Реконструкция гидроочистки с целью повышения производительности установки ГО-4 до 2,5 млн.т/год

Ведение

Одна из основных задач отечественных нефтеперерабатывающих заводов - выпуск высококачественных  нефтепродуктов,  пользующихся высоким спросом на потребительском рынке.

Гидроочистку начали применять для улучшения качества бензина - сырья каталитического риформинга от серы. Сернистые соединения, содержащиеся в моторных топливах оказывают вредное воздействие: при сгорании сернистых топлив образуются окислы серы SO2  и SO3 , которые в зоне пониженных температур вместе с конденсирующимися парами воды образуют сернистую и серную кислоты и оказывают сильное коррозирующее действие на металл двигателя.

Мною представлена тема реконструкция гидроочистки ГО-4 с целью увеличения производительности до 2,5 мил.т\год. Предложена новая схема разделения гидроочищенного сырья  с учетом строительства установки изомеризации углеводородов С5-С6.

В литературном обзоре мною рассмотрены теоретические основы процесса, основные факторы, влияющие на процесс гидроочистки, а также варианты технологического оформления процесса с краткой характеристикой модификаций отечественных и зарубежных установок.

 Гидроочистку, применяемую  с целью обессеривания прямогонных  бензиновых фракций для подготовки  их к каталитическому риформингу, часто объединяют (комбинируют) с  риформингом. При таком комбинировании  гидроочистки с каталитическим  рифрмингом стоимость очистки  значительно снижается.

 Гидроочистку прямогонных  бензиновых фракций, предназначенных  для каталитического риформинга  проводят с целью  удаления   сероорганических соединений, производных  кислорода, азота,  непредельных  и ароматических углеводородов, отравляющих платиновый катализатор  риформинга и влияющих на его  избирательность. Применение гидроочищенного  сырья позволяет значительно увеличить длительность цикла работы катализатора, получить бензин лучшего качества, снизить коррозию нефтезаводского оборудования.

На основании литературных данных, а также исходя из опыта работы действующих установок гидроочистки нами была выбрана технологическая схема гидроочистки установки ГО-4 ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», состоящая из реакторного блока, блока стабилизации и ректификации, блока очистки газов.

Существующие в нормах западных странах ограничения  по содержанию серы, ароматики препятствуют экспорту бензинов из России в виде конечного товарного продукта (а следовательно ниже цена при экспорте).

В настоящее время на установке ГО-4 в качестве катализатора гидроочистки применяют  катализаторы RK-231Ni, RK-242Ni, RK-231Co, применение которых  показывает, что достигнутая степень обессеривания исходного сырья (бензиновая фракция 85-180оС с содержанием серы 0,0001 % масс.).

По требованиям, предъявляемым к сырью бензина каталитического риформинга, необходимо получить гидрогенизат с содержанием серы  0,00005 % масс. Это требование достигается при использовании в качестве катализатора гидроочистки -  катализатор HR-506.

В  предлагаемом  мною  проекте,  и  учитывая особенности  нашего  региона  (использование высокосернистого   сырья)  в  реакторном блоке   предусмотрена замена катализатора RK-231Ni, RK-242Ni, RK-231Co, на катализатор HR-506,  что снижает  содержание серы  в сырье  до тысячных долей, а это в свою  очередь определяет работоспособность катализаторов гидроочистки и риформинга. В меньшей  степени  происходит  процесс закоксовывания, что увеличивает межрегенерационный пробег установки. За счет  использования эффективного катализатора HR-506 улучшается качество получаемого продукта,  снижается количество его загрузки в реактор гидроочистки Р-1, а следовательно снижаются затраты на его приобретение, что отразится на себестоимости готовой продукции, улучшается качество получаемого продукта.

1. Теоретические основы и назначение  процесса

Гидроочистка является основным гидрогенизационным процессом. Гидроочистку прямогонных бензиновых фракций, предназначенных для каталитического риформинга и для процесса изомеризации  настоящее время мировой спрос на изомеризат в странах с развитой нефтепереработкой заключается в невысоких капитальных и эксплуатационных затратах проводят с целью  удаления  металл- и сероорганических соединений , а также производных кислорода и азота, смол,  непредельных и ароматических углеводородов, отравляющих платиновый катализатор риформинга и влияющих на его избирательность. Мышьяк и свинец, содержащиеся в сырье риформинга в микроколичествах, накапливаясь на платиновом катализаторе, вызывают необратимую его дезактивацию.

            Применение гидроочищенного сырья позволяет значительно увеличить длительность цикла работы катализатора, особенно при жестком высокотемпературном режиме. В результате гидроочистки снижается содержание указанных вредных примесей, а также  коррозия нефтезаводского оборудования и загрязненность атмосферы. При гидроочистке происходит деструкция сероорганических соединений и частично кислород- и азотсодержащих соединений. Продукты  разложения насыщаются  водородом с образованием сероводорода, воды, аммиака и предельных или ароматических углеводородов.

