Основные условия проведения процесса

Условия проведения процесса гидроочистки зависят от фракционного и химического состава сырья, от требуемой степени обессеривания, применяемого катализатора и его состояния.

Основными параметрами, характеризующими гидроочистку, являются: температура, давление, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуляции водородсодержащего газа по отношению к сырью и активность катализатора.

Температура

Рисунок 1 – Влияние температуры на показатели гидроочистки

Подбор оптимальных температур гидроочистки зависит от качества исходного сырья, от условий ведения процесса, марки ка­тализатора и потери активности катализатора с течением времени.

Наиболее целесообразно вести процесс при допустимой тем­пературе, не вызывающей образования кокса.

При повышении температуры степень гидрирования сернистых соединений возрастает, достигая максимума при 420 ºС. При дальней­шем повышении температуры степень гидрирования снижается: для сернистых соединений незначительно; для непредельных углево­дородов довольно резко, так как при повышенной температуре проис­ходят реакции гидрокрекинга, в результате которых снижается выход жидких продуктов, увеличивается газообразование и отло­жение кокса на катализаторе.

Реакции экзотермичны, количество выделяемого тепла зависит от содержания серы и непредельных углеводородов в сырье. Для процесса гидроочистки дизельных фракций оптимальная температура составляет 330-400 ºС.

Давление

С повышением общего давления в системе увеличивается степень обессеривания сырья, уменьшается коксообразование и увеличивается срок службы катализатора.

Процесс гидроочистки проводится при давлении 2÷5 МПа. Вблизи верхнего предела рост степени обессеривания от повышения давления незначителен.

При изучении факторов, влияющих на глубину гидроочистки, было определено, что гидрированию, в основном, способствует не повышение общего давления в системе, а то, что с повышением общего давления в системе гидроочистки растет парциальное дав­ление водорода.

При увеличении парциального давления водорода до 3 МПа степень гидрирования сернистых соединений увеличивается довольно резко, а выше 3 МПа - очень незначительно.

Процесс гидроочистки дизельных фракций проводится при парциальном давлении водорода не ниже 1,8 МПа.

Объемная скорость подачи сырья

Рисунок 2 – Влияние объемной скорости на показатели гидроочистки

Объемной скоростью называется отношение объема сырья, подаваемого в реактор в час, к объему катализатора.

С увеличением объемной скорости уменьшается время пребыва­ния сырья в реакторе и, наоборот, с уменьшением объемной скорости увеличивается время контакта паров сырья с катализатором, и, следовательно, углубляется степень очистки. Однако с уменьшением объемной скорости уменьшается количество пропускаемого через реактор сырья, т.е. уменьшается производительность установки.

Поэтому для каждого вида сырья определяется максимально допустимая объемная скорость и процесс гидроочистки ведут имен­но при этой скорости подачи сырья.

При подборе объемной скорости учитывают не только фракционный и химический составы сырья, но и состояние катализатора, а также другие показатели (температуру, давление), влияющие на степень гидрообессеривания. Для процесса гидроочистки дизельных фракций принята объемная скорость подачи сырья до 5 час^-1.

Кратность циркуляции водородсодержащего газа к сырью

Термодинамические расчеты показывают, что уже в присутствии теоретически необходимого количества водорода реакции гидрирования могут протекать до практически полного завершения. Однако скорость реакций при этом будет крайне мала вследствие низкого парциального давления водорода.

Поэтому процесс гидрообессеривания проводят с избыточным количеством водорода.

При повышении содержания водорода в газосырьевой смеси скорость процесса увеличивается, однако заметное возрастание скорости реакции при этом происходит только до определенного предела.

Увеличение объема циркулирующего водорода снижает также коксообразование на катализаторе.

Приемлемая степень обессеривания (выше 94%) обеспечивается при изменении мольного отношения водород: сырье в довольно широких пределах: от 5:1 до 15:1, в промышленной практике объемное отношение водород: сырьё, или кратность циркуляции водородсодержащего газа выражается отношением объема циркулирующего водородсодержащего газа к объему сырья в час. С точки зрения эконо­мичности процесса данное отношение целесообразно поддерживать увеличением или уменьшением циркуляции водородсодержащего газа в зависимости от концентрации водорода.

Таким образом, чем больше концентрация водорода в циркуля­ционном газе, тем меньше его нужно подавать на 1м³ сырья для обеспечения нормального протекания реакций гидроочистки.

Для процесса гидроочистки дизельных фракций принята крат­ность циркуляции водородсодержащего газа, считая на 100% водород не менее 160-180 нм³/м³ сырья.

Содержание водорода в циркуляционном газе не менее 70% объемных.

Активность катализатора

Чем выше активность катализатора, тем с более высокой объемной скоростью можно проводить процесс и достигать большей глубины обессеривания.

С течением времени активность катализатора падает за счет отложения серы и кокса на его поверхности.

Снижение парциального давления водорода в циркулирующем газе и ужесточение режима процесса способствуют закоксовыванию катализатора.

Поэтому периодически проводят регенерацию катализатора, в результате которой выжигаются кокс и сера, отложившиеся на катализаторе, и активность катализатора восстанавливается.

Постепенно катализатор "стареет" за счет рекристаллизации и изменения структуры поверхности, а также за счет адсорбции на поверхности катализатора металлов и других веществ, блокирующих активные центры. В этом случае каталитическая активность снижается безвозвратно и катализатор заменяется на свежий.

Стабилизация гидрогенизата

Стабилизацию гидрогенизата проводят с целью отгона из дизельной фракции легких продуктов крекинга, воды и углеводородного газа. Снизу колонны отбирается стабильное гидроочищенное топливо, сверху уходят пары бензина, воды, углеводородный газ, сероводород.

Стабилизация гидрогенизата производится под давлением с подачей в колонну очищенного от Н₂S водородсодержащего газа для снижения парциального давления паров гидрогенизата и сохранения температуры стабилизации на приемлемом уровне.

Для устранения сероводородной коррозии в шлемовую трубу колонны и в линию подачи орошения предусмотрена схема подачи ингибитора коррозии.