüksus katalüütiliseks krakkimiseks, kasutades ExxonMobili tehnoloogiat. Paremal pool on reaktor, sellest vasakul on regeneraator.

5. Hüdrokrakkimine
Hüdrokrakkimine on protsess, mille eesmärk on saada kvaliteetse petrooleumi ja diislikütuse destillaadid, samuti vaakumgaasiõli, krakkides lähteaine süsivesinikke vesiniku juuresolekul. Samaaegselt krakkimisega puhastatakse tooted väävlist, küllastatakse olefiinid ja aromaatsed ühendid, mis toob kaasa saadud kütuste kõrged töö- ja keskkonnaomadused. Näiteks hüdrokrakitud diislikütuse destillaadi väävlisisaldus on miljondikes protsendis. Saadud bensiinifraktsioonil on madal oktaanarv ja selle raske osa võib olla reformimise lähteaine. Hüdrokrakkimist kasutatakse ka õlitööstuses kvaliteetsete baasõlide saamiseks, mis on oma omaduste poolest lähedased sünteetilistele õlidele.
Hüdrokrakkimise toorainete valik on üsna lai - otsedestillatsiooniga vaakumgaasiõli, katalüütilise krakkimise ja koksistamise gaasiõlid, õliploki kõrvalsaadused, kütteõli, tõrv.
Hüdrokrakkimisseadmeid ehitatakse reeglina suure võimsusega - toorainena 3-4 miljonit tonni aastas.
Tavaliselt ei piisa hüdrokrakkimise tagamiseks reformimisseadmetes toodetud vesiniku mahust, seetõttu ehitatakse rafineerimistehastesse eraldi agregaate vesiniku tootmiseks süsivesinikgaaside aurureformimise teel.
Tehnoloogilised skeemid on oma olemuselt sarnased hüdrotöötlusseadmetega - vesinikku sisaldava gaasiga (HCG) segatud lähteaine kuumutatakse ahjus, siseneb katalüsaatorkihiga reaktorisse, reaktorist saadavad tooted eraldatakse gaasidest ja suunatakse rektifikatsiooni. Hüdrokrakkimise reaktsioonid kulgevad aga soojuse vabanemisega, seega näeb tehnoloogiline skeem ette külma HCG sisestamise reaktsioonitsooni, mille tarbimist kontrollib temperatuur. Hüdrokrakkimine on üks ohtlikumaid naftarafineerimisprotsesse, mille puhul temperatuurirežiimi kontrolli alt väljumisel toimub järsk temperatuuri tõus, mis toob kaasa reaktoriploki plahvatuse.
Hüdrokrakkimisseadmete mõõteriistad ja tehnoloogiline režiim erinevad sõltuvalt konkreetse rafineerimistehase tehnoloogilise skeemiga määratud ülesannetest ja kasutatavast lähteainest.
Näiteks madala väävlisisaldusega vaakumgaasiõli ja suhteliselt väikese koguse valguse saamiseks (kerge hüdrokrakkimine) viiakse protsess läbi rõhul kuni 80 atm ühes reaktoris temperatuuril umbes 350°C.
Maksimaalse valguse saagise saavutamiseks (kuni 90%, sealhulgas kuni 20% toormaterjali bensiinifraktsioonist) viiakse protsess läbi kahes reaktoris. Samal ajal sisenevad esimese reaktori järgsed saadused destilleerimiskolonni, kus keemiliste reaktsioonide tulemusena saadud kerged saadused destilleeritakse ära ja jääk teise reaktorisse, kus see uuesti hüdrokrakkitakse. Sel juhul on vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise ajal rõhk umbes 180 atm ning kütteõli ja tõrva hüdrokrakkimise ajal üle 300. Protsessi temperatuur on vastavalt 380-450°C ja kõrgem.
Kuni viimase ajani Venemaal hüdrokrakkimise protsessi ei kasutatud, kuid 2000. aastatel võeti võimsused kasutusele Permi (joonis 16), Jaroslavli ja Ufa tehastes, mitmetes tehastes rekonstrueeriti hüdrokrakkimise seadmed kerge hüdrokrakkimise protsessi jaoks. Seadme paigaldamine käib ettevõttes Kirishinefteorgsintez LLC, ehitamine on kavandatud Rosneft OJSC tehastesse.
Hüdrokrakkimise ja katalüütilise krakkimise agregaatide ühine ehitamine nafta süvarafineerimiskomplekside raames tundub olevat kõige efektiivsem kõrge oktaanarvuga bensiinide ja kvaliteetsete keskdestillaatide tootmiseks.

