Переработка нефти

Поточные схемы фирмы «UOP» представлены на рис. 1.2, 1.3, 1.4. Во всех трех схемах есть два одинаковых технологических решения. Во-первых, во всех схемах предусматривается по два реактора. Во-вторых, в каждой технологической схеме гидроочистка и гидрокрекинг разделены и представляют собой отдельные реакционные зоны, так что не все сырье, которое проходит гидроочистку, должно проходить гидрокрекинг. Эта особенность технологической схемы очень важна, и она возможна только в том случае, когда на установке предусматривается по два реактора.

 

 

 

 

Двухступенчатый процесс гидрокрекинга (Юникрекинг) с частичной

конверсией сырья

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.2.

 

 

Эта технологическая схема является модификацией схемы двухступенчатого гидрокрекинга с полной конверсией, общими сепарацией и фракционированием продуктов реакции.

На второй схеме (рис. 1.3) предусматривается использование двух параллельных однопроходных реакторов также с общими сепарацией и фракционированием продуктов реакции.

 

 

Однопроходный процесс гидрокрекинга (Юникрекинг) с параллельными

реакторами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.3.

 

 

В третьей технологической схеме (рис. 1.4) используется двухступенчатый гидрокрекинг разработки «UOP» с измененным движением потоков. Каждая из указанных схем имеет определенные преимущества по сравнению с традиционной схемой установки гидрокрекинга с частичной конверсией сырья.

Ключевым моментом, обеспечивающим получение продуктов высокого качества при низкой общей конверсии процесса, является разделение функций гидроочистки и гидрокрекинга на отдельные реакторы. Использование конверсии для достижения качества продуктов является более эффективным технологическим решением по сравнению с использованием более высокого давления процесса.

 

 

Двухступенчатый процесс гидрокрекинга (Юникрекинг) с измененным

движением потоков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.4.

 

 

Представленные технологические схемы гидрокрекинга с частичной конверсией сырья позволяют повысить гибкость НПЗ с точки зрения производства высококачественного товарного дизельного топлива из газойлей низкого качества (без использования вариантов схемы гидрокрекинга при высоком давлении с полной конверсией). За счет разделения реакций гидроочистки и гидрокрекинга по разным реакторам эти новые технологические схемы позволяют повысить гибкость процесса, имеющего определенные ограничения при проведении его в режимах мягкого гидрокрекинга и традиционного гидрокрекинга с частичной конверсией сырья.

Процесс ХайСАЙКЛ–Юникрекинг (HyCCLE–Unicracking) фирмы «UOP». Процесс ХайСАЙКЛ–Юникрекинг – это шаг вперед в технологии производства максимальных количеств дистиллятов в процессе гидрокрекинга. Процесс представляет собой оптимизированную технологическую схему, предназначенную для получения максимального выхода высококачественного дизельного топлива. В процессе применено сочетание нескольких уникальных технических решений, включая усовершенствованный горячий сепаратор, систему последовательно установленных реакторов с «обратно направленным потоком» и колонну фракционирования новой конструкции с глухой вертикальной разделительной перегородкой. Особенность схемы реакторного блока заключается в том, что рециркулят сначала направляется в зону катализатора гидрокрекинга, а затем в зону катализатора гидроочистки. Преимущества заключаются в том, что более чистое сырье поступает на катализатор крекирования при более высоком парциальном давлении водорода. В конечном результате повышается активность катализатора на единичный объем, и, следовательно, требуется меньше катализатора /9/.

Процесс характеризуется пониженным давлением, более высокой объемной скоростью по сравнению с традиционными установками. За счет сведения к минимуму вторичных реакций крекирования расходуется меньше водорода. Еще одно преимущество может быть реализовано там, где требуется облагораживание вторичных дистиллятов низкого качества. В таком случае, например, легкий каталитический газойль загружается непосредственно в усовершенствованный сепаратор «ХайСАЙКЛ». В результате заводу не потребуется строить отдельную установку для облагораживания легкого газойля каталитического крекинга.

 

 

1.5.3. Двухступенчатый процесс. При переработке сырья по двухступенчатой  схеме выход дизельного или реактивного топлива меньше, по сравнению с одноступенчатой схемой. Однако двухступенчатая схема обладает большей гибкостью, что позволяет перерабатывать дистиллятное сырье любого качества, а также почти без изменения производительности установки переходить от выработки максимального количества дизельного топлива к выработке максимального количества реактивного топлива.

Для получения максимального количества бензина обычно используют двухступенчатую схему ГК. Однако в ряде случаев значительный выход бензина может быть достигнут и при одноступенчатом процессе с рециркуляцией остатка.

