Разработка технологии гидрооблагораживания прямогонного вакуумного газойля в смеси с легким газойлем каталического крекинга

Размещено на http://allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

Вовлечение легкого газойля каталитического крекинга (ЛГКК) в состав сырья для получения товарных дизельных топлив приводит к значительному ухудшению экологических и эксплуатационных свойств последних - повышению суммарного содержания сернистых соединений и ароматических углеводородов, снижению цетанового числа. Наиболее распространенной технологией облагораживания ЛГКК является его совместная гидроочистка с прямогонным дизельным топливом (в условиях гидроочистки прямогонных средних дистиллятов на обычных катализаторах гидроочистки), которая не обеспечивает глубину удаления сернистых соединений, гидрирования непредельных и, особенно, ароматических углеводородов в ЛГКК, соответствующую растущим требованиям к качеству моторных топлив. Раздельное гидрооблагораживание ЛГКК и прямогонного дизельного топлива позволит сохранить качество сырья для производства экологически чистых дизельных топлив (прямогонное дизельное топливо) и более эффективно проводить гидрирование сернистых и ароматических соединений ЛГКК.

Известные отечественные катализаторы мягкого гидрокрекинга позволяют более эффективно гидрооблагораживать прямогонные вакуумные газойли (ПВГ) по сравнению с обычными катализаторами гидроочистки. Наличие кислотной функции в катализаторах гидрокрекинга может способствовать достижению более глубокой степени гидрооблагораживания ЛГКК. В связи с этим исследование закономерностей гидрооблагораживания ПВГ в смеси с ЛГКК на катализаторе и в условиях мягкого гидрокрекинга и разработка способов промышленной реализации этой технологии является актуальной и практически важной задачей.

ЗАДАЧИ

- исследование влияния добавления ЛГКК на степень обессеривания ПВГ;

- исследование влияния давления и типа катализатора на достигаемые степени гидрирования различных классов ароматических углеводородов при совместном гидрооблагораживании ПВГ с ЛГКК;

- исследование влияния содержания ЛГКК в смеси с ПВГ на тепловой эффект процесса и перепад температуры в реакторе при их гидрооблагораживании;

1. НАУЧНАЯ НОВИЗНА

гидрооблагораживание дистиллят температура

В результате проведенных исследований установлено, что при гидрооблагораживании ПВГ в смеси с ЛГКК достигаются лучшие показатели по степени обессеривания ПВГ, чем при его облагораживании в чистом виде. Установлено влияние давления и типа катализатора на достигаемые показатели совместного гидрооблагораживания ПВГ с ЛГКК. Показано, что использование катализатора мягкого гидрокрекинга (РК-442) обеспечивает достижение более высоких показателей по глубине гидрообессеривания и гидрированию непредельных по сравнению с катализатором гидроочистки вакуумного газойля (ГП-497т). Для катализатора мягкого гидрокрекинга давление оказывает большее влияние на результаты процесса. Установлены закономерности гидрирования различных групп ароматических углеводородов ЛГКК и ПВГ, а также в узких фракциях ЛГКК, при их совместном гидрооблагораживании на различных катализаторах. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Установленные закономерности гидрооблагораживания ПВГ в смеси с ЛГКК использованы ГУП «Институт нефтехимпереработки» для разработки технологии совместной гидроочистки ПВГ и ЛГКК на секции гидроочистки установок каталитического крекинга типа Г - 43-107. Технология позволяет получать компонент дизельного топлива с содержанием серы 0,1-0,2 % мас. и гидроочищенное сырье каталитического крекинга.

2. ОБЗОР ПАТЕНТОВ ПО ВОПРОСАМ ГИДРООТЧИСТКИ

Представлен обзор отечественной и зарубежной литературы и патентов по вопросам гидроочистки прямогонных и вторичных средних дистиллятов, в результате анализа которого показано, что: - вторичные дистиллятные продукты характеризуются по сравнению с прямогонными фракциями, выкипающими в этих же пределах, повышенным

содержанием сернистых, ароматических и непредельных углеводородов;

Приведено обоснование выбора объектов и методов исследования. В качестве сырья использованы вторичные и прямогонные дистиллятные продукты - легкий газойль каталитического крекинга (ЛГКК) и прямогонный вакуумный газойль (ПВГ). качества фракции 200-350 °С и остатка (фр. 350 °С-КК) гидрогенизата совместной гидроочистки.