Fotod hüdrokrakkimisseadmetest

Sergei Pronin

Õli. Venemaal on ilmunud uus kompleks nafta süvarafineerimiseks hüdrokrakkimise tehnoloogiat kasutades. Kuid praegu on veel vara öelda, et naftafirmad liiguvad esmasest rafineerimisest sügavrafineerimisele.

Permis pandi tööle Lukoili rafineerimistehase nafta süvatöötlemise kompleks. Ettevõtte sõnumi kohaselt on sellest tulenev kergete naftatoodete toodangu kasv võrreldav 2,3 miljoni tonni nafta lisatöötlemisega aastas. Aga kui suurt rolli kompleks mängima hakkab, on veel raske öelda. "Venemaa jaoks on hea, et Lukoil tõstab rafineerimistaset ühes oma võtmekäitises," ütles FC Uralsibi analüütik Marina Lukašova. "Kuid see pole teiste naftafirmade ees palju eeliseid saavutanud ja rafineerimistehasid on liiga palju. mis vajavad uuendamist".

Uues kompleksis on hüdrokrakkimisseade, mis on üsna kaasaegne, kuid kallis tehnoloogia. Rohkem rääkis sellest "F." Aleksandr Jakovlev, EPN-Consultingu direktor: "Varem töötas Venemaal hüdrokrakkimise üksus ainult Ufas Ufaneftekhimis. Kuid see töötas halvasti - seda rekonstrueeriti pidevalt. Nüüd on Permis alustanud tööd teine ​​​​üksus, kasutades uut, kaasaegsemat tehnoloogia, mis võimaldab suurendada kergete naftatoodete tootmist.See protsess on aga väga kallis, mistõttu kasutatakse praegu peamiselt katalüütilist krakkimist.2 miljoni tonni nafta töötlemise tehase ehitamine aastas maksab umbes 1,5-2 miljardit dollarit , 5-6 miljoni tonnise nafta rafineerimistehase maksumus "Otsus, mida ehitada, sõltub ettevõtte stardivõimsusest. Kui rafineerimisvõimsust on vähe, ehitab ta uue rafineerimistehase, kui seda on piisavalt, võib ta endale lubada uuendamist. ."

IG Atoni analüütik Dmitri Lukašov ütles F.-le, et hüdrokrakkimist ei peeta välismaal supertehnoloogiaks, kuid Venemaa jaoks on see üsna progressiivne. Selle kasutamisel kergnaftatoodete saagikus suureneb, kuid Lukoili mastaabis ei ole muutused tõsised. Jah, kompleks on kallis. Selle raha eest oli võimalik ehitada uus töötlemistehas. Lukoil pole aga ainus ettevõte, kes on otsustanud hüdrokrakkimise kasutusele võtta. Rosneft kavatseb seda tehnoloogiat kasutada Komsomolski rafineerimistehases alates 2005. aastast, samas kui Surgutneftegaz plaanib selle paigaldada Kirishi rafineerimistehasesse 2008. aastaks.

Lukoili arvutuste kohaselt suurendab uus kompleks mootorikütuse tootmist enam kui 1 miljoni tonni võrra aastas, samas kui naftatoodete kvaliteet vastab Euroopa standarditele. "Samas on madala töötlemisastmega tooted välismaal väga nõutud," ütles CenterInvest Securitiesi analüütik Anastasia Andronova F-ile. "Lühiajaliselt oleks tulusam ehitada ettevõte nafta esmase rafineerimise jaoks. Lukoil keskendub tulevikule, kuid 3-4 aasta pärast on see tehnoloogia odavam. Vaevalt, et hüdrokrakkimine praegu väga populaarseks muutub, kuna Venemaal on töötlemisvõimsust puudu."

