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: "Nafta lähteaine hüdrokrakkimine"

Seda teeb õpilane:

Emeldjajev V.A.

Õpetaja kontrollis:

Pavlova E.A

Penza 2013

• Sissejuhatus
• 1. Nafta lähteainete hüdrokrakkimine
• 1.1 Hüdrokrakkimise reaktsioonide keemia ja mehhanismi tunnused
• 1.2 Hüdrokrakkimise katalüsaatorid
• 1.3 Hüdrokrakkimise protsesside peamised parameetrid
• 1.4 Bensiinifraktsioonide hüdrokrakkimine
• 1.5 Selektiivsed hüdrokrakkimisprotsessid
• 1.6 Petrooleumi fraktsioonide hüdrogeenimine
• 1.7 Vaakumdestillaadi hüdrokrakkimine 15 MPa juures
• 1.7.1 Üheastmeline hüdrokrakkimisprotsess vaakumdestillaatide jaoks
• 1.7.2 Üheastmelise hüdrokrakkimise tehnoloogiline skeem vaakumgaasiõlist peamiselt diislikütuse tootmisega statsionaarses katalüsaatorikihis
• Järeldus
• Kasutatud allikate loetelu

Sissejuhatus

Venemaa naftatööstus jääb oma arengus märkimisväärselt maha maailma tööstusriikidest. Tööstuse peamisteks probleemideks on nafta rafineerimise madal sügavus ja toodetud naftatoodete madal kvaliteet.

Venemaa naftatöötlemistehaseid iseloomustab madal nafta lähteaine muundamine väärtuslikumateks rafineeritud toodeteks. Põhiliste mootorikütuste (mootoribensiin, diislikütus) toodang jääb Venemaa Föderatsioonis keskmiselt alla maailma tööstusriikide naftatöötlemise näitajatele ja kõige suurem on kütteõli tootmise osatähtsus.

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

Viimasel ajal on olnud tendents Venemaa naftatöötlemistööstuse olukorra paranemisele. Paranemise märgid on Venemaa naftaettevõtete nafta rafineerimisse tehtavate investeeringute märkimisväärne suurenemine, nafta rafineerimismahtude suurenemine, toodetavate mootorikütuste kvaliteedi järkjärguline paranemine pliisisaldusega mootoribensiini tootmisest loobumise tõttu, osa kõrge oktaanarvuga bensiini ja keskkonnasõbralike toodangust. Viimastel aastatel on mitmed Venemaa rafineerimistehased aktiivselt ehitanud uusi süvaõli rafineerimiskomplekse (DOC). 2004. aastal käivitati Permi naftatöötlemistehases (LUKOIL OJSC) vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise kompleks, 2005. aastal Slavneft Jaroslavli naftatöötlemistehases gaasi-gaasõli hüdrokrakkimise kompleks ja 2005. aastal käivitati vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise kompleks. Rjazani naftatöötlemistehas, mis kuulub TNK-BP-le. Katalüütilise krakkimise kompleks käivitati ettevõtte TAIF Nižnekamski rafineerimistehases. Surgutneftegazi tehases Kirishis on käimas vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise kompleksi ehitamine.

Rekonstrueeritud rafineerimistehastes hakati tootma euroopaliku kvaliteediga naftasaadusi ning ettevõtete asukohapiirkondades paranes keskkonnaseisund.

1. Nafta lähteainete hüdrokrakkimine

Hüdrokrakkimisprotsess on mõeldud peamiselt madala väävlisisaldusega kütusedestillaatide tootmiseks erinevatest lähteainetest. Tavaliselt allutatakse vaakum- ja atmosfäärigaasiõlid, termilise ja katalüütilise krakkimise gaasiõlid, deasfalteeritud õlid ning harvemini kütteõlid ja tõrvad hüdrokrakkimisele, et toota mootoribensiini, reaktiiv- ja diislikütuseid, naftakeemia sünteesi toorainet ja mõnikord veeldatud süsivesinikgaasid (bensiini fraktsioonidest). Hüdrokrakkimine kulutab oluliselt rohkem vesinikku kui sama tüüpi tooraine hüdrotöötlus.

Hüdrokrakkimine on katalüütiline protsess nafta destillaatide ja jääkide töötlemiseks mõõdukal temperatuuril ja kõrgendatud vesiniku rõhul hüdrogeenivate ja happeliste omadustega multifunktsionaalsetel katalüsaatoritel (ja selektiivsete hüdrokrakkimisprotsesside puhul sõelaefektiga).

Hüdrokrakkimine võimaldab sobivate katalüsaatorite ja tehnoloogiliste tingimuste valimisel saada laias valikus kõrgekvaliteedilisi naftasaadusi (vedelgaasid C 3 - C 4, bensiin, reaktiiv- ja diislikütused, õlikomponendid) peaaegu igast nafta lähteainest. on üks kulutõhusatest, paindlikest ja nafta rafineerimist süvendavatest protsessidest.

Kaasaegses naftarafineerimises rakendatakse järgmist tüüpi tööstuslikke hüdrokrakkimisprotsesse:

1) bensiinifraktsioonide hüdrokrakkimine, et saada kergeid isoparafiinseid süsivesinikke, mis on väärtuslikud toorained sünteetilise kummi ja kõrge oktaanarvuga mootoribensiini lisandite tootmiseks;

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

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

4) vaakumgaasiõlide kerge hüdrokrakkimine katalüütilise krakkimise tooraine täiustamise eesmärgil koos diislifraktsioonide samaaegse tootmisega;

5) vaakumdestillaatide hüdrokrakkimine mootorikütuste ja kõrge indeksiga õlialuste saamiseks;

6) naftajääkide hüdrokrakkimine mootorikütuste, määrdeõlide, madala väävlisisaldusega katlakütuste ja katalüütilise krakkimise tooraine saamiseks.

1.1 Hüdrokrakkimise reaktsioonide keemia ja mehhanismi tunnused

Hüdrokrakkimist võib käsitleda kombineeritud protsessina, milles toimuvad nii hüdrogenolüüsi (st C -S, C -N ja C -O sidemete lõhustamise) kui ka dehüdrogeenimise ja krakkimise (st C lõhustamise) reaktsioonid. -C side) viiakse läbi samaaegselt, kuid ilma koksi moodustumiseta, saades lähteainega võrreldes madalama molekulmassiga tooteid, mis on puhastatud heteroaatomitest, ei sisalda olefiine, kuid on vähem aromatiseeritud kui katalüütilise krakkimise korral.

Nafta lähteaine hüdrokrakkimise tulemused (materjalide tasakaal ja toodete kvaliteet) määravad suuresti katalüsaatori omadused: selle hüdrogeenimis- ja happelised aktiivsused ning nende suhe. Olenevalt kasutusotstarbest võib kasutada katalüsaatoreid, millel on ülekaalus hüdrogeenimis- või krakkimisaktiivsus. Tulemuseks on vastavalt kerge või sügava hüdrokrakkimise tooted.

Nafta lähteaine 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 hüdrorafineerimisel);

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

Aromatiseerimise ja polükondensatsiooni reaktsioonid koksiks, mis tekivad katalüütilise krakkimise ajal, hüdrokrakkimise protsessides, mis viiakse läbi kõrgel vesiniku rõhul ja madalatel temperatuuridel, on termodünaamiliste piirangute ja koksi hüdrogeenimise tõttu vesinikuga oluliselt pärsitud.

Hüdrogenolüüs väävlit, lämmastikku ja hapnikku sisaldavad ühendid kulgevad sama mehhanismi kaudu nagu hüdrotöötlusprotsessides ja lõppevad vesiniksulfiidi, ammoniaagi, vee ja vastava süsivesiniku moodustumisega. hüdrokrakkimise katalüsaatoriga vaakumdestilleerija

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

Kõrgmolekulaarsete parafiinide hüdrokrakkimine kõrge happelise aktiivsusega katalüsaatoritel viiakse see läbi karbeeniumioonide mehhanismi järgi, valdavalt keskosa katkestusega madalaima C-C sideme energiaga. Nagu katalüütilise krakkimise puhul, dehüdrogeenitakse parafiine esmalt katalüsaatori metalltsentrites, moodustades alkeenid. Happelistes kohtades olevad alkeenid muundatakse seejärel 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 väga endotermiline, siis hüdrokrakkimise käigus ei teki peaaegu üldse metaani ja etaani ning isobutaani ja isopetaanide saagis on kõrge (üle tasakaalu). Kõrge hüdrogeenimise ja mõõduka happelise aktiivsusega 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 parafiinide üldine muundumine on esimeses protsessis suurem kui teises. Selle põhjuseks on alkeenide moodustumise lihtsus hüdrokrakkimise katalüsaatorite hüdrodehüdrogeenimiskohtades. Selle tulemusena kulgeb ahelamehhanismi 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 moodustumisel edasiseks muundumiseks.

Pikkade alküülahelatega nafteenid kõrge happeaktiivsusega katalüsaatorite hüdrokrakkimise ajal isomeriseeritakse ja laguneb ahel, nagu parafiinsed süsivesinikud. Rõnga lõhenemist esineb vähesel määral. Kuueliikmeliste nafteenide isomeerimisreaktsioonid viieliikmelisteks nafteenideks kulgevad intensiivselt. Bitsüklilised nafteenid muundatakse valdavalt monotsüklilisteks nafteenideks ning tsüklopentaani derivaatide saagis on suur. Madala happelise aktiivsusega katalüsaatoritel toimub peamiselt hüdrogenolüüs - tsükli lõhustumine 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, dehüdrogeeniv ja sideaine, mis tagab mehaanilise tugevuse ja poorse struktuuri.

Krakkimiskatalüsaatorites sisalduvaid tahkeid happeid: tseoliite, aluminosilikaate ja alumiiniumoksiidi kasutatakse happekomponendina, mis täidab krakkimis- ja isomeerimisfunktsioone. Happesuse suurendamiseks sisestatakse mõnikord katalüsaatorisse halogeen.

Hüdrogeenivaks komponendiks on tavaliselt need metallid, mis on osa hüdrotöötluskatalüsaatoritest: 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, haruldased muldmetallid jne. Sideaine ülesandeid täidavad sageli happeline komponent (alumiiniumoksiid, alumosilikaadid), samuti räni, titaani oksiidid , tsirkoonium, magneesium ja tsirkooniumi silikaadid.