В результате проведенных исследований установлено, что при гидрооблагораживании ПВГ в смеси с ЛГКК достигается большая степень обессеривания ПВГ по сравнению с гидрооблагораживанием ПВГ в чистом виде.

Лучшие результаты по остаточному содержанию серы и глубине гидрообессеривания достигаются на катализаторе мягкого гидрокрекинга РК-442, послойная загрузка (ГП-497т и РК-442) показывает промежуточные результаты. При гидрировании непредельных в ЛГКК наблюдаются те же закономерности. Лучшие результаты показывает РК-442 при давлении 10 МПа. Крекирующая функция РК-442 также проявляется в большей степени при давлениях 8, 10 МПа. Для ГП-497т увеличение выхода дизельной фракции с ростом давления незначительно. Учитывая, что целевым продуктом процесса совместной гидроочистки является гидроочищенный ПВГ - сырье каталитического крекинга, было исследовано влияние давления и катализатора на содержание основного азота, коксуемость и групповой химический состав остатка (фр. 350 оС-КК) гидрогенизата.

Коксуемость остатка 350 оС-КК гидрогенизата снижается с увеличением давления, лучшие результаты достигаются с использованием катализатора РК-442. Снижение коксуемости продукта обусловлено гидрированием полициклических ароматических углеводородов, о чем свидетельствует снижение содержания группы тяжелых ароматических углеводородов.

В исследованном диапазоне изменения давления наблюдается увеличение содержания парафино-нафтеновых, легких и средних ароматических углеводородов, снижение содержания тяжелых ароматических и смол. Причем с ростом давления степень увеличения содержания парафино-нафтеновых и легких ароматических углеводородов растет, но практически не зависит от типа катализатора. В большей степени от типа катализатора зависит степень гидрирования тяжелых ароматических углеводородов. На катализаторе РК-442 достигается большая доля перехода ароматических структур из тяжелых в более легкие (на 2-4 %) по сравнению с катализатором ГП-497т. Лучшие результаты по гидрированию полициклических ароматических углеводородов достигаются на катализаторе РК-442 при давлении 10 МПа. На катализаторе РК-442 переход ароматических структур во фр. 350 ° С -КК при увеличении давления с 4,0 до 10,0 МПа составляет: из тяжелых в средние - 11,4-18,1 %, из средних в легкие - 7,4-14,5 %, из легких ароматических в парафино-нафтеновые - 0,7-6 %. При послойной загрузке катализаторов обеспечиваются близкие к РК-442 результаты.

3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ И ПЕРЕПАДОВ ТЕМПЕРАТУР И ТЕМПЕРАТУР ПРИ ГИДРООБЛАГОРАЖИВАНИИ

На основании собственных экспериментальных, литературных и промышленных данных выполнены расчеты тепловых эффектов и перепадов температур при гидрооблагораживании ПВГ в смеси с ЛГКК, установлены зависимости перепада температуры в реакторе от содержания ЛГКК в смеси с ПВГ, предложены обобщенные технологические решения для переработки смесей с различным содержанием вторичных

дистиллятов. Расчет тепловых эффектов и перепада температуры проводился по типовым методам расчета процессов переработки нефти и газа Расчет теплового эффекта гидрирования ПВГ в смеси с ЛГКК проводился по данным, полученным при исследовании совместного гидро облагораживания на катализаторе РК-442.

По литературным данным был принят тепловой эффект гидрирования, приходящийся на один атома углерода, входящего в различные ароматические структуры. Необходимое количество водорода на гидрирование ароматических соединений рассчитывалось по стехиометрическому уравнению. С целью оптимизации было принято, что перепад температуры в реакторе не должен превышать 50 °С. Расчет теплового эффекта и перепада температуры в реакторе для степеней гидрирования, достигаемых на катализаторе РК-442, в исследуемом интервале давлений показал, что для балансового соотношения ПВГ:ЛГКК (85:15) при увеличении давления с 4,0 до 10,0 МПа перепад температуры в реакторе увеличивается с 17 до 30 °С. Было проведено расчетное исследование влияния количества ЛГКК в смеси с ПВГ на перепад температуры в реакторе. Результаты расчета показали, что превышение перепада температуры в реакторе более 50 °С наблюдается только при вовлечении более 50 % ЛГКК.

