Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Февраля 2013 в 22:13, задача
Схема установки для гидрообессеривания тяжелых дистиллятов, таких, как вакуумные газойли [по лицензии фирмы ARCO Petroleum Products [14]. На данной установке высокотемпературная сепарация фаз проводится непосредственно после реактора. Особенностью является также ориентированное расположение частиц катализатора в реакторе, что достигается проведением специальной операции при заполнении аппарата катализатором.
Тяжелый газойль
Схема
установки для
Исходное сырье, нагнетаемое насосом 3, смешивается с водородсодержащим газом (свежим и очищенным циркуляционным), подаваемым компрессором 1. Полученная газосырьевая смесь нагревается последовательно в теплообменниках 6 и 12, затем в змеевиках трубчатой печи 2. В теплообменнике 6 греющей средой является смесь газов и паров, выходящих из высокотемпературного (горячего) сепаратора 5, а в теплообменнике 12 — стабильный гидроочищенный газойль (целевой продукт установки).
Процесс гидрообессеривания протекает в реакторе 4 с неподвижными слоями катализатора и нисходящим потоком реагирующей смеси. Для регулирования температуры по высоте реактора в одну или большее число зон между слоями катализатора вводится охлаждающий водородсодержащий газ (квенчинг-газ), ответвляемый от основного потока смеси газов.
Выходящая из реактора снизу газопродуктовая смесь разделяется в горячем сепараторе 5. Жидкость из сепаратора направляется далее через редукционный клапан 10 в отпарную колонну 11. Газопаровая смесь охлаждается в теплообменнике 6 и аппарате воздушного охлаждения 7; образовавшийся при этом углеводородный конденсат доохлаждается вместе с газами в водяном холодильнике 8 и затем, пройдя низкотемпературный сепаратор высокого давления 9, присоединяется к гидроочищенным высококипящим фракциям газойля, уходящим из сепаратора 5.
Гидрообессеренная продуктовая смесь продувается в отпарной колонне // водяным паром с целью удаления нижекипящих фракций (отгон) и достижения нормированной температуры вспышки.
Водородсодержащий газ по выходе из холодного сепаратора 9 очищается в секции очистки газа от сероводорода регенерируемым раствором этанол-амина. С помощью компрессора 1 очищенный газ возвращается как циркуляционный в линию смешения с сырьем. Предусмотрен вывод с установки части очищенного газа (отдув) через клапан 18. В нагнетательную линию компрессора / вводится свежий водородсодержащий газ.
После теплообменника 12 не полностью охлажденный гидрообессеренный газойль подается насосом 14 в теплообменные аппараты 17 (на схеме показан один) для использования избыточного тепла и охлаждения до требуемой температуры. Отпарная колонна 11 в данном случае является стабилизационной колонной и обслуживается конденсатором-холодильником 13. Одна часть легкой фракции (отгона), собирающейся в приемнике 16, насосом 15 подается как орошение в колонну 11, а другая — выводится с установки. Из приемника 16 сверху уходят газы стабилизации.
Материальные балансы для различных видов сырья приведены ниже. Материальный баланс гидроочистки вакуумного газойля арланской нефти на пилотной установке при следующих условиях: температура 380 °С, давление 5 МПа; объемная скорость подачи сырья 0,7 ч-1, отношение циркуляционный газ:
сырье равно 850 м/м3 [23]:
Взято, % (масс.) Вакуумный газойль Водород на реакции Водород избыток |
100,00 0,56 0,36 |
Итого |
100,92 |
Получено, % (масс.) Сероводород Аммиак Углеводородные газы Бензиновая фракция (к.к. 200 °С) Очищенный газойль |
3,23 0,07 0,76 3,47 92,64 |
Итого |
100,17 |
Потери при гидроочистке Потери при перегонке |
0,36 0,39 |
Итого |
100,92 |
Характеристики исходного газойля арланской нефти и очищенного газойля приведены ниже:
Показатели |
До очистки |
После очистки |
Плотность при 20 °С, кг/м3 Содержание, % (масс.) серы азота Коксуемость, % (масс.) Фракционный состав (разгонка по ГОСТ), °С н.к. 10 % 50 % 90 % к.к. Групповой состав, % (масс.) метано-нафтеновые ароматические углеводороды смолы |
917
3,20 0,11 0,22
203 349 411 479 508
37,2 59,5 3,3 |
881
0,17 0,06 0,08
230 341 386 452 488
54,0 45,0 1,0 |
Материальные
балансы процессов гидроочистки
и легкого гидрокрекинга
Показатели |
Гидроочистка [12], вакуумный газойль западно-сибирской нефти |
Легкий гидрокрекинг [14], вакуумный газойль ближне-восточной нефти |
Характеристика сырья | ||
Пределы кипения, °С Плотность при 15 °С, кг/м3 Содержание серы, % (масс.) |
328-540 - 1,7 |
340-560 912 2,7 |
Материальный баланс | ||
Взято, % (масс.) Сырьё Водород (100%-ный) на реакции |
100,00 0,75 |
100,00 1,60 |
Итого |
100,75 |
101,60 |
Получено, % (масс.) Жидкие продукты втом числе: Бензиновые фракции Керосиновые фракции 160-350 °С 180-340 °С Газойль Углеводородные газы Сероводород и аммиак |
97,40 1,00 (до 160°С)
12,10 - 84,30 (›350°С) 1,77 1,58* |
95,30 11,4 (до 180°С)
- 21,10** 62,80 (›340°С) 3,50*** 2,80 |
