Каталитический риформинг

5.2 Схема переработки  по топливному варианту с высоким  уровнем отбора светлых

На НПЗ с такой схемой переработки  первичная перегонка нефти проводится на АВТ. Помимо атмосферных дистиллятов  на этой установке получают вакуумный  дистиллят — фракцию 350—500°С и гудрон.

Атмосферные дистилляты, бензиновый, керосиновый и дизельный, перерабатываются так же, как и на заводе с неглубокой переработкой нефти. Вакуумный дистиллят  направляется на установку каталитического  крекинга. При каталитическом крекинге получают газ, бензин, легкий и тяжелый  газойли. Газ направляется на ГФУ, бензин используется как компонент товарного  бензина, а легкий газойль очищается  в смеси с прямогонной дизельной  фракцией на установке гидроочистки и затем используется как компонент  дизельного топлива. Тяжелый газойль  представляет собой сырье для  получения технического углерода.

Наряду с каталитическим крекингом  для переработки вакуумных дистиллятов  применяется гидрокрекинг. Если при  каталитическом крекинге основным продуктом  является бензин, то при гидрокрекинге  можно изменять соотношения получаемых продуктов, увеличивая выход бензина, керосина, дизельного топлива.

Гудрон подвергается переработке  с применением одного из термических  процессов. Бензин термических процессов  целесообразно облагораживать с  применением процессов глубокого  гидрирования и каталитического  риформинга. Легкий газойль используется как компонент газотурбинного, моторного или печного топлива, после гидроочистки может направляться в дизельное топливо.

Газовые потоки термических процессов  и каталитического крекинга содержат непредельные углеводороды. Выделенные из этих потоков пропан-пропиленовая и бутан-бутиленовая фракции используются для получения дополнительных количеств  высококачественного бензина.

5.3 Схема переработки  нефти по топливно-масляному варианту

При этой схеме на установках ЛВТ  помимо светлых дистиллятов (бензинового, керосинового, дизельного) получают несколько  вакуумных дистиллятов и гудрон. Затем каждый из дистиллятных погонов проходит:

а) селективную очистку от смолисто-асфальтеновых  компонентов;

б) депарафинизацию;

в) доочистку гидрогенизационным или адсорбционным методом.

Из гудрона сначала с помощью  пропана извлекают асфальтовые  вещества. Полученный деасфальтизат далее обрабатывается по той же схеме, что и дистиллятные фракции (селективная очистка, депарафинизация, доочистка).

После доочистки дистиллятные и остаточный компоненты направляются на компаундирование. Изменяя соотношение компонентов и вводя различные присадки, получают необходимые сорта масел.

Существуют и другие схемы масляного  производства. При очистке парными  растворителями (дуосол-процесс) на одной установке совмещаются деасфальтизация н избирательная очистка масел.

При переработке парафинистых нефтей одновременно с маслами получают парафины и церезины. Выделенные при депарафинизации гач и летролатум проходят дополнительную обработку на установках обезмасливания, фильтрования через отбеливающие земли или гидроочистки. После обработки получают из гача — парафин, а из петролатума — церезин.

5.4 Схема с нефтехимическими  производствами 

 

Продукты переработки нефти  используются в качестве сырья для  разнообразных органических производств. Установки нефтехимического синтеза  в некоторых случаях сооружаются  в составе нефтеперерабатывающих заводов, что значительно расширяет ассортимент продукции предприятий. Создаются также самостоятельные нефтехимические заводы, получающие сырье с НПЗ железнодорожным или трубопроводным транспортом.

Основными видами нефтехимического сырья  являются:

а) этилен, пропилен и бутилен-бутадиеновая фракция, полученные пиролизом;

б) индивидуальные алканы (пропан, бутаны, пентаны), вырабатываемые на установках газофракционирования предельных газов;

в) пропан-пропиленовая и бутан-бутиленовая  фракции с установок газофракционирования непредельных газов;

г) ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы), получаемые при каталитическом риформинге и пиролизе;

д) высшие парафины, вырабатываемые при депарафинизации дизельных и масляных фракций.

5.5 Укрупненные и комбинированные  установки

Развитие технологии переработки  нефти в настоящее время характеризуется  тенденцией роста мощности технологических  установок. За прошедшие 30 лет мощность установок первичной переработки нефти выросла более чем в 10 раз, установок каталитического крекинга — в 8 раз. На смену установкам каталитического риформинга мощностью 300 тыс. т/год пришли установки мощностью 1 млн. т/год.

