Гидроочистка нефтяных дистиллятов

 

 

 

 

 

 

2 Потребность установки в сырье, катализаторах, вспомогательных материалах и энергоресурсах

 

2.1 Сырье

В сырье, поступающем на установку  гидроочистки, содержание влаги не должно превышать 0,02-0,03 % (масс.). Повышенное содержание влаги влияет на прочность  катализатора, усиливает интенсивность  коррозии, нарушает нормальный режим  стабилизационной колонны. Сырье не должно содержать механических примесей, так как, попадая в реактор, они  скапливаются на катализаторе, снижая тем самым эффективность его  работы. Во избежание поликонденсации  непредельных и кислородных соединений, содержащихся в сырье, за счет контакта последнего с кислородом воздуха, снабжение  установок гидроочистки сырьем следует  организовывать по схеме прямого  питания или хранить его в  промежуточных сырьевых парках под  «подушкой» инертного газа. Контакт  сырья с кислородом воздуха может  привести к образованию отложений  в системе реакторного блока [3].

Потребность установки в  сырье и его характеристика приведены  в таблице 4.

 

Таблица 4 – Сырье

 

Наименование сырья и  его техническая характеристика (качественные показатели)	Годовое потребление, тыс. т	Величина качественного  показателя	Специальные требования к  сырью, параметры подачи на установку
1 Вакуумный газойль Фракционный состав, С - начало кипения - конец кипения Плотность, кг/м3 Содержание серы, % масс.	1900	330 540 900 1,5-2,5	По трубопроводу Т=60 С

 

2.2 Катализаторы  и вспомогательные материалы

Состав катализаторов  оказывает существенное влияние  на избирательность реакций, поэтому  соответствующим подбором катализаторов  удается осуществлять управлением  процессом гидроочистки в довольно широких пределах.

В промышленности для данных процессов  широко применяются алюмокобальтмолибденовые (АКМ) или алюмоникельмолибденовые (АНМ) катализаторы.

Промышленный алюмокобальтмолибденовый катализатор обладает весьма высокой избирательностью. Реакций разрыва связей С-С или насыщения ароматических колец в его присутствии практически не протекают. Он обладает высокой активностью в реакциях разрыва связей С-S и высокой термической стойкостью, вследствие чего имеет длительный срок службы. Важным преимуществом данного катализатора является стойкость к потенциальным каталитическим ядам. Кроме того, этот катализатор обладает приемлемой активностью в реакциях насыщения непредельных соединений, разрыва связей углерод - азот, углерод - кислород, и практически используется для гидроочистки всех нефтяных фракций. Алюмоникельмолибденовый катализатор менее активен в реакциях насыщения непредельных соединений, зато более активен в отношении насыщения ароматических углеводородов (10-50% по сравнению с АКМ) гидрирования азотистых соединений (на 10- 18% выше, чем с АКМ).

В условиях гидроочистки дизельных  топлив температура и парциальное  давление водорода и сероводорода являются определяющими параметрами для  сохранения катализатора в той или  иной сульфидной форме. В зависимости  от значения указанных параметров никель и молибден будут в различной  степени насыщены серой, что отразится  на их каталитической активности [3].

Данные и потреблении установки в катализаторах и основных вспомогательных материалах, а также источники их снабжения приведены в таблице 5.

 

Таблица 5 – Катализаторы и вспомогательные материалы

 

Наименование катализаторов  и вспомогательных материалов, техническая  характеристика	Источники снабжения	Годовой расход, т
1 Метилдиэтаноламин ТУ 2423-005-11159873-2000 Плотность при 20 С, 1,036-1,042 г/см3 Массовая доля метилдиэтаноламина, не менее 99%	Г. Дзержинск	38,0
2 Катализатор гидрокрекинга	ООО «Компания Катахим», г. Москва	53,2
3 Катализатор ТНК-2000 ТУ 2177-002-44912618-00 Массовая доля активных компонентов, % масс., не менее: - триоксида молибдена 15,0-18,0 - оксида кобальта 4,0-5,0 Массовая доля вредных  примесей, % масс., не более: - оксид железа 0,08 - оксида натрия 0,08 Насыпная плотность катализатора 0,67-0,81 г/см3 Диметр гранул 1,5-2,5 мм Массовая доля потерь при  прокаливании при 500 С не более 3% Индекс прочности не менее 2,1 кг/мм Массовая доля крошки не более 0,6 % Удельная поверхность  не менее  250 м2/г	ООО «Компания Катахим», г. Москва	20,9

 

 

 

 

2.3 Теплоснабжение

Установка Л-16-1 потребляет на технологические нужды водяной  пар давлением 1,0 МПа и температурой 250 С. Перед подачей в колонны  водяной пар перегревается до 360 С в змеевиках печей.