При двухступенчатой схеме на 1-й ступени происходит глубокая гидроочистка сырья. Жидкий продукт из 1-й ступени поступает в реактор 2-й ступени, в которой и происходят собственно реакции гидрокрекинга сырья. Двухступенчатый процесс является универсальным: с его помощью можно перерабатывать различные виды нефтяных дистиллятов с большим выходом целевых продуктов.

 

 

Схема установки двухступенчатого процесса гидрокрекинга «Юникрекинг»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – реактор 1-й ступени; 2 – теплообменники; 3 – трубчатая  печь; 4 – реактор 2-й ступени; 5 –  холодильник; 6 – сепараторы; 7 –  циркуляционный компрессор;

8 – дистилляционная колонна.

I – сырье; II – свежий  водород; III – рециркулирующий водород; IV – продукты на разделение; V – тяжелый рециркулят.

Рис. 1.5.

 

 

Установки двухступенчатого гидрокрекинга, предлагаемые различными лицензиарами, не имеют существенных различий с точки зрения технологической схемы и конструкции аппаратов. Наиболее типичными технологическими схемами двухступенчатого гидрокрекинга являются «Юникрекинг» и «ФИН-Басф».

На рис. 1.5 представлена принципиальная схема двухступенчатой установки гидрокрекинга – «Юникрекинг». В схеме этого процесса применено два последовательно расположенных реактора 1-й ступени. Это делает возможной переработку тяжелых дистиллятов с большим содержанием соединений азота и серы при сохранении мощности установки на уровне пропускной способности реактора 2-й ступени.

В приведенной схеме гидрокрекинга применяется совместное разделение продуктов 1-й и 2-й ступеней процесса в общей системе сепарации, стабилизации и ректификации гидрогенизата.

 

 

Схема установки гидрокрекинга «ФИН-Басф»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – теплообменник; 2 –  трубчатая печь; 3 – реактор; 4 –  сепаратор;

5 – фракционирующая колонна; 6 – насос; 7 – холодильник.

I – сырье; II – водород; III – топливный газ С1–С2; IV – сжиженный газ С3-С4;

V – легкий бензин; VI –  тяжелый бензин; VII – вода.

Рис. 1.6.

 

 

На рис. 1.6 представлена схема процесса «ФИН-Басф». Этот процесс предназначен для гидрокрекинга тяжелых вакуумных дистиллятов. В 1-й ступени процесса происходит глубокая гидроочистка сырья с одновременным его гидрокрекингом. Жидкие продукты после 1-й ступени подвергаются разделению в сепараторах и ректификационной колонне. В этой колонне отбираются фракции легкого и тяжелого бензина, а также дистиллятная фракция, которая является сырьем для 2-й ступени установки.

Остаток ректификационной колонны возвращается в реактор 1-й ступени процесса. Продукты гидрокрекинга 2-й ступени разделяются в ректификационной колонне 2-й ступени, в которой отбирают сжиженный газ, а также топливные фракции. Остаток этой колонны возвращается в реактор 2-й ступени процесса. Такая технологическая схема позволяет производить глубокое превращение тяжелых дистиллятов в легкие топливные фракции, в т. ч. в бензиновые дистилляты.

В реакторе 1-й ступени применяется катализатор гидрокрекинга, устойчивый к отравлению соединениями серы и азота.

Фирмой Chevron был разработан двухстадийный процесс ISOCRACKING (рис. 1.7), который применяется для превращения нафты, атмосферного и вакуумного газойля, жидких продуктов ККФ, коксования, висбрекинга, промежуточных продуктов гидроочистки остаточного сырья в более легкие, высококачественные и более ценные, чем сырье, продукты: сжиженный нефтяной газ, бензин, сырье каталитического риформинга, реактивное топливо, керосин, дизельное топливо, сырье для установок ККФ, получения этилена или смазочных масел /12/.

 

 

Технологическая схема процесса ISOCRACKING

 

 

1,4 – реакторы; 2 – сепаратор  высокого давления; 3 – сепаратор  низкого давления; 5 – скруббер; 6 – отпарная колонна; 7 – ректификационная колонна; 8 – циркуляционный компрессор

Рис. 1.7

 

 

Чтобы осуществить процесс в точном соответствии с потребностями данного НПЗ, предлагается большой набор аморфно-цеолитных и чисто цеолитных катализаторов, в том числе цеолиты с благородными металлами. Как правило, в процессе несколько ступеней реакции: на начальной стадии происходит гидроочистка и частичный гидрокрекинг сырья, а на последующей стадии – конверсия или облагораживание сырья и продуктов в более благоприятных условиях.

Сырье можно вводить между ступенями, пользуясь запатентованным способом разделенного ввода сырья (Chevron Lummus Global), либо можно направить реакционную смесь таким образом, чтобы полнее использовать водород и минимизировать расход охлаждающего газа с помощью запатентованной технологии SSRS (single-stage reaction sequenced – одноступенчатая реакция с продолжением).