При увеличении единичной мощности установки сокращаются удельные, т. е. рассчитываемые на 1 т перерабатываемого  сырья, затраты на строительство  установок, эксплуатационные расходы, производственный штат. Например, благодаря  увеличению мощности установок первичной  перегонки нефти от 3 до 6 млн. т/год  капитальные вложения на единицу  мощности уменьшаются на 31 %, а производительность труда повышается в 2—2,5 раза. Укрупнение установок позволяет перейти  к более прогрессивным видам  оборудования, например от поршневых  компрессоров к центробежным. Другая особенность современной нефтепереработки — создание установок, в составе которых объединяется (комбинируется) несколько технологических процессов. Внедрение таких установок, называемых комбинированными, сокращает общую сумму капиталовложений, позволяет уменьшить площадь территории установки и всего завода. Значительно сокращается протяженность трубопроводов, уменьшаются тепловые потери вследствие того, что теплота горячих потоков одного технологического процесса используется для подогрева холодных потоков другого процесса. Первые комбинированные установки появились в середине 1950-х гг. Сначала в составе таких установок комбинировалось 2—3 процесса. Были, например, построены комбинированные установки электрообессоливания, первичной перегонки нефти и вторичной перегонки бензина. Процесс каталитического риформинга на платиновом катализаторе комбинировался с предварительной гидроочисткой бензина и экстракцией аренов из катализата, В дальнейшем комбинирование процессов углублялось, в состав установок стали включать 4—5 процессов. На нескольких отечественных НПЗ в 1975—1984 гг. были введены в эксплуатацию комбинированные установки по неглубокой - переработке нефти ЛК-6У. Установки ЛК-6У состоят из пяти секций:

1) электрообессоливание и первичная перегонка нефти (ЭЛОУ-АТ);

2) каталитический риформинг с предварительной гидроочисткой бензина;

3) гидроочистка авиакеросина;

4) гидроочистка дизельного топлива;

5) газофракционирование.

На установке ЛК-6У применено  новое укрупненное оборудование: центробежные компрессоры с паровым  и электрическим приводом, воздушные  холодильники с высоким коэффициентом  оребрения, ректификационные тарелки клапанного типа, вертикально-секционные печи новой конструкции.

Применение комбинированных установок  ЛК-6У взамен отдельно стоящих позволяет  на 45 % повысить производительность труда, на 15—20 % уменьшить расход металла  на изготовление оборудования, на 10—15% снизить эксплуатационные затраты.

В 1983—1984 гг. завершено строительство  еще двух крупных комбинированных  установок:

а) глубокой переработки мазута КТ-1, в состав которой включены процессы вакуумной перегонки мазута, гидроочистки вакуумного дистиллята, каталитического  крекинга, висбрекинга гудрона и газофракционирования;

б) производства масел КМ-2, на которой сочетанием процессов деасфальтизации, селективной очистки, депарафинизации и гидроочистки вырабатывают моторные и индустриальные масла более 10 наименований.

На нескольких НПЗ построены  высокопроизводительные комбинированные  установки производства этилена  и пропилена, включающие процессы пиролиза, получения аренов, бутадиена, циклопентадиена, полимерных материалов, сырья для производства технического углерода. К недостаткам комбинированных установок относится жесткость связей между отдельными процессами. Нарушения в работе одной секции могут влиять на всю установку, расстраивая другие технологические процессы. Комбинированную установку сложнее, Чем обычную, остановить на ремонт и затем вывести на режим.

 

6 Оборудование нефтеперерабатывающих  производств

Современная нефтеперерабатывающая  промышленность оснащена сложным оборудованием, предназначенным для осуществления  разнообразных процессов — нагрева, охлаждения, конденсации, массопередачи, перекачки, компримирования, фильтрации и ряда других операций с нефтью и продуктами ее переработки.

По функциональному назначению это оборудование может быть подразделено на следующие основные группы:

а) реакторное — реакторы, регенераторы;

б) массообменное — ректификационные колонны, адсорберы, десорберы;

в) нагревательное — трубчатые печи, теплообменники;

г) охладительное — холодильники и конденсаторы, аппараты воздушного охлаждения;

д) оборудование для разделения эмульсий и суспензий — фильтры, центрифуги;

е) оборудование для хранения жидких продуктов — емкости и резервуары;

ж) оборудование для транспортировки  жидких и газообразных сред — насосы и компрессоры;

и) оборудование для отключения аппаратов  и участков трубопроводов — запорная арматура (задвижки, вентили и др.). 

