Качество депарафинированного масла IV масляной фракции,

Полученного по различным схемам

Наибольшее распространение в производстве смазочных масел получила гидроочистка в сравнительно мягких условиях: под давлением 3 – 7 МПа (чаще 4 – 5 МПа), при 280 – 400^оС. Процесс применяется для очистки от соединений серы, азота, кислорода, смолистых и асфальтеновых веществ. В процессе может быть существенно повышен индекс вязкости, улучшается цвет, стабильность цвета, снижаются коксуемость, плотность, коэффициент рефракции. Улучшается восприимчивость масла к присадкам. К недостаткам процесса можно отнести некоторое понижение вязкости и возможное повышение температуры застывания на 1 – 2^оС.

Катализаторы: NiO (3-6 % масс.) и MoO₃ (12-20 % масс.) на γ-Al₂O₃.

14 Варианты поточных схем производства масел с использованием процесса гидроочистки.

См. выше.

15 Гидрирование в производстве масел.

Процессы гидрирования дистиллятов и деасфальтизатов дают возможность в одном каталитическом процессе достичь результатов, получаемых сочетанием глубокой селективной очистки и гидроочистки. Процесс осуществляется под давлением 15 – 30 МПа, при температуре 340 – 420^оС, скорости подачи сырья 0,5 -1,5 ч^-1 и объемном соотношении ВСГ : сырье 500 – 1500. Применяют катализаторы, содержащие W, Mo, Ni, Co. Благодаря применению высокого давления и активных катализаторов гидрирование протекает весьма глубоко – практически все компоненты, удаляемые при селективной очистке в виде экстракта, превращаются в целевые продукты. Гидрированием под высоким давлением в промышленном масштабе производят высококачественные базовые масла различного назначения: индустриальные, моторные, турбинные, гидравлические, веретенные. Вырабатываемые масла по эксплуатационным свойствам превосходят масла селективной очистки, особенно по стабильности и, следовательно, по сроку службы.

При гидрировании под высоким давлением вязкостно-температурные свойства масел (ИВ) улучшаются незначительно. Широкое промышленное внедрение процесса сдерживается также потребностью в дорогостоящем оборудовании и больших количествах водорода.

16 Изменение показателей качества сырья в гидроочистки

В бензинах – сырье каталитического риформинга – снижается до требуемого уровня (доли ppm) содержание серы, азота, металлов.

В реактивных фракциях снижается содержание общей и меркаптановой серы, азота. Уменьшается плотность. Уменьшается коэффициент рефракции. Содержание фактических смол снижается с ≈ 2-10 до 0. Может несколько повышаться температура застывания.

В дизельной фракции снижается содержание серы, азота, олефиновых углеводородов. Может снижаться содержание ароматических углеводородов. Уменьшается кислотное число. Уменьшается йодное число. Снижается содержание фактических смол (с ≈ 40 до 10). Уменьшаются плотность и коэффициент рефракции. Может повышаться температура застывания. Несколько повышается цетановое число.

В вакуумном газойле – сырье каталитического крекинга – снижается содержание серы, азота и металлов. Снижается коксуемость, плотность, коэффициент рефракции, анилиновая точка.

17 Основные химические реакции, протекающие в процессе гидроочистки дизельного топлива

См. вопрос 12.

18 Технологические параметры процесса гидроочистки дизельного топлива

Температура. Гидроочистка топливных фракций проводится при температурах от 300 до 390^оС. С повышением температуры в реакторе увеличивается степень обессеривания и гидрирования сырья, однако при подъеме температуры выше 400 - 410^оС начинаются реакции гидрокрекинга. С повышением температуры усиливается коксообразование на катализаторе и его дезактивация.

Глубина обессеривания оценивается по степени обессеривания:

СО = ,

где СО – степень обессеривания, % отн.; S₀ – содержание серы в сырье, % мас.; S₁ – содержание серы в гидрогенизате, % мас.

Начальная температура процесса гидроочистки выбирается минимальной, при которой загруженный в реактор катализатор может обеспечить заданное качество гидрогенизата. С течением времени содержание кокса на катализаторе увеличивается и активность его постепенно уменьшается. Для сохранения постоянной глубины обессеривания температуру в реакторе приходится повышать. В конце рабочего пробега температура в реакторе достигает максимального значения (для дизельного топлива 390^оС) и процесс прекращают для проведения регенерации катализатора.

Объемная скорость подачи сырья. Для всех видов сырья глубина обессеривания возрастает с понижением объемной скорости подачи сырья, однако вместе с этим понижается и производительность установки.

Давление.Следует учитывать общее давление в системе и парциальное давление водорода в циркулирующем газе. С повышением парциального давления водорода увеличиваются скорость и глубина реакций гетероорганических соединений с водородом и реакций гидрирования ненасыщенных углеводородов. Уменьшается закоксованность катализаторов, увеличивается срок их службы.

Гидрообессеривание при 3,5 МПа менее эффективно, чем при 5 – 7 МПа, однако дальнейшее повышение давления не оказывает существенного влияния на этот процесс. Следует иметь в виду, что именно давление водорода определяет класс используемого оборудования и, следовательно, капитальные затраты на процесс. В промышленной практике чаще всего проводят процесс гидроочистки при 3 – 5 МПа.

Отношение «водород : сырье».При неизменных температуре, объемной скорости подачи сырья и общем давлении соотношение циркулирующего водородсодержащего газа (ЦВСГ) и сырья влияет на долю испаряющегося сырья, парциальное давление водорода и продолжительность контакта с катализатором. Кратность циркуляции выражается отношением объема водорода при нормальных условиях к объему сырья и измеряется в нм³/м³ сырья.

Приемлемая степень обессеривания обеспечивается для разного сырья в довольно широких пределах – при мольном отношении водород : сырье (Н₂ : С) от 5 : 1 до 15 : 1. Это отношение целесообразно поддерживать циркуляцией ВСГ. Однако энергетические затраты на сжатие ЦВСГ растут с ростом кратности циркуляции.

Концентрация водорода в ЦВСГ:

Концентрация Н₂ в ЦВСГ, % об. 100 90 80 70 60

Кратность циркуляции ЦВСГ 200 220 250 286 300

Концентрация водорода в ЦВСГ обычно составляет 75 – 86 % об., остальное – метан, этан и другие углеводородные газы.

Накопление углеводородов в ЦВСГ уменьшает парциальное давление в нем водорода. Поэтому часть ЦВСГ постоянно или периодически выводят с установки и после очистки используют как топливо. На установку постоянно вводят СВСГ с установки риформинга.

В ЦВСГ накапливается также H₂S, который непрерывно удаляют из газа. Для удаления H₂S чаще всего используют раствор моноэтаноламина (МЭА).

Катализаторы процесса.В реакциях гидродесульфирования (ГДС) серосодержащих соединений и гидрирования ароматических соединений активность проявляют оксиды и сульфиды металлов VI группы (Mo и W), промотированные металлами VIII группы. Наиболее распространенным носителем является оксид алюминия. В оксидной форме катализаторы гидроочистки представляют собой 12 – 16 % МоО₃ и 3 -6 % NiO или СоО, нанесенных на А1₂О₃. Для гидроочистки бензина применяются катализаторы состава СоО-МоО₃/А1₂О₃. Для всех остальных видов сырья базовой композицией является NiO-МоО₃/А1₂О₃.

19 Место гидроочистки с схеме НПЗ

20 Технологические параметры и материальный баланс процессов гидроочистки различных видов сырья

Таблица