Расчет расхода водорода и свежего водородсодержащего газа (ВСГ) на поддержание парциального давления водорода показал, что при совместном облагораживании на каждые дополнительные 10 % мас. ЛГКК необходимо увеличить расход свежего ВСГ на 0,4-0,45 % мас. на сырье, при этом при увеличении давления с 4,0 до 10,0 МПа расход свежего ВСГ увеличивается в 1,5 - 2,0. Таким образом, проведенными исследованиями показана возможность эффективного гидрооблагораживания ЛГКК в условиях совместного гидрооблагораживания с ПВГ. Повышение давления благоприятно влияет на все достигаемые характеристики продуктов. Использование катализатора мягкого гидрокрекинга (РК-442) при совместном гидрооблагораживании обеспечивает достижение в сопоставимых условиях существенно лучших, по сравнению с катализатором ГП-497т, показателей по глубине гидрообессеривания как вакуумного газойля, так и легкого газойля каталитического крекинга.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате проведенных исследований показано, что при гидрооблагораживании ПВГ в смеси с ЛГКК на катализаторе мягкого гидрокрекинга РК-442 и катализаторе гидроочистки ГП-497т достигаются лучшие показатели по степени обессеривания ПВГ, по сравнению с его гидрооблагораживанием в чистом виде в сопоставимых условиях.

2. В результате исследования влияния давления и типа катализатора на процесс совместного гидрооблагораживания ПВГ с ЛГКК установлено, что повышение давления с 4 до 10 МПа обеспечивает достижение лучших результатов по гидрированию сернистых и непредельных соединений на исследованных катализаторах. Использование катализатора мягкого гидрокрекинга (РК-442) при совместном гидрооблагораживании обеспечивает достижение в сопоставимых условиях лучших, по сравнению с катализатором ГП-497т, показателей по глубине гидрообессеривания как вакуумного газойля, так и легкого газойля каталитического крекинга.

3. Установлены закономерности гидрирования различных классов ароматических углеводородов при совместном гидрооблагораживании ПВГ с ЛГКК. Показано, что селективное гидрирование (свыше 70 %) атомов углерода в полициклических ароматических структурах ЛГКК можно эффективно проводить при существующих на установке гидроочистки

вакуумного газойля условиях на катализаторе РК-442 и при послойной загрузке ГП-497т и РК-442. Для прямогонного вакуумного газойля происходит перераспределение углеводородов по химическим группам, благоприятное с точки зрения сырья каталитического крекинга: увеличивается содержание парафино-нафтеновых, легких и средних ароматических углеводородов и снижается содержание тяжелых ароматических (в 2-3 раза) и смол (в 1,5 раза).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кулик А.А., Обухова С.А. Везиров Р.Р. Термодинамическое обоснование целесообразности совместного гидрирования вторичных высокоароматизированных и прямогонных газойлей /Тезисы докладов 51 научно - технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Секция технологическая. - Уфа, 2000.

2. Кулик А.А., Обухова С.А., Везиров Р.Р. Варианты комбинирования сырья гидрогенизационных

3. Обухова С.А., Кулик А.А., Сухоруков А.М. Рациональное комбинирование сырья гидропроцессов - одна из современных тенденций получения экологически чистых топлив /Тезисы докладов международной конференции. «Нефтепереработка и нефтехимия - 99».- С.-Петербург, 1999 - С.15.

4. Кулик А.А., Обухова С.А., Везиров Р.Р. Химические, термодинамические и технологические аспекты комбинирования сырья гидрогенизационных процессов /Материалы секции В II Конгресса нефтегазопромышленников России. - Уфа, 2000. - С. 45-46. 24

5. Кулик А.А., Обухова С.А., Везиров Р.Р. Влияние технологических параметров на снижение содержания ароматических углеводородов при совместной гидроочистке прямогонного вакуумного газойля и вторичных газойлей /Материалы секции Д III Конгресса нефтегазопромышленников России. - Уфа, 2001 - С. 109-113.

6. Кулик А.А., Обухова С.А., Везиров Р.Р., Сухоруков А.М., Николайчук В.А., Теляшев Э.Г. Исследование возможности повышения качества легкого газойля каталитического крекинга при совместной гидроочистке с вакуумным газойлем /Материалы научно-практической конференции «Нефтепереработка и нефтехимия -2002». - Уфа, 2002 - С. 68-71. С.51-57.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Рисунок 1 - Схема каталитического крекинга

Рисунок 2 - Установка на комплексе ТАНЭКО

Размещено на Allbest.ru