Oluliselt paremad hüdrokrakkimise tulemused saavutatakse kõrge happesusega ja optimaalse hüdrogeenimisaktiivsusega katalüsaatorite kasutamisel, mille eelised tööstusliku tooraine suhtes on järgmised:

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

butaanifraktsioon sisaldab 60 - 80% isobutaani;

pentaani ja heksaani fraktsioonid koosnevad 90–96% ulatuses isomeeridest. Tsükloparafiinid C6 sisaldavad umbes 90% metüültsüklopentaani. Selle tulemusena kerge bensiin (kuni 85 ° C), mis sisaldab 80-90 % parafiinidel, kuni 5% benseeni ja 10–20% nafteene, on üsna kõrged dekoputusvastased omadused: TMC on 85-88;

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

Petrooleumi fraktsioonid on oma suure isoparafiinide ja madala bitsükliliste aromaatsete süsivesinike sisalduse tõttu 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 pööratakse suurt tähelepanu tseoliidipõhistele katalüsaatoritele. Neil on kõrge hüdrokrakkimise aktiivsus ja hea selektiivsus. Lisaks võimaldavad need mõnikord protsessi läbi viia ilma lähteaineid lämmastikku sisaldavatest ühenditest eelnevalt puhastamata. Kuni 0,2% lämmastikusisaldus tooraines ei mõjuta nende aktiivsust praktiliselt.

Raske tooraine töötlemise korral Suurimat ohtu hüdrokrakkimise katalüsaatorite desaktiveerimisele kujutavad lisaks lämmastikalustele ka asfalteenid ja eelkõige neis sisalduvad metallid, nagu nikkel ja vanaadium. Seetõttu on olulises 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). Katalüsaatorid on selles etapis identsed hüdrotöötluse katalüsaatoritega. Teises etapis töödeldakse rafineeritud toorainet kõrge happesuse ja mõõduka hüdrogeenimisaktiivsusega katalüsaatoril.

Naftajääkide hüdrokrakkimise käigus Soovitatav on läbi viia lähteaine eelnev demetalliseerimine ja hüdrodesulfureerimine (nagu “Khaivali” protsessis jne) väävli- ja lämmastikukindlatel katalüsaatoritel, millel on kõrge metallisisaldus ja piisavalt kõrge hüdrogeenimine, kuid madal krakkimisaktiivsus.

Selektiivse hüdrokrakkimise protsessis kasutatakse katalüsaatoritena spetsiifilise molekulaarsõela efektiga modifitseeritud tseoliite (mordeniit, erioniit jne): tseoliitide poorid on ligipääsetavad ainult normaalsete parafiinide molekulidele. Dehüdrogeenimisfunktsioone sellistes katalüsaatorites täidavad samad metallid ja ühendid, mis hüdrogeenimisprotsessides.

1.3 Hüdrokrakkimise protsesside peamised parameetrid

Temperatuur. Hüdrokrakkimise protsesside optimaalne temperatuurivahemik on 360 - 440°C koos katalüsaatori aktiivsuse vähenemisega järk-järgult tõustes alumisest piirist ülemise piirini. Madalamatel temperatuuridel kulgevad pragunemisreaktsioonid madala 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.

Termilise hüdrokrakkimise määrab hüdrogeenimis- ja lõhustamisreaktsioonide suhe. Tavaliselt kompenseerib lõhustamise negatiivne termiline efekt hüdrogeenimise positiivse termilise efektiga. Loomulikult, mida suurem on hüdrokrakkimise sügavus, seda suurem on kogu protsessi eksotermiline termiline efekt. Seetõttu on selle projekteerimisel tavaliselt võimalik eemaldada reaktsioonitsoonist liigne soojus, et vältida reaktsioonisegu ülekuumenemist. Statsionaarse katalüsaatoriga reaktorite kasutamisel valatakse viimast mitme kihina, et nende vahel saaks voolu jahutada (tavaliselt külma VSG osana).

Surve. On kindlaks tehtud, et üldise hüdrokrakkimisprotsessi piiravaks etapiks on tooraine küllastumata ühendite, eriti polütsükliliste aromaatsete süsivesinike hüdrogeenimine. Seetõttu peab süvavesinikkrakkimise katalüsaatoritel olema lisaks kõrgele happeaktiivsusele ka piisav hüdrogeenimisaktiivsus.

Hüdrogeenimisreaktsioonide kiirust mõjutab oluliselt reaktsioonisegu faasiline olek (G + L + S), mis on rõhu, temperatuuri, vesiniku kontsentratsiooni, konversioonisügavuse ja lähteaine fraktsioonilise koostise funktsioon. Üldiselt suureneb hüdrogeenimistüüpi katalüsaatoritel nii reaktsiooni kiirus kui ka hüdrokrakkimise sügavus rõhu suurenemisega. Mida vähem aktiivne on katalüsaator ja mida raskem on hüdrokrakkimise lähteaine, seda kõrgem on minimaalne vastuvõetav rõhk.

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

Mahuline etteandekiirus hüdrokrakkimise ajal, kuna eelistatakse protsessi läbi viia minimaalsetel temperatuuridel, on see tavaliselt madal (0,2 - 0,5 h -1). Protsessi läbiviimisel režiimis

Pehme hüdrokrakkimise korral on see kõrgem ja ulatub kuni 1 h -1. Tooraine muundamise suurendamiseks kasutatakse sihtsaaduse kohal keevate fraktsioonide retsirkulatsiooni.

Vesinikut sisaldava gaasi tsirkulatsioonikiirus töödeldava tooraine suhtes varieerub sõltuvalt protsessi eesmärgist vahemikus 800-2000 m 3 /m 3.

Vesiniku tarbimine sõltub protsessi eesmärgist, kasutatud toorainetest, katalüsaatorist, protsessi režiimist, hüdrokrakkimise sügavusest ja muudest teguritest. Mida kergemad on hüdrokrakkimise tooted ja mida raskemad on hüdrokrakkimise toorained, seda suurem on vesiniku tarbimine ja seda suurem peaks olema vesiniku ja tooraine suhe.

1.4 Bensiinifraktsioonide hüdrokrakkimine

Bensiinifraktsioonide hüdrokrakkimise protsessi eesmärk on saada isoparafiinseid süsivesinikke C 5 - C 6 - väärtuslikke tooraineid sünteetiliste kummide tootmiseks. Kaasaegses maailma nafta rafineerimises pole see protsess laialt levinud (töötab ainult umbes 10 ühikut), kuid sellel on väljavaateid tööstuslikuks arenguks, kuna on vaja töödelda madala oktaanarvuga rafinaate naftakeemiaprofiilide ja bensiinifraktsioonide katalüütilise reformimise protsessidest. gaasi kondensaadid. Selle protsessi tähtsus peaks suurenema koos piirangute vastuvõtmisega mootoribensiini aromaatsete süsivesinike sisaldusele.

Selle protsessi jaoks välja pakutud arvukatest katalüsaatoritest on tööstuslikult kasutatud tseoliiti sisaldavad bimetallkatalüsaatorid, mis on vastupidavad katalüütiliste mürkide suhtes.

Bensiinifraktsioonide hüdrokrakkimise protsessis 85–180 °C, mis viiakse läbi temperatuuril 350 °C, rõhul 4 MPa ja tooraine voolukiirusel 0,5–1,5 tundi koos jäägi retsirkulatsiooniga, on võimalik. et saada 31% isobutaani, 16% isopentaane ja 10% isoheksaane vähese kuiva gaasi (C, -C 2) väljundiga.

Madala oktaanarvuga bensiini keerukaks töötlemiseks on välja töötatud kombineeritud protsess (VNIINP-s) isoriformeerimine, mis on kombinatsioon hüdrokrakkimisest (protsessi alguses) ja hüdrokrakkimisprodukti katalüütilisest reformimisest pärast isokomponentide eraldamist (fraktsioon n.c. -85 °C). Hüdrokrakkimise etapi GKB-ZM tööstuslik katalüsaator valmistatakse molübdeeniühendite lisamisega alumiiniumhüdroksiidi, seejärel nikli ja P33Y tseoliidi suspensioonile, mille naatriumisisaldus on alla 0,1%. Rekonstrueeritud tööstuspaigaldises L-35-11/300 läbiviidud kombineeritud isoriformeerimisprotsessi materjalibilanss on toodud tabelis 1.

Tabel 1. Isoformeerimisprotsessi materjalibilanss

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

1.5 Selektiivsed hüdrokrakkimise protsessid

Mõeldud mootorikütuste ja -õlide jõudluse, eelkõige madala temperatuuriga omaduste parandamiseks. Nende hangumistemperatuuri alandamine saavutatakse töödeldud tooraines sisalduvate tavaliste parafiinide selektiivse lõhustamise teel.

Selektiivse hüdrokrakkimise (SHC) protsesside katalüütilise toime selektiivsus saavutatakse spetsiaalsete katalüsaatorite abil, mis põhinevad modifitseeritud kõrge ränidioksiidisisaldusega tseoliitidel, millel on molekulaarsõela omadused. SGK katalüsaatoritel on torukujuline poorne struktuur, mille sissepääsuakna suurus on 0,5–0,55 nm, mis on läbitungimiseks ja reaktsiooniks ligipääsetav ainult normaalse struktuuriga parafiini molekulide poolt. Saadud krakkimisproduktide hüdrogeenimiseks viiakse tseoliidi sisse tavapärased hüdrogeenimiskomponendid (VIII ja VI rühma metallid).

Selektiivset hüdrokrakkimist, mida nimetatakse ka hüdroparafiiniks, viiakse läbi seadmetes ja tehnoloogilistes režiimides, mis on peaaegu sarnased hüdrotöötlusprotsessidega.

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

VNII NP on välja töötanud ka bifunktsionaalse katalüsaatori BFK, mis võimaldab samaaegselt parafiini ja väävlikütuse destillaatide hüdrogeenimist ja vaha eemaldamist ning nõutava hangumispunkti ja väävlisisaldusega reaktiiv- ja diislikütuste tootmist ühes etapis. Lääne-Siberi õlide diislifraktsioonide samaaegse hüdrodevahatamise ja hüdrotöötluse käigus, kasutades BFK katalüsaatorit, on võimalik saada arktilise või talvise klassi diislikütust saagisega 74...85%.

Ufaneftekhim OJSC paigaldusel L-24-7 viidi sisse kaubandusliku Lääne-Siberi nafta otsedestillatsiooniga diislifraktsiooni katalüütilise hüdrodeparafeerimise protsess, kasutades katalüsaatorite segu: hüdrogeenimine G9-168Sh (Omsknefteorgsintez OJSC) ja vaha eemaldamine GKD-5n. (Novokuibõševski katalüsaatoritehas), eeltöödeldud disulfiidid ja aniliin. Väävlisisaldusega toorainest temperatuuril 350...360°C rõhul 3,5 MPa, mahukiirusel 2,25...2,5 h-1 ja VSG tsirkulatsiooni suhtel 800 nm 3 /m 3 0,7...0,9 massiprotsenti. ja hangumistemperatuur vahemikus -17 kuni -20 °C, saadi stabiilne hüdrogenaat, mille hangumistemperatuur oli -35 °C.