Итого |
100,75 |
101,60 |
* Из них 1,55 % (масс.) H2S. ** В том числе 1 % (масс.) фракции 180-230°С. *** До С4 включительно. | ||
Материальные балансы и качество гидроочищенных вакуумных газойлей из чекмагушской нефти в зависимости от объемной скорости (температура процесса 370°С, давление 5 МПа) [24]:
Показатели |
Вакуумный газойль |
Объемные скорости подачи сырья | ||
10,0 |
2,0 |
0,5 | ||
Характеристика сырья и гидроочищенных газойлей | ||||
Плотность при 20 °С, кг/м3 |
915 |
901 |
893 |
88 |
Фракционный состав, °С н.к. выкипает,%(об.) до 300°С до 400°С до 500°С |
330
- 40,5 89,0 |
200
- 47 92 |
197
4,0 47,5 84,5 |
200
4 52 94 |
Коксуемость по Конрадсону, % (масс.) |
0,33 |
0,19 |
0,11 |
0,1 |
Температура застывания, °С |
25 |
24 |
23 |
24 |
Содержание, % (масс.) серы азота никеля и ванадия (г/т) |
3,02 0,4 2,68 |
2,16 0,35 1,55 |
1,54 0,12 1,46 |
0,64 0,64 0,56 |
Материальный баланс | ||||
Взято, % (масс.) Вакуумный газойль Водород |
- - |
100,0 0,39 |
100,0 0,75 |
100,0 1,05 |
Итого |
- |
100,39 |
100,75 |
101,05 |
Получено, % (масс.) Газ сухой Сероводород Гидрогенезат Потери |
- - - - |
0,68 0,91 98,69 0,11 |
1,18 1,57 97,93 0,07 |
3,14 2,53 95,37 0,01 |
Итого |
- |
100,39 |
100,75 |
101,05 |
Основное назначение процесса — гидрообессери-вание тяжелых дистиллятов, например вакуумных газойлей, являющихся в дальнейшем сырьем установок каталитического крекинга или компонентами малосернистых жидких котельных топлив, а также сырьем для производства олефинов (пиролиз в при сутствии водяного пара) или высококачественного электродного кокса.
Сырье и продукты. На очистку направляют разные по фракционному и групповому составу, а также по содержанию серы и азота тяжелые газойлевые дистилляты, т. е. фракции, извлекаемые при вакуумной перегонке мазутов и имеющие температуру начала кипения 360—400 °С и конца кипения от 520 до 560 °С (в пересчете на атмосферное давление). Нередко тяжелые газойли смешивают с более лег^ кими газойлями, вакуумными или атмосферными (прямогонные дистилляты с температурой начала кипения 230—250 °С и конца кипения около 360 °С). Значение молекулярной массы вакуумных газойлей— смеси фракций от 350 до 500 °С (разгонка по ИТК)— обычно находится в пределах от 310 до 380 °С.
Повышение
температуры конца кипения
В результате же гидроочистки плотность, вязкость и зольность газойля уменьшаются; коксуемость по Конрадсону снижается значительно, но температура плавления изменяется мало; большая часть металлов (никель, ванадий) удаляется. Групповой углеводородный состав изменяется в сторону увеличения содержания моно- и полинафтеновых и особенно моноароматических углеводородов на 10— 18 % (масс.) [13].
Характеристики нескольких образцов вакуумных газойлей до и после гидроочистки, по данным [14], приведены ниже:
Показатели |
Образцы сырья | ||||
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 | |
Характеристика сырья Содержание серы, % масс. Начало кипения, °C Конец кипения, °C Плотность при 15 °C, кг/м3 Характеристика очищенного газойля Содержание серы, % масс. Начало кипения, °C Плотность при 15 °C, кг/м3 Выход ** на сырьё, % масс. Расход Н2 на реакции, % масс. на сырьё |
1,76 398 544 929 0,24 330 889 93,8 - |
2,20 210 588 910 0,2 - 882 96,0*** 0,69 |
2,80 371 538 908 0,2 180 888 96,0 0,57 |
2,80 371 (10%) 538 (90%) 915 0,15 177 886* 96,5 0,73 |
2,96 371 566 927 0,10 204 890 96,4 0,70 |
* Принятое значение. ** Определялся путем пересчета % (об.). *** Коксуемость этого продукта равна 0,2 % (масс.) при коксуемости сырья 0,7 % (масс.). | |||||
Влияние гидроочистки на вязкость и температуру плавления показано на примере двух образцов вакуумных газойлей [13, 14]:
Показатели |
Образец 1 |
Образец 2 | ||
Сырье |
Продукт |
Сырье |
Продукт | |
Пределы кипения, оC Содержание, % масс. серы азота Вязкость кинематическая при 100оC, мм2/с Температура плавления, оC Расход Н2, м3/м3 сырья Глубина обессеривания, % |
441-566
1,68 - 10,5 35 49-45 81,7 |
-
0,31 - 8,8 35 - - |
398-544
1,76 0,150 11,4 40,6 До 71 86,4 |
330-537
0,24 0,098 8,9 37,8 - - |
Схема
установки для
Исходное сырье, нагнетаемое насосом 3, смешивается с водородсодержащим газом (свежим и очищенным циркуляционным), подаваемым компрессором 1. Полученная газосырьевая смесь нагревается последовательно в теплообменниках 6 и 12, затем в змеевиках трубчатой печи 2. В теплообменнике 6 греющей средой является смесь газов и паров, выходящих из высокотемпературного (горячего) сепаратора 5, а в теплообменнике 12 — стабильный гидроочищенный газойль (целевой продукт установки).
Процесс гидрообессеривания протекает в реакторе 4 с неподвижными слоями катализатора и нисходящим потоком реагирующей смеси. Для регулирования температуры по высоте реактора в одну или большее число зон между слоями катализатора вводится охлаждающий водородсодержащий газ (квенчинг-газ), ответвляемый от основного потока смеси газов.