Lukoili andmetel ulatusid investeeringud kompleksi 10,8 miljardi rublani. "Meie arvutuste kohaselt on projektist saadav lisatulu üle 4 miljardi rubla aastas," ütles Investeerimisfirma Prospekt analüütik Dmitri Mangilev F. "Seega saame rääkida projekti üsna kiirest tasumisest. Teisest küljest võib uue rafineerimistehase ehitamine, mis on kavandatud 2 miljoni tonni nafta töötlemiseks aastas, maksta Lukoilile umbes 300–350 miljonit dollarit, mis on umbes sama palju kui uus käitis. on kaheldav, kas teised kodumaised ettevõtted investeerivad sellistesse projektidesse või eelistavad uute rajatiste ehitamist, seda enam, et teised suurettevõtted peale Lukoili on rohkem keskendunud toornafta ekspordile.

Seega on Venemaal uued naftatöötlemistehnoloogiad koondamisel, kuid praegu on raske öelda, kui laialdaselt naftatööstus neid kasutama hakkab. Suured ettevõtted eelistavad endiselt toornaftat eksportida. Veelgi enam, mõne jaoks on töötlemisvõimsuste nappuse probleem terav ja ennekõike püütakse seda lahendada rafineerimistehaste ehitamisega. Ja alles siis mõtlevad nad toote kvaliteedi uuendamisele ja parandamisele. l

Orsknefteorgsintez PJSC ehk Orski naftatöötlemistehas kuulub Mihhail Gutserievi tööstus- ja finantskontserni SAFMAR. Tehas tegutseb Orenburgi piirkonnas, varustab oma piirkonda ja sellega piirnevaid piirkondi naftatoodetega - mootorikütuse, kütteõli ja bituumeniga. Juba mitu aastat on ettevõttes käimas ulatuslik moderniseerimine, mille tulemusena püsib tehas veel paljudeks aastateks naftatöötlemise tööstuse liidrite seas.

Praegu on Orski naftatöötlemistehas alustanud vastvalminud rajatistest olulisima, hüdrokrakkimiskompleksi katsekäivitamist. Juuniks lõpetati selles objektis ehitus-, paigaldus- ja kasutuselevõtutööd "tühikäigul" ning seadmete silumine ja reguleerimine "koormuse all". Selle kompleksi ehitusse tehtavate investeeringute kogumaht on üle 43 miljardi rubla, projekti rahastamiseks kasutatakse nii oma- kui ka laenuvahendeid.

Lähitulevikus võetakse toorained paigaldamiseks vastu ja algab kõigi toodete saamise protsesside silumine. Testrežiim on vajalik hüdrokrakkimiskompleksi kõigis rajatistes tehnoloogilise režiimi silumiseks, sobiva kvaliteediga toodete saamiseks ja muu hulgas ka litsentsiandja Shell Global Solutions International B.V. kehtestatud garantiinäitajate kinnitamiseks. (Shell)

Režiimi kohandamist teostavad ONOS-i divisjonid tellivate töövõtjate kaasamisel ja Shelli litsentsiandja esindaja juuresolekul. ONOS-i põhiaktsionär ForteInvest plaanib lõpetada töö katserežiimis ja panna rajatise kommertskasutusele juba selle aasta juulis. Seega on vaatamata riigi keerulisele majanduslikule olukorrale plaanitud hüdrokrakkimise kompleks rajada ülilühikese ajaga – esimesed tööd projektiga algasid 2015. aasta keskel ning hüdrokrakkimine saavutab oma projekteerimisvõimsuse ligikaudu 33 kuud pärast algust. projektist.

Moderniseerimisrajatiste kasutuselevõtt viib Orski rafineerimistehase rafineerimise uuele tasemele, mis võimaldab suurendada selle sügavust 87% -ni. Kergete naftatoodete valik suureneb 74%-ni. Moderniseerimisprogrammi selle etapi tulemusena muutub ettevõtte tootesari: vaakumgaasiõli lakkab olemast turustatav toode, kuna sellest saab hüdrokrakkimisseadme tooraine; suureneb oluliselt lennukipetrooleumi ja Euro 5 klassi diislikütuse toodang.