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

1.6 Petrooleumi fraktsioonide hüdrogeenimine

Hüdrodearomatiseerimine on katalüütiline katalüütiline protsess, mis on seotud katalüütilise reformimisega, mille eesmärk on toota kõrgekvaliteedilisi reaktiivkütuseid, mille aromaatsete süsivesinike sisaldus on piiratud (näiteks T-6 puhul alla 10%) petrooleumi fraktsioonidest (peamiselt sirgetest). -jookse).

< 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 parandavad lennukikütused selliseid näitajaid nagu mittesuitsetava leegi kõrgus, luminomeetriline arv, kalduvus süsiniku moodustumisele 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 tehastes toimub esimeses etapis tooraine väävli- ja lämmastikuühendite sügav hüdrogenolüüs tüüpilistel hüdrogeenimiskatalüsaatoritel ja teises etapis areenide hüdrogeenimine näiteks aktiivsetel hüdrogeenimiskatalüsaatoritel. , plaatina-tseoliiti sisaldavad katalüsaatorid. Viimane võimaldab töödelda väävlit sisaldavaid tooraineid 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 äärmiselt paindlik katalüütiline protsess, mis võimaldab terviklikku lahendust vaakumdestillaatide (GVD) süvatöötlemise probleemile laia valiku mootorikütuste tootmisega vastavalt tänapäeva nõuetele ja teatud kütuste vajadustele.

Välismaal, eriti rafineerimistehastes USA-s, Lääne-Euroopas ja Jaapanis, on laialdaselt arendatud bensiini tootmiseks mõeldud GKVD protsesse rõhul 15-17 MPa (arendajad järgmised neli ettevõtet: UOP, FIN, Shell ja Union Oil ). GKVD protsessi majandusliku efektiivsuse hinnang meie riigis näitab selle protsessi teostatavust, et toota valdavalt diislikütuseid rõhul 10-12 MPa ja reaktiivkütuseid rõhul 15 MPa. Kahe kodumaise modifikatsiooni tehnoloogia: ühe- ja kaheastmelised GKVD protsessid (vastavalt protsessid 68-2k ja 68-Zk) töötati välja NP Ülevenemaalises Uurimisinstituudis. Üheastmelist GKVD protsessi on rakendatud mitmes Venemaa rafineerimistehases seoses vaakumgaasiõlide töötlemisega temperatuuril 350–500 °C metallisisaldusega kuni 2 ppm.

1.7.1 Üheastmeline hüdrokrakkimisprotsess vaakumdestillaatide jaoks

Vaakumdestillaatide üheastmeline hüdrokrakkimise protsess viiakse läbi mitmekihilises (kuni viiekihilises) reaktoris koos mitut tüüpi katalüsaatoritega. Tagamaks, et temperatuurigradient igas kihis ei ületaks 25 °C, viiakse katalüsaatori üksikute kihtide vahele jahutus VSG (jahutus) ning paigaldatakse kontaktjaotusseadmed, mis tagavad soojuse ja massiülekande gaasi ja reageeriva voolu vahel. gaasi-vedeliku voolu ühtlane jaotus katalüsaatori kihis. Reaktori ülemine osa on varustatud voolukineetiliste energia neeldurite, võrkkastide ja filtritega korrosiooniproduktide püüdmiseks.

Joonisel 1 on kujutatud 68-2k vaakumdestillaadi üheastmelise hüdrokrakkimisseadme (võimsusega 1 miljon tonni aastas diiselversiooni puhul või 0,63 miljonit tonni aastas, kui toodetakse 0,63 miljonit tonni aastas) skemaatilist vooskeemi. lennukikütus).

Riis. 1 Üheastmelise vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise seadmestiku skemaatiline vooskeem; 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

Tooraine (350 - 500 °C) ja taaskasutatud hüdrokrakkimise jääk segatakse VSG-ga, kuumutatakse esmalt soojusvahetites, seejärel ahjus P-1 reaktsioonitemperatuurini ja sisestatakse reaktoritesse R-1 (R-2 jne). Reaktsioonisegu jahutatakse tooraine soojusvahetites, seejärel õhkjahutites ja temperatuuril 45–55 °C siseneb kõrgsurveseparaatorisse S-1, kus toimub eraldumine VSG-ks ja ebastabiilseks hüdrogenaadiks. Pärast puhastamist H 2 S-st K-4 neelduris suunatakse VSG ringlusse kompressori abil. Ebastabiilne hüdrogeenimisprodukt siseneb rõhu alandusklapi kaudu madalrõhuseparaatorisse C-2, kus osa süsivesinikgaasidest eraldub ja vedeliku vool juhitakse läbi soojusvahetite stabiliseerimiskolonni K-1 süsivesinikgaaside destilleerimiseks. ja kerge bensiin. Stabiilne hüdrogenaat jagatakse atmosfäärikolonnis K-2 veel raskeks bensiiniks, diislikütuseks (läbi eemaldamiskolonni K-3) ja fraktsiooniks >360 °C, millest osa võib olla ringlussevõetav, ning jääkkogust saab ümber töödelda. kasutatakse pürolüüsi toorainena, määrdeõlide alusena jne.

Tabelis 5 on toodud ühe- ja kaheetapilise HCVD materjalibilanss koos hüdrokrakkimise jäägi retsirkulatsiooniga (protsessi režiim: rõhk 15 MPa, temperatuur 405--410 ° C, tooraine mahuline voolukiirus 0,7 h-1, VSG ringluskiirus 1500 m3/m3).

Tabelis 4 on toodud kodumaiste ja välismaiste GKVD käitiste tootetootluse võrdlusnäitajad

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

Tabel 5 GKVD protsessi ühe- ja kaheetapilise variandiga keskmiste destillaatide saamise protsesside karakteristikud

1.7.2 Üheastmelise hüdrokrakkimise tehnoloogiline skeem vaakumgaasiõlist peamiselt diislikütuse tootmisega statsionaarses katalüsaatorikihis

Hüdrokrakkimise protsess on eksotermiline ja toorainesegu temperatuuri võrdsustamiseks piki reaktori kõrgust juhitakse katalüsaatorikihtide vahelisse tsooni külma vesinikku sisaldavat gaasi. Toorainesegu liikumine reaktorites on allapoole.

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

Pumba 1 poolt tarnitav tooraine segatakse värske vesinikku sisaldava gaasi ja tsirkulatsioonigaasiga, mida pumbatakse kompressoriga 8. Soojusvaheti 4 ja ahju mähised 2 läbinud toorgaasisegu kuumutatakse reaktsioonitemperatuurini. ja sisestatakse reaktorisse 3 ülalt. Arvestades suurt soojuse vabanemist hüdrokrakkimise protsessis, juhitakse reaktorisse katalüsaatorikihtide vahelistesse tsoonidesse külm vesinikku sisaldav (tsirkulatsiooni)gaas, et võrdsustada temperatuure piki reaktori kõrgust.

Reaktsiooniproduktide ja reaktorist väljuva tsirkuleeriva gaasi segu jahutatakse soojusvahetis 4, külmikus 5 ja siseneb kõrgsurveseparaatorisse 6. Siin eraldatakse vedelikust vesinikku sisaldav gaas, mis separaatori põhjast väljub rõhu alandamise teel. ventiil 9, siseneb seejärel madalsurveseparaatorisse 10. Separaatoris 10 eraldub osa süsivesinikgaasidest ja vedeliku vool suunatakse soojusvahetisse 11, mis asub vahedestilleerimiskolonni 15 ees. Kolonnis kl. kerge ülerõhk, eralduvad süsivesinikgaasid ja kerge bensiin.

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

Atmosfäärikolonni bensiin segatakse vahekolonni bensiiniga ja eemaldatakse paigaldusest. Diislikütus pärast eemaldamist kolonn 24 jahutatakse, "leelistatakse" ja pumbatakse paigaldist välja. Üle 360°C fraktsiooni kasutatakse kuuma joana kolonni 20 põhjas ja ülejäänud (jääk) eemaldatakse seadmest. Õlifraktsioonide tootmisel on fraktsioneerimisüksusel ka vaakumkolonn.

Vesinikku sisaldav gaas puhastatakse monoetanoolamiini vesilahusega ja suunatakse tagasi süsteemi. Vajaliku vesiniku kontsentratsioon tsirkuleerivas gaasis tagatakse värske vesiniku varustamisega (näiteks katalüütilise reformimise seadmest).

Katalüsaatori regenereerimine viiakse läbi õhu ja inertgaasi seguga; Katalüsaatori kasutusiga on 4-7 kuud.

Tabel 6. Hüdrokrakkimisprotsessi režiim:

Tabel 7. Väävli ja kõrge väävlisisaldusega toorainete üheetapilise hüdrokrakkimise protsessi materjalibilanss (järgmistel tingimustel: üldrõhk 5 MPa, temperatuur 425°C, toorme mahuline etteandekiirus 1,0 h -1, tsirkulatsioonikiirus vesinikku sisaldav gaas 600 m 3 /m 3 tooraine) on toodud allpool.

Näitajad	Vaakumdestillaat väävelõlid (350-500 o C)	Arlani õli vaakumdestillaat	Väävelõlide koksitõrva destillaat (200-450 o C)
		Fraktsioon 200-450 o C II	Fraktsioon 350-450 o C III
Võetud, % (mass) Vesinik (100% H2)
Vastu võetud, % (mass) Bensiin (n.k. – 180 o C) Diislikütus (180–360 o C) Jääk > 360°C Vesiniksulfiid Süsivesinikgaasid

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

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

Rasket hüdrokrakkimise gaasiõli peetakse heaks pürolüüsi tooraineks etüleeni tootmisel ning nafteensete süsivesinike poolest rikkaid C5-fraktsioone - 85 °C ja 85-193 °C - peetakse suurepäraseks tooraineks katalüütiliseks reformimiseks, mille eesmärk on tootmine. aromaatsetest süsivesinikest. Kerget gaasiõli kasutatakse tavaliselt diislikütuse komponendina.

Järeldus

Õlitööstuse üldine trend on kerge õli varude vähenemine, peaaegu kogu varude suurenemise taga on raske viskoosne väävelõli. Kvaliteetse tooraine potentsiaal on realiseerunud ligi 80%, säilitades vaid väljavaated väikesteks avastusteks. Raske naftavarud on ülekaalus Venemaal, Kasahstanis, Hiinas, Venezuelas, Mehhikos, Kanadas ja USA-s.

