Характеристика и химизм процесса

Раздел 3. Описание технологического процесса и схемы производства

Описание технологического процесса и схемы производства мягкого гидрокрекинга (МГК).

Секция мягкого гидрокрекинга состоит из следующих блоков.

 

Реакторный БЛОК

предназначен, для проведения мягкого гидрокрекинга, гидроизомеризации и насыщения углеводородных соединений сырья в присутствии водорода на бифункциональном катализаторе. Пpоцесс проводится при давлении в реакционных аппаратах до 5,5 МПа и темпеpатуpе до 420 ^оС.

БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ

предназначен, для удаления растворенных газов, воды, рефлюкса и сероводорода из продукта гидрокрекинга. Ректификация продуктов мягкого гидрокрекинга производится на установке ректификации.

БЛОК ОЧИСТКИ ГАЗОВ, РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРА МЭА

предназначен, для очистки циркуляционного водородсодержащего и углеводородного газов от сероводорода при взаимодействии их с водным раствором моноэтаноламина и последующей десорбцией сероводорода из водного раствора МЭА.

Сырьем процесса мягкого гидрокрекинга (МГК) являются вакуумный дистилят

VD-1 с установки ВТ-1 и легкий вакуумный газойль с установки АВТ-6. Сырье поступает через фильтра грубой очистки Ф-201, 202 и тонкой очистки Ф-203, 204 в емкость прямого питания Е-1, Е-1а, Е-1б.

Предусмотрено также поступление в емкости Е-1, Е-1а, Е-1б топлива дизельного прямогонного с установок АВТ-6, АВТ-2.

 

Реакторный блок.

 

Характеристика и химизм процесса

 

 

Сущность процесса заключается в расщеплении и последующем насыщении углеводородных компонентов сырья (прямогонных дистиллятов) в результате взаимодействия с водородом при повышенной температуре в присутствии бифункциональных (крекирующих и гидрирующих) катализаторов. Попутно протекают реакции деструктивной гидрогенизации гетероорганических (серо-, азот - и кислородсодержащих) и металлоорганических компонентов сырья, изомеризации предельных и непредельных, уплотнения и конденсации ароматических углеводородов.

Химические превращения, происходящие в процессе МГК, включают в себя:

¨ насыщение ароматических соединений

+ 2Н₂;

 

 

¨ гидродециклизацию

+ Н₂;

 

 

¨ гидродеалкилирование

R

+ Н₂ + RH;

 

¨ собственно гидрокрекинг

 

R₁—R₂ + Н₂ R₁H + R₂H;

 

¨ гидроизомеризацию углеводородных цепочек

;

 

¨ конденсацию ароматики и непредельных соединений

+ и т. д.

Параллельно с процессом гидрокрекинга в реакторах протекает процесс гидроочистки.

Сущность процесса гидроочистки заключается в деструктивной гидрогенизации сернистых, кислородных и азотистых соединений прямогонных дистиллятов в результате взаимодействия с водородом в присутствии катализаторов.

Cернистые соединения, входящие в состав прямогонных фракций, являются сложными смесями, состоящими из меркаптанов (тиолов), сульфидов (с открытой цепью и циклических), а также дисульфидов и гетероциклических соединений.

Удаление азотистых соединений протекает достаточно трудно. Азот удаляется не только труднее сернистых, но и кислородных, диеновых и олефиновых соединений. Вследствие непрочности связи С-S, относительной легкости ее деструкции, превращение этих соединений под давлением водорода протекает относительно просто: гомолитически (с образованием двух радикалов) разрывается связь С-S, свободные связи насыщаются водородом. Продуктами реакции являются соответственно сероводород и насыщенные углеводороды.

Из перечисленных соединений наиболее трудно поддаются превращениям циклические соединения серы—тиофены.

На основании имеющихся в настоящее время данных схему реакции каталитического разложения сернистых соединений в присутствии водорода можно представить следующим образом:

Меркаптаны (тиолы):R–S–H + H₂ –¾® RH + H₂S

Дисульфиды:R–S–S–R` + 3H<sub>2</sub> –¾® RH + R`H + 2H₂S

Сульфиды: R–S–R` + 2H<sub>2</sub> –¾® RH + R`H + 2H₂S

Тиофены:

НС СН     + 4Н2 СН3 СН2 СН2 СН3 + H2S НС СН     S

 

Помимо этих основных реакций в мягких условиях гидроочистки или при недостатке водорода могут протекать следующие реакции:

 

H₂

2RSH RSR + H₂S

 

H₂

RSH RH + R` SHC CHR` + H₂S

H₂

R–S–S–R 2RSH –– RSR + H₂S

 

Азотистые соединения при гидроочистке превращаются следующим образом:

ПИРРОЛЫ:

НС СН     + 4Н2 С4H10 + NH3 НС СН     NH

 

 

ПИРИДИНЫ:

 

 

 

ХИНОЛИН:

 

Кислородные соединения в условиях гидроочистки превращаются с образованием воды. Наиболее стойкие из этих соединений фенолы. В условиях гидроочистки они превращаются по следующей схеме:

 

 

Олефиновые углеводороды при гидроочистке превращаются в соответствующие парафиновые углеводороды без разрыва связи C-C:

 

CH₂ = CH – СH₂ – СH₂ – СH₂ – СH₃ + H₂ C₆H₁₄

Катализатор гидрокрекинга выполняет 2 функции: ускоряет процессы расщепления углеводородов и последующие процессы насыщения осколков водородом. Он состоит из трёх компонентов: кислотного (оксид алюминия, алюмосиликаты и цеолиты), гидрирующе-дегидрирующего (оксиды/сульфиды молибдена Мо, вольфрама W, металлы платиновой группы: платина Pt, палладий Pd, никель Ni, кобальт Co, железо Fe) и связующего, обеспечивающего механическую прочность и пористую структуру.

Пористость катализатора повышает его удельную поверхность, а значит и количество активных центров в единице объема.

В качестве связующего используется оксид алюминия в активной и в неактивной формах в соотношении, оптимальном для максимальной конверсии и минимального закоксовывания катализатора.

Катализаторы гидрогенизацигнных процессов поставляются и применяются в сульфидной форме. Сульфидированный катализатор стабильнее и активнее оксидной его формы, так как сера предохраняет активные центры (прежде всего металлы) от ассоциации (слияния) и уменьшения их количества.

В процессах гидрокрекинга протекают также реакции с образованием кокса. Отложение кокса на поверхности катализатора происходит, главным образом, вследствие конденсации ароматических углеводородов с непредельными, уплотнения ароматических углеводородов или полимеризации непредельных углеводородов, а также вследствие распада молекулы углеводорода до водорода и углерода.

Для снижения коксоотложения необходимо повышать парциальное давление водорода (и общее давление системы). Однако подавить полностью коксоотложение не удается, поэтому процесс ведется с периодической регенерацией катализатора.

Для съёма теплоты реакции и регулирования профиля температур по реакторам применена подача холодного водородсодержащего газа (квенча) перед каждым новым слоем катализатора.