Orski rafineerimistehase aktsionärid pööravad suurt tähelepanu ettevõtte pikaajalisele arengule. Tootmise ülemaailmne moderniseerimine, mis on käimas 2012. aastast, on väga oluline mitte ainult ettevõtte, vaid ka piirkonna jaoks, sest tehas on üks Orski linna moodustavatest ettevõtetest. Praegu töötab rafineerimistehases umbes 2,3 tuhat inimest - linna ja lähikülade elanikke. Tootmise uuendamine on linna sotsiaalsfääri jaoks väga oluline - see on uute töökohtade loomine, tootmisega tegeleva kvalifitseeritud personali arvu suurenemine ja sellest tulenevalt linna töötajate üldise elatustaseme tõus. tehas ja linn.

PJSC "Orsknefteorgsintez"‒ naftatöötlemistehas, mille võimsus on 6 miljonit tonni aastas. Tehase tehnoloogiliste protsesside komplekt võimaldab toota umbes 30 tüüpi erinevaid tooteid. Nende hulgas on 4. ja 5. klassi mootoribensiinid; lennukikütus RT; klasside 4 ja 5 suve- ja talvetüüpide diislikütus; teede- ja ehitusbituumen; kütteõli. 2017. aastal oli nafta rafineerimise maht 4 miljonit 744 tuhat tonni.

Hüdrokrakkimiskompleks sisaldab hüdrokrakkimisseadet ennast, väävli tootmisüksust koos granuleerimis- ja mahalaadimisseadmega, keemilise veepuhastuse seadet, vee ringlussevõtu seadet ja lämmastikujaama nr 2. Vaakumgaasiõli hüdrokrakkimiskompleksi ehitamine algas 2015. aastal ning selle käivitamine on kavandatud 2018. aasta suvel.

Hüdrokrakkimine on katalüütiline protsess nafta destillaatide ja jääkide töötlemiseks mõõdukal temperatuuril ja kõrgendatud vesiniku rõhul hüdrogeenivate ja happeliste omadustega polüfunktsionaalsetel katalüsaatoritel (ja selektiivsed hüdrokrakkimisprotsessid ja sõelaefekt).

Hüdrokrakkimine võimaldab saada laias valikus kvaliteetseid naftasaadusi (vedelgaasid C 3 - C 4, bensiin, lennuki- ja diislikütused, õlikomponendid) suure saagisega praktiliselt igast nafta lähteainest, valides sobivad katalüsaatorid ja tehnoloogilised tingimused ning on üks kuluefektiivsemaid, paindlikumaid ja kõige süvendavamaid nafta rafineerimisprotsesse.

1. Vaakumgaasiõli kerge hüdrokrakkimine

Alates 1980. aastast, seoses diislikütuse nõudluse kasvutempoga võrreldes mootoribensiiniga, on alates 1980. aastast välismaal alustatud vaakumdestillaat-kerge hüdrokrakkimise (LTC) seadmete tööstuslikku rakendamist, mis võimaldab hankida märkimisväärses koguses diislikütust. kütus samaaegselt madala väävlisisaldusega lähteainega katalüütiliseks krakkimiseks. JIGC-protsesside juurutamine viidi alguses läbi varem kasutusel olnud katalüütilise krakkimise lähteaine hüdrodesulfureerimise seadmete rekonstrueerimisega, seejärel spetsiaalselt projekteeritud uute sõlmede ehitamisega.

LGK protsessi kodumaine tehnoloogia töötati välja Ülevenemaalises Naftauuringute Instituudis 1970. aastate alguses, kuid pole veel saanud tööstuslikku rakendamist.

LGD protsessi eelised hüdrodesulfureerimise ees:

Kõrge tehnoloogiline paindlikkus, mis võimaldab sõltuvalt mootorikütuste nõudlusest hõlpsasti muuta (reguleerida) diislikütuse ja bensiini suhet diislikütuseks maksimaalse muundamise või sügava väävlitustamise režiimis, et saavutada maksimaalne katalüütilise krakkimise kogus. lähteaine;

Seoses diislikütuse tootmisega LGK-s on katalüütilise krakkimise agregaadi võimsus vastavalt tühjendatud, mis võimaldab kaasata töötlemisse muid tooraineallikaid.

Vaakumgaasiõli LGD 350...500 °C kodune üheetapiline protsess viiakse läbi ANMC katalüsaatoril rõhul 8 MPa, temperatuuril 420...450 °C, toiteruumi kiirusel 1,0. ..1,5 h -1 ja WSG ringluskiirus umbes 1200 m 3 / m 3.