Заключение 

 

Риформинг (англ. reforming, от reform — переделывать, улучшать), промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высокооктановых бензинов и ароматических углеводородов. Риформинг проводят в промышленной установке, имеющей нагревательную печь и не менее 3-4 реакторов, при температуре 350-520°С, давлении 1,5-4 Мн/м² (15-40 кгс/см²) в присутствии различных катализаторов: платиновых, платинорениевых и полиметаллических, содержащих платину, рений, иридий, германий и другие металлы. Во избежание дезактивации катализатора продуктом уплотнения — коксом, Р. осуществляется под высоким давлением водорода, который циркулирует через нагревательную печь и реакторы. В результате Р. бензиновых фракций нефти получают 80-85% бензина с октановым числом 90-95, 1,5-2% водорода и остальное количество - газообразные углеводороды. Большое значение имеет риформинг для производства ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов); ранее основным источником получения этих углеводородов была коксохимическая промышленность.

Сырьем каталитического риформинга служат, как прямогонные бензиновые фракции нефтей и газовых конденсатов, так и бензины вторичного происхождения, получаемые при термической и термокаталитической переработке тяжелых нефтяных фракций, а также выделяемые из продуктов переработки углей и сланцев. Основной источник сырья риформинга - прямогонные бензиновые фракции, роль бензинов вторичного происхождения будет возрастать при углублении переработки нефти.

Подготовка сырья риформинга включает ректификацию и гидроочистку. Ректификация используется для выделения определенных фракций бензинов в зависимости от назначения процесса. При гидроочистке из сырья удаляют примеси (сера, азот и др.), отравляющие канализаторы риформинга, а при переработке бензинов вторичного происхождения подвергают также гидрированию непредельные углеводороды.

Важное значение имеют способы хранения сырья, которые во многих случаях определяют работоспособность оборудования и катализаторов блоков гидроочистки.

В настоящее время  каталитический риформинг стал одним изведущих процессов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.С его помощью удается улучшать качество бензиновых фракций и получать ароматические углеводороды) особенно из сернистых и высокосернистых нефтей. В последнее время были разработаны процессы каталитического риформинга для получения топливного газа из легких углеводородов. Возможность выработки столь разнообразных продуктов привела к использованию в качестве сырья не только бензиновых фракций прямой перегонки нефти, но и других нефтепродуктов.

До массового  внедрения каталитического риформинга применялся термический риформинг и комбинированный процесс легкого крекинга тяжелого сырья (мазута, полугудрона и гудрона) и термического риформинга бензина прямой перегонки. В дальнейшем термический риформинг прекратил свое существование ввиду низких технико-экономических показателей по сравнению с каталитическим. При термическом риформинге выход бензина на 20—27% меньше и октановое число его на 5—7 пунктов ниже, чем при каталитическом риформинге. Кроме того, бензин термического риформинга нестабилен. Процесс каталитического риформинга осуществляют при сравнительно высокой температуре и среднем давлении, в среде водородсодержащего газа.

Каталитический риформинг проходит в среде газа с большим содержанием водорода

(70—80 объемн. %). Это позволяет повысить температуру процесса, не допуская глубокого распада углеводородов и значительного коксообразования. В результате увеличиваются скорость дегидрирования нафтеновых углеводородов и скорости дегидроциклизации и изомеризации парафиновых углеводородов. В зависимости от назначения процесса, режима и катализатора в значительных пределах изменяются выход и качество получаемых продуктов. Однако общим для большинства систем каталитического риформинга является образование

ароматических углеводородов  и водородсодержащего газа. Назначение процесса каталитического риформинга, а также требования, предъявляемые к целевому продукту, требуют гибкой в эксплуатации установки. Необходимое качество продукта достигается путем подбора сырья, катализатора и технологического режима.

Получаемый в  процессе каталитического риформинга водородсодержащий газ значительно дешевле специально получаемого водорода; его используют в других процессах нефтепереработки, таких, как гидроочистка и гидрокрекинг. При каталитическом риформинге сырья со значительным содержанием серы или бензинов вторичного происхождения, в которых есть непредельные углево дороды, катализатор быстро отравляется. Поэтому такое сырье перед каталитическим риформингом целесообразно подвергать гидроочистке. Это способствует большей продолжительности работы катализатора без регенерации и улучшает технико-экономические показатели работы установки.

Режим работы установок.

На рисунке показана принципиальная схема установки

каталитического риформинга. 

каталитическим риформингом сырье подвергают гидроочистке рециркулирующим

водородсодержащим газом. После гидроочистки продукты поступают в отпарную

колонну 3. С верха  ее выводятся сероводород и водяные  пары, а с низа —