Максимальный расход водяного пара составляет 1350 кг/ч.

Годовой расход составляет 10800 т/год.

Режим подачи постоянный.

 

2.4 Топливоснабжение

В качестве топлива на установке  используются следующие виды топлива:

- газообразное топливо  собственной выработки;

- газообразное топливо  из сети предприятия;

- жидкое топливо из  заводской сети (на пуск).

Параметры топлива приведены  в таблице 6.

 

Таблица 6 – Параметры  используемого на установке топлива

 

Вид топлива, его характеристика	Параметры	Расходы		Режим подачи
		тыс. т/год	макс. т/час
1 Топливо газообразное Углеводородный газ собственной выработки     1.2 Топливный газ из  сети завода	Р=0,05-0,07 МПа (0,5-0,7 кгс/см2) Т=40 С     Р=0,3-0,5 МПа (3-5 кгс/см2) Т=40 С	22,336         4,9	4,121         3,45	Постоянный         Постоянный
2 Топливо жидкое - мазут	Р=0,6-0,8 МПа (6-8 кгс/см2) Т=60 С	0,075	0,9	Периодически (при пуске)

 

3 Основные технологические  решения и технология производства

 

3.1 Основные технологические  решения

Разработанная схема горячей  сепарации включает в себя:

- установку новых горячих  сепараторов;

- вывод гидрогенизата из вновь установленных сепараторов;

- установку новых теплообменников  для охлаждения смеси водородосодержащего  газа и легких углеводородов  потоком легкого гидрогенизата.

Заменяются сырьевые теплообменники. Также выполнена реконструкция существующих стабилизационных колонн с заменой внутренних устройств на устройства, разработанные фирмой «SULZER». Выполнена переобвязка и подключение реконструируемых стабилизационных колонн. Выполнена установка аппаратов воздушного охлаждения паров стабилизационных колонн, переобвязка змеевиков конвекционной камеры печей на двухпоточную систему.

 

3.2 Описание технологической  схемы

Сырье – вакуумный газойль  с товарного парка подается насосом 11 на смешение с циркулирующим водородсодержащим газом, нагнетаемым компрессором 16 и свежим водородом, поступающим с нагнетательного трубопровода. Смесь нагревается последовательно в теплообменнике 3 и печи 1 и входит в реактор 2 через верхний штуцер. Из нижнего штуцера реактора прореагировавший продукт (гидрогенизат первой ступени) в смеси с газом поступает в теплообменник 3, воздушный холодильник 12 и водяной холодильник 20, где охлаждается до температуры сепарации. В сепараторе 19 гидрогенизат отделяется от циркулирующего газа, избыток которого отдувается из системы, а основное количество поступает на прием компрессора 16 и возвращается на смешение с сырьем. Гидрогенизат первой ступени с растворенными в нем углеводородными газами, сероводородом и аммиаком подвергается четырехкратной стабилизации при понижении давления в сепараторах 26—28 и колонне 29. Сухие и жирные газы, отделенные от гидрогенизата, содержат сероводород и поэтому подвергаются моноэтаноламиновой очистке в колоннах 4—6. Сухой газ и сероводород выводятся с установки, а жирные газы поступают в блок газоразделения (на схеме отсутствует) для получения фракции Сз—С4. С низа колонны 29 гидрогенизат первой ступени забирается насосом 13, смешивается с циркулирующим водородсодержащим газом второй ступени и свежим водородом и подается в реакторный блок второй ступени. Схемы реакторного блока второй ступени и стабилизации гидрогенизата второй ступени не отличаются от схемы первой ступени. Стабилизированный гидрогенизат второй ступени подвергается разгонке на фракции в атмосферной колонне 35 и вакуумной колонне 38. В отличие от установок гидроочистки и гидрокрекинга в одну ступень, циркулирующий водородсодержащий газ не подвергается отмывке от сероводорода. Высокое давление сепарации в первой ступени способствует растворению сероводорода в гидрогенизате, благодаря чему содержание сероводорода в газе находится в допустимых пределах. Во второй ступени крекируется сырье, очищенное от серы, поэтому образование сероводорода незначительно. Промежуточное охлаждение для съема теплоты реакции осуществляется подводом холодного циркуляционного газа в реакторы непосредственно между слоями катализатора.

