Гидрокрекинг нефтяного сырья

установки ГК ДТ

дистиллятных фракций из тяжелого нефтяного сырья

процесса



В зависимости от глубины конверсии



В зависимости от давления

гидрокрекинг бензиновых фракций

2) селективный гидрокрекинг бензинов, керосинов, дизельных топлив (каталитическая

депарафинизация)

3) гидродеароматизация прямогонных керосиновых и дизельных фракций и газойлей каталитического крекинга

4) легкий гидрокрекинг вакуумных газойлей

5) гидрокрекинг вакуумных газойлей

6) гидрокрекинг нефтяных остатков

гетероорганических соединений серы, азота, кислорода
гидрирования ароматических углеводородов и непредельных соединений
крекинга

парафиновых и нафтеновых углеводородов
деалкилирования циклических структур
изомеризации образующихся низкомолекулярных парафинов.

Химизм процесса ГК

выполняющего крекирующую и изомеризующую функции, используют твердые кислоты, входящие в

состав катализаторов крекинга: цеолиты, алюмосиликаты и оксид алюминия. Для усиления кислотности в катализатор иногда вводят галоген.
- Гидрирующим компонентом являются металлы VIII (Ni, Co, иногда Pt или Pd) и VI групп (Мо и W). Для активирования катализаторов используют разнообразные промоторы: Re (рений), Rh (родий), Ir (иридий), РЗЭ и др.
- Функции связующего выполняет кислотный компонент (оксид алюминия, алюмосиликаты), а также оксиды кремния, титана, циркония, магний и цирконийсиликаты.

1 Катализаторы

являются бифункциольными катализаторами
Они активны в реакциях гидрирования-дегидрирования (гомолитических) и гидрогенолиза

гетероатомных соединений (гетеролитических)
Кислотный компонент осуществляет реакции крекинга
С-С связей
На алюмосиликатном носителе (крупнопористый) – реакции первичного неглубокого крекинга высокомелекулярных углеводородов
На цеолите – реакции последующего более глубокого крекинга с изомеризацией среднемолекулярных углеводородов

Катализаторы ГК - полифункциональные

предварительной деметаллизации и гидрообессериванию на серо- и азотостойких катализаторах с

высокой металлоемкостью и достаточно высокой гидрирующей, но низкой крекирующей активностью.

1 Катализаторы

скорости подачи сырья

повышением от нижней границы к верхней по мере падения активности

катализатора.
При более низкой температуре:
- реакции крекинга протекают с малой скоростью,
- более благоприятен химический состав продуктов: большее содержание нафтенов и соотношение i-парафин : н-парафин.
Чрезмерное повышение температуры ограничивается термодинамическими факторами (реакций гидрирования полициклических ароматических соединений) и усилением роли реакций газо- и коксообразования.

2 Температура

углеводородов, повышается степень превращения сырья в легкие продукты
Высокая температура –

снижает селективность процесса, возрастает выход газа , уменьшается соотношение i-парафиновых и н-парафиновых, повышается расход водорода
Содержание азота в сырье определяет выбор температуры

от температуры

МПа.

Для гидрокрекинга нефтяных остатков с использованием относительно дорогостоящих катализаторов

применяют давление 20 МПа.

Гидрокрекинг прямогонных легких газойлей с низким содержанием азота можно проводить при относительно низком давлении - около 7 МПа.

3 Давление

уплотнения молекул, коксообразование, блокирование активных центров катализатора углистыми отложениями и

при 30МПа – прекращаются
При высоком давлении все реакции крекинга протекают стабильно
Интенсифицируются реакции гидрирования ароматических углеводородов
С увеличением давления - увеличивается расход водорода, происходит утяжеление аппаратуры и удорожание процесса

3 Давление

и падение активности катализатора
Однако – катализатор дезактивируется
При давлении порядка

5 МПа – в присутствии специальных катализаторов – реакции диспропорционирования водорода , уменьшение расхода водорода, процесс дешевле
Давление – определяет качество и выход продуктов гидрокрекинга

3 Давление

процессе гидрокрекинга, % масс.

проведения процесса при минимальной температуре обычно низка (0,2…0,5 ч–1).
При

ведении процесса в режиме мягкого гидрокрекинга она выше и достигает до 1 ч–1.
Для повышения конверсии сырья используют рециркуляцию фракций, выкипающих выше целевого продукта.
Чем ниже объемная скорость подачи сырья тем
ниже температура процесса,
выше селективность процесса,
повышается выход продуктов,
уменьшается расход водорода,
уменьшается продолжительность цикла работы катализатора

4 Объемная скорость подачи сырья

объемной скорости подачи сырья при различных температурах гидрокрекинга

зависит от
- химического расхода водорода на реакции
- чистоты ВСГ
Чем

тяжелей сырье – тем выше кратность циркуляции
С увеличением кратности циркуляции ВСГ – увеличивается степень превращения сырья, получаются более легкие продукты
Обычная кратность циркуляции в диапазоне
800 до 2000 м3/м3

5 Кратность циркуляции ВСГ

процесса,
глубины гидрокрекинга и других факторов.
Чем легче продукты гидрокрекинга

и тяжелее гидрокрекируемое сырье, тем больше расход водорода и тем выше должно быть соотношение водород : сырье.
Большое потребление водорода идет на гидрирование ароматических углеводородов
С ростом содержания серы и азота в сырье увеличивается расход водорода

6 Расход водорода

гидрогенолиз
3 – на превращение нафтеновых углеводородов
4 – на гидрокрекинг
5 –

на гидрирование ароматических углеводородов

– экзотермичны

Суммарный тепловой эффект – положительный

Чем выше глубина крекинга –

тем выше экзотермичность

В процессе гидрокрекинга необходимо отводить тепло из зоны реакции

двухступенчатый процесс
1- реактор
2 – колонна фракционирования

т
Несколько полок для катализатора (3-5)
Между слоями катализатора предусмотрен ввод холодного

водорода
Реактор снаружи имеет слой изоляции
1 – штуцер для термопары
2 – решетка
3 – корпус
4 – распределительная тарелка
5 – футеровка
6 – катализатор
7 – фарфоровые шары

ступени, 6 – сепараторы, 8 – ректификационная колонна

3 - реактор; 4 - сепаратор; 5 - фракционирующая колонна;

6 - насос; 7 - холодильник. Потоки: I — сырье; II — водород; III — топливный газ C1-C2; IV — сжиженный газ С3-C4; V— легкий бензин; VI — тяжелый бензин; VII — вода.

- корпус; 2 - центральная труба для сепарации паров от

жидкости и примесей катализатора; 3 -распределительная тарелка; 4 - решетки; 5 - труба для ввода свежего катализатора; 6, 7 - шлюзовые камеры; 8 - насос;
потоки: I- сырье; II - продукты реакции; III -свежий катализатор; IV - отработанный катализатор; V - циркулирующая жидкость; А - слой кипящего катализатора; В - суспендированный слой; D - тройной слой (газ - жидкость - катализатор); С - зона сепарации жидкости