Ajal, mil naftahinnad lõid ühe rekordi teise järel, eelistasid Venemaa naftafirmad ressursibaasi ulatuslikku laiendamist aktiivsele üleminekule uuendusliku arengu teele. Enamik maailma suurimaid nafta- ja gaasiettevõtteid on eraldanud märkimisväärseid vahendeid teadustööks, mille tulemused määravad nende edasise toimimise efektiivsuse.

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

Suurte maardlate kõrge tootlikkusega varud on ammendunud enam kui poole võrra ning suurtes maardlates on naftatootmise mahus intensiivne langus. Algas väikeste, madala tootlikkusega maardlate massiline arendamine.

Venemaa nafta- ja gaasitööstuse edasine areng sõltub suuresti uute innovaatiliste tehnoloogiate loomisest.

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

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

b mootoribensiini oktaanarvu suurendamine, välistades samal ajal plii dekoputusvastaste ainete kasutamise;

b nafta rafineerimisprotsesside selektiivsuse suurendamine ja energiamahukuse vähendamine läbi katalüüsi uusimate saavutuste kasutuselevõtu, soojus- ja massiülekande skeemide täiustamise, jäätmevoogudest soojuse taaskasutamise, mõõteriistade täiustamise ja tõhusama energiatehnoloogia loomise. varustus.

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. Kasutades erinevaid katalüütiliste, hüdrogeenimis- ja termiliste protsesside kombinatsioone, on võimalik saavutada üks või teine ​​kütteõli konversiooniaste koos mootorikütuste tootmismahu ja -struktuuri muutumisega vastavalt nende vajadusele.

Lisades kütteõli töötlemise skeemi kerged hüdrokrakkimise protsessid koos hüdrokrakkimise jäägi katalüütilise krakkimise ja tõrva koksimisega, saab kütteõli mootorikütusteks muundamise sügavust suurendada 57%-ni ning arvestades täiendavat kõrgtootmist. oktaanarvuga komponendid, mis põhinevad C3-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 kataloog: kataloog / Toimetanud G. A. Lastovkin, E. D. Radtšenko ja M. Rudin. - L.: Keemia, 1996.- 648

4. Rudin M.G., Drabkin A.E. Lühike teatmeteos õlirafineerimistehasele. - L.: Keemia, 2004.- 328 lk.

5. Nafta rafineerimisrajatiste 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 naftakeemiatööstuses: Õpik. - Tjumen, TSU, 1980. - 124 lk.

8. Ajakirjad “Nafta- ja gaasitehnoloogiad”

Postitatud saidile Allbest.ru

...

Sarnased dokumendid

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

kursusetöö, lisatud 13.06.2014


Keemiatööstuse automatiseerimine. Hüdrokrakkimise, katalüsaatori regenereerimise ja diislikütuse hüdrodearomatiseerimisseadmete üksikasjaliku projekti eesmärk ja väljatöötamine. Automaatjuhtimissüsteemi modelleerimine. Automatiseerimisvahendite valik.

kursusetöö, lisatud 16.08.2012


Taime ajalugu, koostis, tooraine ja tooted. Destillaadifraktsioonide hüdrorafineerimise tööstuslikud protsessid. Nafta tooraine hüdrokrakkimise protsessid. Diislikütuste hüdrotöötlus. ELOU-AVT-6 paigalduse bensiini stabiliseerimise ja sekundaarse destilleerimise seade.

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 valik. Kütuse viskoossuse sõltuvus temperatuurist, puhtusastmest, leekpunktist.

kursusetöö, lisatud 12.10.2011


Diislikütuse hüdrotöötlusreaktori R-1 funktsioonide tutvustus. Hüdrotöötlus on ainete keemilise muundamise protsess vesiniku mõjul kõrgel rõhul ja temperatuuril. Diislikütuse hüdrotöötlusjaama projekti karakteristikud.

lõputöö, lisatud 12.01.2014


Visbreaking kui termilise krakkimise leebeim vorm, protsess kütteõli ja tõrva töötlemiseks. Kaasaegsete naftatöötlemistehaste viskoossusmurdmise peamised ülesanded on: raske katlakütuse tootmise vähendamine, tooraineressursside laiendamine.

kursusetöö, lisatud 04.04.2013


Vaakumdestilleerijate omadused ja nende kasutamine. Nafta süvarafineerimise vooluskeemi valik ja põhjendus. Katalüütilise krakkimise seadmestiku põhiseadme (reaktor, krakkimisproduktide eralduskolonn, püstjahutipaak) arvutus.

kursusetöö, lisatud 07.11.2013


Ekstraheerimistehnoloogia uurimine keskkonnasõbraliku diislikütuse tootmiseks. 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. Katalüütiline reformimisseade perioodilise katalüsaatori regenereerimisega Shellilt. Bensiini ja diislikütuse kvaliteedi määramine.

2012. aastal lõpetas OMZ kontsern 2012. aastal Izhora Plants OJSC ja RN-Tuapse Refinery LLC (osa naftakompanii Rosneft Oil Company) poolt 2010. aastal sõlmitud lepingu raames tootmise ja tarnis kuus nafta süvatöötlemiseks mõeldud raskeveokite mahutiüksust. ja kvaliteetse Euro-5 standardi kütuse saamine. Seadmete kogumass oli üle 5 tuhande tonni, samas kui kahel laeval on ainulaadsed kaalu ja mõõtmete omadused: kõrgus - üle 40 meetri, läbimõõt - üle 5 meetri, kaal - umbes 1400 tonni. Selliseid naftakeemiareaktoreid toodeti Vene Föderatsioonis esimest korda.

Laevad valmistati vastavalt ASME koodeksi nõuetele ja Venemaa naftakeemia tootmisseadmete eeskirjadele. Projekti litsentsiandjaks oli Chevron Lummus Global (USA), üks maailma suurimaid süsivesinike süvatöötluse uusimaid tehnoloogiaid arendavaid ettevõtteid.

Hüdrokrakkimisreaktorite saatmisest Tuapse rafineerimistehasesse sai ainulaadne transpordioperatsioon, kuna esimest korda Izhora tehaste ajaloos saadeti kliendile tooteid kolme naftakeemialaeva partiidena kogumassiga üle 2600 tonni. Kõik laevad saadeti kliendile veeteed pidi Ust-Slavjanka külas asuva Izhora Plantsi kaubakailt Neeva jõel.

Klient

Rosneft on Venemaa naftatööstuse juht ning üks maailma suurimaid avalikke nafta- ja gaasiettevõtteid. Rosnefti põhitegevuseks on nafta ja gaasi uurimine ja tootmine, naftasaaduste ja naftakeemiatoodete tootmine, samuti tööstustoodete turustamine. Ettevõte on kantud Venemaa strateegiliste ettevõtete nimekirja.

Rosnefti tegevuse geograafia uurimis- ja tootmissektoris hõlmab kõiki Venemaa peamisi nafta- ja gaasiprovintse: Lääne-Siber, Lõuna- ja Kesk-Venemaa, Timan-Petšora, Ida-Siber, Kaug-Ida ja Arktika merede šelf. Ettevõte viib ellu projekte ka Kasahstanis, Alžeerias, Venezuelas ja AÜE-s.

Rosnefti peamine konkurentsieelis on ressursibaasi suurus ja kvaliteet. Ettevõttel on 22,8 miljardit barrelit. n. e. tõestatud varud, mis on üks parimaid näitajaid avalike nafta- ja gaasiettevõtete seas maailmas.

Nafta rafineerimise kogumaht ettevõtte rafineerimistehastes ulatus 2010. aasta lõpu seisuga Venemaa rafineerimissektoris rekordilise 50,5 miljoni tonnini (369 miljonit barrelit), Rosnefti rafineerimistehastel on soodne geograafiline asukoht, mis võimaldab oluliselt tõsta efektiivsust. toodetud naftatoodete varudest. Rosneft viib praegu ellu projekte oma rafineerimistehaste laiendamiseks ja moderniseerimiseks, et parandada tootmise ja rafineerimise vahelist tasakaalu ning suurendada kõrgekvaliteediliste ja kaasaegseimatele keskkonnastandarditele vastavate kõrge lisandväärtusega toodete toodangut.

Ettevõtte rafineerimissektori arenguprogrammis on erilisel kohal projekt Tuapse rafineerimistehase võimsuse suurendamiseks 5 miljonilt tonnilt 12 miljonile tonnile (37 miljonilt barrelilt 88 miljonile barrelile) aastas. Tegelikult räägime uue kaasaegse tehase ehitamisest olemasoleva rafineerimistehase territooriumile, mille Nelsoni keerukusindeks on umbes 8 ja kergete naftatoodete saagis on 90%. Samal ajal hakkab rafineerimistehases toodetav autokütus vastama klassidele 4 ja 5 (vastab Euro-4 ja Euro-5 nõuetele). Tuapse tehasel on Rosnefti rafineerimisvarade seas kõige soodsam geograafiline asukoht, mis määrab võimsuse laiendamise projekti kõrge majandusliku efektiivsuse.

Projekt viiakse ellu kahes etapis. Esimene etapp, mis plaanitakse lõpetada 2012. aastal, hõlmab nafta hüdrotöötluse sektsiooniga ELOU-AVT-12 primaarse õlirafineerimisüksuse ning tehase üldrajatiste ehitamist. Teises etapis, mis plaanitakse valmida 2014. aastal, ehitatakse vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise ja diislikütuse hüdrotöötlusplokk, vesiniku tootmisüksus, tööstusbensiini isomeerimis- ja hüdrotöötlusplokk, katalüütilise reformimise plokk, väävli tootmisüksus ning flexicocking üksus.

JSC Izhora Plants on enam kui kümme aastat olnud Venemaa suurim masinaehitusettevõte, mis toodab ainulaadseid reaktoriseadmeid seadmete jaoks: hüdrokrakkimine, hüdrotöötlus, katalüütiline krakkimine jne. Viimastel aastatel on projekteeritud ja toodetud üle 150 laeva, sealhulgas ainulaadsete kaalu- ja mõõtmeomadustega laevad.

Tehnoloogilised võimalused

Izhora tööstusettevõttes on välja töötatud ja kasutusele võetud terviklik (otsast lõpuni) tehnoloogia raskete naftakeemiareaktorite tootmiseks kromolübdeen-vanaadiumi terasest valmistatud suurtest sepistatud kestadest - see on peamine materjal sarnaste seadmete tootmiseks. maailma liidrid.