Технологическая схема установки  гидрокрекинга вакуумного газойля  представлена на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - 1, 8, 30, 34, 37, 40 — печи; 2, 9 — реакторы; 3, 10 — теплообменники; 4—7, 29, 32, 35, 36, 39, 39 — колонны; 11, 13, 31, 33 — насосы; 12, 14, 20, 25 — холодильники; 15—18 — компрес¬соры; 19, 21—24, 26—28 — сепараторы; I – сырье; II — водородсодержащий газ риформинга; III — водородсодержащий газ на отдув; IV — сухой газ; V — сероводород; VI — жирный газ; VII — водородсодержащий газ с установки; VIII —- бензин; IX — дизельное топливо; X — остаток гидрокрекинга.

 

4 Характеристика  производственной среды. Анализ  опасностей и производственных  вредностей

Установка Л-16-1 предназначена для гидроочистки нефтяных дистиллятов путем деструктивной гидрогенизацией сернистых соединений на алюмокобальтмолибденовом катализаторе в среде водорода. По условиям жидкая фаза в технологическом оборудовании, в основном, находится в перегретом состоянии, т.к. обращается в объеме аппаратов и трубопроводов при высоких температурах и давлениях, кроме того, в оборудовании присутствуют различные углеводородные газы.

Технологические процессы на установке связаны с ее характерными особенностями. Основные из них - наличие высоких температур на установке в целом, значительных давлений в отдельных аппаратах и трубопроводах, высокое напряжение на высоковольтных электродвигателях насосов и компрессоров, наличие горючих и токсичных нефтепродуктов и их паров, сероводорода, возможность образования взрывоопасных смесей паров нефтепродукта с воздухом и соединений, способных к самовозгоранию.

Согласно действующим  нормативным документам установка  гидроочистки относится:

- по взрывоопасности к  классу В-1;

- по пожароопасности к категории А;

- по санитарным нормам  к группе IIIБ;

Технологический процесс  на установке характерен:

- наличием высоких температур, избыточного давления, а так же  открытого огня в технологической  печи;

- возможностью возникновения статистического электричества;

- возможностью возникновения пожара и взрыва при выбросе сероводорода и углеводородов в случае разгерметизации трубопроводов и аппаратов;

- наличием электрооборудования,  работающего под высоким напряжением;

- наличием и применением  пара с давлением 1,0 МПа и температурой 250 С;

- наличием токсичных,  горючих паров и газов углеводородов,  сероводорода, способных образовывать  в смеси с воздухом взрывоопасные  концентрации в широких пределах;

- наличие колодцев, приямков, емкостей с образованием в  них высокой степени загазованности;

- наличием оборудования, имеющим движущиеся, вращающиеся  и вибрирующие части;

При эксплуатации установки  возможны следующие опасности:

- возникновение пожара  и взрыва:

а) при выбросе нефтепродуктов;

б) вследствие разгерметизации  фланцевых соединений;

в) при работе в загазованной зоне искроопасными веществами;

г) при нарушении техники  безопасности при проведении огневых  работ;

- отравление работающих сероводородом, углеводородными газами, бензином, легким газойлем;

- термические ожоги водяным  паром, имеющими высокую температуру  стенками технологических трубопроводов;

- поражение работающих  электрическим током, в случае  выхода из строя заземления  токоведущих частей, пробоя изоляции;

- взрыв или воспламенение  паров нефтепродуктов за счет  образования статического электричества  при нарушении правил перекачки  нефтепродуктов или нарушения  заземления;

- падение с высоты;

Производственная санитария  представляет собой систему санитарно-технических  и гигиенических мероприятий. Задача производственной санитарии состоит в создании оптимальных метеорологических условий, оптимального физико-химического состава воздушной среды (освещенности, уровня шума, вибрации, ультра- и инфразвука).

Уровни опасных и вредных  производственных факторов на рабочих  местах должны соответствовать требованиям  стандартов безопасности по всем видам  опасных и вредных факторов. Производственные отравления и заболевания возможны только при определенной концентрации токсичного вещества в воздухе.

Характеристики вредных  и опасных факторов применяемого сырья, реагентов и продуктов производства:

- Бензин - бесцветная, легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ). Пределы взрывоопасной концентрации (ПВК) паров бензина с воздухом от 1 % до 6 % объемных. В данном пределе при наличии открытого окна происходит взрыв. При содержании паров бензина в воздухе производственных помещений выше ПДК - возможны отравления. На организм человека бензин действует как наркотик. При легком отравлении вызывает головную боль, головокружение, сухость во рту, беспричинную веселость. При высоких концентрациях происходит острое отравление с потерей сознания со смертельным исходом. При попадании на тело может вызывать хроническую экзему.