Доля гидрогенизационных процессов в США  80-х годах составила 42,2 % на перерабатываемую нефть, в том числе 29,4 % на гидроочистку, 7,2% на гидрообессеривание, 5,6 % на гидрокрекинг. Из этих данные видно,что первое место по суммарной мощности занимает гидроочистка (примерно 70 % от мощности всех гидрогенизационных установок). Это объясняется серы, смол, азота и других примесей и менее расщепляющих углеводородную часть топлива. В результате были созданы катализаторы на основе окисла алюминия. Особенно широко стали применять алюмокобальтмолибденовые и алюмоникельмолибденовые катализаторы, которые в настоящее время используются в большинстве отечественных и зарубежных установках гидроочистки. Также началось проектирование и строительство различных типов установок.

            Внедрение процесса гидроочистки  в нашей стране можно разделить  на три периода. Первый период  проектирование, строительство и  пуск гидроочистка бензиновых  фракций осуществлялась на отдельно  стоящих блоках, мощностью 300 тыс. т./год. Второй период- широкое освоение  установок мощностью бензиновые  фракции подвергались очистке  в блоках гидроочистки установок  риформинга мощностью 300 и 600 тыс.т./год. Третий период-проектирование и  строительство укрупненных установок  различного типа и назначения, как отдельно стоящих, так и  в виде блоков комбинированных  установок мощностью от 1 до 2 млн. т/год.

Специальный технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензинам, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» был утвержден постановлением Правительства России № 11 от 27 февраля 2008 года. Регламент устанавливает обязательные требования к экологической безопасности топлива, соответствующие требованиям директив Европейского парламента и Совета 2003/17/ES и 98/70ES (так называемые стандарты Евро-2, 3, 4, 5). Технический регламент устанавливает минимально допустимые химические и физические параметры автомобильного бензина и дизельного топлива (см. таблицу 1), а также сроки прекращения производства топлива того или иного экологического класса. Согласно первоначальной редакции регламента, производство автомобильного топлива, соответствующего классу 2 (соответствует спецификациям Евро-2), прекращалось 31 декабря 2008 года, классу 3 (соответствует Евро-3) – 31 декабря 2009 года, классу 4 (соответствует Евро-4) – 31 декабря 2013 года.

             Одним из основных продуктов нефтепереработки являются моторные топлива: в структуре мирового потребления нефти с 2008 года по 2015 год объем их производства должен вырасти с 51 % до 80 % от  мощностей первичной переработки. Для установления причин худшего качества отечественных нефтепродуктов в сравнении с западными аналогами  рассмотрим для примера структуру производства товарных бензинов в разных регионах мира в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Структура производства товарных бензинов в разных регионах мира

 Из таблицы 1.1 видно, что в  России мощность процессов вторичной  переработки        (которые  определяют качество топлив, в  частности бензинов) меньше, чем  в передовых странах мира, не  только по абсолютным значениям, но и относительно мощностей  первичной переработки. Сильно различаются  и количественные соотношения, и  качественная структура вторичных  мощностей, а следовательно, компонентный  состав бензинов. Существующие в  нормах западных странах ограничения, представленные в таблице 1.2, по  содержанию серы, ароматики, свинца  препятствуют экспорту бензинов  из России в виде конечного  товарного продукта (а следовательно  ниже цена при экспорте).

Таблица 1.2  –  Нормы по качеству бензина

Для изменения сложившейся ситуации необходимо российских нефтеперерабатывающих заводах  реализовать стратегию строительства новых НПЗ, оптимизировать использование мощностей действующих заводов и полностью их реконструировать, резкое увеличение мощностей вторичных процессов (гидрогенизационных, каталитических процессов), повышающих глубину переработки нефти. Максимальное приближение производства нефтепродуктов к потребителям и экспорту – одно из главных условий резкого повышения эффективности обеспечения потребителей нефтепродуктами. Новая концепция развития нефтепереработки, основанная на рациональном размещении обновленных НПЗ, разделении на экспортное и внутренне потребление, означает создание существенно новой структуры нефтепереработки, которая в корне должна отличаться от ныне существующей. Для заводов существуют планы реконструкции, как правило, в эти планы, в первую очередь, включены комбинированные установки по глубокой переработки нефти, в которые входят гидрогенизационные процессы и каталитический крекинг с микросферическим катализатором.

 Рисунок 1.1–Доли вторичных процессов  от мощности первичной переработки  нефти в среднем по России.

За 40 лет применения технологии гидроочистка в нефтеперерабатывающей промышленности этот процесс оказался вполне конкурентоспособным. Он позволяет эффективно перерабатывать дистиллятное и остаточное сырье в продукты самого высокого качества. Доли вторичных процессов от мощности первичной переработки нефти Российских НПЗ представленные в таблице 1.3.

Таблица 1.3  –  Доли различных видов вторичных процессов Российских НПЗ