Izhora tehastel on tehnoloogilised võimalused naftakeemiaseadmete tootmiseks vastavalt ASME koodidele ja Venemaa standarditele järgmiste parameetritega:

• Välisläbimõõt, mm: 500 kuni 9000
• Pikkus, mm: 300 kuni 80 000
• Seina paksus, mm: 4 kuni 450
• Kaal, t: 0,05 kuni 1450
• Töörõhk, MPa: kuni 250
• Töötemperatuur, 0C: miinus 70 kuni pluss 600

Izhora Plantsi oluline konkurentsieelis on oma kvaliteetse metallurgia olemasolu ühes tootmiskohas (OMZ-Spetsstal LLC); uurimiskeskus (ettevõte TC "OMZ-Izhora"), mis pakub metallurgilist tuge tootmise kõigil etappidel; ja disainibüroo, mis on võimeline projekteerima seadmeid kaasaegsete tarkvarasüsteemide abil vastavalt ülemaailmsete litsentsiandjate nõuetele.

Nafta rafineerimiseks kasutatavate reaktorite suure tugevuse tagamiseks on Izhora tehased välja töötanud ja edukalt kasutanud palju ainulaadseid keevitus- ja pinnakattetehnoloogiaid. Vaid vähestel ettevõtetel maailmas on tehnoloogia suure paksusega (üle 200 mm) kroom-molübdeen-vanaadiumi terase keevitamiseks, Venemaal ainult Izhora tehased. Veel üks ainulaadne tehnoloogia, mis töötati välja ja rakendati nafta rafineerimise reaktorite tootmisel, on homogeenne ühekihiline korrosioonikindel pinnakate 90 mm laiuse teibiga, mis teostatakse elektriräbu meetodil.

Hüdrokrakkimine on katalüütiline protsess nafta destillaatide ja jääkide töötlemiseks mõõdukal temperatuuril ja kõrgendatud vesiniku rõhul hüdrogeenivate ja happeliste omadustega polüfunktsionaalsetel katalüsaatoritel (ja selektiivse hüdrokrakkimise ja sõelaefekti protsessid).

Hüdrokrakkimine võimaldab saada laias valikus kvaliteetseid naftasaadusi (vedelgaasid C 3 - C 4, bensiin, lennuki- ja diislikütused, õlikomponendid) suure saagisega peaaegu igast nafta lähteainest, valides sobivad katalüsaatorid ja tehnoloogilised tingimused ning on üks kulutõhusatest, paindlikest ja nafta rafineerimist süvendavatest protsessidest.

1. Vaakumgaasiõli kerge hüdrokrakkimine

Seoses diislikütuse nõudluse kiire kasvuga võrreldes mootoribensiiniga välismaal on alates 1980. aastast alustatud vaakumdestillaatide kergete hüdrokrakkimisseadmete (LHC) tööstuslikku rakendamist, mis võimaldab toota märkimisväärses koguses diislikütust. samaaegselt madala väävlisisaldusega toorainega katalüütiliseks krakkimiseks. JIGC-protsesside juurutamine viidi esmalt läbi varem tegutsenud katalüütilise krakkimise tooraine hüdrodesulfureerimisjaamade rekonstrueerimisega, seejärel spetsiaalselt projekteeritud uute tehaste ehitamisega.

LGK protsessi kodumaine tehnoloogia töötati välja NP Ülevenemaalises Teadusliku Uurimise Instituudis 1970. aastate alguses, kuid seda pole veel tööstuslikult rakendatud.

LHA protsessi eelised hüdrodesulfureerimise ees:

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

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

Kodumaine üheetapiline vaakumgaasiõli LGC protsess 350...500 °C viiakse läbi ANMC katalüsaatoril rõhul 8 MPa, temperatuuril 420...450 °C, tooraine mahulise voolukiirusega. materjali 1,0...1,5 h -1 ja VSG tsirkulatsiooni suhe umbes 1200 m 3 /m 3 .

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

Üheetapilise LGK protsessi miinuseks on lühike töötsükkel (3...4 kuud). Protsessi järgmine versioon, mis on välja töötatud NP Ülevenemaalises Teadusliku Uurimise Instituudis, on kaheetapiline LGK, mille regenereerimise tsükkel on 11 kuud. - soovitatav kombineerida G-43-107u tüüpi katalüütilise krakkimise seadmega.

Vaakumdestillaadi hüdrokrakkimine 15 MPa juures

Hüdrokrakkimine on tõhus ja äärmiselt paindlik katalüütiline protsess, mis võimaldab terviklikku lahendust vaakumdestillaatide (GVD) süvatöötlemise probleemile laia valiku mootorikütuste tootmisega vastavalt tänapäeva nõuetele ja teatud kütuste vajadustele.

Üheastmeline vaakumdestillaadi hüdrokrakkimisprotsess viiakse läbi mitmekihilises (kuni viiekihilises) reaktoris mitut tüüpi katalüsaatoritega. Tagamaks, et temperatuurigradient igas kihis ei ületaks 25 °C, on üksikute katalüsaatorikihtide vahel ette nähtud jahutus VSG (karastus) ja kontaktjaotusseadmed, mis tagavad soojuse ja massiülekande gaasi ja reageeriva voolu vahel ning ühtlased. gaasi-vedeliku voolu jaotus üle katalüsaatori kihi. Reaktori ülemine osa on varustatud voolukineetiliste energia neeldurite, võrkkastide ja filtritega korrosiooniproduktide püüdmiseks.

Joonisel fig. Joonisel 8.15 on kujutatud 68-2k vaakumdestillaadi üheastmelise hüdrokrakkimise üksuse (võimsusega 1 miljon tonni aastas diiselversiooni või 0,63 miljonit tonni aastas tootmise puhul 0,63 miljonit tonni aastas) skemaatiline vooskeem. lennukikütus).

Tooraine (350...500 °C) ja taaskasutatud hüdrokrakkimise jääk segatakse VSG-ga, kuumutatakse esmalt soojusvahetites, seejärel ahjus. P-1 reaktsioonitemperatuurini ja juhitakse reaktoritesse R-1 (R-2 jne.). Reaktsioonisegu jahutatakse tooraine soojusvahetites, seejärel õhkjahutites ja suunatakse temperatuuril 45...55°C kõrgsurveseparaatorisse. S-1, kus toimub eraldumine VSG-ks ja ebastabiilne hüdrogeenimine. VSG pärast puhastamist H 2 S-st absorberis K-4 kompressor tarnitakse ringlusse.

Ebastabiilne hüdrogenaat suunatakse läbi rõhualandusklapi madalrõhuseparaatorisse S-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 võib olla ringlussevõtuks ja ülejäänud kogus võib olla pürolüüsi tooraineks, määrdeõlide aluseks jne.

Tabelis 8.21 on näidatud ühe- ja kaheastmelise HCVD materjalibilanss koos hüdrokrakkimise jäägi retsirkulatsiooniga (protsessi režiim: rõhk 15 MPa, temperatuur 405...410 ° C, tooraine mahuline voolukiirus 0,7 h -1, VSG ringluskiirus 1500 m 3 /m 3).

Hüdrokrakkimise protsesside puudusteks on nende suur metallikulu, suured kapitali- ja tegevuskulud ning vesinikupaigaldise ja vesiniku enda kõrge hind.

Naftafraktsioonide töötlemise protsesse vesiniku juuresolekul nimetatakse hüdrogeenimiseks. Need tekivad hüdrogeenimiskatalüsaatorite pinnal vesiniku juuresolekul kõrgel temperatuuril (250–420 °C) ja rõhul (2,5–3,0 kuni 32 MPa). Selliseid protsesse kasutatakse töödeldud naftafraktsioonide süsivesinike ja fraktsioonide koostise reguleerimiseks, nende puhastamiseks väävlit, lämmastikku ja hapnikku sisaldavatest ühenditest, metallidest ja muudest ebasoovitavatest lisanditest, naftakütuste, õlide ja naftakeemiatoodete töö (tarbija) omaduste parandamiseks. toored materjalid. Hüdrokrakkimine võimaldab sobivate katalüsaatorite ja töötingimuste valimisel saada laias valikus naftasaadusi peaaegu igast nafta lähteainest, seega on see kõige mitmekülgsem, tõhusam ja paindlikum nafta rafineerimisprotsess. Hüdrogeenimisprotsesside jaotus hüdrokrakkimiseks ja hüdrogeenimiseks on üsna meelevaldne, lähtudes kasutatavate katalüsaatorite omadustest, kasutatava vesiniku kogusest ja protsessi tehnoloogilistest parameetritest (rõhk, temperatuur jne).

Näiteks aktsepteeritakse järgmist terminoloogiat: „Hüdrotöötlus“, „Hüdrorafineerimine“ ja „Hüdrokrakkimine“. Hüdrotöötlus hõlmab protsesse, mille käigus ei toimu olulisi muutusi tooraine molekulaarstruktuuris (näiteks väävlitustamine rõhul 3-5 MPa). Hüdrotöötlus hõlmab protsesse, mille käigus kuni 10% toorainest toimub molekulaarstruktuuri muutus (vääveldamine - dearomatiseerimine - denitrogeenimine rõhul 6-12 MPa). Hüdrokrakkimine on protsess (kõrgrõhk - üle 10 MPa ja keskmine rõhk - alla 10 MPa), mille käigus hävib enam kui 50% toormaterjalist koos molekuli suuruse vähenemisega. XX sajandi 80ndatel. Alla 50% konversiooniga hüdrofiinimisprotsesse nimetati pehmeks või kergeks hüdrokrakkimiseks, mis hakkas hõlmama vaheprotsesse toorainete hüdrodestruktsiooniga 10–50% rõhul nii alla kui ka üle 10 MPa. Hüdrokrakkimise rajatiste võimsus (miljonit tonni aastas) maailmas on ligikaudu 230 ning hüdrotöötluse ja hüdrorafineerimise võimsus 1380, millest Põhja-Ameerikas vastavalt 90 ja 420; Lääne-Euroopas - 50 ja 320; Venemaal ja SRÜ-s - 3 ja 100.

Tööstuslike hüdrogeenimisprotsesside arengu ajalugu sai alguse kivisöe veeldamisproduktide hüdrogeenimisest. Juba enne Teist maailmasõda saavutas Saksamaa suurt edu sünteetilise bensiini (süntiini) tootmisel kivisöe hüdrogeenimise teel (põhineb Fischeri-Tropschi sünteesil) ning Teise maailmasõja ajal tootis Saksamaa üle 600 tuh. tonni/aastas sünteetilisi vedelkütuseid, mis kattis suurema osa riigi tarbimisest. Praegu on ülemaailmne kivisöel põhinevate tehislike vedelkütuste tootmine umbes 4,5 miljonit tonni aastas. Pärast katalüütilise reformimise laialdast tööstuslikku kasutuselevõttu, mis toodab kõrvalsaadusena liigset odavat vesinikku, tekkis erinevate protsesside massijaotuse periood toorõli fraktsioonide (muide, reformimisprotsesside jaoks vajalik) ja kaubanduslike rafineerimistoodete (bensiin, bensiin) hüdrotöötluseks. petrooleumi-, diisli- ja õlifraktsioonid) algab.