Kõrge metallisisaldusega tooraine töötlemisel viiakse LGD protsess läbi ühes või kahes etapis mitmekihilises reaktoris, kasutades kolme tüüpi katalüsaatoreid: laia pooriga hüdrodemetalliseerimiseks (T-13), suure hüdrodesulfureerimisaktiivsusega (GO-116). ) ja tseoliiti sisaldav hüdrokrakkimiseks (GK-35). Vaakumgaasiõli LGD protsessis võib saada kuni 60% suvist diislikütust, mille väävlisisaldus on 0,1% ja hangumistemperatuur on 15 ° C (tabel 8.20).

Üheetapilise LGC protsessi puuduseks on lühike töötsükkel (3...4 kuud). VNII NP-s välja töötatud protsessi järgmine versioon on kaheetapiline LGK, mille regeneratsioonitsükkel on 11 kuud. - soovitatav kombineerida G-43-107u tüüpi katalüütilise krakkimise seadmega.

Vaakumdestillaadi hüdrokrakkimine 15 MPa juures

Hüdrokrakkimine on tõhus ja erakordselt paindlik katalüütiline protsess, mis võimaldab terviklikult lahendada vaakumdestillaatide (HVDC) süvatöötlemise probleemi, et saada laia valikut mootorikütuseid vastavalt tänapäeva nõuetele ja teatud kütuste vajadustele.

Üheastmeline vaakumdestillaadi hüdrokrakkimisprotsess viiakse läbi mitmekihilises (kuni viis kihti) reaktoris mitut tüüpi katalüsaatoritega. Tagamaks, et temperatuurigradient igas kihis ei ületaks 25 °C, on üksikute katalüsaatorikihtide vahel ette nähtud jahutav HSG (jahutus) ja kontaktjaotusseadmed, mis tagavad soojuse ja massiülekande gaasi ja reageeriva voolu vahel. ja gaasi-vedeliku voolu ühtlane jaotus üle katalüsaatorikihi. Reaktori ülemine osa on varustatud voolu kineetilise energia summutite, võrkkastide ja filtritega korrosiooniproduktide püüdmiseks.

Joonisel fig. 8.15 on kujutatud vaakumdestillaadi 68-2k üheastmelise hüdrokrakkimise seadme ühe kahe paralleelse töösektsiooni skemaatiline vooskeem (võimsusega 1 miljon tonni aastas diiselversiooni või 0,63 miljonit tonni aastas reaktiivlennuki puhul kütuse tootmine).

Tooraine (350...500 °C) ja taaskasutatud hüdrokrakkimise jääk segatakse HSG-ga, kuumutatakse esmalt soojusvahetites, seejärel ahjus. P-1 reaktsioonitemperatuurini ja juhitakse reaktoritesse R-1 (R-2 jne.). Reaktsioonisegu jahutatakse toorsoojusvahetites, seejärel õhkjahutites ja suunatakse temperatuuril 45...55°C kõrgsurveseparaatorisse. C-1, kus toimub eraldumine WSG-ks ja ebastabiilseks hüdrogenaadiks. PESE pärast puhastamist H2S-st absorberis K-4 kompressor on tsirkuleeritud.

Ebastabiilne hüdrogeenitud toode suunatakse läbi rõhualandusklapi madalrõhuseparaatorisse C-2, kus osa süsivesinikgaasidest eraldatakse ja vedeliku vool juhitakse läbi soojusvahetite stabiliseerimiskolonni K-1 süsivesinikgaaside ja kerge bensiini destilleerimiseks.

Stabiilne hüdrogenaat eraldatakse täiendavalt atmosfäärikolonnis K-2 raske bensiini jaoks, diislikütus (läbi eemaldamiskolonni K-3) ja fraktsioon >360 °C, millest osa saab kasutada retsirkulatsioonina ja jääkkogus - pürolüüsi toorainena, määrdeõlide alusena jne.

Tabelis. 8.21 näitab ühe- ja kaheastmelise HPHT materjalibilanssi koos hüdrokrakkimise jäägi retsirkulatsiooniga (protsessi režiim: rõhk 15 MPa, temperatuur 405 ... ).

Hüdrokrakkimisprotsesside puudusteks on nende suur metallikulu, suured kapitali- ja tegevuskulud, vesinikutehase ja vesiniku enda kõrge hind.