Такая система обладает гибкостью, поскольку можно разгонять продукты либо между двумя реакторами, либо в конце схемы, в зависимости от заданного набора продуктов и требований по селективности.

В тех случаях, когда нужно получать значительное количество непревращенного масла для ККФ, масляных или этиленовых установок, рекомендуется система с одним реактором без циркуляции. Такай же система, но с циркуляцией, используется на установках небольшой мощности, если это экономично. В реакторах устанавливаются запатентованные внутренние устройства ISOMIX, обеспечивающие хорошее смешение и перераспределение.

Фирмой Veba OEL Technologie und Automatisierung GmbH разработан процесс облагораживания тяжелых и очень тяжелых нефтей, а также остаточных фракций (рис. 1.8). Продуктом является высококачественное синтетическое нефтяное сырье полного фракционного состава /12/.

Способ введения водорода в молекулы, сочетающий жидкофазный термический гидрокрекинг с каталитическим «доводящим» гидрированием. В реакторах жидкофазного гидрирования 1 остаточное сырье в суспензии при температуре 440-500°С превращается на 95%. В высокотемпературном сепараторе 2 отделяются легкие дистилляты, а в вакуумном испарителе 3 отгонка завершается. Фракции, отогнанные в аппаратах 2 и 3 и при необходимости соединенные с прямогонными дистиллятами, направляются в реакторы «доводящего» гидрирования с неподвижным катализатором 4, работающие практически при том же давлении, что и реакторы 1. Это давление обычно достаточно для проведения «мягкого» гидрокрекинга, за счет чего увеличивается содержание легких фракций. Полученная синтетическая нефть отделяется от газовой фазы в низкотемпературном сепараторе 5, после чего направляется в стабилизационную колонну 6 и на ректификацию. Газы после абсорбционной очистки 7 возвращаются в реактор жидкофазного гидрирования.

Выходы (мас.%): нафта с к.к. ниже 180°С–15-30, средние дистилляты – 35-40, вакуумный газойль с н.к. выше 350°С–15-30.

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологическая схема процесса Veba OEL

 

 

1 – реактор жидкофазного  гидрирования; 2 – высокотемпературный сепаратор; 3 – вакуумный испаритель; 4 – реактор «доводящего» гидрирования; 5 – низкотемпературный сепаратор; 6 – стабилизационная колонна; 7 – абсорбер.

Рис. 1.8.

 

 

1.5.4. Гидрокрекинг остаточного  сырья. Остаточное сырье, если его  подвергают глубокому гидрокрекингу  с целью получения светлых  нефтепродуктов, крекируют по двухступенчатой  схеме. Принципиальное отличие технологических схем гидрокрекинга остаточного сырья заключается в конструкции реактора. В этом случае используются реакторы как с неподвижным, так и с псевдоожиженным слоем катализатора. В первом случае реактор первой ступени может работать только при режиме обессеривания (т. е. подготовки сырья для катализатора второй ступени); при этом наиболее тяжелую часть гидрогенизата с первой ступени возвращают на рециркуляцию /13/.

Примером такого процесса является процесс «Изомакс», разработанный фирмой Chevron Research. Он продолжает совершенствоваться и в настоящее время получил наибольшее распространение из многих систем и установок гидрокрекинга. На рис. 1.9 приведена принципиальная схема двухступенчатой установки «изомакс». В качестве сырья обычно используют тяжелые газойли, также мазуты. Иногда температура конца кипения сырья достигает 593°С и в нем содержится больше металлов, чем допустимо для сырья каталитического крекинга. Благодаря гибкости этот процесс применяют не только для получения светлых нефтепродуктов из вакуумных дистиллятов, но и для всех тех целей, что и гидрокрекинг /14/.

Установки гидрокрекинга в трехфазном кипящем слое предназначены для переработки тяжелых нефтяных остатков (мазутов, гудронов и др.), но в промышленном масштабе были реализованы в небольшом количестве. Это было вызвано высокими капиталовложениями, большим расходом дорогостоящего катализатора и сложностью поддержания его постоянной активности. Поддержание постоянной активности осуществляется периодическим вводом в систему свежего катализатора и выводом из системы равновесного. Технологическая схема этого процесса аналогична схемам гидрокрекинга в стационарном слое.

Из-за трудностей при осуществлении эффективного контактирования остатка, содержащего асфальтены, металлы и серу, с катализатором начали разрабатывать модификации гидрокрекинга на мелкодисперсном катализаторе, взвешенном в жидком сырье и перемешиваемом с ним потоком водорода /15/.

 

 

Принципиальная технологическая схема двухступенчатой установки «изомакс»