Hüdrokrakkimine (HC) võimaldab saada kergeid naftasaadusi (bensiin, petrooleum, diislifraktsioonid ja vedelgaasid C3-C4) peaaegu igast nafta lähteainest, valides sobivad katalüsaatorid ja tehnoloogilise protsessi tingimused. Mõnikord kasutatakse terminit "hüdrokonversioon" termini hüdrokrakkimine sünonüümina. Esimene GK installatsioon käivitati 1959. aastal USA-s. Enamik GC protsesse hõlmab destillaadi lähteaine töötlemist: rasked atmosfääri- ja vaakumgaasiõlid, katalüütilise krakkimise ja koksimise gaasiõlid, samuti deasfalteerimisained. Saadud saadused on küllastunud (küllastunud) süsivesinikgaasid, kõrge oktaanarvuga bensiinifraktsioon, diislikütuse ja lennukikütuste madala tahkestumisega fraktsioonid.

Väävlil, lämmastikus, hapnikul ja muudel elementidel põhinevaid ühendeid sisaldavate toorainete hüdrokrakkimine toimub tavaliselt kahes etapis (joonis 2.22). Esimeses etapis viiakse hüdrotöötlusrežiimis läbi madal pehme hüdrokrakkimine, et eemaldada soovimatud lisandid, mis on tavaliselt katalüsaatorimürgid või vähendavad nende aktiivsust. Selle etapi katalüsaatorid on identsed tavaliste hüdrogeenimiskatalüsaatoritega ja sisaldavad nikli, koobalti, molübdeeni ja volframi oksiide ja sulfiide erinevatel kandjatel - aktiivsel alumiiniumoksiidil, alumiiniumsilikaadil või spetsiaalsetel tseoliitidel. Teises etapis läbib valmistatud puhastatud tooraine, mis sisaldab kuni 0,01% väävlit ja mitte rohkem kui 0,0001% lämmastikku, aluselise kõva hüdrokrakkimise katalüsaatoritel, mis põhinevad pallaadiumil või plaatinal kandjal - Y-tüüpi tseoliitidel.

Raske gaasiõli fraktsioonide hüdrokrakkimist kasutatakse bensiini, lennuki- ja diislikütuse tootmiseks, samuti õlide, katlakütuse ning pürolüüsi ja katalüütilise krakkimise tooraine kvaliteedi parandamiseks. Madala väävlisisaldusega vaakumdestillaatide hüdrokrakkimine bensiiniks viiakse läbi ühes etapis sulfiidkatalüsaatoritel, mis on vastupidavad heteroorgaaniliste ühendite mürgistusele temperatuuril 340-420 ° C ja rõhul 10-20 MPa bensiini saagisega 30- 40% ja kuni 80-90 vol. %. Kui tooraine sisaldab rohkem kui 1,5% väävlit ja 0,003-0,015% lämmastikku, siis kasutatakse kaheetapiline protsess, mille esimeses etapis töödeldakse toorainet hüdrogeeniga. Hüdrokrakkimine teises etapis toimub temperatuuril 290-380 °C ja rõhul 7-10 MPa. Bensiini väljund ulatub 70-120 mahuni. % tooraineks, saadud kuni 190 °C kerget bensiini kasutatakse kaubandusliku bensiini kõrge oktaanarvuga komponendina, rasket bensiini saab saata reformimiseks. Ka raskete gaasiõlide hüdrokrakkimine keskfraktsioonideks (reaktiiv- ja diislikütus) toimub ühes või kahes etapis.

Bensiini kasutamisel hankige kuni 85% reaktiiv- või diislikütust. Näiteks kodumaine üheetapiline vaakumgaasiõli hüdrokrakkimise protsess tseoliiti sisaldaval GK-8 tüüpi katalüsaatoril võib toota kuni 52% lennukikütust või kuni 70% talvist diislikütust, mille aromaatsete süsivesinike sisaldus on 5. -7%. Väävelõlide vaakumdestillaatide hüdrokrakkimine toimub kahes etapis. Hüdrokrakkimise kaasamisega rafineerimistehase tehnoloogilisesse skeemi saavutatakse selle kaubanduslike toodete tootmisel suur paindlikkus.

Sama hüdrokrakkimise paigaldises on võimalikud erinevad võimalused bensiini, reaktiiv- või diislikütuse tootmiseks, muutes hüdrokrakkimise tehnoloogilist režiimi ja reaktsioonisaaduste fraktsioneerimisseadet. Näiteks bensiiniversioon toodab bensiinifraktsiooni toorme saagisega kuni 51% ja diislikütuse fraktsiooni temperatuuril 180-350 °C 25% tooraine saagisega. Bensiini fraktsioon jaguneb kergeks bensiiniks C5-C6 RON = 82 ja raskeks bensiiniks Su-Syu RON = 66 väävlisisaldusega kuni 0,01%. Cy-C^ fraktsiooni saab selle oktaanarvu suurendamiseks saata katalüütilisse reformimisse. Diislikütuse fraktsiooni tsetaaniarv on 50–55, väävlit mitte rohkem kui 0,01% ja hangumispunkt ei ületa miinus 10 ° C (suvise diislikütuse komponent).

Erinevalt katalüütilisest krakkimisest sisaldavad C3-C4 gaasid ja hüdrokrakkimise vedelad fraktsioonid ainult küllastunud stabiilseid süsivesinikke ega sisalda praktiliselt heteroorgaanilisi ühendeid, need on vähem aromatiseeritud kui katalüütilise krakkimise gaasiõlid. Reaktiivkütuse valikuga on võimalik saada kuni 41% 120-240 °C fraktsioonist, mis vastab lennukikütuse standardnõuetele. Diislikütuse valikuga on võimalik toota 47 või 67% diislikütuse fraktsioonist tsetaanarvuga umbes 50.

Hüdrokrakkimise paljutõotav valdkond on õlifraktsioonide (vaakumdestillaadid ja deasfalteeritud õlid) töötlemine. Õlifraktsioonide sügav hüdrogeenimine tõstab nende viskoossusindeksit 36-lt 85-140-le, vähendades samal ajal väävlisisaldust 2-lt 0,04-0,10-le, koksistumine väheneb peaaegu suurusjärgu võrra ja hangumistemperatuur väheneb. Valides hüdrokrakkimise tehnoloogilise režiimi, on võimalik saada peaaegu igast õlist kõrge viskoossusindeksiga baasõli fraktsioone. Õlifraktsioonide hüdrokrakkimisel tekivad normaalsete alkaanide hüdroisomerisatsioonireaktsioonid (tahkevad kõrgemal temperatuuril), mistõttu hüdroisomerisatsioon alandab hangumispunkti (tänu isoparafiinide sisalduse suurenemisele õlides) ja kaob vajadus õlide vaha eemaldamiseks lahustitega. Petrooleumi-gaasiõli fraktsioonide hüdroisomeerimine bifunktsionaalsetel alumiinium-plaatina katalüsaatoritel või nikli- ja volframsulfiididel alumiiniumoksiidil võimaldab saada diislikütust, mille hangumistemperatuur on kuni miinus 35 ° C.

Hüdrokrakkimine, mis ühendab reformimist ja selektiivset hüdrokrakkimist, mida nimetatakse selektiivvormimiseks, suurendab reformaatide või rafinaadi oktaanarvu (pärast aromaatsete süsivesinike eraldamist) 10-15 punkti võrra temperatuuril umbes 360 °C, rõhul 3 MPa ja vesinikku sisaldava gaasi voolukiirus 1000 nm3/m3 toormaterjali kohta tseoliiti sisaldaval katalüsaatoril sisendakna suurusega 0,50–0,55 nm koos plaatinarühma aktiivsete metallide, nikli või molübdeeni ja volframi oksiidide või sulfiididega. Petrooleumi ja diislikütuse fraktsioonidest tavaliste alkaanide valikulise eemaldamisega vähendatakse reaktiiv- ja diislikütuste hangumistemperatuuri miinus 50-60 °C-ni ning õlide hangumistemperatuuri saab alandada 6-lt miinus 40-50 °C-le.

Hüdrodearomatiseerimine on põhiprotsess kvaliteetsete lennukikütuste tootmiseks otsedestillatsiooniga (areenisisaldusega 14-35%) ja sekundaarsest (areenisisaldusega kuni 70%) toorainest. Ülehelikiirusega lennunduse reaktiivkütus, näiteks T-6, ei tohiks sisaldada rohkem kui 10. mai. % aromaatseid süsivesinikke. Seetõttu toimub reaktiivkütuse fraktsioonide täiendamine hüdrodearomatiseerimise režiimis hüdrotöötlusega. Kui tooraines on väävlit alla 0,2% ja lämmastikku alla 0,001%, siis hüdrokrakkimine toimub ühes etapis plaatinatseoliitkatalüsaatoril temperatuuril 280-340 °C ja rõhul 4 MPa koos eemaldamisastmega. areenide (muundamine) kuni 75-90%.

Suurema väävli- ja lämmastikusisalduse korral tooraines toimub hüdrokrakkimine kahes etapis. Taaskasutatud toorainet töödeldakse rangemates tingimustes temperatuuril 350-400 °C ja rõhul 25-35 MPa. Hüdrokrakkimine on väga kulukas protsess (suur vesiniku tarbimine, kallid kõrgsurveseadmed), kuid seda on tööstuslikult laialdaselt kasutatud juba ammu. Selle peamisteks eelisteks on protsessi tehnoloogiline paindlikkus (võimalus toota ühe seadmega erinevaid sihttooteid: bensiini, petrooleumi ja diislifraktsioone väga erinevatest toorainetest: raskest bensiinist kuni jääkõli fraktsioonideni); lennukikütuse saagis suureneb õli puhul 2-3% -lt 15% -ni ja talvise diislikütuse saagis - 10-15% -lt 100% -ni; saadud toodete kõrge kvaliteet vastavalt kaasaegsetele nõuetele.

Hüdrotöötlusprotsesse kasutatakse laialdaselt nafta rafineerimise ja naftakeemiatööstuses. Neid kasutatakse kõrge oktaanarvuga bensiini tootmiseks, diislikütuse, lennuki- ja katlakütuste ning naftaõlide kvaliteedi parandamiseks. Hüdrotöötlus eemaldab õlifraktsioonidest väävli, lämmastiku, hapnikuühendid ja metallid, vähendab aromaatsete ühendite sisaldust ning eemaldab küllastumata süsivesinikud, muutes need teisteks aineteks ja süsivesinikeks. Sel juhul hüdrogeenitakse väävel, lämmastik ja hapnik peaaegu täielikult ja muudetakse vesiniku keskkonnas vesiniksulfiidiks H2S, ammoniaagiks NH3 ja veeks H20, metallorgaanilised ühendid lagunevad 75-95% vaba metalli vabanemisega, mis mõnikord on katalüsaator. mürk. Hüdrotöötluseks kasutatakse mitmesuguseid katalüsaatoreid, mis on vastupidavad erinevate mürkidega mürgitamisele. Need on kallite metallide oksiidid ja sulfiidid: nikkel Ni, koobalt Co, molübdeen Mo ja volfram W, alumiiniumoksiidil A1203 koos muude lisanditega. Enamikus hüdrotöötlusprotsessides kasutatakse alumiinium-koobalt-molübdeeni (ACM) või alumiinium-nikkel-molübdeeni (ANM) katalüsaatoreid. ANM-katalüsaatoritel võib olla tseoliidilisandit (tüüp G-35). Neid katalüsaatoreid valmistatakse tavaliselt ebakorrapäraste silindriliste graanulitena, mille suurus on 4 mm ja puistetihedus 640–740 kg/m3. Reaktorite käivitamisel sulfiiditakse katalüsaatorid (vääveldamisprotsess) vesiniksulfiidi ja vesiniku gaasiseguga. ANM ja alumiinium-koobalt-volfram (AKV) katalüsaatorid on mõeldud raskete, väga aromaatsete toorainete, parafiinide ja õlide süvavesinikuga töötlemiseks. Katalüsaatorite regenereerimine koksi põletamiseks selle pinnalt toimub temperatuuril 530 °C. Hüdrotöötlusprotsessid piirduvad tavaliselt temperatuuriga 320-420 °C ja rõhuga 2,5-4,0, harvemini 7-8 MPa. Vesinikku sisaldava gaasi (HCG) tarbimine varieerub sõltuvalt tooraine tüübist, katalüsaatori täiuslikkusest ja protsessi parameetritest vahemikus 100-600 kuni 1000 nm3/m3 tooraine kohta.

Bensiinifraktsioonide hüdrotöötlust kasutatakse peamiselt nende ettevalmistamisel katalüütiliseks reformimiseks. Hüdropuhastustemperatuur 320-360 °C, rõhk 3-5 MPa, VSG kulu 200-500 nm3/m3 tooraine kohta. Katalüütilise ja termilise krakkimise bensiinifraktsioonide puhastamisel on VSG kulu üle 400-600 nm3/m3 tooraine kohta.

Petrooleumi fraktsioonide hüdrotöötlus viiakse läbi aktiivsemal katalüsaatoril rõhul kuni 7 MPa, et vähendada väävlisisaldust alla 0,1% ja aromaatsete süsivesinike 10-18. maini. %.

Rohkem kui 80–90% fraktsioonidest töödeldakse diislikütuse fraktsioone hüdrogeenimisega temperatuuril 350–400 °C ja rõhul 3–4 MPa, VSG kuluga 300–600 nm3/m3 toorainet AKM katalüsaatoritel, väävlitustamise aste ulatub 85-95% või rohkem. Katalüütilise ja termilise krakkimise reaktsioonisaadustest pärinevate diislikütuse fraktsioonide tsetaanarvu suurendamiseks eemaldatakse osa aromaatsetest süsivesinikest aktiivsetel katalüsaatoritel temperatuuril umbes 400 °C ja rõhul kuni 10 MPa.

Katalüütilise krakkimise, hüdrokrakkimise ja koksimise toorainena kasutatavate vaakumdestillaatide (gaasiõlide) hüdrotöötlus (madala väävlisisaldusega koksi tootmiseks) toimub temperatuuril 360–410 °C ja rõhul 4–5 MPa. Sel juhul saavutatakse 90-94% väävlitustamine, lämmastikusisaldus väheneb 20-25%, metallid - 75-85, areenid - 10-12, koksistamisvõime - 65-70%.

Õlide ja parafiinide hüdrotöötlus. Baasõlide hüdrotöötlus on arenenum kui klassikaline väävelhappepuhastus õlide kontaktjärgse järeltöötlusega. Õlide hüdrotöötlus viiakse läbi AKM ja ANM katalüsaatoritel temperatuuril 300-325 ° C ja rõhul 4 MPa. Õlide hüdrotöötlus promootoritega alumiinium-molübdeenkatalüsaatoril võimaldab alandada temperatuuri 225-250 °C-ni ja rõhku 2,7-3,0 MPa-ni. Parafiinide, tseresiinide ja vaseliinide hüdrotöötlus viiakse läbi väävli, vaiguühendite, küllastumata süsivesinike sisalduse vähendamiseks, värvi ja stabiilsuse parandamiseks (nagu õlide puhul). AKM- ja ANM-katalüsaatorite kasutamine sarnaneb õlide hüdrotöötlusega. Kasutatud on ka alumiinium-kroom-molübdeeni ja nikkel-volfram-raud sulfiidiga katalüsaatoreid.

Õlijääkide hüdrotöötlus. Tavaliselt saadakse naftast 45.–55. % jääkidest (kütteõlid ja tõrvad), mis sisaldavad suures koguses väävli-, lämmastiku- ja metallorgaanilisi ühendeid, vaikusid, asfalteene ja tuhka. Nende jääkide kaasamiseks katalüütilisse töötlemisse on vajalik õlijääkide puhastamine. Naftajääkide hüdrotöötlust nimetatakse mõnikord hüdrodesulfureerimiseks, kuigi mitte ainult väävlit ei eemaldata, vaid ka metalle ja muid ebasoovitavaid ühendeid. Kütteõli hüdrodesulfureerimine toimub AKM katalüsaatoritel temperatuuril 370-430 °C ja rõhul 10-15 MPa. Kuni 0,3% väävlisisaldusega kütteõli saagis on 97-98%. Samal ajal eemaldatakse lämmastik, vaigud, asfalteenid ja toimub tooraine osaline täiustamine. Tõrva hüdrotöötlus on keerulisem ülesanne kui kütteõlide hüdrotöötlus, kuna tõrva oluline demetalliseerimine ja deasfalteerimine tuleb saavutada kas eelnevalt või vahetult hüdrodesulfureerimisprotsessi käigus. Katalüsaatoritele esitatakse erinõuded, kuna tavalised katalüsaatorid kaotavad kiiresti aktiivsuse suurte koksi ja metallide ladestumise tõttu. Kui regenereerimisel põletatakse koks ära, siis mõned metallid (nikkel, vanaadium jt) mürgitavad katalüsaatoreid ja nende aktiivsus oksüdatiivse regenereerimise käigus tavaliselt ei taastu. Seetõttu peaks vesinikuga töötlemisele eelnema jääkide hüdrodemetalliseerimine, mis võimaldab vähendada hüdrotöötluse katalüsaatorite kulu 3-5 korda.

Fikseeritud kihiga hüdrokrakkimis- ja vesinikuga töötlemisreaktoreid kasutatakse laialdaselt ja need on oma ehituselt suures osas sarnased katalüütilise reformimise reaktoriga. Reaktor on silindriline vertikaalne aparaat, mille sfäärilised põhjad on läbimõõduga 2-3 kuni 5 m ja kõrgusega 10-24 ja isegi 40 m Kõrgel protsessirõhul ulatub seina paksus 120-250 mm. Tavaliselt kasutatakse ühte fikseeritud katalüsaatorikihti. Kuid mõnikord, kuna eksotermiliste hüdrokrakkimisreaktsioonide käigus eraldub suur hulk soojust, on vaja reaktori siseruumi jahutada, lisades igasse tsooni külmutusagensi. Selleks jagatakse reaktori maht 2-5 tsooniks (sektsiooniks), millest igaühel on tugirest katalüsaatori valamiseks, külgmised liitmikud katalüsaatori peale- ja mahalaadimiseks, auru-gaasisegu jaotusseadmed, samuti liitmike ja jaoturitena jahutusvedeliku sisestamiseks - külm ringlev gaas reaktsioonisoojuse eemaldamiseks ja vajaliku temperatuuri reguleerimiseks piki reaktori kõrgust. Ühesektsioonilise reaktori katalüsaatorikihi kõrgus on kuni 3-5 m või rohkem ja mitmesektsioonilistes reaktorites kuni 5-7 m või rohkem. Tooraine siseneb seadmesse läbi ülemise liitmiku ja reaktsiooniproduktid väljuvad reaktorist läbi alumise liitmiku, läbides katalüsaatori säilitamiseks spetsiaalseid võrgu- ja portselankuulikeste pakendeid. Reaktori ülaossa on paigaldatud filterseadmed (perforeeritud düüside ja metallvõrkude süsteem), et püüda kinni korrosiooniproduktid auru-gaasi lähteainest. Kõrgsurveseadmete (10-32 MPa) puhul esitatakse korpuse ja siseseadmete konstruktsioonile erinõuded.

Katalüsaatorite regenereerimine toimub koksi oksüdatiivse põletamise teel. Regenereerimine on paljuski sarnane katalüütilise reformimise katalüsaatorite regenereerimisega, kuid sellel on ka oma omadused. Pärast reaktori toormaterjalist lahtiühendamist vähendage rõhku ja lülitage VSG abil ringlusele. Raskete toorainete puhul peske katalüsaatorit lahustite, bensiini või diislikütusega temperatuuril 200-300 °C. Seejärel asendatakse VSG inertgaasiga (veeaur). Gaas-õhk regenereerimise puhul sarnaneb protsess reformimise katalüsaatorite regenereerimisega. Aur-õhk regenereerimise ajal puhastatakse süsteemi esmalt inertgaasiga, kuni vesiniku jääksisaldus ei ületa 0,2 mahuosa. %, seejärel asendatakse inertgaas veeauruga ja juhitakse veeauru kondenseerumist välistavatel tingimustel toruahju korstnasse (temperatuur ahju väljalaskeava juures 300-350 °C, rõhk reaktoris ca 0,3 MPa). Seejärel kuumutatakse katalüsaator temperatuurini 370–420 °C, põletades koksi hapnikusisaldusega segus kuni 0,1 mahuosa. % Õhuvoolu suurendamine hapniku kontsentratsioonil kuni 1,0-1,5 vol. % tõuseb katalüsaatori temperatuur 500-520 °C-ni (kuid mitte kõrgemale kui 550 °C). Jälgides CO2 kontsentratsiooni vähenemist suitsugaasides, otsustatakse regeneratsioon peatada, mis lõpeb siis, kui suitsugaaside hapnikusisaldus läheneb reaktori sisselaskeava juures segu hapnikusisaldusele. Auru-õhu regenereerimine on lihtsam ja toimub madalal rõhul, mis ei ületa 0,3 MPa, kasutades veeauru jaamavõrgust. Veeaur segatakse õhuga ja juhitakse toruahju kaudu reaktorisse, suitsugaasid juhitakse toruahju korstnasse.

Tööstuslikud hüdrotöötlus- ja hüdrokrakkimistehased. Ajavahemiku 1956-1965 tüüpilised installatsioonid. diislikütuste hüdrotöötluseks olid kaheastmelised agregaadid võimsusega 0,9 miljonit tonni toorainet aastas, tüüp L-24-6, bensiinifraktsioonide hüdrotöötlus viidi läbi eraldi seadmetes võimsusega 0,3 miljonit tonni tooraine/aastas. Aastatel 1965-1970 Kasutusele võeti erinevate destillaadi fraktsioonide hüdrotöötlusseadmed võimsusega 1,2 miljonit tonni/aastas, tüübid L-24-7, LG-24-7, LCh-24-7. Bensiinifraktsioonid puhastati kombineeritud reformimisseadmete plokkidena võimsusega 0,3 ja 0,6 miljonit tonni aastas. Petrooleumi fraktsioonid puhastati eelnevalt selleks otstarbeks varustatud diislikütuse hüdrotöötlusseadmetes. Alates 1970. aastast on laialdaselt kasutusele võetud erinevat tüüpi ja otstarbega laiendatud tehaseid - nii eraldiseisvaid J1-24-9 ja J14-24-2000 tüüpi tehaseid kui ka kombineeritud JlK-bu tehaste osana (jaotis 300), mille võimsus on 1. kuni 2 miljonit tonni aastas. Reaktiiv- ja diislikütuste hüdrotöötluse tehnoloogilised skeemid on paljuski sarnased bensiinifraktsioonide hüdrotöötlusseadme skeemiga – katalüütilise reformimise seadmete tooraine.

Katlakütuste, kütteõlide ja 68-6 tüüpi tõrvade hüdrodesulfureerimise rajatised töötavad kolmefaasilise keevkihiga reaktorites. Käitise võimsus olenevalt toorainest võib varieeruda 1,25 miljonist tonnist vääveltõrva aastas kuni 2,5 miljoni tonnini väävlitõrva aastas. Protsessi rõhk on 15 MPa, temperatuur 360-390 °C, VSG tarbimine on 1000 nm3/m3 tooraine kohta. AKM-katalüsaatorit kasutatakse ekstrudeeritud osakeste kujul, mille läbimõõt on 0,8 mm ja kõrgus 3-4 mm. Katalüsaatorit reaktoris ei regenereerita, vaid see eemaldatakse väikestes kogustes ja asendatakse värske portsjoniga kord iga 2 päeva järel. Reaktori anum on mitmekihiline seinapaksusega 250 mm, reaktori kaal ca 800 tonni.

Siin on välismaiste ettevõtete hüdrokrakkimise ja hüdrotöötluse protsesside nimetused:

Union Oil ettevõtte kaasaegsed hüdrogeenimisprotsessid: Unicracking/DP protsess, mis sisaldab kahte järjestikku töötavat hüdrogeenimis- ja selektiivset vahaeemaldusreaktorit tooraine töötlemiseks – diislifraktsioonid ja vaakumgaasiõlid, et toota vähetahkevat diislikütust (valmistemperatuur mõnikord langeb miinusesse). 80 °C), mis sisaldab 0,002% väävlit, vähem kui 10% aromaatseid aineid NS-K ja NS-80 katalüsaatoritel, toitekonversiooniga 20%; Uncracking protsess, mille käigus muundatakse osaliselt 80% toorainest – vaakumgaasiõlid, et toota diislikütust, mis sisaldab 0,02% väävlit, vähem kui 10% aromaatseid aineid NS-K eelhüdrotöötluskatalüsaatoril ja täiustatud tseoliitkatalüsaatorit DHC-32. kasutada ka rafineerimistehases bensiini valikuga katalüütilise krakkimise tooraine ettevalmistamise skeemis; Unicracking protsess toorainete täieliku 100% muundamisega - vaakumgaasiõlid, mille keemistemperatuur on 550 ° C, et toota amorfsel sfäärilisel katalüsaatoril DHC-8 keskkonnasõbralikke reaktiiv- ja diislikütuseid, mis sisaldavad 0,02% väävlit, 4 ja 9% aromaatseid aineid ( katalüsaatori töötsükkel on 2-3 aastat), tagades kõrgekvaliteediliste destillaatide, eriti diislikütuste maksimaalse saagise; Unisari protsess 10% konversiooniga uuel AS-250 katalüsaatoril, et tõhusalt vähendada reaktiiv- ja diislikütuste aromaatsete ainete sisaldust kuni 15% (hüdrodearomatiseerimine), eriti soovitatav diislikütuste tootmiseks raskesti rafineeritavast toorest. materjalid, nagu kerged gaasiõlid katalüütilisest krakkimisest ja koksimisest; Ettevõtte UOP AN-Unibon protsess AR-10 ja AR-10/2 tüüpi diislikütuste hüdrotöötluseks ja hüdrofineerimiseks (kaks etappi) väävlisisalduseni 0,01 massiprotsenti. % ja aromaatsed kuni 10 vol. % tsetaanarvuga 53 protsessirõhul 12,7 ja 8,5 MPa (kaks etappi).

Naftajääkide ümberformuleerimiseks (kontrollitud hüdrotöötluseks) kasutatakse maailmapraktikas eelkõige järgmisi protsesse: hüdrotöötlus - Union Oil ettevõtte RCD Unionfining protsess väävli, lämmastiku, asfalteenide, metallide sisalduse vähendamiseks ja koksistamise omaduste vähendamiseks. jääktoormaterjalide (deasfalteerimisprotsesside vaakumjäägid ja asfaltid) kvaliteetse madala väävlisisaldusega katlakütuse saamiseks või edasiseks töötlemiseks jääktoorme hüdrokrakkimisel, koksimisel, katalüütilisel krakkimisel; hüdrotöötlus - Chevron RDS/VRDS protsess on eesmärgi poolest sarnane eelmisele protsessile, samas kui töödeldakse tooraineid viskoossusega 100 °C juures kuni 6000 mm2/s metallisisaldusega kuni 0,5 g/kg (sügavate jaoks). tooraine hüdrodemetalliseerimine), kasutatakse katalüsaatori vahetustehnoloogiat, mis võimaldab katalüsaatori reaktorist maha laadida ja asendada uuega, säilitades samal ajal paralleelsetes reaktorites normaalse töö, mis võimaldab töödelda väga rasked toorained, mille paigaldusaeg on üle aasta; hüdrovisbreaking - firmade "Intevep SA", "UOP", "Foster Wheeler" protsess "Aqvaconversion" võimaldab oluliselt vähendada raskete katlakütuste viskoossust (rohkem kui viskoossus) suurema tooraine konversiooniga ja ka võimaldab põhitingimustel saada veest vesinikku, lisades toorainesse koos vee (auruga) kahe mitteväärismetallidel põhineva katalüsaatori koostise; hüdrokrakkimine - LC-Fining protsess ettevõtetelt "ABB Lummus", "Oxy Research", "British Petroleum" väävlitustamiseks, metallide eemaldamiseks, koksimise vähendamiseks ning atmosfääri- ja vaakumjääkide muundamiseks toorainete muundamisel 40- 77%, väävlitustamise aste 60-90%, täielik demetalliseerimine 50-98% ja koksistamise vähenemine 35-80%, samal ajal kui reaktoris hoitakse katalüsaatorit suspensioonis tõusva toorainevedeliku vooluga (näiteks näiteks tõrv) segatuna vesinikuga; hüdrokrakkimine - protsess "H-Oil" (joonis 2.23) jääk- ja raskete toorainete, näiteks tõrva hüdrotöötluseks kahes või kolmes reaktoris suspendeeritud katalüsaatorikihiga, protsessi käigus saab katalüsaatorit lisada ja eemaldada. reaktorist, säilitades selle aktiivsuse ja konversiooni tõrva 30% kuni 80%; jääktoorainete hüdrorafineerimine – Shelli Nusopi protsessis kasutatakse kõiki liikuva katalüsaatorikihiga punkerreaktoreid (üks või mitu, olenevalt tooraine metallisisaldusest), et reaktorites pidevalt uuendada katalüsaatorit (0,5-2,0% katalüsaatori koguhulgast). päeval. ), sel juhul saab pärast punkerreaktoreid kasutada ka kahte fikseeritud katalüsaatorikihiga reaktorit, vajadusel lisatakse skeemi hüdrokrakkimisreaktor, et suurendada toorme muundamise protsessi rõhule 10-20 MPa ja temperatuuridele. 370-420 °C (joonis 2.24).

Viimaste aastate olulisim saavutus väävlivabade vähetahkevate reaktiiv- ja diislikütuste ning kõrge indeksiga baasõlide tootmise tehnoloogias on Chevroni firmade poolt koos ABB-ga „Isocracking”-nimelise hüdrogeenimisprotsesside loomine.

Lummus”, mis teostavad hüdrokrakkimist konversiooniga 40-60% (õli), 50-60, 70-80 või 100% (diisel) vaakumgaasiõlisid 360-550 °C või raskeid vaakumgaasiõlisid 420-570 ° C, vähendage väävlisisaldust 0,01–0,001% (diislikütus) või kuni 0,005% (õli), viige aromaatsete ainete sisaldus 1–10% -ni sõltuvalt katalüsaatori kaubamärgist (amorfne tseoliit või tseoliit) ICR-117, 120, 139, 209 jne, reaktsioonietappide arvu (üks või kaks), rõhku reaktorites (alla 10 või rohkem kui 10 MPa), taaskasutussüsteemide kasutamist, samuti teostab n-i selektiivset hüdroisomerisatsiooni. parafiinid. See protsess hüdroisodevahatamise režiimis võimaldab töödelda raskeid vaakumgaasiõlisid kõrge indeksiga määrdeõlide maksimaalse saagisega (IV = 110-130) ja samal ajal toota madala tahkestumisega diislikütuseid. Erinevalt hüdrodeparafiniseerimisest, mille käigus n-parafiinid eemaldatakse, hüdroisomeeritakse need selles protsessis. Viimaste aastate hüdrokrakkimise (kõrge konversioonitasemega) eripärane modifikatsioon on täiendavate tehnoloogiliste lahenduste kasutamine raskete polünukleaarsete aromaatsete ühendite (HMA) eemaldamiseks ringlusvedelikust (kuum eraldamine, TMA selektiivne adsorptsioon jne) taaskasutusega hüdrokrakkimissüsteemid. Töö käigus tekkiv TMA (11 või enama ringiga aroomid) on kaubanduslikes toodetes ebasoovitav, see vähendab katalüsaatori efektiivsust, sadestub seadmete ja torustike külmematele pindadele ning häirib paigaldise toimimist.